16 marzo, 2011

¿Qué significan los milisievert, microsievert, rads, etc. cuando hablan de radiación? (Parte I)

Hace unos días les di unos alcances de las implicancias que tendría el accidente nuclear de Japón debido al terremoto y tsunami que dañaron las bombas de refrigeración de los reactores del centro nuclear de Fukushima Daiichi (Parte I y Parte II). Bueno, ahora que parece empeorar el asunto y salirse de control con el paso de las horas, es preciso aclarar algunas cosas para no generar falsa alarma en la población.

fukushima

Creo que ya todos ustedes entienden a qué se debe este desafortunado problema. Para recordar: la falla de las bombas encargadas de succionar el agua de mar, que se usa para refrigerar el núcleo del reactor, se vieron afectadas por el terremoto y, posteriormente, por el tsunami. A pesar que los reactores están apagados, la cantidad de Uranio (combustible nuclear) presente en sus núcleos es tan alta que se siguen dando las reacciones de fisión nuclear —aunque en menor cantidad— liberando energía. Es esta energía la que está elevando la temperatura del agua del tanque donde se encuentra sumergido el núcleo del reactor.

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A medida que la temperatura sube, el agua se va evaporando, y su nivel se va reduciendo poco a poco, dejando expuestas las varillas que contienen el combustible nuclear. Como ya no hay agua que absorba el calor generado, las varillas empiezan a fundirse y caen a la base del tanque. Si es que el tanque tiene alguna grieta, este material radiactivo fundido puede escapar y contaminar todo el recinto.

Por otro lado, el vapor de agua generado incrementan la presión interna del tanque de contención provocando una explosión. Además, la radiación tiene la capacidad de descomponer el agua en sus átomos elementales (radiólisis del agua), generando hidrógeno libre que es sumamente inflamable y puede causar una explosión. Las explosiones experimentadas en los últimos días dentro de los reactores se debe tanto a la presión como al hidrógeno libre.

Pero, ahora les voy a hablar de algo que tal vez muchos no entiendan: la medición de la radiactividad, la dosis de radiación absorbida y la tasa de exposición.

Durante esta semana hemos oído hablar mucho en la televisión o en los diarios de unidades como los milisievert, microsievert, rads, etc. La mayoría de las personas —y los mismos periodistas— no entienden de que se trata, a cuanto equivalen o cuan riesgoso es.

Una cosa es la radiactividad y otra la dosis de radiación absorbida. La radiactividad es la pérdida de energía de un átomo inestable (radioisótopo) a través de la emisión espontánea de partículas ionizantes (alfa, beta o gamma). Cuando un átomo libera una partícula radiactiva se transforma en otro más estable, a esto se le conoce como decaimiento radiactivo. La radiactividad se mide en Becquereles (Bq) o Curios (1Ci = 3.7*1010Bq). Un Bq es la desintegración de un átomo radiactivo en uno más estable a través de la emisión de una partícula ionizante en un segundo.

Sin embargo, la forma de medir como interactúan estas partículas radiactivas con la materia es a través de la energía depositada o absorbida por la materia. A esto se le llama dosis absorbida y se mide en Grays (Gy) que equivale a 1 Joule de energía absorbida por 1 Kg de materia irradiada. La unidad que se empleaba anteriormente eran los Rads que equivalen a 0.01Gy.

Pero, la radiación no tiene el mismo efecto en una caja de cartón y en un ser humano. Obviamente, a nosotros  nos afectará mucho más, dependiendo del tipo de radiación. Los tipos de radiación ionizante más conocidos son las partículas alfa y beta, los rayos gama y la radiación de neutrones. Cada una de ellas afecta en mayor o menor medida a los organismos vivos, y en base a ello es que la dosis será mayor o menor. Cuando se habla de dosis absorbida por la materia viva, se cambia las unidades de Grays por Sieverts (Sv) y se llama dosis equivalente. Y un Sv es igual a un Gray multiplicado por un factor de ponderación, el cual dependerá del tipo de radiación.

  • radiationLas partículas alfa son las más perjudiciales porque son grandes (2 protones y 2 neutrones), también conocidos como núcleos de Helio, interaccionan con lo átomos que conforman las biomoléculas de los seres vivos, modificando su naturaleza química. Por suerte, debido a su tamaño tienen una alta transferencia linear de energía (energía depositada en la materia) pero una baja penetración,  pudiendo ser contenidas hasta por una hoja de papel. Su factor de ponderación es 20. Así que 1Gy = 100rads = 20Sv.
  • Los neutrones también son muy perjudiciales por su capacidad de convertir un átomo normal en uno inestable, hasta en uno radiactivo (activación neutrónica). Sin embargo, debido a que no tienen carga eléctrica, no interaccionan mucho con la materia, dependen de la eficiencia del núcleo de un átomo para capturar neutrones. Se pueden atenuar con compuestos ricos en átomos de bajo número atómico, por ejemplo, agua, parafina, concreto. Su factor de ponderación va de 1 a 20.
  • Las partículas beta también son perjudiciales porque tienen masa. La partículas beta pueden ser de dos tipos (electrones y positrones), dependiendo del tipo de decaimiento que tuvo el átomo inestable: Si un neutrón se convierte en un protón, se emitirá un electrón (beta negativo); por otro lado, si un protón se convierte en un neutrón, se emitirá un antielectrón o positrón (beta positivo). Las partículas beta también tienen una alta transferencia linear de energía —no tanto como de las partículas alfa— y una baja penetración, pudiendo ser atenuadas por una lamina acrílica de 0.5cm o una lámina de aluminio. Su factor de ponderación generalmente es 1, aunque puede ser más.
  • Los rayos gamma son los más comunes y los que tienen mayores efectos sobre los seres vivos, ya que tienen la capacidad de dañar el ADN y radiolizar el agua de las células, generando radicales libres que también dañan el ADN y aceleran el envejecimiento. Sin embargo, los rayos gamma no tienen una transferencia linear de energía alta (casi no interaccionan con la materia), por lo tanto tienen un gran poder de penetración. Dependiendo de la energía del fotón gamma y la actividad del radioisótopo, se necesitará blindajes de plomo de diferentes grosores. Por ejemplo, para atenuar los rayos gamma que se generan en la producción del Tecnecio-99m se usan bloques de plomo de 5cm de espesor; o para los rayos gamma generados en la producción del Iodo-131, se usan bloques de plomo de 10cm de espesor. Su factor de ponderación es 1, o sea, 1Gy = 1 Sv.

(Sigue leyendo la segunda parte…)

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