Introducción

La radiactividad es un fenómeno físico-químico por el que algunos cuerpos emiten radiaciones ionizantes de varios tipos: radiaciones α (alfa), β (beta), γ (gamma) y neutrones; que pueden interactuar con la materia viva.

El objetivo de la protección radiológica es, de acuerdo con la IAEA (Internacional Atomic Energy Agency), proteger a trabajadores, público y medio ambiente de las radiaciones que emite toda industria que utiliza, tanto fuentes, como mecanismos emisores de radiación.

Pero antes de plantearse cómo protegerse de ellas, se debe comprender cómo afectan las radiaciones ionizantes y cómo se puede detectar su presencia.

La radiación

La radiación no es otra cosa que la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas electromagnéticas o partículas. La mayoría de las radiaciones son de origen electromagnético.

La energía que transporta una radiación electromagnética se desplaza mediante ondas. Esta energía no es continua, sino que se transmite agrupada en pequeños "cuantos" de energía llamados fotones. La onda se compone de un campo eléctrico oscilante, asociado a un campo magnético también oscilante, y ambos son perpendiculares a la dirección de propagación.

Las ondas electromagnéticas se caracterizan por tres parámetros fundamentales: Longitud de onda, Frecuencia y Energía:

• Longitud de onda (λ): Es la distancia entre las crestas de dos ondas consecutivas, y se mide en unidades de longitud (m). La amplitud de la onda depende de la potencia radiante de la fuente emisora.
• Frecuencia (ν ó f): Es el número de veces que oscila una onda en un segundo y se mide en ciclos/segundo o hercios (Hz).
• Energía (E): La energía transportada por una radiación electromagnética se puede medir en Julios (J), aunque más frecuentemente se mide en electronvoltios (eV). El electronvoltio representa la energía cinética que adquiere un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio. Equivale a 1,602176462 × 10^-19 J.

En la figura 1 podemos observar de forma gráfica estos tres parámetros.

La frecuencia es directamente proporcional a la energía que transporta una radiación. Así, a mayor frecuencia, menor longitud de onda y mayor energía de la radiación.

En la figura 2 se muestran los distintos tipos de radiaciones electromagnéticas ordenadas por energía (de menor a mayor). Es lo que se conoce como espectro electromagnético:

Las radiaciones electromagnéticas se clasifican en dos grandes grupos en función de su energía, o dicho de otra manera en función del tipo de cambios que provocan en los átomos con los que interaccionan:

• Radiaciones no ionizantes. Estas radiaciones no tienen suficiente energía para producir ionizaciones en los átomos con los que interaccionan y de ahí su nombre.
• Radiaciones ionizantes. Corresponden a las radiaciones de mayor energía (menor longitud de onda) dentro del espectro electromagnético. Tienen energía suficiente como para arrancar electrones de los átomos con los que interaccionan, es decir, para producir ionizaciones.

Radiaciones no ionizantes

Las radiaciones no ionizantes son de baja energía, es decir, no son capaces de ionizar la materia con la que interaccionan. Estas radiaciones se pueden clasificar en dos grandes grupos:

• Radiaciones electromagnéticas. A este grupo pertenecen las radiaciones generadas por las líneas de corriente eléctrica o por campos eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las ondas de radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio y las microondas utilizadas en electrodomésticos y en el área de las telecomunicaciones.
• Radiaciones ópticas. Pertenecen a este grupo los rayos infrarrojos, la luz visible y la radiación ultravioleta.

Radiaciones ionizantes

Las radiaciones ionizantes están formadas por partículas o por ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia con la suficiente energía como para producir la ionización de un átomo y romper los enlaces atómicos que mantienen las moléculas unidas en las células. Estas alteraciones pueden ser más o menos graves según la dosis de radiación recibida.

Existen varios tipos de radiaciones ionizantes: las radiaciones alfa, las radiaciones beta, las radiaciones gamma, los rayos X y los neutrones.

Podemos ver la interacción de las distintas partículas con la materia en la figura 3.

Radiaciones ionizantes de origen natural

La radiación ionizante forma parte de nuestra vida cotidiana, ya que es un agente natural con el que convivimos. Es más, como dijo Eric J.Hall, Profesor de la Universidad de Columbia (Nueva York): "La vida en la tierra se ha desarrollado en presencia de radiación. No es nada nuevo, inventado por el hombre. La radiación siempre ha estado aquí".

La radiación ionizante natural (o de fondo) puede tener orígenes muy diversos: los rayos cósmicos, la tierra, el cuerpo humano o el aire que respiramos.

Los rayos cósmicos se descubrieron en 1912 por el físico austriaco Victor Franz Hess. Ahora se sabe que la mayoría de los rayos cósmicos son, en realidad, núcleos atómicos de hidrógeno, helio o elementos pesados. La mayor parte de los rayos cósmicos de menor energía provienen del Sol, pero se desconoce el origen de los rayos cósmicos de muy alta energía. Esta clase de lluvia de partículas de alta energía se produce cuando rayos cósmicos energéticos golpean la parte superior de la atmósfera terrestre.

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El aire que respiramos contiene un gas radiactivo llamado radón, el cual se produce cuando hay una desintegración del elemento radiactivo uranio, que se encuentra en la corteza terrestre. El radón es un gas invisible, inodoro, insípido, 7 veces más pesado que el aire. Cuando el radón escapa al aire libre se dispersa rápidamente y sus concentraciones son bajas. Sin embargo, cuando entra en un edificio, a través del suelo o de los propios muros, la concentración aumenta a menos que el edificio sea adecuadamente ventilado.

La cantidad de radón emanada del suelo varía en función del tipo de suelo, en concreto depende del contenido de uranio que tenga. En el granito hay cuarzo, mica y feldespato, pero también hay otros elementos en menor cantidad, entre ellos uranio. El uranio natural U-238 (que no debe confundirse con el combustible nuclear U-235) se puede convertir en radio (como descubrió el matrimonio Curie) y éste libera radón. Por tanto, en los terrenos con mayor cantidad de granito habrá más producción de gas radón, como por ejemplo en la Sierra de Guadarrama del Sistema Central.

El radón es el responsable de casi la mitad de las dosis de radiación natural total que recibimos.

En la corteza terrestre también encontramos materiales radiactivos naturales. Éstos son absorbidos por las plantas y los animales y se disuelven en el agua. Por tanto los alimentos y líquidos que ingerimos contienen cantidades variables, aunque pequeñas, de isótopos radiactivos. Algunos alimentos contienen más radiactividad que otros y las personas que toman grandes cantidades de ellos pueden recibir por tanto mayor dosis. Estos alimentos incluyen nueces de Brasil, té, café y pan. Esto no significa que deban evitarse estos alimentos ya que la dosis resultante es muy pequeña y no hay evidencia de riesgo para la salud. En realidad una dieta basada en una radiactividad mínima representaría un riesgo mucho mayor debido a una nutrición inadecuada.

Los principales radionucleidos en nuestro organismo son el carbono-14, el tritio, y el potasio-40. El potasio-40 aporta una dosis de radiación de unos 0,2 mSv/año.

Puesto que en la corteza terrestre existen materiales radiactivos naturales, estamos expuestos a radiación directamente del suelo y de las rocas superficiales. También podemos recibir radiación procedente de los materiales de construcción, como ladrillos y hormigón, hechos a base de materiales extraídos de la tierra.

Los principales materiales radiactivos presentes en las rocas son el potasio-40, el rubidio-87 y dos series de elementos radiactivos procedentes de la desintegración del uranio, el uranio-238 y el torio-232.

Una característica distintiva de la radiación natural es que afecta a toda la población con una intensidad relativamente constante a lo largo del tiempo.

La dosis medida per cápita de radiaciones ionizantes de origen natural es del orden de 2,4 mSv al año. En España recibimos una dosis de entre 2,4 y 3,0 mSv al año.

Radiaciones ionizantes de origen artificial

A la radiación ionizante de origen natural, anteriormente mencionada, se le ha sumado la radiación ionizante artificial que el ser humano aprendió a producir para satisfacer sus necesidades e intereses. Ambas radiaciones, natural y artificial, se comportan de la misma forma.

Las radiaciones ionizantes tienen muchas aplicaciones beneficiosas para el hombre en áreas tan distintas como la medicina, la conservación del medio ambiente, la industria, agroalimentación, la erradicación de plagas de insectos y la producción de energía.

Las fuentes artificiales de radiaciones ionizantes pueden ser controladas más eficazmente que las fuentes naturales y de este control se encarga la protección radiológica.

En la figura 4 podemos ver como se distribuye la exposición de los humanos a las radiaciones ionizantes.

La ONU, a través de su Comité Científico para el Estudio de los Efectos de las Radiaciones Atómicas, indica que casi el 90% de las radiaciones ionizantes que recibe una persona a lo largo de su vida es de origen natural y sólo el 10% restante tienen origen artificial.

Medida de las radiaciones ionizantes

Las magnitudes y sus correspondientes unidades más utilizadas para medir las radiaciones ionizantes y los compuestos radiactivos son:

Tabla 1: Magnitudes y unidades de medida

Magnitud	Proceso físico medido	Unidades SI
Actividad	Desintegración nuclear	Becquerel (Bq)
Dosis absorbida	Energía depositada	Gray (Gy)
Dosis equivalente	Efecto Biológico	Sievert (Sv)
Dosis efectiva	Riesgos	Sievert (Sv)

Actividad radiactiva. Se mide en becquerelios (Bq), que es una unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades, que equivale a una desintegración nuclear por segundo. Los becquerelios indican la velocidad de desintegración de una sustancia radiactiva. A mayor cantidad de becquerelios más rápidamente se desintegrará (mayor número de desintegraciones por segundo) y por tanto más “activa” sería la sustancia.

Ahora bien, la actividad (o los Bq) no nos da información sobre los posibles efectos que una fuente de radiación podría tener en nuestra salud. Una fuente de 100.000 millones de Bq puede ser totalmente inocua (si se encuentra blindada o lejos de nosotros) o puede causar un serio daño a nuestra salud (si por accidente la ingiriéramos).

Para conocer las posibles consecuencias en la salud de una exposición a radiación ionizante, se necesita por tanto otro concepto que indique la cantidad de energía absorbida por los tejidos y permita cuantificar el daño biológico causado. En definitiva, es necesario conocer la "dosis" de radiación recibida.

Las radiaciones ionizantes interaccionan con la materia depositando en ella energía, produciendo ionizaciones y por tanto alteraciones en las moléculas de las células. El daño biológico producido por las radiaciones ionizantes está relacionado con la energía depositada por unidad de masa, que es la magnitud conocida como dosis absorbida.

Como ya sabemos, la energía en el Sistema Internacional, se mide en julios (J) y la masa en Kilogramos (Kg), por tanto la dosis absorbida se medirá en J/Kg, unidad conocida con el nombre de Gray (Gy).

Pero el daño biológico producido por las radiaciones no sólo está en función de la energía depositada en un tejido u órgano, sino que también depende del tipo de radiación. No todas las radiaciones producen la misma densidad de ionización cuando atraviesan la materia viva. Por ejemplo, las partículas alfa producen mucha mayor densidad de ionización en la materia que atraviesan que los rayos gamma, para la misma dosis absorbida. Se sabe que las radiaciones que producen mayor densidad de ionización son más dañinas a igualdad de dosis.

La Dosis Equivalente, es la magnitud utilizada para expresar la cantidad de energía depositada por unidad de masa (dosis absorbida) y el tipo de radiación que suministra dicha energía. Esta magnitud también se mide en J/Kg, pero recibe el nombre de Sievert (Sv).

Por último, se sabe que el daño producido por las radiaciones ionizantes en un ser vivo, además de depender de la dosis absorbida y del tipo de radiación, también está influenciado por el tejido u órgano que ha sufrido la irradiación. Esto se debe a que no todos los tejidos de nuestro organismo son igual de sensibles a la radiación y por tanto no todos ellos contribuirán de igual forma al perjuicio que la exposición tendrá en nuestra salud. Para tener en cuenta este factor, se ha definido la magnitud Dosis Efectiva, que al igual que la dosis equivalente, se mide en Sv (J/Kg).

Para entender todas estas magnitudes, vamos a imaginarnos que estamos debajo de una tormenta de granizo. La cantidad de granizo que cae representa la actividad radiactiva, pero no todos los granizos que caen nos alcanzarán. Aquellos que impacten con nuestro cuerpo son los que nos van a producir daño, por tanto el número de granizos que nos alcancen representará la dosis absorbida.

Pero, el daño que nos produzca el granizo no sólo dependerá del número de ellos que nos alcancen, sino que también va a depender del tamaño de éstos. A igualdad de número de granizos que nos impacten, cuanto mayor sea su tamaño más daño nos hará. El número de granizos que nos alcanzan y su tamaño es lo que, para las radiaciones ionizantes, nos indica la dosis equivalente.

Por último, si realmente queremos saber el daño que nos producirá el granizo, además del número que nos impacta y su tamaño, tendremos que tener en cuenta en qué parte de nuestro cuerpo nos alcanzan, ya que no todas ellas son igual de sensibles. Lo mismo ocurre con las radiaciones ionizantes y los tejidos de nuestro cuerpo y por eso es necesario utilizar la dosis efectiva

Hay una magnitud que también va a influir en el efecto que produzca la radiación ionizante en nuestra salud: la Tasa de Dosis que indica la dosis de radiación recibida por unidad de tiempo. Se sabe que una misma dosis recibida durante un largo periodo de tiempo es menos nociva que si esa misma dosis se recibe en segundos o minutos.

En la actualidad existe una gran variedad de instrumentos que permiten medir las radiaciones ionizantes: contadores de radiactividad y dosímetros.

Un dosímetro es un instrumento que permite medir la dosis de radiación ionizante. Existen una gran variedad de dosímetros, por lo que es importante seleccionar el más adecuado en función de la utilización que esté prevista. Así, existen dosímetros personales o de área.

Los dosímetros personales se utilizan cuando es necesario medir la dosis recibida por una persona determinada. Existen distintos tipos de dosímetros personales: de solapa, de muñeca o anillo, utilizándose uno u otro dependiendo de la zona del cuerpo que pudiera recibir la irradiación.

Los dosímetros de área se utilizan cuando no es necesario conocer la dosis recibida por una persona determinada, pero si es necesario conocer las dosis recibidas en lugares o puestos de trabajo.

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