Una fuente radiactiva es una cierta cantidad de un radionúclido que emite radiación ionizante. Este último generalmente incluye rayos gamma, partículas alfa y beta y radiación de neutrones.
Papel de las fuentes
Pueden utilizarse para irradiación, cuando la radiación realiza una función ionizante, o como fuente de radiación metrológica para la calibración del proceso e instrumentación radiométrica. También se utilizan para monitorear procesos industriales como la medición de espesores en las industrias del papel y el acero. Las fuentes se pueden sellar en un recipiente (radiación de alta penetración) o depositarse en una superficie (radiación de baja penetración) o en un líquido.
Significado y aplicación
Como fuente de radiación, se utilizan en medicina para radioterapia y en la industria para radiografía, irradiaciónalimentos, esterilización, control de plagas y entrecruzamiento por irradiación de PVC.
Radionucleidos
Los radionucleidos se seleccionan según el tipo y la naturaleza de la radiación, su intensidad y su vida media. Las fuentes comunes de radionúclidos incluyen cob alto-60, iridio-192 y estroncio-90. La medida de la cantidad de actividad de la fuente SI es el Becquerel, aunque la histórica unidad Curie todavía se usa parcialmente, por ejemplo en los EE. UU., a pesar de que el NIST de EE. UU. recomienda encarecidamente el uso de la unidad SI. Por motivos de salud, es obligatorio en la UE.
Vida útil
Una fuente de radiación suele vivir de 5 a 15 años antes de que su actividad caiga a un nivel seguro. Sin embargo, cuando se dispone de radionucleidos con vidas medias largas, se pueden utilizar como herramientas de calibración durante mucho más tiempo.
Cerrado y escondido
Muchas fuentes radiactivas están cerradas. Esto significa que están permanentemente o completamente contenidos en la cápsula o firmemente unidos por un sólido a la superficie. Las cápsulas suelen estar hechas de acero inoxidable, titanio, platino u otro metal inerte. El uso de fuentes selladas elimina prácticamente todo riesgo de dispersión de material radiactivo en el medio ambiente debido a una manipulación inadecuada, pero el contenedor no está diseñado para atenuar la radiación, por lo que se requiere blindaje adicional para la protección contra la radiación. Los cerrados también se utilizan en casi todos los casos en los que nose requiere la incorporación química o física en un líquido o gas.
Las fuentes selladas están clasificadas por el OIEA según sus actividades en relación con un objeto radiactivo mínimamente peligroso (que puede causar daños importantes a las personas). La relación utilizada es A/D, donde A es la actividad fuente y D es la actividad peligrosa mínima.
Tenga en cuenta que las fuentes con un rendimiento radiactivo suficientemente bajo (como las que se utilizan en los detectores de humo) para no dañar a los humanos no están clasificadas.
Cápsulas
Las fuentes de cápsulas, donde la radiación proviene efectivamente de un punto, se utilizan para calibrar instrumentos de rayos X, gamma y beta. Recientemente, han perdido popularidad como objetos industriales y como objetos de estudio.
Muelles de placa
Son ampliamente utilizados para la calibración de instrumentos de contaminación radiactiva. Es decir, de hecho, juegan el papel de una especie de contadores milagrosos.
A diferencia de una fuente de cápsula, el fondo emitido por una fuente de placa debe estar en la superficie para evitar que el contenedor se desvanezca o se autoproteja debido a la naturaleza del material. Esto es especialmente importante para las partículas alfa, que son fácilmente detenidas por una pequeña masa. La curva de Bragg muestra el efecto de la amortiguación en el aire atmosférico.
Sin abrir
Las fuentes sin abrir son aquellas que no están en un recipiente permanentemente sellado y se usan ampliamente con fines médicos. Se aplican en casoscuando la fuente necesita ser disuelta en un líquido para inyección en un paciente o ingestión. También se utilizan en la industria de forma similar para la detección de fugas como trazador radiactivo.
Reciclaje y aspectos medioambientales
La eliminación de fuentes radiactivas caducadas plantea problemas similares a los de la eliminación de otros desechos nucleares, aunque en menor medida. Las fuentes gastadas de bajo nivel a veces estarán lo suficientemente inactivas como para eliminarlas utilizando métodos normales de eliminación de desechos, generalmente en vertederos. Otros métodos de disposición final son similares a los que se utilizan para los desechos radiactivos de actividades más altas, utilizando diferentes profundidades de perforación según la actividad de los desechos.
Un caso bien conocido de manipulación descuidada de un objeto de este tipo fue un accidente en Goiania, que provocó la muerte de varias personas.
Radiación de fondo
La radiación de fondo siempre está presente en la Tierra. La mayor parte de la radiación de fondo proviene naturalmente de los minerales, mientras que una pequeña parte proviene de elementos creados por el hombre. Los minerales radiactivos naturales en la tierra, el suelo y el agua producen radiación de fondo. El cuerpo humano incluso contiene algunos de estos minerales radiactivos naturales. La radiación cósmica también contribuye al fondo de radiación que nos rodea. Puede haber grandes variaciones en los niveles de radiación de fondo natural de un lugar a otro, así como cambios en el mismo lugar a lo largo del tiempo. Los radioisótopos naturales son un fondo muy fuerte.emisores.
Radiación cósmica
La radiación cósmica proviene de partículas extremadamente energéticas del Sol y las estrellas que ingresan a la atmósfera terrestre. Es decir, estos cuerpos celestes pueden denominarse fuentes de radiación radiactiva. Algunas partículas golpean el suelo, mientras que otras interactúan con la atmósfera, creando varios tipos de radiación. Los niveles aumentan a medida que te acercas a un objeto radiactivo, por lo que la cantidad de radiación cósmica suele aumentar en proporción al ascenso. Cuanto mayor sea la altitud, mayor será la dosis. Esta es la razón por la que quienes viven en Denver, Colorado (5280 pies) reciben una dosis anual más alta de radiación cósmica que cualquiera que viva al nivel del mar (0 pies).
La extracción de uranio en Rusia sigue siendo un tema controvertido y "candente", porque este trabajo es extremadamente peligroso. Naturalmente, el uranio y el torio que se encuentran en la tierra se denominan radionúclidos primarios y son una fuente de radiación terrestre. Se pueden encontrar trazas de uranio, torio y sus productos de descomposición en todas partes. Obtenga más información sobre la descomposición radiactiva. Los niveles de radiación terrestre varían según la ubicación, pero las áreas con concentraciones más altas de uranio y torio en los suelos superficiales suelen experimentar niveles de dosis más altos. Por lo tanto, las personas involucradas en la extracción de uranio en Rusia corren un gran riesgo.
Radiación y personas
Se pueden encontrar rastros de sustancias radiactivas en el cuerpo humano (principalmente potasio-40 natural). El elemento se encuentra en los alimentos, el suelo y el agua, queaceptar. Nuestros cuerpos contienen pequeñas cantidades de radiación porque el cuerpo metaboliza las formas radiactivas y no radiactivas de potasio y otros elementos de la misma manera.
Una pequeña fracción de la radiación de fondo proviene de las actividades humanas. Se han dispersado trazas de elementos radiactivos en el medio ambiente como resultado de pruebas de armas nucleares y accidentes como el que ocurrió en la planta de energía nuclear de Chernobyl en Ucrania. Los reactores nucleares liberan pequeñas cantidades de elementos radiactivos. Los materiales radiactivos utilizados en la industria e incluso en algunos productos de consumo también emiten pequeñas cantidades de radiación de fondo.
Todos estamos expuestos a la radiación todos los días de fuentes naturales, como los minerales de la tierra, y fuentes artificiales, como las radiografías médicas. Según el Consejo Nacional de Medición y Protección contra la Radiación (NCRP), la exposición humana anual promedio a la radiación en los Estados Unidos es de 620 milirems (6,2 milisieverts).
En la naturaleza
Las sustancias radiactivas se encuentran a menudo en la naturaleza. Algunos de ellos se encuentran en el suelo, las rocas, el agua, el aire y la vegetación, de donde son inhalados e ingeridos. Además de esta exposición interna, los humanos también reciben exposición externa de materiales radiactivos que permanecen fuera del cuerpo y de la radiación cósmica del espacio exterior. La dosis natural diaria promedio para los humanos es de aproximadamente 2,4 mSv (240 mrem) por año.
Esto es cuatro veces ella exposición global promedio a la radiación artificial en el mundo, que en 2008 fue de alrededor de 0,6 mrem (60 Rem) por año. En algunos países ricos, como EE. UU. y Japón, la exposición artificial supera en promedio a la exposición natural debido al mayor acceso a instrumentación médica específica. En Europa, la exposición de fondo natural promedio en todos los países varía de 2 mSv (200 mrem) por año en el Reino Unido a más de 7 mSv (700 mrem) para algunos grupos de personas en Finlandia.
Exposición diaria
La exposición a fuentes naturales es una parte integral de la vida cotidiana tanto en el trabajo como en los lugares públicos. Tales exposiciones son en la mayoría de los casos de poca o ninguna preocupación pública, pero en ciertas situaciones se deben tener en cuenta las medidas de protección de la salud, por ejemplo, cuando se trabaja con minerales de uranio y torio y otros materiales radiactivos naturales (NORM). Estas situaciones se han convertido en el foco de atención de la Agencia en los últimos años. Y esto, sin mencionar los ejemplos de accidentes con liberación de sustancias radiactivas, como el desastre de la central nuclear de Chernóbil y de Fukushima, que obligaron a científicos y políticos de todo el mundo a reconsiderar su actitud hacia el "átomo pacífico".
Radiación terrestre
La radiación terrestre incluye solo fuentes que permanecen externas al cuerpo. Pero al mismo tiempo siguen siendo peligrosas fuentes radiactivas de radiación. Los principales radionucleidos de interés son el potasio, el uranio y el torio, sus productos de desintegración. Yalgunos, como el radio y el radón, son altamente radiactivos pero se encuentran en bajas concentraciones. El número de estos objetos se ha reducido inexorablemente desde la formación de la Tierra. La actividad de radiación actual asociada a la presencia de uranio-238 es la mitad que al comienzo de la existencia de nuestro planeta. Esto se debe a su vida media de 4500 millones de años, y para el potasio-40 (vida media de 1250 millones de años) es solo alrededor del 8% del original. Pero durante la existencia de la humanidad, la cantidad de radiación ha disminuido muy ligeramente.
Muchos isótopos con vidas medias más cortas (y por lo tanto alta radiactividad) no han decaído debido a su constante producción natural. Ejemplos de esto son el radio-226 (el producto de desintegración del torio-230 en la cadena de desintegración del uranio-238) y el radón-222 (el producto de desintegración del radio-226 en esa cadena).
Torio y uranio
Los elementos químicos radiactivos torio y uranio en su mayoría sufren desintegración alfa y beta y no son fáciles de detectar. Esto los hace muy peligrosos. Sin embargo, lo mismo puede decirse de la radiación de protones. Sin embargo, muchos de sus derivados secundarios de estos elementos también son fuertes emisores de rayos gamma. El torio-232 se detecta con el pico de 239 keV del plomo-212, 511, 583 y 2614 keV del talio-208 y 911 y 969 keV del actinio-228. El elemento químico radiactivo Uranio-238 aparece como picos de bismuto-214 a 609, 1120 y 1764 keV (ver el mismo pico para el radón atmosférico). El potasio-40 se detecta directamente a través del pico gamma 1461keV.
El nivel sobre el mar y otras grandes masas de agua tiende a ser aproximadamente una décima parte del fondo de la tierra. Por el contrario, las áreas costeras (y las regiones cercanas al agua dulce) pueden tener una contribución adicional de los sedimentos dispersos.
Radón
La mayor fuente de radiación radiactiva en la naturaleza es el radón en el aire, un gas radiactivo liberado de la tierra. El radón y sus isótopos, los radionucleidos originales y los productos de descomposición contribuyen a la dosis respirable promedio de 1,26 mSv/año (milisievert por año). El radón se distribuye de manera desigual y varía con el clima, por lo que se utilizan dosis mucho más altas en muchas partes del mundo donde representa un peligro significativo para la salud. Se han encontrado concentraciones 500 veces más altas que el promedio mundial dentro de edificios en Escandinavia, Estados Unidos, Irán y la República Checa. El radón es un producto de la descomposición del uranio que es relativamente común en la corteza terrestre, pero más concentrado en las rocas que contienen minerales esparcidas por todo el mundo. El radón se filtra de estos minerales a la atmósfera o al agua subterránea y también se filtra en los edificios. Se puede inhalar hacia los pulmones junto con los productos de descomposición, donde permanecerán durante algún tiempo después de la exposición. Por esta razón, el radón se clasifica como una fuente natural de radiación.
Exposición al radón
Aunque el radón se produce naturalmente, sus efectos pueden aumentar o disminuir debido a las actividades humanas, como la construcción de una casa. Bodega mal selladaUna casa bien aislada puede provocar la acumulación de radón en la casa, poniendo en riesgo a sus ocupantes. La construcción generalizada de viviendas bien aisladas y selladas en los países industrializados del norte ha hecho que el radón se convierta en una fuente importante de radiación de fondo en algunas comunidades del norte de América del Norte y Europa. Algunos materiales de construcción, como el hormigón ligero con alumbre de esquisto, fosfoyeso y toba italiana, pueden liberar radón si contienen radio y son porosos al gas.
La exposición a la radiación del radón es indirecta. El radón tiene una vida media corta (4 días) y se descompone en otras partículas sólidas de nucleidos radiactivos de la serie del radio. Estos elementos radiactivos se inhalan y permanecen en los pulmones, provocando una exposición prolongada. Por lo tanto, se cree que el radón es la segunda causa principal de cáncer de pulmón después del tabaquismo y es responsable de entre 15 000 y 22 000 muertes por cáncer al año solo en los EE. UU. Sin embargo, la discusión sobre los resultados experimentales opuestos aún está en curso.
La mayor parte del fondo atmosférico es causado por el radón y sus productos de descomposición. El espectro gamma muestra picos notables en 609, 1120 y 1764 keV, que pertenecen al bismuto-214, un producto de desintegración del radón. El fondo atmosférico depende en gran medida de la dirección del viento y de las condiciones meteorológicas. El radón también puede liberarse del suelo en ráfagas y luego formar "nubes de radón" que pueden viajar decenas de kilómetros.
Fondo del espacio
La tierra y todos los seres vivos en ella están constantementebombardeado por la radiación del espacio. Esta radiación consiste principalmente en iones cargados positivamente, desde protones hasta hierro, y núcleos más grandes producidos fuera de nuestro sistema solar. Esta radiación interactúa con los átomos en la atmósfera, creando un flujo de aire secundario, que incluye rayos X, muones, protones, partículas alfa, piones, electrones y neutrones.
La dosis directa de radiación cósmica proviene principalmente de muones, neutrones y electrones, y varía en diferentes partes del mundo dependiendo del campo geomagnético y la altitud. Por ejemplo, la ciudad de Denver en Estados Unidos (a 1.650 metros de altitud) recibe cerca del doble de dosis de rayos cósmicos que en un punto al nivel del mar.
Esta radiación es mucho más fuerte en la troposfera superior a unos 10 km y, por lo tanto, es motivo de especial preocupación para los miembros de la tripulación y los pasajeros regulares que pasan muchas horas al año en este entorno. Durante sus vuelos, las tripulaciones de las aerolíneas suelen recibir una dosis ocupacional adicional que oscila entre 2,2 mSv (220 mrem) por año y 2,19 mSv/año, según varios estudios.
Radiación en órbita
Del mismo modo, los rayos cósmicos causan una mayor exposición de fondo para los astronautas que para los humanos en la superficie de la Tierra. Los astronautas que trabajan en órbitas bajas, como los empleados de las estaciones espaciales internacionales o los transbordadores, están parcialmente protegidos por el campo magnético terrestre, pero también sufren el llamado cinturón de Van Allen, que es el resultado del campo magnético terrestre. Fuera de la órbita terrestre baja, comoexperimentada por los astronautas del Apolo que viajan a la Luna, esta radiación de fondo es mucho más intensa y representa una barrera importante para la posible exploración humana a largo plazo de la Luna o Marte en el futuro.
Las influencias cósmicas también causan la transmutación elemental en la atmósfera, en la que la radiación secundaria generada por ellos se combina con los núcleos atómicos en la atmósfera, formando varios nucleidos. Se pueden producir muchos de los llamados nucleidos cosmogénicos, pero probablemente el más notable es el carbono-14, que se forma por la interacción con los átomos de nitrógeno. Estos nucleidos cosmogénicos finalmente llegan a la superficie de la Tierra y pueden incorporarse a los organismos vivos. La producción de estos nucleidos varía ligeramente durante las metamorfosis del flujo solar a corto plazo, pero se considera prácticamente constante a gran escala, de miles a millones de años. La producción constante, la incorporación y la vida media relativamente corta del carbono-14 son los principios utilizados en la datación por radiocarbono de materiales biológicos antiguos, como artefactos de madera o restos humanos.
Rayos gamma
La radiación cósmica al nivel del mar aparece típicamente como radiación gamma de 511 keV de la aniquilación de positrones creada por reacciones nucleares de partículas de alta energía y rayos gamma. A grandes alturas, también hay una contribución del espectro continuo de bremsstrahlung. Por lo tanto, entre los científicos, el tema de la radiación solar y el balance de radiación se considera muy importante.
Radiación dentro del cuerpo
Los dos elementos más importantes que componen el cuerpo humano, a saber, el potasio y el carbono, contienen isótopos que aumentan considerablemente nuestra dosis de radiación de fondo. Esto significa que también pueden ser fuentes de radiación radiactiva.
Los elementos y compuestos químicos peligrosos tienden a acumularse. El cuerpo humano promedio contiene alrededor de 17 miligramos de potasio-40 (40K) y alrededor de 24 nanogramos (10-8 g) de carbono-14 (14C) (vida media: 5730 años). Excluyendo la contaminación interna por materiales radiactivos externos, estos dos elementos son los componentes más importantes de la exposición interna a los componentes biológicamente funcionales del cuerpo humano. Alrededor de 4000 núcleos se desintegran a 40K por segundo y el mismo número a 14C. La energía de las partículas beta formadas a 40K es aproximadamente 10 veces mayor que la de las partículas beta formadas a 14C.
14C está presente en el cuerpo humano en alrededor de 3700 Bq (0,1 µCi) con una vida media biológica de 40 días. Esto significa que la desintegración del 14C produce alrededor de 3700 partículas beta por segundo. Aproximadamente la mitad de las células humanas contienen un átomo de 14C.
La dosis interna media mundial de radionucleidos distintos del radón y sus productos de desintegración es de 0,29 mSv/año, de los cuales 0,17 mSv/año son a 40K, 0,12 mSv/año proceden de la serie del uranio y el torio, y 12 μSv/ año - del 14C. También vale la pena señalar que las máquinas médicas de rayos X también son a menudoradiactivos, pero su radiación no es peligrosa para los humanos.
