RADIACIONES IONIZANES Presentacion_-01
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RADIACIONES IONIZANES Presentacion_-01
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DIRECCIN GENERAL DE ASISTENCIA TCNICA - DGATUNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA
SEDE VIA DEL MAR
Radiaciones ionizantesMDULO HIGIENE INDUSTRIAL
Agentes fsicos - I
Prof. Sr. Alfonso Espinoza Leyton
7 de Junio de 2014
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AGENDA DE PRESENTACIN
INTRODUCCIN TEMA 1:
Generalidades. Elementos de Fsica Nuclear. TEMA 2:
Magnitudes y Unidades. TEMA 3:
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Tema 1Generalidades. Elementos de Fsica Nuclear.
El tomo y su estructura.
Radiactividad.
Radiaciones ionizantes.
Rayos X.
Aplicaciones.
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El tomo y su Estructura
Definicin de tomo.
Modelo de Thomson (1898).
Modelo de Rutherford (1911).
Modelo de Bohr (1922).
Modelo Mecano-Cuntico (1929).
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NALNcleo: Protones y Neutrones.
Envoltura: Electrones.
El tomo y su Estructura
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ZXA
Z, nmero atmico.
N, nmero de neutrones.
A, nmero msico = N + Z.
El tomo y su Estructura
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Ejemplos
6C14 19K40
1H1 1H2
1H3 4Be7
11Na24 15P33
17Cl38 23V50
92U238 90Th232
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NALIstopos: = Z y A
Ej: 1H2 y 1H3
El tomo y su Estructura
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RadiactividadNcleo atmico que cambia su estructura emitiendo algn tipo de partcula o manifestacinenergtica.
Radiactividad Natural.
Radiactividad Artificial.
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NALRadiacin Csmica.
Radionucleidos Cosmognicos.
Radionucleidos Primordiales.
Fuentes de Radiacin Natural
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NALRadiacin de captura geomagntica.
Rayos csmicos galcticos.
Radiacin csmica solar.
Radiacin Csmica
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Bombardeode partculas
NcleoBlanco
NcleoProducto
PartculasSub-atmicaso Radiacingamma
Ejemplos: H3, Be7, C14, Na22, P32, Cl36, etc.
Radionucleidos Cosmognicos
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NALPrimordiales singulares.
Ejemplo: K40 Ca40
Primordiales:- Serie del Uranio- Serie del Torio- Serie del Actinio
Radionucleidos Primordiales
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Exposicin a Fuentes Naturales
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Exposicin total aproximada 2.5 mSv/ao.
Fuente %Fuentes Internas Naturales 54
Fuentes Externas Naturales 25
Fuentes Artificiales 19
Pruebas Nucleares 1
Viajes areos, TV, pinturas, etc 0.5
Industria 0.2
Promedio Anual de Dosis
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NALBombardeo de ncleos atmicos con partculas
para formar elementos radiactivos.
- Aceleradores de partculas.- Reactores nucleares.
Radiactividad Artificial
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NALN = N0 x e-t
N = n de ncleos.
= Constante deDesintegracin.
t = tiempo.
Decaimiento Radiactivo
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NALPeriodo de Semidesintegracin.
Decaimiento Radiactivo
Tiempo requerido para que el nmero de tomos inestables disminuya a la mitad.
Matemticamente corresponde a:T=Ln2 /
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NAL Periodo de Semidesintegracin.
T=Ln2 /
Vida mediaT=1/
ActividadA=-dN/dt
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NAL Radiaciones Ionizantes
- Rayos X y .- Partculas , y neutrones.
Radiaciones No Ionizantes- Campos electromagnticos.- Radiaciones pticas.- Microondas, etc.
Radiaciones
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NALc = f
Donde:c = 300.000 [km/s]f = frecuencia [Hz] = longitud de onda
Radiaciones Electromagnticas
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NALE = h f
Donde:E = Energa [eV]h = 4,135610-15 [eVs]f = frecuencia [Hz=1/s]
Radiaciones Electromagnticas
Cte. Planck
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NALIonizacin: creacin de iones o tomos con carga
elctrica, positiva o negativa.
Radiacin Ionizante
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NALExcitacin: electrn absorbe energa y libera.
Radiacin Ionizante
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NAL2 Protones y 2 Neutrones (2He4).
8000 veces la masa de un Electrn.
Alto poder de ionizacin.
Carga elctrica.
Radiacin Alfa ()
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NALMasa pequea (electrn).
Cambia de trayectoria (Rayos X).Mayor poder de penetracin que .Menor poder de ionizacin que .Carga elctrica.
Radiacin Beta ()
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NALEfecto fotoelctrico.
Efecto Compton.
Produccin de pares.
Radiacin Gamma ()
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Efecto Fotoelctrico
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Efecto Compton
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Produccin de Pares
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Penetracin de las Radiaciones
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NALSin carga elctrica.
Alta penetracin.
Choques con los ncleos.- Dispersin elstica.- Dispersin inelstica.
Radiacin Neutrnica
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Alto voltaje.
Radiacin electromagntica.
Rayos X
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RAYOS X
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NALFuentes Selladas:
- Resistencia mecnica.- Resistencia al calor.- Resistencia a la corrosin.
Fuentes No Selladas:- Ej. 43Tc99, 53I131, etc.
Fuentes Radiactivas
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Tema 2
Magnitudes y Unidades
Diploma Higiene Ocupacional 2014
Universidad Tcnica Federico Santa Mara
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ActividadNmero de transformaciones nucleares (dN), que ocurren en un intervalo de tiempo (dt), en una determinada cantidad de material.
A = -dN/dt
Unidades: Bequerel 1 Bq = 1 desintegracin/sCurie 3.7 x 1010 Bq
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Decaimiento Radiactivo
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Exposicin (X)
Valor absoluto de la carga total de iones producidos por una radiacin en una masa determinada de aire (dm)
X = dQ/dm
Unidades: Rentgen ( R ) Coulomb/Kg (C/Kg)
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Rentgen
Cantidad de radiacin X o que produce la liberacin de una unidad electrosttica de carga en un cm3 de aire.
1 R = 87.8 erg/g de aire
1 R = 2.58 x 10-4 C/Kg
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Tasa de Exposicin ()
Es la exposicin medida en funcin del tiempo.
= dX/dt
Unidades: Rentgen por hora R/h o mR/h
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CONSTANTE GAMMA
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Magnitudes Dosimtricas
Dosis Absorbida (D).
Dosis Equivalente (H).
Dosis Efectiva (E).
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Dosis Absorbida
Cuociente entre la energa impartida por la radiacin ionizante dE, en un elemento de volumen de masa dm.
D = dE/dm
Unidades: Gray 1 Gy = 1 J/Kgrad 100 rad = 1 Gy
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Relacin entreDosis Absorbida y Exposicin
D = 0,869 X
D(Gy) si X est en J/KgD(rad) si X est en R
Matemticamente: 0,869 rad = 1 R
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Dosis Equivalente (H)Entrega informacin a cerca del dao que la radiacin genera en tejido vivo.
H = D WRWR: factor adimensional (de tablas)
Unidades: Sievert 1 Sv = 1 J/Kgrem 100 rem = 1 Sv
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Factor de PonderacinTipo de Radiacin (WR)
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Dosis Efectiva (E)
Sumatoria de las dosis recibidas por cierto rgano.
E = H WTWT: factor adimensional (de tablas)
Unidades: Sievert 1 Sv = 1 J/Kgrem 100 rem= 1 Sv
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Factor de Ponderacin deTejido (WT)
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Interaccin de la Radiacin
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Detectores por ionizacin.- Cmara de Ionizacin.- Contador Proporcional.- Geiger Mller.
Deteccin de las Radiaciones Ionizantes
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Detectores por excitacin.
- Centelleo (inmediato).
- Pelculas, TLD (retardado).
Deteccin de las Radiaciones Ionizantes
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Algunos
Dosmetros
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NALTema 3
Efectos biolgicos de las radiaciones ionizantes.
Alfonso Espinoza Leyton
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Efectos Biolgicos producidos por las Radiaciones Ionizantes
Emergencias Radiolgicas
Objetivos:
Conocer los elementos bsicos de los efectos biolgicos producidos por las radiaciones ionizantes.
Conocer los principios bsicos de la radiobiologa y radiopatologa.
Conocer las causas y consecuencias generales de una emergencia radiolgica.
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Datos histricos
Luego de ser descubiertos los rayos X en 1895 y la radiactividad natural en 1896, se hizo
evidente que las radiaciones ionizantes pueden ser nocivas y dainas para la salud humana.
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Irradiacin Externa vs. Contaminacin Interna
Irradiacin Externa
, Rx, neutrones
Contaminacin Interna
, ,
inhalaciningestin
Por piel
F
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De que depende el dao biolgico de las Radiaciones
Ionizantes?
El efecto daino de las radiaciones ionizantes depende, esencialmente, de la magnitud
y distribucin de la dosis recibida.
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Clasificacin de losEfectos Biolgicos
La clasificacin actualmente utilizada por las publicaciones ICRP (60 de 1990 y 103 de 2008):
Efectos Determinsticos.
Efectos Estocsticos.60
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NAL No existe un umbral para
estos efectos. La probabilidad de ocurrencia
de los efectos se incrementa con la dosis pero no su severidad.
EFECTOS ESTOCASTICOS
Ejemplos:CncerEfectos Genticos
EFECTOS DETERMINISTICOS
Existe un umbral para cada efecto.
La Severidad de los efectos incrementa con la dosis de radiacin.
Ejemplos:
Cataratas
Esterilidad
Eritema
Depilacin
Efectos por Radiaciones Ionizantes
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Dosis y Efectosen diferentes tejidos u rganos
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Umbrales de dosisTejido
Urgano
Dosis
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Comportamiento de algunos parmetros
hematolgicos
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Fase prodormal(Efectos tempranos)
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Detrimento Poblacin general Trabajadores
Cncer 5,5 x 10-2 Sv-1 4,1 x 10-2 Sv-1
Efectos genticos 0,2 x 10
-2 Sv-1 0,1 x 10-2 Sv-1
Riesgos de Efectos Estocsticos
Fuente: ICRP 103 de 2007
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Riesgo relativo a cncerpor distintos factores
FACTORES DE RIESGO RIESGO RELATIVO(con relacin a la radiacin)
_____________________________________________________-- Radiacin ionizante ----------------------------1
-- Comportamiento sexual-----------------------1,5
-- Infecciones----------------------------------------5,0
-- Fumar --------------------------------------------15,0
-- Dieta --------------------------------------------- 18,0__________________________________________________FUENTE: JNC, Am. NY Acam. Sci, 1995.
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Riesgo por radiacin en comparacin a riesgos normalmente aceptados
ACTIVIDAD N estimado das perdidos
-- Fumar 20 cigarros/da -------------------------------- 2.300
-- Estar obeso (20%) ----------------------------------- 985
-- Manejar ------------------------------------------------- 200
-- Beber socialmente ------------------------------------- 130
-- Accidente en casa --------------------------------------- 95
-- Radiacin de fondo (3,5 mSv/ao)----------------- 8
-- Exposicin ocupacional de 10 mSv/ao------------ 1________________________________________________________FUENTE: Curso actualizacin radiopatologa, Argentina OPS-CNEN, 2002 y 2008
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Factores que influyen en el dao
Factores externos
Magnitud de la dosis.
Tiempo de exposicin.Distribucin de la
dosis. Tipo de radiacin.
Factores internos
Edad. Estado de salud. Tejido irradiado. Sexo, metabolismo. Radiosensibilidad.
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Ley de Bergoni-Tribondeau
Una clula es tanto ms radiosensible:
Cuanto mayor sea su actividad reproductiva.
Cuanto ms largo sea su futuro de divisiones, hasta alcanzar forma-funcin final.
Cuanto menos definida o diferenciada sea su forma-funcin.
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Radiosensibilidad de los Tejidos
TEJIDOS ESTABLES: Son radioresistentes. A dosis elevadas se produce la muerte celular; a dosis bajas, cambios funcionales. Ejemplos: El SNC, el tejido seo, etc.
TEJIDOS PROLIFERATIVOS: Son radiosensibles por su gran divisin celular. Los efectos son mayores en la infancia que en el adulto.
TEJIDOS DE RECAMBIO: Son los ms radiosensibles, teniendo una gran divisin celular. Tienen un compartimiento de recambio donde se ejecuta la divisin y maduracin de las clulas con un sector funcional.Ejemplo: La mdula sea.
En resumen:
Los tejidos inmaduros o en constante divisin celular son los ms radiosensibles
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_______________________________________________________ ESPECIE DL 50 en Gray _______________________________________________________ Carnero: 1,2 - 2 Perro: 2,5 - 3 Mono: 2,5 - 4 Hombre: 2,5 - 4 Ratn: 6 - 15 Conejo: 9 -10 Aves: 8 - 20 Peces: 8 - 20 Reptiles: 80 - 200 Insectos: 100 - 1000 Plantas: 100 - 1500 Microorganismos: 1000 - 3000
_______________________________________________________ FUENTE: Curso de "Radiopatologa". SEAN, Cuba, 1994.
Radiosensibilidad de distintas especies
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Interaccin de las Radiaciones Ionizantescon las clulas
Componentes bsicos de una clula
ACCIN DIRECTAExcitacin e Ionizacinde los tomos quecomponen las distintas estructuras celulares.
El efecto es a corto plazoen dependencia del dao.
ACCIN INDIRECTAFormacin de radicales libres secundario a la ionizacin del agua.
El efecto es a corto, mediano y a largo plazo.
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Interaccin con la materia viva
Accin directa Ionizacin y excitacin
de los tomos y molculas de las clulas irradiadas.
Efecto es a corto plazo en dependencia del dao.
Accin indirecta Formacin de
radicales libres txicos para las clulas.
Efecto puede ser corto, mediano y largo plazo.
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NALTransferencia
de energa
Rx
Excitacino ionizacin
Alteracinmolecular
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Reparacin total
Reparacin incompleta
Muerte celular.Incapacidad reproduccin.Clula modificada:
Germinales: Alt. genticas. Otras: Cnceres.
Alteraciones a nivel de clulas y ADN
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Alteraciones a nivel del ADN
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Efectos Biolgicospor Radiaciones Ionizantes
Las radiaciones ionizantesacta sobre el DNA ypueden producir aberracionescromosmicas, algunasreparables y otrasirreparables, las que pueden llevar a la muerte celular oal desarrollo de un cncer ode una alteracin gentica sila alteracin ocurriera en clulas germinales.
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Interaccin elctrica entre el cuanto de radiacin y el material con ionizacin de tomos: 10-15 segundos.
Cambios fsicos qumicos del tomo ionizado con la generacin de radicales libres reactivos: 10-10 segundos.
Reacciones qumicas de radicales libres con alteracin de molculas y otras alteraciones bioqumicas a nivel celular: 10-5 segundos.
Reacciones biolgicas de las clulas irradiadas con:Modificacin celular o muerte celular con prdida de la funcin del tejido u rgano: En trminos de horas a das.Modificacin celular con lesiones del ADN con la induccin de cncer: En trminos de aos (6 a 8 hasta 15 20 aos).Modificacin celular con lesiones del ADN con la induccin de efectos hereditarios: En trmino de generacin (hasta la 2da.).
Sucesos radiobiolgicos en escala temporal
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De que depende el dao por las radiaciones?
El efecto daino de las radiaciones ionizantes depende, esencialmente, de la magnitud y distribucin de la dosis
recibida.
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No existe un lmite (umbral) de dosis para los efectos estocsticos.
Cualquier exposicin de un rgano o tejido conlleva un riesgo de cncer.
Conclusiones
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Resumen de afectaciones celulares
Formacin de pares de iones. Cambios en la estructura del ADN (reversibles y/o
irreversibles)Mutaciones originadas por los cambios anteriores. Formacin de sustancias txicas (agentes
oxidantes).Desnaturalizacin de cadenas de protenas. Afectaciones de estructuras y componentes
celulares: Mitocondrias, lisosomas, sistemas de membranas, etc.
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Efectos nocivos de las radiaciones ionizantes sobre la materia viva
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Fin primera parte
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