Concepto, definición
e historia.
A principios del año 1896, Henri
Antoine Becquerel, premio Nobel de Física en 1903,
descubrió que un compuesto de uranio emitía
espontáneamente radiaciones ionizantes. Dos años
más tarde el matrimonio Pierre y Marie Curie, encontraron
que otra sustancia llamada Torio emitía el mismo
tipo de radiación que el compuesto de uranio. Las
investigaciones de estos dos científicos condujeron
al descubrimiento de un nuevo elemento llamado Radio.
Llamamos radiación a la energía que
se propaga en forma de onda a través del espacio.
El ser humano ha estado expuesto a las radiaciones ionizantes
desde el comienzo de los tiempos. Las fuentes naturales
de radiación se encuentran tanto en el universo como
en la tierra. El espacio exterior y el sol son el origen
de la radiación cósmica, constituida por partículas
con un alto índice energético, 86% protones
y 12% de partículas alfa.
Dentro del concepto de radiación se incluye tanto
la luz visible como las ondas de radio y televisión
lo que se conoce como -radiaciones no ionizantes- y desde
la luz ultravioleta a los rayos X o la energía fotónica
-radiaciones ionizantes-.
Radiación natural y artificial.
Radiación natural.
El proceso de desintegración radiactiva
explica la existencia de muchos elementos radiactivos en
el medio ambiente. De hecho, hasta la invención del
tubo de rayos X, en 1895, la única radiación
que existía era la natural.
El ser humano vive en un mundo con radiactividad natural:
recibe la radiación cósmica, procedente del
espacio y la radiación del radón, procedente
de la tierra; ingiere a diario productos naturales y artificiales
que contienen sustancias radiactivas (en cantidades muy
pequeñas), en sus huesos hay polonio y radio radiactivos,
en sus músculos, carbono y potasio radiactivos, y
en sus pulmones, gases nobles y tritio, también radiactivos.
Este conjunto de radiaciones naturales integra la radiación
de fondo que depende de numerosos factores: el lugar donde
se vive, la composición del suelo, los materiales
de construcción, la estación del año,
la latitud y, en cierta medida, las condiciones meteorológicas.
De la radiación cósmica, que procede del espacio,
sólo llega al suelo una fracción, ya que en
su mayor parte, es detenida por la atmósfera. En
consecuencia, la latitud es determinante de la dosis recibida,
de forma tal que en la cima de una montaña o viajando
en un avión se recibe mayor cantidad de radiación
cósmica que al nivel del mar: por ejemplo, las tripulaciones
aéreas pasan gran parte de su vida en altitudes en
las que la radiación cósmica es 20 veces mayor
que la radiación media de fondo.
La radiación de fondo debida al gas radón,
procedente de la desintegración del metal radio contenido
en algunas rocas, fundamentalmente graníticas, también
varía sustancialmente dependiendo de la localización.
El radón surge por emanación de las rocas
lo que posibilita, por ejemplo, que se formen grandes concentraciones
en el interior de las viviendas construidas en determinados
sitios o con ciertos materiales, sobre todo si la ventilación
es insuficiente. En estos casos, la concentración
de radón puede ser cientos de veces superior a la
del exterior.
Radiación artificial.
En 1895, el físico Roëntgen,
cuando experimentaba con rayos catódicos, descubrió
el primer tipo de radiación artificial que ha utilizado
el ser humano: los rayos X. Se trata de ondas electromagnéticas
originadas por el choque de electrones con un determinado
material, en el interior de un tubo de vacío.
Una año después, en 1896, el científico
francés Becquerel descubre por casualidad la radiactividad
natural al quedar impresionadas las placas fotográficas
que habían estado guardadas, protegidas de la luz,
en un cajón en el que había mineral de uranio.
Becquerel supuso, con acierto, que el compuesto de uranio
había emitido una radiación capaz de velar
las películas fotográficas.
Pocos años después, la joven Marie Curie
y su esposo Pierre descubrieron que a medida que el uranio
emitía radiaciones se iba transformando en otros
elementos químicos distintos, como el radio y el
polonio, así denominado en honor a su país
de origen.
Una vez que empezaron a conocerse las propiedades y la
potencialidad de la radiación se fueron desarrollando
sus aplicaciones, así como las técnicas
para obtener materiales radiactivos artificiales.
Tipos de radiación.
Las radiaciones ionizantes pueden tener
naturaleza corpuscular (chorro de partículas) o electromagnética
(ondulatoria), lo que supone una notable diversidad de propiedades
(velocidad de propagación, masa, etc.), que les confiere
muy distintas posibilidades de aplicación, así
como diferente peligrosidad potencial. Las radiaciones más
utilizadas son las siguientes:
La
radiación alfa son partículas pesadas
integradas por dos protones y dos neutrones (como el núcleo
del helio) emitidas por la desintegración de átomos
de elementos pesados (uranio, radio, radón, plutonio...).
Debido a su masa no puede recorrer más que un par
de centímetros en el aire, y no puede atravesar una
hoja de papel, ni la epidermis.
Por el contrario, si se introduce en el cuerpo una sustancia
emisora de radiación alfa, por ejemplo en los pulmones,
ésta libera toda su energía hacia las células
circundantes, proporcionando una dosis interna al tejido
sensible (que en este caso no está protegido por
la epidermis).
La
radiación beta está compuesta por partículas
de masa similar a las de los electrones, lo que le confiere
un mayor poder de penetración. No obstante, la radiación
beta se detiene en algunos metros de aire o unos centímetros
de agua, y es detenida por una lámina de aluminio,
el cristal de una ventana, una prenda de ropa o el tejido
subcutáneo.
No obstante, puede dañar la piel desnuda y si entraran
en el cuerpo partículas emisoras de beta, irradiarían
los tejidos internos.
La
radiación gamma es de carácter electromagnético,
muy energética, y con un poder de penetración
considerable. En el aire llega muy lejos, y para detenerla
se hace preciso utilizar barreras de materiales densos,
como el plomo o el hormigón.
Desde el momento en el que la radiación gamma entra
en una sustancia, su intensidad empieza a disminuir debido
a que en su camino va chocando con distintos átomos.
En el caso de los seres vivos, de esa interacción
con las células pueden derivarse daños en
la piel o en los tejidos internos.
La
radiación X es parecida a la gamma, pero se
produce artificialmente en un tubo de vacío a partir
de un material que no tiene radiactividad propia, por lo
que su activación y desactivación tiene un
control fácil e inmediato.
La
radiación de neutrones es la generada durante
la reacción nuclear. Los neutrones tienen mayor capacidad
de penetración que los rayos gamma, y sólo
puede detenerlos una gruesa barrera de hormigón,
agua o parafina. Por ello, en las aplicaciones civiles,
la generación de la radiación de neutrones
se limita al interior de los reactores nucleares.
Estos tres últimos
tipos de radiación: gamma, rayos X y neutrónica,
no son directamente ionizantes, pero al incidir sobre otros
núcleos pueden activarlos o causar las emisiones
que, indirectamente, sí producen ionización.
Efectos biológicos.
Poco después de que se inventara
el tubo de rayos X, es decir, desde las primeras experiencias
con las radiaciones, las personas que trabajaban en ellas
observaron lesiones en la piel de las manos. Varios científicos
se irradiaron la piel a propósito para obtener más
datos, y averiguaron que una fuerte exposición podía
causar enrojecimiento o quemaduras varias semanas después
del contacto. Se constató que una exposición
muy fuerte podía incluso provocar heridas abiertas
(úlceras en la piel) y caída temporal de cabello.
Asimismo vieron que un tejido expuesto y curado inicialmente
podía desarrollar cáncer años después.
Desde entonces, el conocimiento de los efectos biológicos
de la radiación se ha desarrollado en paralelo al
de sus aplicaciones, tratando de encontrar el justo equilibrio
entre ventajas e inconvenientes.
Muchas incógnitas iniciales están resueltas,
pero otras siguen investigándose ya que la interacción
con la materia viva se rige por mecanismos complejos en
los que intervienen otros muchos factores.
Se ha establecido que, por lo que respecta a la salud humana,
los tipos más importantes de radiaciones son las
ionizantes. Si una radiación ionizante penetra en
un tejido vivo, los iones producidos pueden afectar a los
procesos biológicos normales. Por consiguiente, el
contacto con cualquiera de los tipos habituales de radiación
ionizante (alfa, beta, gamma, rayos X y neutrones) puede
tener repercusiones sobre la salud. Se sabe, también,
que los efectos de cada tipo de radiación ionizante
son distintos. Por ejemplo, un rayo gamma sólo provoca
lesiones en puntos concretos, de forma que el tejido puede
soportarlo razonablemente bien e incluso puede reparar las
lesiones causadas. Por el contrario, una partícula
alfa, pesada y relativamente grande, provoca grandes daños
en un área pequeña y es más perjudicial
para el tejido vivo.
La relación entre radiación y cáncer
sigue siendo un asunto muy debatido. La investigación
sobre los mecanismos que pueden explicar una relación
causa-efecto entre una y otro, ha establecido la necesidad
de considerar, por un lado, la cantidad y la calidad de
la dosis recibida, y por otro lado, el tipo de tejido afectado
junto a su capacidad de recuperación.
Es evidente que las dosis elevadas, tal vez superiores a
los 3.000 mSv, pueden considerarse como inductoras inevitables
de un proceso cancerígeno, ya que estadísticamente
se darían todas las circunstancias consideradas como
necesarias en la relación causa-efecto. No obstante,
este nivel elevado de dosis de radiación queda reservado
para aquellas personas afectadas físicamente por
un accidente grave en una instalación nuclear o en
una guerra.
En el extremo opuesto se encuentran las llamadas bajas dosis,
que sí pueden ser recibidas de forma habitual por
determinados colectivos de personas. El debate sobre sus
efectos dista mucho de estar resuelto, ya que la investigación
no ha podido establecer los mecanismos, ni los límites
de dosis a partir de los cuales se desencadenan, dado el
elevado número de factores que intervienen en el
desarrollo de un proceso cancerígeno.
Una de las realidades consideradas en este debate es que
la frecuencia del cáncer no es más elevada
en áreas donde la radiación de fondo es muy
superior a la media. En esta línea, algunos investigadores
apoyan la teoría de la hómesis para explicar,
incluso, que en las poblaciones que viven en regiones de
montaña, a grandes alturas y con niveles de radiación
elevados, se dan menos casos de cáncer, al generar
una especie de autodefensa, como en la homeopatía.
Esto puede ser estadísticamente correcto, pero la
conclusión no es necesariamente acertada, ya que,
como se ha indicado, el cáncer tiene muchas causas.
Prevención.
La protección contra las radiaciones
ionizantes incluye una serie de medidas de tipo general
que afectan a cualquier instalación radiactiva y
a una serie de medidas específicas de acuerdo con
el tipo de radiación presente en cada caso. Sin embargo,
en el trabajo con radiaciones ionizantes deben considerarse
unos principios básicos, tales como que el número
de personas expuestas a radiaciones ionizantes debe ser
el menor posible y que la actividad que implique dicha exposición
debe estar plenamente justificada de acuerdo con las ventajas
que proporciona. Asimismo, todas las exposiciones se mantendrán
al nivel más bajo que sea razonablemente posible,
sin sobrepasarse en ningún caso los límites
anuales de dosis legalmente establecidos.
Normas específicas
de protección contra radiaciones ionizantes
Irradiación externa
Limitación del tiempo de exposición.
La dosis recibida es directamente proporcional al tiempo
de exposición, por lo que, disminuyendo el tiempo,
disminuirá la dosis. Una buena planificación
y un conocimiento adecuado de las operaciones a realizar
permitirá una reducción del tiempo de exposición.
Utilización de pantallas o blindajes de protección.
Para ciertas fuentes radiactivas la utilización
de pantallas de protección permite una reducción
notable de la dosis recibida por el operador. Existen
dos tipos de pantallas o blindajes, las denominadas barreras
primarias (atenuan la radiación del haz primario)
y las barreras secundarias (evitan la radiación
difusa).
Distancia a la fuente radiactiva. La dosis recibida es
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
a la fuente radiactiva. En consecuencia, si se aumenta
el doble la distancia, la dosis recibida disminuirá
la cuarta parte. Es recomendable la utilización
de dispositivos o mandos a distancia en aquellos casos
en que sea posible.
Barreras de protección
Existen medios físicos para asegurar
un tiempo mínimo de exposición como son,
por ejemplo, que las barreras de protección estén
colocadas para mantener alejadas de las zonas peligrosas
a las personas, o que los materiales de blindaje estén
en sus lugares antes de la exposición de la fuente.
Recintos blindados
Por recinto blindado entendemos todo
espacio cerrado construido que contiene radiación
ionizante y que proporciona suficiente blindaje a todas
aquellas personas que se encuentran en zonas contiguas.
Su tamaño varía y puede abarcar desde pequeños
gabinetes que contengan aparatos de rayos X para examinar
paquetes postales, instalaciones radiográficas
con paredes o grandes salas para aplicar dosis muy altas
en el tratamiento por irradiación, esterilización
etc.
Todos los recintos tienen principios de diseño
semejantes, aunque sus características varían
según su utilización para radiaciones con
rayos X, con rayos gamma o con neutrones.
Control de acceso a los recintos blindados
La instalación debe tener una
zona controlada a la cual deba restringirse el acceso
en todo momento. Hay que garantizar que nadie quede inadvertidamente
en su interior cuando vaya a originarse la exposición
a un haz primario, al igual que debe impedirse en el caso
de un haz útil. Los dispositivos que se instalen
para el acceso a los recintos deberán ser eficaces
y funcionar de manera que tan pronto tengan un fallo,
impidan o eliminen el peligro de radiación.
Para una correcta señalización se colocarán
letreros tanto en el interior como en el exterior del
recinto, que expliquen el significado de la señal
y las medidas de protección que se habrán
de adoptar.
Cuando la fuente de radiación sea un aparato o
una fuente accionada con electricidad, se deberá
instalar algún tipo de dispositivo de control por
si alguna persona quedara dentro y en caso de emergencia
necesitara cortar la alimentación eléctrica,
de tal manera, que se instalará un botón
o cable de parada de emergencia en un lugar al que se
pueda acceder sin tener que atravesar el haz primario.
Contaminación radiactiva
Cuando hay riesgo de contaminación
radiactiva, las medidas de protección tienen por
objeto evitar el contacto directo con la fuente radiactiva
e impedir la dispersión de la misma. Como norma
general, el personal que trabaja con radionucleidos deberá
conocer de antemano el plan de trabajo y las personas
que lo van a efectuar. El plan de trabajo contendrá
información sobre las medidas preventivas a tomar,
los sistemas de descontaminación y de eliminación
de residuos y sobre el plan de emergencia.
Las medidas de protección se escogerán en
función de la radiotoxicidad y actividad de la
fuente, actuando sobre las instalaciones y zonas de trabajo
y sobre el personal expuesto (protección personal).
Protección de las instalaciones, zonas de trabajo
y normas generales
Las superficies deberán ser lisas,
exentas de poros y fisuras, de forma que permitan una
fácil descontaminación. Se deberá
disponer de sistemas de ventilación adecuados que
permitan una evacuación eficaz de los gases o aerosoles
producidos, evitándose su evacuación al
ambiente mediante la instalación de filtros. Se
deberá efectuar un control de los residuos generados
y del agua utilizada.
Deberán efectuarse controles periódicos
de la contaminación en la zona, los materiales
y las zonas utilizadas. Los sistemas estructurales y constructivos
deberán tener una resistencia al fuego (RF) adecuada
y se deberá disponer de los sistemas de detección
y extinción de incendios necesarios. En toda instalación
radiactiva estará absolutamente prohibido comer,
beber, fumar y aplicarse cosméticos. A la salida
de las zonas controladas y vigiladas con riesgo de contaminación,
existirán detectores adecuados para comprobar una
posible contaminación y tomar en su caso las medidas
oportunas.
Protecciones personales
El uso de protecciones personales será
obligatorio en las zonas vigiladas y controladas con riesgo
de contaminación. Los equipos y prendas de protección
utilizados deberán estar perfectamente señalizados
y no podrán salir de la zona hasta que hayan sido
descontaminados. Es aconsejable, dentro de lo posible,
la utilización de material de un solo uso que una
vez utilizado deberá almacenarse en recipientes
correctamente señalizados.
Usos médicos de las radiaciones.
En el campo de la sanidad las radiaciones
se usan tanto para el diagnóstico, por la capacidad
de la radiación para permitir ver lo que no puede
verse sin necesidad de recurrir a la cirugía, como
para el tratamiento de enfermedades, por la capacidad de
la radiación intensa para matar células.
Diagnóstico
Cuando la radiación X penetra en
el cuerpo, produce una semisombra que contiene áreas
más claras y más oscuras. Una película
situada en la sombra de rayos X del paciente permite ver
una imagen de los órganos internos, que luego se
interpreta para el diagnóstico.
A partir de las clásicas radiografías utilizadas
en traumatología o en la inspección del tórax,
se han ido desarrollando nuevas aplicaciones como las mamografías,
el examen dental, la osteoporosis, la tomografía
axial computarizada (TAC), etcétera.
Las técnicas analíticas y el diagnóstico
precoz se complementan con los procedimientos de contraste,
en los que se introduce al paciente una determinada sustancia
para hacer visibles a la radiación tejidos u órganos
que no lo son en condiciones normales.
Tratamiento
La otra gran aplicación de la radiación
en medicina surge de su capacidad para destruir células.
Paradójicamente, esta capacidad que es el origen
lógico del rechazo hacia la radiación cuando
se recibe de forma incontrolada, puede convertirla en herramienta
de curación cuando se dosifica y utiliza adecuadamente.
Junto a los tratamientos quirúrgicos y químicos,
la aplicación selectiva de fuertes dosis de radiación
en determinadas células se ha demostrado como una
vía eficaz en ciertas modalidades de cáncer.La
radioterapia puede aplicarse utilizando un haz de electrones
de alta energía dirigido al interior del tejido que
necesita tratamiento (con una unidad de telecobalto o, más
recientemente, con un acelerador lineal) o mediante la ingestión
de una solución radiactiva que se deposita en el
órgano a tratar (por ejemplo, en el tratamiento de
la glándula tiroides).
Información obtenida de la web del la
Consejo de Seguridad Nuclear (www.csn.es).
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