RADIACIONES Material de Estudio

8/15/2019 RADIACIONES Material de Estudio

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R A D I A C I O N E S

R A D I A C T I V I D A D , A C E L E R A D O R E S YO T R O S C O N C E P T O S D E L A F Í S I C A

Se explican algunos de los conceptos usados, tales como radiación,radiactividad, dosis y aceleradores. También definimos y explicamos

el uso y significado de las múltiples unidades utilizadas hoy en díapara medir la radiación, como son el urie, el rad y el rem.

RADIACIÓN

!l tema central de este libro es la radiación. !n física se entiende"ue la radiación es energía en movimiento. #ebido a "ue cual"uierpartícula "ue se mueva posee energía, tanto los $tomos, los núcleosde los $tomos, los electrones, los protones o los neutrones, cuandose trasladan de un lugar a otro en el espacio, son radiación. %ahemos encontrado este tipo de radiación en el primer capítulo, en

algunos de los fenómenos estudiados por &enri 'ec"uerel y losesposos urie, ya "ue, aun"ue ellos no lo sabían, interveníanpartículas nucleares en movimiento provenientes de los elementosuranio y polonio. ( estos tipos de radiaciones hoy se les llama

partículas alfa )dos protones y dos neutrones *untos+ y partículasbeta )electrones+ son emitidos de modo espont$neo por algunosnúcleos atómicos, a velocidades cercanas a la de la luz.

-a energía de la radiación no debe ser transportada necesariamentepor una partícula. !s posible "ue sea una onda la "ue lleve energíade un lugar a otro. -as ondas de radio y de televisión, por e*emplo,son energía emitida desde la planta transmisora "ue via*a por elespacio hasta llegar a nuestro aparato receptor de radio o televisión.!stas ondas forman parte de la llamada radiación electromagnética,"ue también incluye la luz visible y la luz ultravioleta. -os rayos descubiertos por /oentgen y los llamados rayos gamma "ue eranparte de la radiación emitida por las sales de uranio estudiadas por'ec"uerel, también son parte de la radiación electromagnética ysiempre se desplaza por el espacio a la velocidad de la luz. -a única


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Interacción de la radiación ionizante con la ateria! Lo"#too" del edio irradiado reci$en %arte de la ener&'a

tran"%ortada %or la radiación!

ada núcleo radiactivo se tarda un tiempo característico en decaer.!ste tiempo se llama vida media. Si en un instante se tiene unacantidad N de núcleos radiactivos, después de transcurrido untiempo igual a la vida media solamente "uedar$ la mitad de losnúcleos originales, es decir N/2. -a otra mitad decayó emitiendoradiación. -os N/2 núcleos "ue "uedan se tardar$n otra vida mediaen reducirse a la mitad, es decir "ue después de dos vidas medias"ueda la cuarta parte de la cantidad original y así sucesivamente,hasta "ue todos los núcleos hayan decaído. &ay núcleos como el

uranio "ue tienen vidas medias del orden de miles de millones dea1os )comparables con la edad de nuestro Sistema Solar+ y, porotro lado, existen núcleos como el berilio45 "ue tienen vidas mediasmenores "ue una millonésima de millonésima de millonésima desegundo.


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Poder de %enetración de lo" di(erente" ti%o" de radiación!

#ebido a su tama1o tan minúsculo )una fila de doscientos milmillones de núcleos de oxígeno mediría apenas un milímetro+ no esposible observar al núcleo mientras decae, ni menos aún contarcu$ntos núcleos radiactivos "uedan en una muestra. !n cambio, esrelativamente f$cil contar cu$ntas partículas alfa, beta, o rayosgamma se emiten. !l número de partículas o rayos emitidos en cadasegundo por una cantidad de material radiactivo se llama actividad de la muestra y depende tanto del número de núcleos radiactivos"ue "uedan como de la vida media. -a unidad para medir actividadha sido tradicionalmente el urie. 6n Curie es igual a 78 milmillones de decaimientos por segundo, una cantidad bastante altacomparada con cual"uier situación normal. 2or lo general en unlaboratorio se traba*a con muestras cuya actividad es de micro omilicuries, es decir millonésimas o milésimas de urie.

( medida "ue pasa el tiempo van "uedando menos núcleosradiactivos en una muestra, de modo "ue la actividad disminuye. -afigura 9 muestra una gr$fica de la variación de la cantidad denúcleos radiactivos cobalto4:; y de su actividad a medida "uetranscurre el tiempo desde su formación )este núcleo radiactivo seproduce rutinariamente en un reactor+. &emos supuesto "ue alinicio había un gramo de cobalto4:; "ue, aun"ue pudiera pensarse"ue es una masa pe"ue1a, posee una actividad muy elevada )m$sde 9 ;;; uries+, tal como se aprecia en la figura. -a vida media delcobalto4:; es aproximadamente de < a1os, y al decaer setransforma en el núcleo ní"uel4:;.


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Fi&)ra *! Di"in)ción de la a"a de )n &rao de co$alto+- a edida .)e

tran"c)rre el tie%o! En la e"cala del lado derec/o "e %)ede leer la

0ariación de la acti0idad de la )e"tra!

(CELERADORES Y T12OS DE RAYOS 3

( menudo sucede "ue la energía de la radiación emitida por losnúcleos radiactivos no es suficientemente alta para algún usoparticular, por lo cual es necesario acelerarlos. -as m$"uinas "ue,usando combinaciones de campos eléctricos y magnéticos,aumentan la velocidad de las partículas para así incrementar suenergía cinética se llaman aceleradores y fueron originalmentedise1ados y construidos )desde los a1os 7;+ para realizarexperimentos de física nuclear b$sica. &oy en día los aceleradoresde vanguardia en la investigación miden varios =ilómetros de largo yentregan a los núcleos energías "ue son un millón de veces mayores

"ue a"uéllas de los decaimientos radiactivos.

!xiste un tipo de acelerador muy sencillo y relativamente pococostoso "ue es el m$s usado en el mundo. ual"uier hospital oclínica tiene al menos uno> el tubo de rayos X. !ste e"uipo aceleraelectrones dentro de un tubo de vidrio al vacío, usando unadiferencia de volta*e de cientos de miles de volts para hacerloschocar contra un trozo de material pesado )tungsteno o cobremontado sobre tungsteno+ en su interior. omo consecuencia de lacolisión la energía de los electrones se transforma en radiaciónelectromagnética "ue sale del tubo. !sta radiación son los rayos

descubiertos por /oentgen. #espués de salir del tubo los rayos continúan via*ando en línea recta por el aire hasta encontrar algúnobst$culo ante el cual los rayos pueden resultar desviados,refle*ados o absorbidos. Tal como se explica en un capítulo posterior,las im$genes radiogr$ficas )radiografías+ conocidas por todos seproducen aprovechando las propiedades de absorción "ue presentandiferentes componentes de nuestro cuerpo ante los rayos .

!l linac es un tipo de acelerador construido originalmente paraestudiar problemas de física nuclear y "ue en la actualidad se usaen hospitales. (celera electrones a altas energías )los electronesvia*an pr$cticamente a la velocidad de la luz en su interior+ y se

utilizan, ya sea directamente en el exterior del linac para irradiar alpaciente con electrones o bien, después de chocar contra un blancointerior y producir radiación electromagnética de alta energía.(mbas modalidades constituyen hoy técnicas de radioterapia de usocada vez m$s extendido.

?uentes radiactivas y aceleradores )incluidos los tubos de rayos +son las herramientas de "ue disponemos para obtener radiación


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para usos en medicina. @o es posible utilizar las fuentes naturales)"ue ser$n descritas en el próximo capítulo+ pues, por un lado, sondemasiado débiles, y por otro, imposibles de controlar a voluntad.!s útil recordar "ue una fuente radiactiva siempre emite radiación)no se puede apagar+, mientras "ue el tubo de rayos u otroacelerador sólo la emiten mientras est$n conectados.

DOSIS

ABué ocurre cuando la radiación proveniente de una fuenteradiactiva o de un acelerador encuentra en su camino un mediofísico cual"uiera, como es el aire, el agua, el cuerpo humano, unapelícula fotogr$ficaC (l comienzo de este capítulo se1alamos "uecada tipo de radiación tiene un comportamiento diferente, pero sepuede afirmar "ue, en general, la radiación penetra cierta distanciadel medio y le entrega parte, o incluso toda su energía inicial.uando el medio irradiado es un sistema vivo, el efecto "ue una

cantidad cual"uiera de radiación produzca depender$ principalmentede la cantidad de energía "ue la radiación deposite en el organismoirradiado.

-a dosis absorbida mide la energía depositada en cada gramo demateria irradiada. -a unidad m$s conocida es el rad y corresponde a9;; erg depositados en un gramo de materia. -a cantidad deenergía contenida en 9;; erg es sumamente pe"ue1a dentro de laescala de nuestra vida cotidiana. 2or e*emplo, si medimos la energíacalórica "ue le llega del Sol a un cuadrado de un centímetro de ladosobre nuestra piel, la energía recibida cada segundo es diez mil

veces mayor "ue la energía de 9;; erg. !sta comparación indica"ue la energía "ue se deposita en un gramo de materia al serirradiada con una dosis de un rad es muy pe"ue1a. Sin embargo,dentro de una escala molecular o celular, la dosis de un rad puedetener consecuencias importantes.

2ara evaluar de modo intuitivo si una dosis puede causar un efectogrande o pe"ue1o es útil saber "ue, en un extremo, si una personase expone de cuerpo entero a una irradiación de :;; rads, esprobable "ue muera, mientras "ue en el otro extremo, todos losseres humanos recibimos cada a1o unas dos décimas de rad );.D

rad+ "ue provienen de la radiación natural "ue existe en nuestroplaneta. !sto se ilustra es"uem$ticamente en la figura D.


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Fi&)ra 4! E"cala de do"i"! Valore" in(eriore" a )n rad "e con"ideran coo

do"i" $a5a"! Do"i" de ciento" de rad" "e con"ideran alta"!

#ebido precisamente a "ue es mucho m$s común recibir dosisinferiores a un rad "ue dosis superiores, el milirad )una milésima derad+ es una unidad de uso corriente. !xiste una nueva unidad paramedir dosis absorbida> el Eray, igual a 9;; rads. #ebido al uso yatan generalizado del rad, en vez de medir en Erays se ha seguidomidiendo en rads, sólo "ue ahora se les llama 0centiErays0. !n estelibro usaremos rads. -a dosis absorbida se mide con instrumentos

llamados dosímetros.

!l estudio de los efectos biológicos de la radiación se inició )y aúncontinúa+ irradiando cultivos celulares con diferentes tipos deradiación. (l contar cu$ntas células del cultivo habían sido capacesde sobrevivir a la irradiación, fue evidente "ue iguales dosis deradiación diferente no producían los mismos efectos biológicos. 6nrad de rayos no causa el mismo efecto biológico "ue un rad de


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partículas alfa. omo las diferentes eficiencias biológicas sondifíciles de determinar pues dependen del tipo de radiación, de suenergía, y del efecto biológico en consideración, se han definidofactores de efectividad biológica para cada tipo de partícula. !lequivalente de dosis es la dosis absorbida por el organismomultiplicada por el factor de efectividad biológica apropiado al tipode partícula "ue constituye la radiación. -a unidad de uso común esel rem. 6n rem de rayos causa el mismo efecto biológico "ue unrem de partículas alfa o de neutrones.

E.)i0alencia entre el rad 6 el re %ara di(erente" ti%o" deradiación! El rad ide la ener&'a de%o"itada7 el re toa enc)enta, ade#", la e(ecti0idad del ti%o de radiación!

!n el campo de la protección radiológica lo importante son losefectos biológicos "ue se desea evitar y, por eso, los valoresm$ximos establecidos son límites para el e"uivalente de dosis yest$n dados en rems. Se usar$ milirem )una milésima de rem+ en elcapítulo próximo, al referirse a los niveles de radiación presentes enla Tierra hoy en día. 2ara los rayos y rayos gamma el factor deefectividad biológica vale uno, por lo "ue para estas radiacioneselectromagnéticas, un rem es igual a un rad. 2ara la radiación departículas alfa o neutrones, los factores son mayores "ue uno, y enestos casos, el efecto biológico causado por un rem se logra condosis absorbidas menores "ue un rad. )!sto indica "ue losneutrones y las partículas alfa son m$s 0efectivos0 "ue los rayos ygamma en causar da1o biológico.+ -os temas "ue se presentar$n eneste libro se refieren casi en su totalidad al uso de rayos y rayos

gamma, por lo "ue el rad y el rem se usar$n indistintamente.)!xiste una nueva unidad de e"uivalente de dosis, el Sievert, igual a9;; rems. !s una unidad tan grande para los usos normales enprotección radiológica, "ue se usa su submúltiplo, el microSievert,una millonésima de Sievert. !n este libro no usaremos esta unidad.+


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F 1 E N T E S D E R A D I A C I Ó N

FF.9.-(S ?6!@T!S /(#F(TFG(S

-os núcleos pueden transformarse unos en otros, o pasar de unestado energético a otro, mediante la emisión de radiaciones. Sedice entonces "ue los núcleos son radiactivos el proceso "ue sufrense denomina decaimiento radiactivo o desintegración radiactiva.!sta transformación o decaimiento sucede de manera espont$neaen cada núcleo, sin "ue pueda impedirse mediante ningún factorexterno. @ótese, adem$s, "ue cada decaimiento va acompa1ado porla emisión de al menos una radiación. -a energía "ue se lleva cadaradiación es perdida por el núcleo, siendo la fuerza nuclear el origende esta energía y lo "ue da a las radiaciones sus dos características

m$s útiles> poder penetrar materia y poder depositar su energía enella.

@o todos los núcleos de la naturaleza son radiactivos. !l decaimientonuclear sólo sucede cuando hay un exceso de masa4energía en elnúcleo, la emisión le ayuda entonces a lograr una mayor estabilidad.-os decaimientos radiactivos de los diferentes núcleos secaracterizan por> el tipo de emisión, su energía y la rapidez dedecaimiento.

FF.D TF2HS #! #!(F3F!@TH /(#F(TFGH

Solo hay unas cuantas maneras en "ue los núcleos pueden decaer,si bien cada tipo de núcleo tiene su propio modo de decaimiento. (continuación describimos los m$s importantes.

a) Decaimiento alfa )α+. 6n grupo importante de elementos pesadospuede decaer emitiendo partículas alfa, "ue consisten de unagregado de dos protones y dos neutrones. !stas partículas alfa sonidénticas a núcleos de helio )89e+, por lo "ue su carga es :4e y sunúmero de masa es I. uando un núcleo emite una partícula alfa,pierde D unidades de carga y I de masa, transform$ndose en otro

núcleo, como lo indica el siguiente e*emplo>DD:

/aDDD

/nJIα

55 5: D


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@ótese "ue los números atómicos y de masa deben sumar lo mismoantes y después de la emisión. @ótese también "ue hay unaverdadera transmutación de elementos.

b) Decaimiento beta )b+. &ay dos tipos de decaimiento beta, el de lapartícula negativa y el de la positiva. -a partícula beta negativa "uese emite es un electrón, con su correspondiente carga y masa,indistinguible de los electrones de las capas atómicas. !n vista de"ue los núcleos no contienen electrones, la explicación de estaemisión es "ue un neutrón del núcleo se convierte en un protón yun electrón el protón resultante permanece dentro del núcleo envirtud de la fuerza nuclear, y el electrón escapa como partícula beta.!l número de masa del núcleo resultante es el mismo "ue el delnúcleo original, pero su número atómico se ve aumentado en uno,conserv$ndose así la carga. !l siguiente caso es un e*emplo dedecaimiento beta negativa.

DI

@aDI

3gJ;β

99 9D49

#ebe mencionarse "ue en todo decaimiento beta se emite tambiénuna nueva partícula, el neutrino. !sta partícula no tiene carga nimasa y, por lo tanto, no afecta el balance de la ecuación anterior.2or esa razón, y por"ue los neutrinos son muy inocuos, no seincluye en la ecuación. Sin embargo, se lleva parte de la energíatotal disponible en el proceso, "uedando la partícula beta con sólo

una parte de ésta.

(lgunos núcleos emiten partículas beta positivas )positrones+, "uetienen la misma masa "ue los electrones, y carga Je, o sea unacarga electrónica pero positiva. !stas partículas son lasantipartículas de los electrones. Se crean en el núcleo cuando unprotón se convierte en un neutrón. !l nuevo neutrón permanece enel núcleo y el positrón )*unto con otro neutrino+ es emitido. !nconsecuencia, el núcleo pierde una carga positiva, como lo indica elsiguiente e*emplo>

DD

@aDD

@eJ;

β

99 9; J9

C) Decaimiento gamma )g+. -os rayos gamma son fotones, o seapa"uetes de radiación electromagnética, como la luz visible, laultravioleta, la infrarro*a, los rayos , las microondas y las ondas de


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radio. @o tienen masa ni carga, y solamente constituyen energíaemitida en forma de onda. !n consecuencia, cuando un núcleoemite un rayo gamma, se mantiene como el mismo núcleo, pero enun estado de menor energía.

d) Captura electrónica. !n ciertos núclidos es posible otro tipo dedecaimiento, la captura electrónica. !n este caso el núcleo atrapa unelectrón orbital, de carga negativa. !n consecuencia uno de susprotones se transforma en un neutrón, disminuyendo así su númeroatómico. !l electrón atrapado por el núcleo generalmente provienede la capa K, de*ando una vacancia. 2ara llenar esta vacancia, caeun electrón de una capa exterior )-, 3, etc.+, emitiendo de manerasimult$nea un fotón de rayos . !l proceso total se identifica por losrayos emitidos al final, "ue son característicos del nuevo $tomo,como lo muestra el siguiente e*emplo>


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"ue la energía de decaimiento entre dos estados dados es siemprela misma. !sta energía puede incluso servir para identificar elnúclido.

-as radiacionesα

yγ

cumplen con esta regla de ser

monoenergéticas si provienen de un solo tipo de decaimiento. -as β,sin embargo, deben compartir la energía disponible con el neutrino,por lo "ue tienen un espectro continuo de energías. -as radiacionesnucleares tienen normalmente energías del orden de los 3eG.

FF.I. -!% #! #!(F3F!@TH /(#F(TFGH

-a tercera propiedad característica de la desintegración radiactiva essu rapidez. 6n núclido al desintegrarse se transforma en otronúclido y por lo tanto desaparece. Si el proceso es r$pido, el núclidooriginal dura poco, pronto se agota. Si el proceso es lento, puededurar mucho tiempo, hasta miles de millones de a1os.

Supóngase "ue se tiene una muestra con un número dado @ denúcleos radiactivos. -a actividad (, o sea la emisión de radiación porunidad de tiempo, es proporcional al número @ presente en cadainstante>

A ;λ N-a cantidad λ se llama constante de decaimiento, y es característicade cada elemento y cada tipo de decaimiento. /epresenta laprobabilidad de "ue haya una emisión en un lapso dado. #e acuerdo

con la fórmula, para un valor dado de @, la actividad es mayor omenor en magnitud según si λ es grande o pe"ue1a.


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Fi&)ra ! Le6 de decaiiento e

* >ilo2ec.)erel ; * ?2. ; * --- de"inte&racione"@ "e&)ndo

* e&a2ec.)erel ; * 2.

;* --- --- de"inte&racione"@ "e&)ndo

También se ha usado tradicionalmente la unidad urie )i+, igual aB! 3 *- *- desintegracionesM segundo )ésta es la actividad de un

gramo de radio+. !s claro "ue * Ci ; B! 3 *-*-

2.. uando unoad"uiere una fuente radiactiva, debe especificarse su actividad. 2ore*emplo, una fuente de * Ci de - Co. -os submúltiplos del urieson>

* iliC)rie ; * Ci;

l-+BCi ; !--* Ci

* icroC)rie ; *µCi ; l-

+Ci ; !-----* Ci

!l (péndice FF indica cómo puede uno obtener la ley de decaimientoradiactivo,

( N (;e +λt !n esta ecuación Ao es la actividad inicial de la muestra, e es lafunción exponencial, y t es el tiempo. -a figura : es una gr$fica deactividad contra tiempo. (l principio del proceso, cuando tN;, laactividad tiene un valor Ao. (l transcurrir el tiempo, el valor de A vadisminuyendo hasta "ue, para tiempos muy grandes, casidesaparece. !l valor de la constante de decaimiento λ determina"ué tan r$pidamente cae la curva. Si la misma ecuación se graficaen papel semilogarítmico, el resultado es una línea recta, como lomuestra la figura 8.


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Fi&)ra ! Le6 de decaiiento e


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Nero de 0ida" edia"tran"c)rrida" n

Fi&)ra G! Por cada 0ida edia .)e %a"a, la acti0idad "e red)ce a la itad!De"%)H" de n 0ida" edia", la acti0idad e" A o @4n

Sabemos "ue la constante de decaimientoλ

representa laprobabilidad de desintegración. 2or lo tanto, es de esperarse "ue siλ es grande, la vida media es corta, y viceversa, o sea "ue hay unarelación inversa entre la constante de decaimiento y la vida media.!sta relación es la siguiente>

t9MDN

-!B

λ

según se demuestra en el (péndice FF.

ada núclido tiene su vida media propia, y ésta es otra cantidad "ueno puede ser alterada por ningún factor externo. -as vidas mediasde los isótopos pueden ser desde fracciones de segundo hasta milesde millones de a1os. !l cuadro 7 muestra las vidas medias de

algunos radioisótopos importantes.

C1ADRO B! Vida edia de al&)no" i"óto%o" i%ortante"!


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B 9 *4!4 a=o"

*8 C J!B- a=o"44 Na 4! a=o"

B4 P *8!B d'a"8- > *!B < *- a=o"

- Co J!48 a=o"- Sr 4G!G a=o"

*48 S$ -!8 d'a"*4 I *! < *- a=o"*B* I G!-J d'a"

*B C" B- a=o"*- T *B8 d'a"* Y$ B4 d'a"*4 Ir 8 d'a"

4*- Po *BG d'a"444 Rn B!G4 d'a"44 Ra *4- a=o"4BJ 1 !*B < *-G a=o"4BG 1 8!J* < *- a=o"

4B P) 48 B- a=o"48*

A 8JG a=o"4J4 C( 4! a=o"

FF.: -HS !SB6!3(S #! #!(F3F!@TH

Todas las características hasta a"uí descritas sobre la desintegraciónradiactiva de cada núclido se pueden representar de forma gr$ficaen un llamado es"uema de decaimiento, como los mostrados en lafigura O para varios isótopos> !n estos es"uemas, las líneas

horizontales representan los estados energéticos en "ue puedenestar los núcleos, y distintos núcleos se encuentran desplazadoshorizontalmente, creciendo P hacia la derecha. -as flechas indicantransiciones por emisión radiactiva. -a escala vertical es una escalade energías la energía disponible para cada decaimiento est$indicada por la separación entre los estados correspondientes. #eesta manera un decaimiento por partícula cargada implica unaflecha diagonal, y una emisión de rayo gamma una flecha vertical.


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2ara la figura O se han seleccionado unos de los radioisótopos m$sempleados en la industria, el B4P, el -Co y el *BC" )el *4Ir no sepresenta por su comple*idad+. (l observar detalladamente estoses"uemas, se ve "ue un núclido puede decaer de varios modosdistintos, "ue tienen indicado el porcenta*e en "ue se presenta cadauno. (dem$s, puede haber decaimientos secuenciales en variospasos hasta llegar al estado de menor energía )estado base+. -aemisión de rayos gamma siempre es resultado de la creación previade un estado excitado del núcleo final. Qste decae )posiblemente envarios pasos+ hasta el estado base mediante transiciones llamadasisomricas.

Fi&)ra ! E".)ea" de decaiiento de al&)no" i"óto%o"!

(lgunos de estos es"uemas pueden ser muy comple*os. ( fin desimplificar la figura sólo se muestran las transiciones m$simportantes. &abr$ "ue recalcar "ue no hay dos es"uemas dedecaimiento iguales, y el conocimiento "ue se tiene sobredecaimientos nucleares conforma ya un gran acervo.

Hbsérvese, por e*emplo, el caso del B4P. ada desintegración

corresponde a la emisión de una beta negativa y un neutrino, cuyasuma de energías es 9.89 3eG, "uedando como resultado un núcleode B4S en su estado base. !n el caso del -Co, se emite beta conneutrino y luego dos rayos gamma secuenciales de 9.98 y 9.77 3eG.!n el *BC", la mayoría de las veces )ODR+ se emite beta negativacon neutrino y luego un rayo gamma de .::D 3eG en 5R de loscasos se emite sólo una beta con neutrino, de un total de energía de9.98 3eG. !l decaimiento del *4Ir es m$s complicado, emitiéndose


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betas positivas y negativas, neutrinos y varios rayos gamma dedistintas energías.

FF.8.?H/3( ?LSF( #! -(S ?6!@T!S /(#F(TFG(S

omo los radioisótopos tienen las mismas propiedades "uímicas "uelos elementos estables, las substancias radiactivas puedenpresentarse de muy distintas formas. 2ara empezar, pueden sersólidos, lí"uidos o gases, de acuerdo con el material primarioempleado en su producción. -a producción de radioisótopos consisteen colocar la substancia en un reactor nuclear y someterla a unbombardeo intenso con neutrones. Se puede tener, adem$s, elmaterial radiactivo en diferentes compuestos "uímicos.

-as fuentes radiactivas m$s empleadas )fuera de los laboratorios deinvestigación+ se encuentran encapsuladas, de manera "ue es pocoprobable "ue el material se esparza a menos "ue se le someta a unintenso maltrato. Eeneralmente est$n soldadas dentro de unac$psula de acero inoxidable "ue permite la salida de los rayosgamma pero no de las alfas y sólo parte de las betas. @unca debeinterferirse con el encapsulamiento de una fuente radiactiva.

uando se ad"uiere una fuente radiactiva, el proveedor deber$especificar de "ué isótopo se trata y cu$l es la actividad de la fuenteen 'ec"uerels o uries.

FF.5. -(S ?6!@T!S #! /(%HS

(dem$s de las fuentes radiactivas, en la industria o en la medicinasuelen usarse aparatos de rayos . ( diferencia de las fuentesradiactivas, pueden encenderse o apagarse cuando se necesite. !stacaracterística, a primera vista trivial, hace "ue el mane*o de cadatipo de fuente sea muy distinto, y "ue las precauciones paraprotegerse de la radiación también lo sean.

-os generadores de rayos funcionan con base en el hecho de "ue,cuando un haz de electrones es frenado en un material, emiteradiación electromagnética )fotones+ principalmente de longitudesde onda correspondientes a los llamados rayos . Sus componentes

principales se indican en la figura 9;. 6n generador de rayos consta de un bulbo de vidrio a alto vacío, con dos electrodos a los"ue se conecta un alto volta*e. !l electrodo negativo, o c$todo,contiene un filamento emisor de electrones y es de forma tal "ue loselectrones emitidos se enfocan en una pe"ue1a región del $nodo, oelectrodo positivo.


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Fi&)ra *-! T)$o &enerador de ra6o" 3!

!ste $nodo generalmente es de olframio )tungsteno+, cuyoelemento puede soportar las altas temperaturas "ue resultan delbombardeo electrónico. Si se conecta un alto volta*e entre los doselectrodos, los electrones catódicos se aceleran a altas velocidades yad"uieren la energía correspondiente al volta*e aplicado. uandollegan al $nodo, se frenan bruscamente, produciendo rayos ycalor. -os rayos salen del tubo lateralmente a través del vidrio.

2ara activar el tubo de rayos , es necesaria una fuente dealimentación de alto volta*e. 2or lo general se emplean decenas ohasta centenas de =ilovolts. !l valor del alto volta*e determina lapenetración de los rayos , como veremos m$s adelante. !l haz deelectrones constituye una corriente eléctrica entre los doselectrodos, medida en miliamperios. -a cantidad de rayos producida, "ue define la dosis de radiación, es proporcional a lacorriente de electrones, "ue puede ser hasta de unos D;; m(mps.!sta se controla mediante una fuente de alimentación del filamento.


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Fi&)ra **! E"%ectro de ener&'a" de )n t)$o de ra6o" 3!

-a energía de los rayos producidos tiene un espectro continuo,como el "ue se fi*a en la figura 99. -a energía m$xima est$ dadapor el =ilovolta*e aplicado, la mínima por el grueso del vidrio "uetienen "ue atravesar al salir del tubo. Sobre este espectro seencuentran dos picos de energías fi*as, correspondientes a los rayos característicos del tungsteno, producto de la ionización de esteelemento.

FF.O. ?6!@T!S #! @!6T/H@!S

!n ocasiones se emplean fuentes de neutrones para la exploracióngeofísica por las características especiales de la dispersión de estaspartículas en la materia. omo ya sabemos, no existen substanciasradiactivas "ue emitan neutrones, con excepción de algunoselementos pesados "ue sufren fisión espont$nea, rompiéndose endos fragmentos masivos y emitiendo varios neutrones a la vez. 6ne*emplo es el californio D


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2e: 6 G2e:n +*! eV

49:6 *9:n +4!44J eV

B9: 49 89e:n *!JG eV

49:49 B9e:n B!44 eV

!stas reacciones pueden ser provocadas de distintas maneras, perosiempre basadas en hacer llegar un proyectil al blancocorrespondiente. !l valor indicado en el paréntesis es la energíadisponible en cada tipo de reacción y corresponde aproximadamentea la energía del neutrón emitido. uando es negativo, se re"uiere"ue el proyectil tenga por lo menos esta energía adicional paraprovocar la reacción. (un"ue los neutrones pueden ser producidos

en reactores o aceleradores nucleares de varios dise1os, las fuentesm$s comúnmente usadas en la industria son port$tiles, y de dostipos, las de berilio y los generadores de tubo sellado.

-as fuentes de berilio aprovechan cual"uiera de las dos primerasreacciones mencionadas en "ue se hacen llegar partículas alfa orayos gamma de una substancia radiactiva primaria al elementoberilio. -os emisores de alfas m$s empleados en estas fuentes sin elDI9(m, el D7O2u y el 2o el emisor de gammas m$s común es el Sb.on ob*eto de "ue las alfas o las gammas lleguen con graneficiencia al berilio, ambas substancias est$n en forma de polvo, yse mezclan a fondo. Si por accidente se rompiera el sello de una deestas fuentes y se esparcieran los polvos, cada uno de ellos seríatóxico por su lado, pero ya no se emitirían neutrones.

-a vida media de estas fuentes claramente es la vida media delemisor primario de radiación, por"ue al irse agotando éste habr$menos radiaciones para inducir la reacción secundaria. -as energíasde los neutrones emitidos muestran un espectro continuo, perosiendo del orden de los 3eG, se denominan neutrones r$pidos.

-os generadores de neutrones de tubo sellado consisten en unpe"ue1o acelerador de alto volta*e )alrededor de 9D; KG+ en el "ue

se aceleran deuterones )D&J+ para chocar contra un blanco de 7& ode D&. Se producen neutrones en virtud de las últimas dosreacciones mencionadas. Qstos son r$pidos y casi monoenergéticos)de una sola energía+. -os generadores de neutrones tienen laventa*a de "ue se pueden encender y apagar, reduciéndosepr$cticamente a cero los riesgos de la radiación cuando est$napagados.


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I N T E R A C C I Ó N D E L A R A D I A C I Ó N C O NL A A T E R I A

FFF.9. F@T/H#6F@

TH#HS los empleos de la radiación est$n basados en cual"uiera delas dos siguientes propiedades> penetración de la materia y depósitode energía. -as radiografías, por e*emplo, son posibles gracias a "uelos rayos penetran de manera distinta a los diferentes materiales.2or su lado, en la radioterapia se busca depositar energía en loste*idos malignos para eliminarlos. -o "ue le sucede a la radiación alpasar por la materia es, por tanto, de primordial interés en varioscampos. 6no es el ya mencionado de la medicina. Htro, "ue m$snos incumbe a"uí, el de la protección radiológica. (dem$s, la

presencia misma de la radiación en general no es evidente si no secuenta con detectores espaciales, cuya función es hacernos notarlos efectos "ue la radiación les induce.

Si los orígenes de las radiaciones son atómicos o nucleares, tambiénes de esperarse "ue sus efectos se inicien a nivel atómico o nuclear.Fmaginemos a nivel microscópico "ue una de las radiaciones "uehemos descrito penetra en un material. -o "ue esta radiaciónencuentra a su paso son electrones y núcleos atómicos, pero engeneral mucho m$s electrones "ue núcleos )por cada núcleo hay Pelectrones+. 2or lo tanto, en términos generales las interacciones

con los electrones ser$n mucho m$s abundantes "ue con los otrosnúcleos. -os efectos m$s comunes son la ionización y la excitaciónatómica del material menos numerosos son los cambiosestructurales. ( final de cuentas, el depósito de energía en elmaterial da lugar a una elevación de temperatura.

-a energía promedio necesaria para producir ionización en unelemento depende de su número atómico. !n los elementos ligeroses del orden de decenas de eG para aire se acepta el valor de 7IeG. (un"ue no toda la energía se va a ionizar, esto significa "ue unasola radiación de energía de varios 3eG es capaz de producir untotal de unos 9;; ;;; pares ión4electrón en aire. -a forma detalladaen "ue se produce esta ionización es distinta para cada tipo deradiación y su energía. onviene separar los tipos de radiación encuatro grupos según su interacción con la materia> 9+ las partículaspesadas cargadas positivamente, "ue incluyen partículas alfa,protones e iones pesados energéticos D+ las partículas ligerascargadas, como electrones, betas y positrones 7+ las radiacioneselectromagnéticas, incluyendo rayos y gamma I+ los neutrones.-a figura 9D es"uematiza los rasgos principales de estos procesos.


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Fi&)ra *4! Re")en de cóo lo" di"tinto" ti%o" de radiación interaccionan

con la ateria!

FFF.D. 2(SH #! 2(/TL6-(S (-?( % HT/HS FH@!S 2H/ -( 3(T!/F(

-as partículas alfa )y otros iones pesados+ tienen carga positiva ycarga grande. (l penetrar la materia atraen a su pasoeléctricamente a los electrones cercanos, produciendo ionización deestos $tomos. 2ierden una pe"ue1a fracción de su energía en cadaionización producida, fren$ndose gradualmente hasta llegar alreposo. uando su velocidad ya se ha reducido de manera sensible,atrapan electrones del material y finalmente se detienen,constituyendo $tomos extra1os de helio dentro del material.

#ado "ue su masa es mucho mayor "ue la de los electrones "ue seencuentran a su paso, su trayectoria es esencialmente recta. Sólomuy ocasionalmente chocan con un núcleo y se produce unadesviación. omo son fuertemente ionizantes, pierden su energíacinética pronto, y el alcance de las partículas alfa en cual"uiermaterial es mucho menor "ue el de las otras radiaciones. (dem$s,el alcance es mayor mientras mayor es la energía de la partícula. !n


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sólidos es típicamente de unas micras. -as partículas alfaprovenientes de una fuente radiactiva tienen todas el mismoalcance, en virtud de "ue son monoenergéticas.

2ara estimar el alcance de las partículas alfa en aire se puede usarla siguiente fórmula empírica

R aire ; -!B*G EB@4,

donde el alcance / est$ dado en centímetros y la energía ! la departícula alfa est$ en 3eG. !n alcance en sólidos se obtiene a partirdel alcance en aire de acuerdo con la ecuación>

R "ólido ; B!4 < *-+8 aire ,

donde ( es el número de masa del sólido y p es su densidad en gMcmU. /esulta del orden de una diezmilésima del alcance en aire.

FFF.7. !- 2(SH #! !-!T/H@!S 2H/ -( 3(T!/F(

-os electrones energéticos )y las betas negativas+ tienen cargaeléctrica, y su masa es la misma "ue la de los electrones atómicos"ue se encuentran a su paso. #e hecho son indistinguibles de loselectrones del material. (sí como las partículas alfa, van avanzandoy perdiendo energía al ionizar y excitar los $tomos del material,hasta frenarse totalmente, pero con la diferencia de "ue sus

trayectorias no son líneas rectas y, por lo tanto, su alcance no est$tan bien definido como en el caso de las alfas.

!sto se debe a "ue en cho"ues entre partículas de la misma masapuede haber desviaciones importantes de la dirección inicial delproyectil.

!l alcance de electrones de 3eG de energía en sólidos estípicamente de unos milímetros, y en aire es de unas decenas decentímetros. uando han perdido toda su energía se detienen,constituyendo entonces una carga eléctrica extra colocada dentro

del material, confundiéndose con los dem$s electrones. omo lasbetas provenientes de una fuente radiactiva no sonmonoenergéticas )por la energía "ue se lleva el neutrino+, sualcance es variado.

uando un electrón energético se avecina a un núcleo, es desviadobruscamente por la gran carga eléctrica del núcleo. !ste desvíoprovoca la emisión de un fotón de rayos , cuya emisión se


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denomina radiación de frenado o bremsstra!lung, y e s u nmecanismo considerable de pérdida de energía de los electrones. !ldesvío es m$s importante entre mayor sea el número atómico P delmaterial frenador. !s lo "ue produce la radiación proveniente de untubo generador de rayos .

-os positrones siguen esencialmente el mismo proceso de frenado"ue los electrones negativos, salvo al final de su trayectoria. Siendoantimateria, no pueden existir por mucho tiempo en un mundo demateria. !l proceso normal "ue sufren una vez "ue se ha frenadocasi totalmente es el siguiente. !n virtud de "ue tienen cargapositiva, se asocian temporalmente a un electrón del material,formando un 0$tomo0 llamado positronio, en el "ue el electrón y elpositrón giran uno alrededor del otro. !l positronio tiene una vidamedia del orden de 9;49; segundos. -uego se ani"uilan las dospartículas, emitiendo radiación electromagnética )rayos gamma+.-as masas del electrón y del positrón son de ;.


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c + uando un fotón energético se acerca al campo eléctrico intensode un núcleo puede suceder la producción de pares. !n este caso elfotón se transforma en un par electrón4 positrón. omo la suma delas masas del par es 9.;D 3eG, no puede suceder si la energía delfotón es menor "ue esta cantidad. Si la energía del fotón original enmayor "ue 9.;D 3eG, el excedente se lo reparten el electrón y elpositrón como energía cinética, pudiendo ionizar el material. !lpositrón al final de su trayecto forma un positronio y luego seani"uila produciéndose dos fotones de ani"uilación, de ;.


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I ; Ioe+µ


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@ótese "ue la ecuación tiene la misma forma "ue la ley dedecaimiento radiactivo. -a figura 9< muestra una curva deatenuación típica. uando xN ;, o sea sin absorbedor, la intensidadmedida I; I-. !l valor del coeficiente lineal de atenuación

µdetermina "ué tan r$pidamente cae la curva de atenuación. !nanalogía con la vida media, se puede definir la capa hemirreductora


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Fi&)ra *! Coe(iciente #"ico de aten)ación de ra6o" 3 6 &aa en

%loo, "e&n la ener&'a del (otón! Se indica la contri$)ción de cada )no de

lo" tre" e(ecto"!

-a absorción de energía por el material est$ relacionada por laatenuación, pero no son iguales. -a atenuación en un experimentocomo el de la figura 9I implica absorción de energía sólo si se tratade efecto fotoeléctrico en los otros dos efectos, la atenuación delhaz inicial implica la absorción de sólo una parte de la energía de losfotones. Se define entonces un coeficiente de absorción Va, "uesiempre es menor o igual al de atenuación.

FFF.:. 2(SH #! @!6T/H@!S 2H/ -( 3(T!/F(

omo ya se vio, los neutrones tienen masa casi igual a la del

protón, pero no tienen carga eléctrica. Sin embargo, se venafectados por la fuerza nuclear. !n consecuencia, no ionizandirectamente a los materiales por no interaccionar con loselectrones el único efecto "ue pueden producir es chocardirectamente con los núcleos. omo esto es poco probable, losneutrones pueden recorrer distancias de algunos centímetros sinsufrir ninguna colisión.


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uando llegan a incidir directamente sobre un núcleo, puedesuceder cual"uiera de dos procesos> la dispersión el$stica y lareacción nuclear )"ue incluye la dispersión inel$stica, la capturaradiactiva y la fisión nuclear+. !n algunas reacciones hay absorciónde neutrones, en otras hay producción adicional.

-a dispersión el$stica se puede visualizar como el cho"ue de dosbolas de billar, aun"ue en nuestro caso el blanco es siempre m$spesado "ue el proyectil. (l chocar el neutrón con un núcleo, rebotaen cual"uier dirección, transfiriéndoles al núcleo una cantidad deenergía cinética. !sta energía transferida es mayor entre m$s ligerosea el núcleo, y también es mayor si el núcleo sale hacia adelante.-a energía transferida es a costa de la energía del neutrónincidente, por lo "ue éste es desviado en cada colisión y pierde unafracción de su energía, pero nótese "ue no desaparece. -adispersión el$stica "ue produce el mayor efecto en el hombre es lasiguiente>

*9:n n:*9

!n esta dispersión el neutrón puede transferir la totalidad de suenergía al protón )*9+, por tener ambos la misma masa.

!n las reacciones nucleares el neutrón es absorbido por el núcleo,emitiéndose después otras radiaciones. Si sucede la llamadadispersión inel$stica, el núcleo residual "ueda en estado excitado, yel neutrón emitido pierde una parte considerable de su energía.

uando se trata de captura radiactiva, la emisión de un rayogamma, desapareciendo el neutrón. !n los elementos pesados comoel uranio, los neutrones pueden inducir la fisión nuclear, con la cualse emiten dos fragmentos pesados de fisión y varios nuevosneutrones. -os neutrones pueden inducir muchos otros tipos dereacción nuclear, emitiéndose, por e*emplo, protones, partículasalfa, deuterones y combinaciones de éstos. -a reacción nuclearinducida por neutrones "ue mayor da1o produce en el hombre,sucede principalmente a ba*as energías de neutrón>

*8N:n %:*8 C .

!n la mayoría de las reacciones productoras de neutrones, éstos sonemitidos con energías del orden de varios 3eG, denomin$ndoser$pidos. (l incidir en cual"uier material, los neutrones r$pidossufren preferentemente dispersiones el$sticas con los núcleos. Ganrebotando de núcleo en núcleo, perdiendo cada vez una fracción desu energía inicial, hasta "ue después de muchos cho"ues )pueden


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ser varios cientos+ su velocidad promedio es comparable con lasvelocidades térmicas de las moléculas. Se llaman entoncesneutrones térmicos, y sus energías son del orden de 9M I; de eG.-os neutrones térmicos sufren m$s reacciones nucleares "ue losr$pidos.

-os da1os causados en los materiales por los neutrones de deben avarios efectos. !n una dispersión el$stica, por e*emplo, primero el$tomo golpeado es desplazado de su lugar original, luego seconvierte en ion pesado con energía, la cual va perdiendo porionización y excitación al atravesar el material, pudiendo finalmenteproducir otros desplazamientos atómicos. Todos estos procesosda1an el material. Si se tratara de una captura radiactiva, pore*emplo, el núcleo golpeado emite un rayo gamma, el cualinteracciona con el material según ya hemos visto. Htras reaccionesnucleares liberan radiaciones energéticas "ue producen sus efectoscorrespondientes.

E F E C T O S 2 I O L Ó M I C O S D E L A SR A D I A C I O N E S

F@T/H#6F@

H3H muchos otros agentes físicos, "uímicos o biológicos, lasradiaciones ionizantes son capaces de producir da1os org$nicos.!sto es en virtud de "ue la radiación interacciona con los $tomos dela materia viva, provocando en ellos principalmente el fenómeno deionización. -uego esto da lugar a cambios importantes en células,te*idos, órganos, y en el individuo en su totalidad. !l tipo y lamagnitud del da1o dependen del tipo de radiación, de su energía, dela dosis absorbida )energía depositada+, de la zona afectada, y deltiempo de exposición.

(sí como en cual"uier otro tipo de lesión, este da1o org$nico enciertos casos puede recuperarse. !sto depender$ de la severidad delcaso, de la parte afectada, y del poder de recuperación delindividuo. !n la posible recuperación, la edad y el estado general desalud del individuo ser$n factores importantes.

!n casi cien a1os de usarse las radiaciones, ha sido posible observarla respuesta de diferentes organismos sometidos a tratamientomédico, o su*etos a accidentes con radiaciones. on base en estas


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!?!THS #! -( /(#F(F@ !@ -(S Q-6-(S

uando la radiación ionizante incide sobre un organismo vivo, lainteracción a nivel celular se puede llevar a cabo en las membranas,el citoplasma, y el núcleo.

Si la interacción sucede en alguna de las membranas se producenalteraciones de permeabilidad, lo "ue hace "ue puedan intercambiarfluidos en cantidades mayores "ue las normales. !n ambos casos lacélula no muere, pero sus funciones de multiplicación no se llevan acabo. !n el caso en "ue el da1o es generalizado la célula puedemorir.

!n el caso en "ue la interacción sucede en el citoplasma, cuyaprincipal sustancia es el agua, al ser ésta ionizada se formanradicales "uímicamente inestables. (lgunos de estos radicalestender$n a unirse para formar moléculas de agua y moléculas dehidrógeno )&+, las cuales no son nocivas para el citoplasma. Htrosse combinan para formar peróxido de hidrógeno 94-4+, el cual sí produce alteraciones en el funcionamiento de las células. -asituación m$s crítica se presenta cuando se forma el hidronio )9O+,el cual produce envenenamiento.

uando la radiación ionizante llega hasta el núcleo de la célula,puede producir alteraciones de los genes e inclusive rompimiento delos cromosomas, provocando "ue cuando la célula se divida lo hagacon características diferentes a la célula original. !sto se conocecomo da1o genético de la radiación ionizante, "ue si se lleva a cabo

en una célula germinal )espermatozoide u óvulo+ podr$manifestarse en individuos de futuras generaciones.

2or lo expuesto, vemos "ue la radiación ionizante puede producir enlas células> aumento o disminución de volumen, muerte, un estadolatente, y mutaciones genéticas.

Gale la pena mencionar "ue estas propiedades destructivas de laradiación se pueden transformar en un beneficio. -a radioterapiabusca eliminar te*idos malignos en el cuerpo aplic$ndoles altas dosisde radiación. Sin embargo, por la naturaleza de la radiación, es

inevitable afectar otros órganos sanos cercanos. !n un buentratamiento de radioterapia se proporciona la dosis letal al tumor,tratando de "ue sea mínima la exposición de otras partes delcuerpo.

-(SF?F(F@ #! -HS !?!THS 'FH-EFHS


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Se han venido mencionando ya algunas maneras de clasificar losefectos biológicos producidos por las radiaciones. 2or su importanciaconviene reiterar y resaltar los criterios en "ue se fundamentan lasdiferentes clasificaciones.

/ecientemente la F2/ ha introducido un nuevo concepto en laclasificación de los efectos, basado en la probabilidad de ocurrencia>los efectos estoc$sticos y los no estoc$sticos.

-os efectos estoc$sticos son a"uéllos cuya probabilidad deocurrencia se incrementa con la dosis recibida, así como con eltiempo de exposición. @o tienen una dosis umbral paramanifestarse. 2ueden ocurrir o no ocurrir no hay un estadointermedio. -a inducción de un c$ncer en particular es un efectoestoc$stico. Su probabilidad de ocurrir depende de la dosis recibidasin embargo, no se puede asegurar "ue el c$ncer se presente,menos aún determinar una dosis. -a protección radiológica trata de

limitar en lo posible los efectos estoc$sticos, manteniendo las dosislo m$s ba*as posible.

!n los efectos no estoc$sticos la severidad aumenta con la dosis, yse produce a partir de una dosis umbral. 2ara dosis pe"ue1as nohabr$ efectos clínicamente detectables. (l incrementar la dosis sellega a niveles en "ue empiezan a evidenciarse, hasta llegar asituaciones de gravedad. 2ara estos casos la protección consiste enprevenir los efectos, no excediendo los umbrales definidos en cadacaso. -as "uemaduras caen en esta categoría.

!l da1o biológico por radiación puede manifestarse directamente enel individuo "ue recibe la radiación o en su progenie. !n el caso en"ue el da1o se manifieste en el individuo irradiado se trata de unda1o som$tico, es decir, el da1o se ha circunscrito a sus célulassom$ticas. 2or otro lado, el da1o a las células germinales resultar$en da1o a la descendencia del individuo. Se pueden clasificar losefectos biológicos en el hombre como som$ticos y hereditarios. !lda1o a los genes de una célula som$tica puede producir da1o a lacélula hi*a, pero sería un efecto som$tico no hereditario. !l término0da1o genético0 se refiere a efectos causados por mutación en uncromosoma o un gen esto lleva a un efecto hereditario solamente

cuando el da1o afecta a una línea germinal.

Síndrome de irradiación aguda es el con*unto de síntomas por laexposición de cuerpo total o una gran porción de él a la radiación.onsiste en n$usea, vómito, anorexia )inapetencia+, pérdida depeso, fiebre y hemorragia intestinal. Según su periodo de latencia,los efectos se han clasificado en agudos )a corto plazo+ y diferidos)a largo plazo+.


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-os efectos agudos pueden ser generales o locales. -os generalespresentan la sintomatología "ue se resume en el cuadro 5. -oslocales pueden ser eritema o necrosis de la piel, caída del cabello,necrosis de te*idos internos, la esterilidad temporal o permanente,la reproducción anormal de te*idos como el epitelio del tractogastrointestinal, el funcionamiento anormal de los órganoshematopoyéticos )médula ósea ro*a y bazo+, o alteracionesfuncionales del sistema nervioso y de otros sistemas.

-os efectos diferidos pueden ser la consecuencia de una solaexposición intensa o de una exposición por largo tiempo. !ntre éstoshan de considerarse> las cicatrices atróficas locales o procesosdistróficos de órganos y te*idos fuertemente irradiados, las cataratasdel cristalino, el c$ncer de los huesos debido a la irradiación delte*ido óseo, el c$ncer pulmonar, las anemias pl$sticas ocasionadaspor radiolesiones de la médula ósea, y la leucemia.

C1ADRO G! E(ecto" $ioló&ico" de la" radiacione"!

Dosis agudas #fecto probable

- 4J rems ); 4 .D<Sv+

@inguna lesión evidente.

4J + J- rems ).D< 4 .<Sv+

2osibles alteraciones en la sangre, pero ninguna lesióngrave.

J- + *-- rems ).< 4 9Sv+

(lteraciones de las células sanguíneas. (lguna lesión.@inguna incapacitación.

*-- + 4-- rems )9 4 DSv+ -esión. 2osible incapacitación.

4-- + 8-- rems )D 4 ISv+

erteza de lesión e incapacitación. 2robabilidad dedefunción.

8-- rems )I Sv+ incuenta por ciento de mortalidad.


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-- o #" rems ): Sv+ 2robablemente mortal.

Re")en de lo" e(ecto" %ro$a$le" de la irradiación total del or&ani"o

Dosis ligera Dosis moderada Dosis

semimortal

Dosis

mortal

- + 4Jre" <

;re

ms

9;;

rems

D;;

rems

I;;

rems

:;;

rems

Nin&ne(ectocl'nicodetecta$le!

-igeroscambiospasa*eros enla sangre.

@$useas yfatiga conposiblesvómitos porencima de9D<

roentgens.

@$useas yvómitos enlas primerasDI horas.

@$useas yvómitos alcabo de 94Dhoras.

@$useasyvómitosal cabode 94Dhoras.

Pro$a$leentenin&ne(ectodi(erido!

@ingún otroefectoclínicamentedetectable.

(lteracionessanguíneasmarcadas conrestablecimiento diferido.

(continuaciónun periodolatente deuna semana,caída delcabello,pérdida delapetito,debilidad

general yotrossíntomascomoirritación degarganta ydiarrea.

Tras unperiodolatente deuna semana,caída delcabello,pérdida delapetito ydebilidad

general confiebre.

ortoperiodolatente apartir delan$useainicial.


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2osiblesefectosdiferidos,pero muyimprobables

efectosgraves en unindividuomedio.

2robableacortamientode la vida.

2osiblefallecimientoal cabo de D4: semanas deuna pe"ue1a

fracción delos individuosirradiados.

Fnflamacióngrave de bocay garganta enla tercerasemana.

#iarrea,vómitos,inflamación deboca y

gargantahacia elfinal delaprimerasemana.

/establecimiento probablede no existircomplicaciones a causa de

poca saludanterior oinfecciones.

Síntomastales comopalidez,diarrea,

epíxtasis yr$pidaextenuaciónhacia la Ia.semana.

?iebre,r$pidaextenuación yfallecimi

entoinclusoen la Da.semana.

(lgunasdefunciones alas D4:semanas.

3ortalidadprobable de


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nivel celular. !stos efectos y la manera como se manifiestan,dependen de factores inherentes a la radiación y a característicasdel individuo o del te*ido irradiado.

-os principales factores "ue determinan el efecto biológico de unaexposición son el tipo de radiación y la dosis absorbida. Sinembargo, la velocidad con "ue se recibe esta dosis y el número deveces "ue el individuo se expone a la radiación, son factores "uepueden modificar los efectos producidos. @o tendr$ los mismosefectos la administración de una dosis única, "ue la misma dosisdistribuida en múltiples exposiciones. !n lo "ue se refiere alindividuo, ser$ su edad, su estado general de salud, el tama1o de lazona expuesta, así como el tipo de te*idos irradiados lo "uedetermine la gravedad de los efectos. !s importante comprender"ue los efectos de una dosis ser$n muy diferentes si es todo elcuerpo el irradiado o si solamente parte de él resulta expuesto. 2ore*emplo, las consecuencias de I;; rads.D recibidos en el cuerpo

entero no ser$n las mismas "ue cuando I;; rads sean absorbidossolamente por una mano. !n el primer caso, la vida del individuoestar$ en peligro, mientras "ue en la segunda, las consecuenciasson las de una "uemadura severa.

!n exposiciones médicas y accidentales se alcanzan valores muysuperiores )miles de veces+ a los ambientales. !n este capítulo sedescribe, en primer lugar, la interacción de la radiación con lasestructuras celulares. ( continuación se se1ala cu$les son losprincipales efectos locales causados por una sobrexposición en loste*idos u órganos "ue pueden ser vitales para el individuo irradiado.

2osteriormente nos referimos a las consecuencias globales para elorganismo y analizamos el caso particular de una irradiaciónterapéutica.

EFECTOS EN LA CL1LA

uando una partícula cargada "ue proviene de la radiación,atraviesa el medio celular es posible "ue su campo eléctrico consigaarrancarle electrones a las moléculas "ue constituyen la membrana,el citoplasma o el núcleo celular. !l proceso se llama ioni$ación%pues las moléculas "ue antes eran eléctricamente neutras, se

transforman en iones )partículas cargadas+ debido a la pérdida deun electrón. -a radiación capaz de producir ionización se conocecomo radiación ioni$ante y todos los tipos de radiación consideradosen este libro )partículas alfa, beta, rayos gamma y neutrones+ sonde este tipo.

6na molécula ionizada tiene propiedades "ue pueden ser muydiferentes a a"uellas de la molécula neutra. 2or esto, una sola


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ionización puede significar "ue las funciones originalmenterealizadas por la molécula ya no se podr$n cumplir.

!l efecto se1alado anteriormente se considera directo, pues lamolécula "ue sufre el da1o es a"uella "ue fue originalmenteionizada. !xisten, adem$s, efectos indirectos donde la molécula yaionizada, puede resultar tóxica y afectar a otras moléculas o células"ue no fueron ionizadas directamente.

omo la ionización es un proceso "ue ocurre al azar, cual"uiermolécula puede resultar modificada al irradiarse la célula. Si lamolécula ionizada es parte de la membrana celular es posible "ue seproduzca una rotura "ue cause la muerte de la célula. !n general,esta célula ser$ reemplazada por otra. Si la molécula ionizada esparte de alguna organela citoplasm$tica, ésta puede llegar adestruirse y sus funciones ser$n asumidas por alguna otraestructura similar. Si la molécula da1ada es el ADN del núcleo celular,

parte de la información almacenada en los genes puede perderse omodificarse y dar lugar a "ue sur*an mutaciones )capítulos FG y GF+.!ste da1o se har$ manifiesto durante la siguiente mitosis, cuando lacélula intente reproducirse. !s posible "ue la mitosis no puedarealizarse y en este caso la célula morir$ sin de*ar descendencia.2ero también es posible "ue el gen da1ado esté relacionado con lareproducción de esa célula y, en este caso, la célula y susdescendientes se dividan descontroladamente. Se piensa "ue estapérdida de control en la etapa de división celular pueda ser una delas causas de la formación de un tumor.

uando la estructura de los cromosomas es alterada por laradiación, el da1o puede ser reparado inmediatamente consustancias celulares "ue tienen esta función específica )enzimas dereparación+. Si no hay reparación, o si ésta no es capaz dereintegrar la organización original del cromosoma, se producenrompimientos y re arreglos estructurales "ue se pueden observar almicroscopio.

-os efectos de la radiación en diferentes te*idos dependen en granmedida de la velocidad de división celular durante y después de lairradiación. !xiste una gran variación en el tiempo de vida para las

diferentes células por e*emplo, hay células "ue viven pocos días,como las formadoras de glóbulos ro*os en la médula ósea, o las "uerecubren las paredes del intestino y la piel, mientras "ue otrascélulas, como las nerviosas, pueden acompa1ar al individuo toda suvida.

#ebido a la comple*idad del proceso de replicación celular y a lanecesidad de precisión al transmitir el código genético, una célula es


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m$s sensible a los efectos de la radiación durante la mitosis "ue enotras etapas de su ciclo celular. ( continuación se discuten losefectos específicos de la radiación en te*idos con diferenteradiosensibilidad.

EFECTOS EN ÓRMANOS VITALES

-a piel fue el primer te*ido "ue se estudió al analizar las alteracionesproducidas por la radiación. #osis cercanas a los 9;; rads producenreacciones de eritema )enro*ecimiento de la piel+ transitorio, "uedesaparecen al cabo de una semana, y "ue pueden de*arpigmentación transitoria en la zona irradiada. uando la dosis esmayor, varios cientos de rads, las células de la epidermis sedestruyen y se forma una zona denudada, en la cual aparecenlesiones seme*antes a una "uemadura. #osis de miles de radsproducen necrosis )muerte del te*ido+ "ue puede curarse si el $reaafectada es pe"ue1a, ya "ue es posible la migración de células

vecinas a la zona da1ada. Si el $rea irradiada es amplia, la heridanecrótica no cicatrizar$ y solamente un in*erto de piel repondr$ laparte da1ada.

-a mdula ósea es un te*ido ubicado en el interior de los huesos yse encarga de producir las células sanguíneas. !stas son losglóbulos ro*os y los glóbulos blancos. -os ro*os est$n encargados detransportar al oxígeno desde los pulmones hasta cada una de lascélulas del organismo. -os blancos protegen al individuo de lasinfecciones y participan en la defensa contra cual"uier agresión,incluyendo los tumores malignos. !n la sangre también existen

corpúsculos denominados pla"uetas, de gran importancia en losprocesos de coagulación sanguínea.

Todos estos componentes sanguíneos tienen una vida limitada y sonformados continuamente en la médula ósea por célulasprogenitoras. Son estas células las m$s sensibles a la radiación.uando ocurre una exposición seria )superior a 9;; rads+, parte delas células circulantes resultan da1adas y el número de glóbulosblancos disminuye de inmediato. Qste es uno de los primerossíntomas "ue aparecen cuando hay una exposición muy por encimade los valores ambientales. -as células progenitoras pueden resultar

da1adas por la exposición y, entonces, ba*ar$ la producción denuevos glóbulos ro*os y blancos, lo "ue ser$ evidente algunassemanas después de la irradiación. 6na ba*a en el número depla"uetas impide la coagulación sanguínea y en estas condicionescual"uier hemorragia podría resultar fatal. -a escasez de célulassanguíneas puede provocar la muerte del individuo. Se ha advertido"ue después de :; días, con dosis entre 7;; y :;; rads, se puedeproducir la muerte de un ser humano.


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Ca$io en la c)enta "an&)'nea de rata" irradiada" con J--rad" al c)er%o entero! Lo" 0alore" "e )e"tran en relación

con lo" anteriore" a la irradiación! Se o$"er0a )na tendenciaa la rec)%eración!

uando se observa el da1o agudo causado por radiación en sangreperiférica, manifestado por alteraciones en la cuenta sanguínea, sedebe aislar a la persona irradiada para evitar infecciones, en casonecesario transfundir pla"uetas y, para casos severos, el únicotratamiento posible ser$ el trasplante de médula ósea.

2osibles consecuencias tardías de la exposición a radiación son ladestrucción del te*ido medular )aplasia medular+ y la leucemia )tipo

de c$ncer desarrollado en las células precursoras+. !stos efectos sediscuten ampliamente en el capítulo GF.

-a pared interna del intestino est$ recubierta de células "ue serenuevan continuamente. omo respuesta inmediata a la irradiaciónse reduce el número de estas células y se deteriora el proceso deabsorción "ue normalmente ocurre en él. Si el da1o es limitado)menos de 9;; rads+ es posible "ue después de leves trastornosintestinales )n$usea y diarrea+ el organismo repare el da1o yregrese a la normalidad. !sto no sucede si la dosis es superior a 8;;rads. !n este caso se producen ulceraciones en la pared interior, con

riesgo de infección, pudiendo presentarse perforación intestinal yseveras hemorragias. !l tratamiento en estos casos consisteprincipalmente en el e"uilibrio hidroelectrolítico y de proteínas,tratando de controlar las posibles infecciones. !n las situaciones demayor gravedad es indispensable la cirugía para remover los te*idosda1ados. !ste procedimiento resulta muy peligroso por la limitadacapacidad de coagulación causada por la destrucción de laspla"uetas y la reducida capacidad de defensa debida a la falta deglóbulos blancos, así como por el estado anémico en "ue


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seguramente se encontrar$ el paciente. !stas complicacionescausan la muerte por irradiación a los pocos días, cuando la dosissobrepasa los 8;; rads.

omo efecto tardío de una irradiación se puede producir la fibrosisintestinal, "ue es la sustitución de las células precursoras por te*idofibroso, disminuyendo así la elasticidad y reduciendo la luz delintestino )esto es, el di$metro interno+, lo "ue en ocasiones causa laoclusión intestinal.

!l pulmón es el órgano intrator$cico m$s sensible a la radiación.#espués de una irradiación del pulmón con dosis cercanas a D ;;;rads, se produce el adelgazamiento y pérdida de la permeabilidadde la pared alveolar debido a la muerte de células alveolares, yaparece una secreción "ue favorece el desarrollo de infeccionespulmonares. !n estos casos, el tratamiento consiste en ayudar adesalo*ar las secreciones, evitar el desarrollo de infecciones y

propiciar la recuperación de los te*idos da1ados. Todo esto se logracon el empleo de medicamentos adecuados y por medio delsuministro de aire u oxígeno a presión al pulmón. omo efectostardíos, 7 ó I meses después de la sobreexposición, se puededesarrollar una neumonitis caracterizada por alteraciones en loste*idos, colapso del e"uilibrio osmótico en los capilares, expansiónirregular de las paredes del pulmón y paso de sangre al alveolo.uando se sobrevive la fase de la neumonitis, por lo general sepresenta una fibrosis pulmonar "ue puede conducir a la fallarespiratoria y ocasionalmente a la muerte.

-a mdula espinal es el con*unto de nervios ubicado en el interior dela columna vertebral "ue conecta al cerebro con el resto del cuerpo.!l te*ido nervioso de la médula espinal consta de células nerviosas ycélulas de sostén. 6n primer efecto de la irradiación de la médulacon dosis mayores de


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!stas alteraciones son reversibles si la dosis es menor de 9;; rads.Si la dosis es mayor, la severidad de estas alteraciones aumenta y larecuperación del individuo se dificulta. on una sola dosis de I;; a


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protección contra infecciones y en casos extremos, trasplante demédula ósea.

EFECTOS D1RANTE IRRADIACIONES DICAS

-as exposiciones médicas durante la radioterapia son controladas,pues la zona y el tiempo de irradiación han sido cuidadosamenteplaneados para minimizar los efectos negativos para el paciente. Sinembargo, aún no existe un método para irradiar solamente el te*idocanceroso por lo "ue, en todo tratamiento, una parte de los órganossanos del paciente recibir$ una dosis alta de radiación. -os efectos"ue se pueden presentar en el nivel sistémico son> falta de apetito,n$useas, vómito, diarrea, sensación de malestar, dolor de cabeza,cansancio, somnolencia y disminución de la cuenta de glóbulos ro*osy blancos. &abitualmente estos trastornos son transitorios y bientolerados por los pacientes.

#urante un tratamiento de radioterapia, puede producirseenro*ecimiento de la zona irradiada, comezón, pigmentación de lapiel o formación de una capa blanco4amarillenta en la mucosa yformación de ve*iguillas en la piel. !stas pueden romperse y de*arsalir un poco de lí"uido, con lo cual se origina una secreciónconstante, en ocasiones con sangre. &ay caída del pelo localizada enla zona irradiada.

on la radioterapia moderna estas reacciones son ligeras y se haevitado el da1o severo de necrosis en los te*idos. &abitualmente nose re"uiere un tratamiento especial para estas reacciones y basta

con aplicar cremas con esteroides para aliviar los síntomas. !n rarasocasiones hay "ue suspender el tratamiento para evitar un da1osevero. !s necesario comentar "ue todos estos malestares sepueden *ustificar cuando el ob*etivo es salvar la vida de un pacientecon c$ncer "ue, sin estos tratamientos, estaría sentenciado amuerte.

V I ! E F E C T O S T A R D Í O S D E 1 N AE 3 P O S I C I Ó N A L A R A D I A C I Ó N

-OS efectos biológicos de una exposición a la radiación "ue m$spreocupan al público son un posible de da1o genético y el c$ncer.-os estudios científicos han mostrado "ue estos efectos son pocoprobables y aparecen varios a1os después de ocurrida la exposición.!n el caso de da1o genético en seres humanos, no se ha


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demostrado ningún caso de enfermedad hereditaria causada poruna exposición a la radiación. 2or el contrario, en casos de c$ncer seha comprobado la aparición de ciertos tipos de esta enfermedad,algunos a1os después de la irradiación con dosis altas, superiores alos 9;; rads.

2odría pensarse "ue los efectos tardíos producidos por dosis ba*asde radiación son bien conocidos, ya "ue un gran número deindividuos )todos los seres humanos+ est$n expuestos. Sinembargo, los efectos causados por dosis inferiores a 9; rads sonimposibles de aislar de las frecuencias espont$neas o de las "ue sonoriginadas por factores "uímicos o virales. !sta falta deconocimiento ocasiona "ue el público reciba una informaciónincompleta, incomprensible, e incluso errada. !n ocasiones se llegaal extremo de ad*udicar el nacimiento de monstruos con trescabezas y colita de cerdo a una exposición a la radiación, cuando larealidad es "ue tales seres no han sido *am$s observados y sólo son

productos de la imaginación. !ste capítulo describe la informacióncientífica "ue existe del tema, incluyendo a"uella "ue ha sidoobtenida con animales de experimentación.

EFECTOS MENTICOS

-os efectos genéticos de cual"uier agente externo "ue actúe sobreuna célula son el producto de las alteraciones )mutaciones+ "ue elagente pueda causar en el ADN de las células reproductivas delindividuo, espermatozoides u óvulos. -os descendientes de esteindividuo son portadores de la mutación y pueden sufrir las

consecuencias de ésta e incluso trasmitirla a sus propios hi*os, talcomo se explicó en el capítulo FG.

#iversos estudios experimentales "ue utilizan sistemas biológicos deprueba como bacterias, roedores y cultivos de células humanas, handemostrado "ue la radiación, las sustancias "uímicas y los virus, sonposibles agentes mutagénicos, es decir, causantes de mutaciones.on respecto a las mutaciones reproductivas )mutaciones "ueocurren en el óvulo o el espermatozoide+, la evidencia científica selimita a los estudios en roedores, en los "ue se han medido lainducción de muerte fetal, las alteraciones en el color del pelo, en el

es"ueleto, en la estructura de los o*os y en los cromosomas de ladescendencia. -os agentes conocidos capaces de producir estosefectos son algunas sustancias "uímicas de uso poco frecuente )pore*emplo, el metil4metano4sulfonato+ y la radiación. -a inducción deestos efectos es tan poco probable "ue para poderlos cuantificar, sere"uiere exponer a miles de animales al agente mutagénicoestudiado.


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!s evidente "ue los datos "ue se tienen de seres humanosexpuestos a agentes mutagénicos no son el resultado deexperimentos, sino "ue provienen de los casos de los individuos "uehan estado expuestos por razones ocupacionales, médicas, deresidencia o accidentales. -os datos indican "ue el grupo humanom$s numeroso expuesto a altas dosis est$ formado por lossobrevivientes de los alrededores de las explosiones nuclearesocurridas en &iroshima y @agasa=i en 9OI


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de mil de ellos sufran la enfermedad. % decimos 0cerca0 por"ue de:;; mil nacimientos puede haber O8; ni1os enfermos, o 9 ;D


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7.;;DR. !sta cantidad de radiación )9 rem+ es la dosis promedio"ue se recibiría en 7; a1os debido a los usos de la radiaciónproducida por el ser humano )véase la figura I+.

reemos necesario destacar "ue, si bien de los números puedeconcluirse "ue el riesgo reproductivo asociado a la exposición a laradiación es muy pe"ue1o, el sufrimiento "ue acompa1a a cada ni1onacido con un defecto genético puede ser muy elevado. Todaexposición innecesaria a la radiación, o a cual"uier otro factormutagénico, debe ser evitada.

EFECTOS DIRECTOS SO2RE EL E2RIÓN

Si una mu*er embarazada se expone a la radiación existe unaprobabilidad relativamente alta de causar serios da1os al embrión"ue podrían llevarlo hasta la muerte y, subsecuentemente,ocasionar un aborto, o bien la aparición de malformaciones en elrecién nacido )efecto llamado teratogénesis+. -os estudios conanimales han demostrado "ue la radiación produce disminución enel tama1o de la cabeza )microcefalia+ y alteraciones en la formacióndel es"ueleto del ser irradiado in &tero. -os estudios en a"uellossobrevivientes "ue se encontraban in &tero durante las explosionesde &iroshima y @agasa=i han mostrado "ue tienen menor estatura,alcanzan un peso menor y sus di$metros cef$licos son inferiores alos del grupo testigo no irradiado.

Se sabe con certeza "ue el embrión es m$s sensible a los efectosteratogénicos de los virus, de algunas sustancias "uímicas y de la

radiación, durante ciertas etapas de su desarrollo uterino. &abía DDindividuos "ue se encontraban antes de su 95X semana de gestaciónal ser irradiados en las cercanías de &iroshima y @agasa=i. #e ellos,97 nacieron con microcefalia y 5 sufrieron retraso mental. -a dosisestimada en todos estos casos fue superior a los 9


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semanas de un posible embarazo. 2ara esto, la recomendación esposponer todo examen radiogr$fico hasta los 9; días "ue siguen a lapróxima menstruación, periodo en "ue existe la mayor probabilidadde no encontrarse embarazada.

CNCER

!l c$ncer es una enfermedad "ue altera la división normal de lascélulas, por lo "ue se producen tumores. !l crecimientodescontrolado del tumor altera el funcionamiento normal del órganoen "ue se encuentra y puede causar la aparición de nuevos tumoresen otros órganos. !l factor causal del c$ncer no es conocido, sinembargo, la evidencia científica indica "ue la producción demutaciones en el ADN de las células desempe1a un papel importanteen su inicio. omo vimos en el capítulo FG, los virus, algunassustancias "uímicas y la radiación ionizante, son agentes capaces deproducir mutaciones.

!l c$ncer ocupa un lugar muy importante entre las causas deenfermedad y muerte en nuestro siglo. !n 3éxico, de las 7:; ;;;muertes "ue ocurren cada a1o, se reporta "ue 7< ;;; se deben aalgún tipo de c$ncer. !stos datos estadísticos indican "ue laprobabilidad natural de muerte por c$ncer en 3éxico esaproximadamente del 9; por ciento.

(ltas dosis de radiación, superiores a 9;; rems, pueden producirc$ncer. !ste efecto est$ bien comprobado. !n el cuadro D seencuentra una lista de algunos de los estudios "ue han demostrado

la asociación entre la exposición a altas dosis de radiación y elc$ncer. -a mayoría de estos casos ocurrieron antes "ue se conocierala capacidad carcinogénica de la radiación, pues actualmente ya nose realizan estas actividades o bien se encuentran reguladas pororganismos de seguridad radiológica.

C1ADRO 4! E5e%lo" de c#ncer %rod)cido %or e


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(enrems)

2acientesconespondolitisan"uilosante, tratadoscon rayos

78; a lamédula espinal

9I


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-a posibilidad de "ue el c$ncer infantil sea causado por la irradiacióndel embrión in &tero ha sido planteada a partir de estudiosrealizados acerca de los hi*os nacidos de madres "ue se tomaronradiografías pélvicas durante el embarazo. -a evidencia de unexceso de c$ncer infantil como consecuencia de la irradiación esob*eto de acalorada discusión, aún 7; a1os después de la primerapublicación científica sobre el tema. !ntre los sobrevivientes

*aponeses expuestos in &tero% no se han detectado casos de c$ncer.

Si bien la evidencia de la inducción de c$ncer por exposiciones aaltas dosis de radiación es inob*etable, el posible riesgo a dosisba*as es aún ob*eto de estudio científico y de controversia pública.!l problema esencial es nuevamente la identificación de los posiblescasos de c$ncer producidos por radiación en presencia de lasfrecuencias normales de la enfermedad.

!n una población como la de la ciudad de 3éxico se registran

aproximadamente 9: I


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debe a la radiación. !ste e*emplo, en "ue incluso la exposición deuna megalópolis a niveles de dosis reales no es capaz de mostrar demanera precisa la correlación entre c$ncer y dosis ba*as, pone enevidencia el grado de dificultad de este problema científico. !n elpróximo capítulo se se1ala "ue, aún en un accidente como elocurrido en hernóbil, ser$ sumamente difícil detectar el aumentode casos de c$ncer a causa de la sobreexposición.

!s necesario se1alar "ue, para los c$lculos del riesgo de c$ncer porradiación mencionados en el p$rrafo anterior, se ha considerado "ueel da1o producido por dosis ba*as es proporcionalmente menor "ueel da1o producido por dosis altas )0hipótesis lineal0+. !sto es unsupuesto por"ue, como lo e*emplificamos, los métodos actuales noson capaces de medir el número de casos de c$ncer en el serhumano "ue pudieran ser producto de exposición a dosis ba*as. -amayoría de los experimentos en los "ue se han expuesto animales avarias dosis inferiores a 9;; rems, indican "ue la hipótesis lineal

sobrestima el riesgo.

-os e*emplos presentados para el c$lculo de da1o genético y c$ncerilustran el uso de factores de riesgo obtenidos con irradiaciones aaltas dosis, usando una hipótesis lineal dosis4respuesta. 6nprocedimiento similar siguen los organismos de protecciónradiológica para establecer los límites de dosis m$xima a los "uepuede exponerse un individuo, tema "ue se discute en el capítulosiguiente.

V I I ! P R O T E C C I Ó N R A D I O L Ó M I C A

-AS aplicaciones de la radiación y los radioisótopos son múltiples ycubren aspectos insospechados de la vida moderna. !n el capítuloanterior se mostró "ue la radiación puede ser causa deenfermedades y por lo tanto, al igual "ue cual"uier otro avancetecnológico, su uso re"uiere normas de seguridad "ue garanticen"ue los beneficios recibidos sean mayores "ue los riesgos a "ue se

expone el usuario. !ste capítulo relata la historia de las reglas deprotección para el uso de la radiación e indica cuales son las normasactuales destinadas a proteger a "uienes traba*an con radiación, a"uienes se benefician con su uso y al público en general. También seanalizan dos accidentes radiológicos en "ue la violación de lasnormas de protección tra*o graves consecuencias para un sector dela población.


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ORÍMENES

(penas descubiertos los rayos y la radiactividad, su uso segeneralizó en los hospitales y laboratorios del mundo entero. (comienzos de nuestro siglo los tubos de rayos se producíanmasivamente y se distribuían a todos los países. 2or tratarse defenómenos recién descubiertos, cuya naturaleza ni si"uiera seentendía totalmente, no se tomaban precauciones y fueron muchoslos "ue sufrieron los efectos negativos de una exposición excesiva eincontrolada. -as personas m$s expuestas a estas nuevas formas deradiación fueron los médicos radiólogos "ue utilizaban los rayos ylos científicos "ue manipulaban material radiactivo.

!xisten muchísimas anécdotas, la mayoría con un desenlace tr$gico,"ue ilustran las consecuencias de la ignorancia de los posiblesefectos biológicos de la radiación. !l ayudante de laboratorio delinventor de las técnicas fluoroscópicas perdió todo su cabello, sufrió

"uemaduras, ulceración y finalmente falleció a causa de suexposición continua a altas intensidades de rayos . Frene urie,hi*a de 2ierre y 3arie, "uien descubriera, *unto con ?rederic Yoliotde la radiactividad artificial, murió a mediados de este sigloa"ue*ada de leucemia, seguramente un efecto biológico tardío de laradiación recibida durante su *uventud. omo claro e*emplo de laignorancia sobre los efectos de la radiación, hasta hace no muchosa1os una conocida zapatería de la ciudad de 3éxico )igual "ue otrasen el mundo+ para promover sus ventas, ofrecía a sus clientesim$genes radiológicas 0en vivo0 del pie adentro del zapato.

#ebido a "ue fueron precisamente los médicos y los físicos lasprimeras víctimas del exceso de radiación, r$pidamente se tomóconciencia del problema dentro de la comunidad científica. !n 9OD;se erigió en &amburgo un monumento "ue recuerda a m$s de 9;;pioneros radiólogos fallecidos a causa de la exposición excesivadurante el e*ercicio de su profesión. !l primer estudio paraestablecer niveles aceptables de irradiación fue hecho por laSociedad (mericana de /ayos /oentgen y la Sociedad (mericanadel /adio en 9ODD, y las primeras unidades de dosis de radiación sedefinieron con base en la exposición "ue llegaba a provocar"uemaduras en la piel del paciente.

!n 9OD5, durante el ongreso Fnternacional de /adiología celebradoen -ondres, ocurren dos hechos trascendentales para la evoluciónde la radiología> se define al 'oentgen% como la unidad física "uemide la cantidad de radiación producida por un tubo de rayos durante su operación, y se establece la omisión Fnternacional de2rotección /adiológica, conocida como ICRP. !l ICRP es un grupointernacional no gubernamental creado para examinar losfundamentos de la protección radiológica. !sta comisión ha


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traba*ado ininterrumpidamente desde su creación proponiendorecomendaciones internacionales cuantitativas de protecciónradiológica. -os primeros límites propuestos eran altísimos, encomparación con las recomendaciones actuales. Fnicialmente seestablecía "ue el límite era un /oentgen diario de exposición hoyen día el límite para el público en general es 8;; veces menor.

-as recomendaciones vigentes fueron propuestas hace unos D;a1os. &oy, se encuentran en proceso de revisión a la luz de la nuevainformación física y biológica acumulada durante este último lapso)particularmente en lo "ue se refiere medidas de dosis y a lafrecuencia de c$ncer+. !s probable "ue haya cambios en las normas"ue se establezcan durante los a1os noventa.

LÍITES DE DOSIS

!l ob*etivo de la protección radiológica es permitir elaprovechamiento de la radiación, en todas sus formas conocidas,con un riesgo aceptable tanto para los individuos "ue la mane*ancomo para la población en general y las generaciones futuras.#ebido a "ue la radiación es potencialmente da1ina, no deberíapermitirse ninguna exposición innecesaria. !l principio "ue gobiernala protección radiológica en caso de exposición se conoce con elnombre de ALARA )as lo as reasonably attainable+ "ue se traducecomo> tan poca radiación como sea posible lograr de modora$onable.

ada país cuenta con un organismo encargado de hacer cumplir la

reglamentación existente en el $rea de seguridad radiológica, leyes"ue generalmente se han inspirado en las recomendaciones delICRP. !n 3éxico, es la omisión @acional de Seguridad @uclear ySalvaguardas la "ue cumple esta misión.

-as recomendaciones del ICRP fi*an límites para la dosis m$xima "uepodrían recibir los traba*adores cuya actividad implica el exponersea la radiación. !stos 0traba*adores de la radiación0 son los médicosradiólogos, nucleares y radioterapeutas, los técnicos "ue los ayudanen la pr$ctica de su traba*o profesional, los investigadores en físicaatómica y nuclear "ue utilizan fuentes de radiación y los operadores

de reactores nucleares, entre otros. !ste grupo debe estarcontrolado individualmente de manera continua por medio del usode dosímetros personales, instrumentos "ue se llevan sobre elcuerpo y "ue marcan la cantidad de radiación recibida por cadatraba*ador. !l ICRP ha definido límites de e"uivalente de dosis paratraba*adores de la radiación con el fin de limitar la aparición deefectos biológicos a un nivel considerado aceptable, en comparación


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con los riesgos a "ue se expone un traba*ador en cual"uier otraactividad profesional moderna.

!n la actualidad )9OO;+ se especifica para los traba*adores de laradiación un límite anual de e"uivalente de dosis para la irradiacióndel cuerpo entero igual a < rems. !ste valor es unas D< vecessuperior al valor de la radiación natural recibida en igual periodo.#ebido a "ue el número de personas "ue traba*an con radiación esuna fracción pe"ue1a de la población, el efecto "ue su mayorexposición puede tener dentro de la totalidad de la población essumamente reducido. #atos estadísticos recientes basados en lamedición de los dosímetros personales muestran "ue, en promedio,un traba*ador de la radiación recibe alrededor de 9 rem anual. !stadosis, promediada sobre la población mundial, representa menos del9R del total, por lo "ue no fue incluida en las figuras 7 y I delcapítulo FFF.

!l uso de la radiación es una actividad m$s de la vida moderna, "ueconlleva un riesgo "ue debe ser comparable con el riesgo asociado aotras acciones ya aceptadas por la sociedad. !studios de saludpública indican "ue, en general, el riesgo "ue corre el público esunas diez veces menor "ue el riesgo "ue corre un traba*ador enaccidentes propios de su actividad. 6n e*emplo de esto es el uso deltransporte público. Todos sabemos "ue al subirnos a un vehículo detransporte corremos el riesgo de sufrir algún da1o, incluso de perderla vida, debido a un posible accidente. !l riesgo "ue corre elconductor del vehículo es mayor "ue el de un pasa*ero, pues pasam$s tiempo dentro del vehículo. !l conductor y la sociedad aceptan

estas diferencias ya "ue, por e*emplo, su traba*o es el medio con el"ue el conductor se gana la vida, o incluso por"ue esta actividadpuede brindarle oportunidades de realización personal.

-a situación es an$loga en el caso del público y los traba*adores dela radiación. !l ICRP ha recomendado, para individuos del público,límites iguales a ;.< rems anuales, "ue viene a ser la décima partede lo "ue se recomienda para los traba*adores de la radiación. !neste caso, la actividad profesional del traba*ador, adem$s derepresentar su realización personal como científico, médico, técnicoradiólogo u operador en una planta nucleoeléctrica, aporta

beneficios para la sociedad en general por medio de la generaciónde conocimientos, salud o electricidad.

2ara "ue las recomendaciones relativas al público se cumplan esnecesario planear todas a"uellas acciones "ue provocan la liberaciónde núcleos radiactivos y de radiación al medio ambiente de modo"ue no se sobrepasen los límites. -os niveles reales se conocengracias a muestreos del agua, aire, suelo y otros elementos


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ambientales, adem$s de la información sobre los h$bitos del gruposocial.

-os límites de dosis no incluyen la radiación natural, por serinevitable, ni la radiación recibida durante tratamientos médicos. Sesupone "ue durante un examen de diagnóstico o de terapia, elbeneficio al individuo es siempre superior al riesgo asociado con lairradiación. !liminando estas dos fuentes de exposición y, deacuerdo con las cifras indicadas en la figura I del capítulo FFF, losvalores promedio mundiales "ue el público recibe actualmentedebido a fuentes de radiac

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