El dao que produce la radiacin depende de la actividad y energa de la misma, de la duracin de la exposicin y de si la fue

LECTURA N1 Efectos de las radiaciones

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El dao que produce la radiacin depende de la actividad y energa de la misma, de la duracin de la exposicin y de si la fuente est dentro o fuera del cuerpo. Fuera del cuerpo, los rayos gamma son particularmente dainos porque penetran los tejidos humanos con gran eficacia, como lo hacen los rayos X. En consecuencia, el dao que causan no est limitado a la piel. En cambio, la piel detiene casi todos los rayos alfa, y los rayos beta slo consiguen penetrar aproximadamente 1 cm ms all de la superficie de la piel (Figura). Por tanto, ni unos ni otros son tan peligrosos como los rayos gamma, a menos que la fuente de radiacin entre de alguna manera en el cuerpo. Dentro del organismo, los rayos alfa son particularmente peligrosos porque transfieren rpidamente su energa al tejido circundante e inician daos considerables.

En general, los tejidos que muestran mayor dao a consecuencia de la radiacin son los que se reproducen con rapidez, como la mdula sea, los tejidos formadores de sangre y los ndulos linfticos. El efecto principal de una exposicin prolongada a dosis bajas de radiacin es la induccin de cncer. El cncer es causado por daos al mecanismo regulador del crecimiento de las clulas, lo que induce a la clula a reproducirse sin control. La leucemia, que se caracteriza por el crecimiento excesivo de glbulos blancos de la sangre, es probablemente el principal problema de cncer asociado a la radiacin.

LECTURA N2 El radn-222 en nuestras vidas

El radn es un elemento radiactivo natural que es no reactivo desde el punto de vista qumico: es un gas noble. El elemento se produce por la desintegracin radiactiva del uranio 238 y el radio 226. Hay tres istopos del radn; dos de ellos, el radn 219 y el radn 220, se desintegran con gran rapidez, pues tienen vidas medias que se miden en segundos. El tercer istopo, el radn 222, tiene una vida media de 3,82 das y se desintegra por emisin de partculas alfa y radiacin garnma. Entre los istopos que produce la desintegracin del radn (llamados hijos del radn) estn el polonio 218 (vida media de 3.11 minutos) y el polonio 214 (vida media de 0,0002 segundos). Estos hijos del radn tambin se desintegran por emisin de partculas alfa.Una vez formado, el radn 222 qumicamente inerte sube a travs del suelo, puede entrar en los hogares a travs de grietas en el piso de los stanos. Si se inhala el gas, casi todo se exhala de inmediato, pero a causa de su corta vida media parte del radn se desintegra en los pulmones antes de ser exhalado. Son los dos hijos slidos del radn (los radioistopos de polonio que son emisores alfa) los que ocasionan la mayor preocupacin en cuanto a la salud. Si quedan atrapados en los pulmones, los hijos radiactivos del radn pueden daar las clulas cercanas y producir cncer. El gobierno de Estados Unidos calcula que las elevadas concentraciones de radn en interiores provocan entre 5.000 y 20.000 muertes por cncer cada ao.La Environmental Protection Agency (EPA) de E.U.A. ha recomendado un lmite mximo de 4 picocuries (pCi) de radiacin por litro de aire en los hogares. El aire en exteriores contiene slo 0,2 pCi de radn por litro. Un estudio de la EPA de 1988 calcula que 8 millones de hogares en Estados Unidos tienen niveles de radn que son peligrosos en potencia. Se estima que unos 200.000 hogares de todo el pas tienen niveles de radn por encima de 20 pCi por litro. Los equipos domsticos para deteccin de radn son fciles de usar y estn disponibles en comercios de EEUU. Si se detecta la presencia de niveles elevados de radn, el propietario de la casa o el contratista tendr que tomar medidas correctivas, como sellar las grietas de los pisos e instalar tuberas para ventilar el gas que se acumula abajo del piso en un stano.

LECTURA N3 La radiactividad en el tabaco

La advertencia general de los doctores: Fumar es daino para su salud," aparece en todos los paquetes de cigarrillos que se venden en Estados Unidos. La relacin entre el humo del cigarro y el cncer est bien establecida desde tiempo atrs. Existe, sin embargo, otro mecanismo causante de cncer en los fumadores. El culpable en este caso es el contaminante ambiental radiactivo presente en las hojas del tabaco con las que estn hechos los cigarros. La tierra en la que crece el tabaco se trata con fertilizantes fosfatados, que son ricos en uranio y sus productos de decaimiento. Considrese un paso muy importante en la serie de decaimiento del uranio, en el cual el producto formado es el radn-222. Este, es un gas no reactivo (el radn es el nico producto gaseoso en la serie de decaimiento del uranio). El radn-222 emana del radio-226 y esta presente en altas concentraciones en los gases del suelo y en la capa de aire superficial bajo la capa de vegetacin que provee el campo donde crece el tabaco. En esta capa, algunos de los descendientes del radn-222 como el polonio-218 o el plomo-210, se unen firmemente a la superficie y en el interior de las hojas del tabaco. Las reacciones sucesivas de decaimiento desde radio-226 que llevan a la formacin de plomo-210 implican una serie de emisiones: (, (, (-, (, (-, ( y proceden muy rpido. En forma gradual, la concentracin de plomo-210 radiactivo puede llegar a un nivel considerablemente alto. Durante la combustin de un cigarro, las pequeas partculas de humo insoluble son inhaladas y depositadas en cl tracto respiratorio del fumador y, por ltimo, son transportadas y almacenadas en el hgado, bazo y medula sea. Algunas mediciones han demostrado que existe un alto contenido de plomo-210 en esas partculas. (Ntese que el contenido de plomo-210 no es lo suficientemente alto para ser daino qumicamente, pero es peligroso por ser radiactivo) ya que su vida media es larga (20.4 aos), plomo-210 y sus descendientes radiactivos (bismuto--210 y polonio-210) pueden continuar formndose en el cuerpo a travs del perodo de fumar. La exposicin constante de los rganos y de la mdula sea a la radiacin de partculas ( y ( incrementa la probabilidad del desarrollo del cncer en el fumador. LECTURA N4 Al ingerir alimentos procesados, es probable que se consuman ingredientes que se sometieron a radiacin. En Estados Unidos ms de 10% de los vegetales y las especias se irradian para controlar los hongos. En 1953 este pas inici un programa experimental de irradiacin de alimentos con el fin de tener comestibles frescos sin necesidad de refrigerarlos. El procedimiento es simple: los vveres se exponen a niveles altos de radiacin para matar los insectos y las bacterias nocivas; luego se empacan en recipientes sellados en los que se pueden almacenar por meses sin que se descompongan. Las fuentes de radiacin utilizada para preservar la mayora de los alimentos son el cobalto 58 y el cesio137, los beneficios de irradiar los alimentos son obvios, se reduce la demanda de energa porque no hay necesidad de refrigerarlos. A pesar de ello, hay una gran oposicin a este procedimiento: se teme que dichos alimentos sean por si mismos radiactivos aunque no hay evidencias de esto.

LECTURA N5 Aplicaciones mdicas de los radiotrazadores

Los radiotrazadores han encontrado un amplio uso como herramientas de diagnstico en medicina. Por ejemplo, el yodo-131 se utiliza para analizar la actividad de la glndula tiroides. Esta glndula es la nica importante consumidora del yodo en el organismo. El paciente bebe una solucin de NaI que contiene yodo-131. Se utiliza una cantidad muy pequea, de modo que el paciente no reciba una dosis nociva del radioistopo. Se coloca un tubo Geiger cerca de la tiroides, en la regin del cuello, lo que determina la capacidad de la glndula tiroides para fijar el yodo. Una tiroides normal absorbe alrededor del 12% del yodo en unas pocas horas.

En 977, Rosalyn S. Yalow recibi el Premio Nobel en medicina por su trabajo pionero en el desarrollo de la tcnica de radioinmunoensayo (RIE). Esta tcnica es un mtodo extraordinariamente sensible que utiliza radiotrazadores para detectar la presencia de cantidades pequesimas de frmacos, hormonas, pptidos, antibiticos y muchas otras sustancias. Los mtodos de RIE se pueden emplear, por ejemplo, como indicacin precoz del embarazo y para detectar las seales que indiquen las primeras etapas de una enfermedad. Los anlisis se llevan a cabo sobre una muestra pequea de tejido, sangre u otro fluido tomado del paciente.

Una herramienta nueva, pero muy prometedora para el diagnstico clnico de muchas enfermedades se llama tomografia transaxial de emisin de positrones (PET por sus siglas en ingls). En este mtodo se inyectan al paciente compuestos que contienen radionucleidos que se desintegran por emisin de positrones. Se seleccionan estos compuestos para permitir a los investigadores seguir el flujo de sangre, oxgeno y las velocidades metablicas de la glucosa, as como otras funciones biolgicas.

LECTURA N6 Terapia por radiacin

La radiacin de alta energa es un peligro para la salud debido al dao que causa a las clulas. Las clulas sanas son destruidas o daadas por la radiacin lo que origina trastornos fisiolgicos. Sin embargo, la radiacin tambin puede destruir clulas enfermas, incluyendo las cancerosas. Todos los tipos de cncer se caracterizan por el crecimiento desproporcionado de clulas anormales. Este desarrollo puede producir masas de tejido anormal Ilamadas tumores malignos. Los tumores malignos pueden ser causados por la exposicin de las clulas sanas a radiacin de energa elevada. No obstante, paradjicamente, los tumores malignos pueden ser destruidos por la misma radiacin. En efecto, las clulas cancerosas son ms susceptibles a la destruccin por radiacin que las sanas, permitiendo que la radiacin se use en el tratamiento del cncer. Ya en 1904, los fsicos intentaron utilizar la radiacin emitida por las sustancias radiactivas para tratar tumores destruyendo las masas de tejidos enfermos. El tratamiento de la enfermedad por radiacin de energa elevada se llama terapia por radiacin.

Actualmente se utilizan muchos radio- nucleidos diferentes en la terapia por radiacin. Algunos de los ms comnmente usados se enumeran en la tabla junto con su vida media. Podemos observar que la mayor parte de las vidas medias son muy cortas, lo que significa que estos radioistopos emiten una gran cantidad de radiacin en un periodo corto.

La fuente de radiacin que se emplea en la terapia por radiacin puede estar dentro o fuera del organismo. En casi todos los casos, la terapia se ha diseado para utilizar radiacin gamma de alta energa emitida por radioistopos. Las radiaciones alfa y beta no son tan penetrantes como la radiacin gamma, se pueden bloquear mediante un empaque apropiado. Por ejemplo, se suele administrar 192Ir , en forma de "semillas" que consisten en un ncleo con el istopo radiactivo recubierto con 0.1 mm de platino metlico que bloquea los rayos alfa y beta, pero los rayos gamma lo penetran con facilidad. Las "semillas" radiactivas se pueden implantar quirrgicamente en un tumor. En otros casos, la fisiologa humana permite la ingestin del radioistopo. Por ejemplo, la mayor parte del yodo en el cuerpo humano termina en la glndula, un hecho que permite que el cncer de tiroides sea tratado utilizando grandes dosis de 131I. La terapia por radiacin para rganos profundos, donde un implante quirrgico es imprctico, suele utilizar una "pistola" de Cobalto-60 fuera del cuerpo para disparar un haz de rayos gamma al tumor.

Algunos istopos usados en terapia por radiacin

Vida mediaIstopoVida media

32P30 aos 125I60.25 das

137Cs14.3 das131I8.06 das

60Co5.26 aos 198Au 2,7 das

90Sr 28.8 aos 222Ra3.82 das

192Ir 74.2 das 226Rn1,622 aos

Debido a que la radiacin gamma es tan penetrante, es casi imposible evitar daos a clulas sanas. La mayora de los pacientes de cncer que reciben estos tratamientos sufren efectos colaterales desagradables y peligrosos como fatiga, nusea, cada del pelo, debilitamiento del sistema inmune y aun la muerte. Por ello, en muchos casos la terapia por radiacin solamente se utiliza si otros tratamientos del cncer, tales como la quimioterapia (el tratamiento del cncer con poderosos frmacos) no tiene xito. A pesar de ello, la terapia por radiacin es una de las principales armas que tenemos en la lucha contra el cncer.

LECTURA N7 Las centrales nucleares

La generacin de electricidad es el empleo ms importante de la energa liberada en una fisin nuclear. La fisin es la ruptura de un ncleo pesado en ncleos ms ligeros con gran liberacin de energa. Por ejemplo. el ncleo de Uranio-235, se rompe en dos ncleos intermedios cuando se lo bombardea con neutrones. En este proceso tambin se emiten otras partculas adems de radiacin y una gran cantidad de energa:

235U + 1n 142 Ba + 91 Kr + 3 1n + 2,05 x 1013 J/mol

Los neutrones que se obtienen de la fisin de un ncleo de uranio-235 pueden utilizarse para bombardear otros ncleos de este istopo y provocar nuevas fisiones que a su vez producirn nuevos neutrones, y as sucesivamente. Se origina de este modo una reaccin en cadena mediante la cual, en un tiempo muy breve, se consigue la fisin de un gran nmero de ncleos y se libera una enorme cantidad de radiacin y de energa.

Para utilizar esta energa en la produccin de energa elctrica, es necesario controlar la reaccin de fisin en cadena; hace falta un sistema que impida que el nmero de fisiones por unidad de tiempo sobrepase ciertos lmites. Esto se logra mediante el reactor nuclear.

Un reactor nuclear consiste bsicamente en un recipiente en cuyo interior se encuentra el combustible nuclear (uranio o plutonio). Dicho combustible se suele introducir en forma de pastillas encapsuladas en una serie de vainas metlicas, rodeadas por un material moderador, que forman el interior del reactor. Para el control del reactor existen unas barras deslizantes, compuestas de un material capaz de absorber neutrones (boro o grafito). Segn se introduzcan ms o menos barras de control en el interior del reactor, el nmero de neutrones absorbidos ser mayor o menor, de este modo se puede controlar el nmero de fisiones que ocurren por unidad de tiempo. Si las barras se introducen totalmente la reaccin se detiene. Todo el conjunto del reactor se halla encerrado por el blindaje, que es una envoltura de metal y hormign cuya finalidad es impedir el paso de la radiacin o gases contaminantes o radiactivos al medioambiente. La energa liberada por la fisin del combustible se manifiesta en forma de calor que se extrae mediante un refrigerante que suele ser agua y que, a causa del calor recibido, se convierte en vapor a alta presin. El vapor as producido es utilizado para mover turbinas que estn acopladas a los generadores elctricos, posteriormente es enfriado y forzado a circular nuevamente dentro del reactor mediante bombas.

LECTURA N8Datacin con carbono-14

La naturaleza de esta imagen (Figura b) proporciona pistas de la presencia de alguna enfermedad u otra anomala y ayuda a los investigadores mdicos a comprender cmo determinada enfermedad afecta el funcionamiento del cerebro.

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Una muestra de sal de cesio-137, que se utiliza en la terapia de radiacin. El brillo azul proviene de la radiactividad del cesio. En Gonia, Brasil, en 1987, un cilindro que contena cesio-137 se dej abandonado en una clnica mdica. Fue descubierto por personas de la ciudad que no sospechaban lo que era, y que estuvieron fascinadas por el extrao brillo azul. Los resultados fueron trgicos: cuatro de ellas murieron por la exposicin a la radiacin y otras 249 se contaminaron.

Figura a)

Algunos de los trabajos ms interesantes implican el estudio del cerebro, el cual depende de la glucosa como fuente de energa. Los cambios en la forma en que el azcar se metaboliza o se utiliza en el cerebro puede indicar una enfermedad, como cncer, epilepsia, mal de Parkinson, o esquizofrenia.

El compuesto que se va de detectar en el paciente se debe marcar con un radonucleido emisor de positrones. Los nucleidos usados ms ampliamente son carbono-11 (vida media 20.4 min), fluor-18 (vida media 110 min), oxigeno-15 (vida media 2 min), y nitrgeno-13 (vida media 10 min). Por ejemplo, se puede inyectar glucosa marcada con Carbono-11. Como la vida media de los emisores de positrones es tan corta, el qumico debe incorporar rpidamente el radionucleido dentro de la molcula del azcar (u otra sustancia apropiada) e inyectar inmediatamente el compuesto. Se coloca al paciente en un complejo instrumento (Figura a) que mide la emisin de positrones y construye una imagen computarizada del rgano en el cual se localiza el compuesto emisor.

No irradiadas

Irradiadas

EMBED MSPhotoEd.3

El gobierno de Estados Unidos calcula que las elevadas concentraciones de radn en interiores provocan entre 5.000 y 20.000 muertes por cncer cada ao. La Environmental Protection Agency (EPA) de E.U.A. ha recomendado un lmite mximo de 4 picocuries (pCi) de radiacin por litro de aire en los hogares. El aire en exteriores contiene slo 0,2 pCi de radn por litro. Un estudio de la EPA de 1988 calcula que 8 millones de hogares en Estados Unidos tienen niveles de radn que son peligrosos en potencia. Se estima que unos 200.000 hogares de todo el pas tienen niveles de radn por encima de 20 pCi por litro. Los equipos domsticos para deteccin de radn son fciles de usar y estn disponibles en las ferreteras locales. Si se detecta la presencia de niveles elevados de radn, el propietario de la casa o el contratista tendr que tomar medidas correctivas, como sellar las grietas de los pisos e instalar tuberas para ventilar el gas que se acumula abajo del piso en un stano.

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En Argentina hay en funcionamiento dos centrales nucleares: la de Atucha en la provincia de BsAs y la de Embalse, en la provincia de Crdoba. La operacin y manteni-miento estn a cargo de la Comisin Nacional de Energa Atmica.

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La fabricacin de estas instalaciones trae como consecuencias el grave problema de los residuos radiactivos, elevados costos para su construccin y un problema de muy difcil solucin como las precauciones necesarias de seguridad.

Hay que tener en cuenta que para la fabricacin de cada uno de los reactores se estima alrededor de cinco aos de trabajo.

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