Overview
Radiation can be ionizing and non-ionizing. It is the former that causes damage to human and animal tissue. When this article refers to «radiation,» ionizing radiation is meant. La dosis absorbida de radiación es diferente de la exposición a la radiación porque mide la cantidad absorbida por un cuerpo determinado, no la cantidad total de radiación en el medio ambiente.
Los dos valores pueden ser similares para materiales altamente absorbentes, pero a menudo no es el caso, ya que la absorbencia difiere mucho para los materiales. Por ejemplo, una lámina de plomo absorberá la radiación gamma más fácilmente que una lámina de aluminio del mismo grosor.
Unidades para Medir la Dosis Absorbida de Radiación
Una de las unidades más comunes para medir la cantidad de radiación absorbida por un objeto es un gris. Un gris representa la cantidad de radiación presente cuando un julio de energía es absorbida por un kilogramo de material. Un gris representa una gran cantidad de radiación, mucho mayor de lo que una persona normalmente absorbería. Por ejemplo, el gris de 10 a 20 es generalmente letal para los seres humanos. Por lo tanto, se utilizan fracciones de gris, como centigray (0.01 gris), miligray (0.001 grises), y así sucesivamente. Rad es una unidad obsoleta proporcional al gris. Un gris es 100 rad, lo que hace que un rad sea igual a un centigray. Aunque es obsoleta, todavía se puede ver a menudo en publicaciones.
La cantidad de radiación que un cuerpo absorbe no siempre es equivalente a la cantidad de daño que causará esta radiación. Se utilizan unidades adicionales, como unidades equivalentes a dosis de radiación, para describir la radiación como relevante para el daño que puede causar.
Unidades equivalentes de dosis de radiación
Aunque las unidades de dosis absorbidas de radiación se utilizan comúnmente en la literatura científica, es posible que el público en general no esté familiarizado con ellas. El medio utiliza más comúnmente unidades equivalentes de dosis de radiación. Se utilizan para determinar el efecto que la radiación tiene en el cuerpo en su conjunto y en los tejidos en particular. Permite evaluar el daño biológico con mayor facilidad que con las unidades de dosis absorbidas de radiación convencionales, ya que tiene en cuenta la cantidad de daño que pueden causar los diferentes tipos de radiación.
La gravedad del daño que un tipo determinado de radiación ionizante puede causar al tejido se calcula utilizando la relación de eficacia biológica relativa. Los valores difieren cuando el cuerpo absorbe un tipo diferente de radiación. Si diferentes órganos y tejidos del cuerpo se ven afectados por el mismo tipo de radiación, por ejemplo, radiación beta, gamma o de rayos X, la gravedad del daño es la misma. Otra radiación afecta a diferentes células en un grado diferente. Por ejemplo, las partículas alfa, cuando se absorben (a menudo por ingestión, ya que no penetran fácilmente en la materia), son 20 veces más peligrosas para los organismos vivos que la radiación beta o gamma.
Para calcular la dosis equivalente de radiación hay que multiplicar la dosis absorbida por la eficacia biológica relativa de las partículas que causan esta radiación. A partir del ejemplo anterior, este coeficiente es 1 para los rayos beta, gamma y X, pero 20 para las partículas alfa. Las unidades de dosis equivalente de Banana y sieverts son ejemplos de unidades de dosis equivalentes.
Sieverts
Los Sieverts miden la cantidad de energía emitida por la radiación por una cantidad determinada de masa de tejido. Esta es una de las unidades más utilizadas cuando se habla de los efectos nocivos de la radiación en las personas y los animales. Por ejemplo, una dosis generalmente fatal para las personas es de aproximadamente 4 sieverts (Sv). Una persona aún puede salvarse si se trata rápidamente, pero una dosis de 8 Sv es letal. En general, las personas absorben dosis mucho más pequeñas de radiación, por lo que a menudo se usan milisieverts y microsieverts. 1 milisievert es 0,001 Sv, y 1 microsievert es 0,000001 Sv.
Dosis equivalente de plátano
Las unidades de dosis equivalente de plátano (BED) se utilizan para medir la cantidad de radiación que el cuerpo absorbe después de comer un plátano. Una dosis equivalente de plátano también se puede expresar en sieverts, es igual a 0,1 microsieverts. Los plátanos se usan porque contienen potasio-40, un isótopo radiactivo que se encuentra naturalmente en algunos alimentos. Algunos ejemplos en LA CAMA incluyen: una radiografía dental es similar a comer 500 plátanos; una mamografía es equivalente a comer 4000 plátanos; y una dosis fatal de radiación es como comer 80 millones de plátanos.
Existe un debate sobre el uso de unidades de dosis equivalentes de banana porque el efecto que la radiación tiene en el cuerpo no es equivalente para diferentes materiales radiactivos. La cantidad de potasio-40 también es regulada por el cuerpo, por lo que cuando se ingiere a través de los alimentos, se expulsa para mantener el nivel uniforme.
Dosis efectiva
Las unidades anteriores se utilizan para la radiación que es absorbida uniformemente por el tejido, generalmente en un área localizada. Ayudan a determinar cuánta radiación afecta a un órgano en particular. Para calcular el efecto en todo el cuerpo cuando solo una parte del cuerpo absorbe radiación, se utiliza una dosis de radiación efectiva. Esta unidad es necesaria porque el aumento en el riesgo de cáncer es diferente para diferentes órganos, incluso si la cantidad de radiación absorbida es la misma.
Los cálculos de dosis efectivas explican esto multiplicando la radiación absorbida por el coeficiente de gravedad del impacto de la radiación en cada tipo de tejido u órgano. Al determinar los valores de coeficiente para diferentes órganos, los investigadores sopesaron no solo el riesgo general de cáncer, sino también la duración y la calidad de vida del paciente, una vez que se contrae el cáncer.
También se mide una dosis efectiva en sieverts. Al leer sobre la radiación medida en sieverts, es importante comprender si la fuente se refiere a la dosis efectiva o a la dosis equivalente de radiación. Es probable que cuando los sieverts se mencionan en los medios de comunicación en el contexto general de hablar de accidentes y desastres relacionados con la radiactividad, la fuente se refiera a la dosis de radiación equivalente. A menudo no hay suficiente información sobre qué tejidos corporales están afectados o pueden verse afectados por la contaminación radiactiva, por lo que no es posible hablar sobre la dosis efectiva.
Efectos de la radiación en el Cuerpo
A veces es posible estimar el efecto que la radiación tendrá en el cuerpo al observar la absorción de radiación, medida en gris. Esta unidad se escribe «gris» tanto en singular como en plural. Gray se usa para medir la radiación prescrita para el tratamiento localizado del cáncer. La cantidad de radiación en gris permite predecir los efectos de este tratamiento en la región tratada y en el cuerpo en su conjunto. Durante la radioterapia, las tasas de absorción acumulativa a lo largo de la duración del tratamiento son generalmente altas en el área que se está tratando. Esta absorción de radiación puede destruir permanentemente las glándulas que producen saliva, sudor y otros tipos de humedad cuando la dosis supera los 30 grises (Gy). El resultado es sequedad de boca y efectos secundarios similares. Dosis de 45 Gy o más destruyen los folículos pilosos y causan pérdida irreversible del cabello.
Es importante tener en cuenta que, si bien la absorción total de la radiación dará lugar a daños biológicos, la magnitud de este daño depende en gran medida de la duración del tiempo durante el cual se produce esta absorción. Por ejemplo, una dosis de 1,000 rad o 10 Gy es mortal si se absorbe en varias horas, pero es posible que ni siquiera cause enfermedad aguda por radiación (ARS) si se extiende durante un período de tiempo más prolongado.
Radiación en viajes aéreos
Los niveles de radiación son más altos a altitudes más altas porque la radiación cósmica causa mayor exposición y absorción que la radiación terrestre. En comparación con los 0,06 microsieverts por hora en tierra, aumenta aproximadamente 100 veces a 6 microsieverts por hora en altitudes de crucero.
La exposición anual total puede calcularse de la siguiente manera: Según la información del sitio web de Air Canada, un piloto comercial empleado por esta aerolínea pasa aproximadamente 80 horas al mes o 960 horas al año en vuelo. Esto da una exposición total de 5760 microsieverts o 5,76 milisieverts por año. Esto es un poco menos que una tomografía computarizada de tórax (la exploración es de 7 milisieverts). Es una décima parte de la dosis máxima anual permitida a la que pueden estar expuestos los trabajadores de radiación en los Estados Unidos.
Es importante tener en cuenta que la información anterior es una estimación basada en las altitudes de crucero, pero la exposición real puede ser diferente porque depende de la altitud. La exposición individual también dependerá de la aerolínea y de las normas de seguridad en el trabajo en los países de origen. La radiación adicional es causada por la radiación de fondo normal a la que está expuesto cada miembro de la tripulación durante las actividades diarias no relacionadas con el trabajo. Esta radiación adicional es de aproximadamente 4 milisieverts por año para las personas que viven en América del Norte.
Tal exposición aumenta el riesgo de cáncer. También hay riesgos para el feto si uno o ambos padres han estado expuestos a la radiación antes de la concepción. Por último, hay riesgos si un niño no nacido fue irradiado mientras la madre trabajaba como miembro de la tripulación durante el embarazo. Los riesgos van desde el cáncer infantil hasta las anomalías mentales y estructurales.
Radiación en medicina
La radiación se utiliza en la industria alimentaria y en la medicina. Sus propiedades de destrucción del ADN son útiles para los seres humanos, siempre y cuando se apliquen a organismos como las bacterias, pero no a las personas.
Además de los tratamientos para el cáncer localizados mencionados anteriormente, la radiación se utiliza para matar bacterias y esterilizar varios instrumentos porque daña y destruye el tejido animal y las moléculas de ADN. Por ejemplo, en medicina, se utiliza para esterilizar instrumentos y habitaciones. Los instrumentos generalmente se colocan en bolsas herméticas, para garantizar que permanezcan esterilizados hasta que sea el momento de usarlos. Demasiada radiación puede descomponer materiales como los metales, por lo que es importante utilizar cantidades adecuadas de radiación.
Radiación en la fabricación de alimentos
La capacidad de la radiación para destruir las células y el ADN de los organismos vivos también se utiliza para descontaminar los alimentos y evitar que se dañen rápidamente. Produce microorganismos incapaces de reproducirse o mata patógenos y bacterias como E. coli. Algunos países tienen legislación contra la irradiación de ciertos alimentos o de todos ellos, mientras que otros tienen requisitos legales para que se irradien todos los alimentos importados de un tipo determinado. En los Estados Unidos, por ejemplo, se exige que una serie de productos importados, especialmente frutas tropicales, se irradien antes de la importación para evitar la propagación de moscas de la fruta.
Cuando la radiación es absorbida por los alimentos, también ralentiza algunas de las reacciones bioquímicas de las enzimas. Esto evita el deterioro al ralentizar el proceso de maduración y el crecimiento de las plantas. Estas intervenciones preparan los alimentos para los viajes intercontinentales al darles una vida útil más larga.
Proceso
El isótopo radiactivo de cobalto-60 se usa para tratar productos alimenticios para matar bacterias. Los investigadores del área están trabajando para determinar los niveles de radiación que proporcionan un equilibrio entre matar microorganismos y preservar el sabor original de los alimentos. Actualmente, la mayoría de los alimentos se procesan con radiación de menos de 10 kilograys (10.000 grises), pero esta dosis puede variar de 1 a 30 kilograys dependiendo del producto.
La radiación utilizada en este proceso puede ser la de rayos gamma o rayos X, así como la radiación de electrones. Por lo general, los alimentos se transportan a través de la instalación de radiación en una cinta transportadora y se pueden envasar previamente. Esto es similar al proceso de esterilización de equipos médicos. Los diferentes tipos de radiación tienen un rango de penetración diferente, por lo que el tipo de radiación se selecciona en función del tipo de alimento. Por ejemplo, las hamburguesas irradiadas se pueden hacer con irradiación de electrones, mientras que se necesita una penetración más profunda de la radiación de rayos X para irradiar cadáveres de aves.
Controversia
Los isótopos radiactivos no permanecen dentro de los alimentos en sí, por lo que esto no es una preocupación en la irradiación de alimentos. Sin embargo, la irradiación de alimentos es un tema controvertido porque los materiales radiactivos deben producirse, transportarse de forma segura a las plantas de alimentos y manipularse con cuidado. Esto no siempre ocurre, y se informa de una amplia gama de accidentes, fugas, fallos de funcionamiento y otros problemas en varias instalaciones de irradiación en todo el mundo.
Otra preocupación es que la irradiación dará lugar a una disminución en el saneamiento y el uso de técnicas de manipulación de seguridad adecuadas en la industria de procesamiento de alimentos. Algunos piensan que la irradiación se está convirtiendo en un encubrimiento de la manipulación inadecuada de alimentos en las plantas y que también fomenta la manipulación insegura de alimentos entre los consumidores. La irradiación puede disminuir el contenido nutricional de los alimentos porque destruye o deteriora algunas vitaminas y microflora que se necesitan para la digestión y otras funciones. Algunos investigadores que se oponen a la irradiación de alimentos también creen que aumenta los carcinógenos y los elementos tóxicos en los alimentos.
Actualmente, muchos países solo permiten la irradiación de especias y hierbas. Sin embargo, la industria nuclear, que está involucrada en la producción de isótopos radiactivos utilizados en la irradiación de alimentos, está presionando en muchos países para permitir la irradiación de otros productos alimenticios como carne, granos, frutas y verduras.
Los países que permiten la irradiación generalmente requieren un logotipo explícito de la etiqueta de irradiación, el radura, en el envase, o incluir la información sobre los alimentos irradiados en la lista de ingredientes. Esto puede no aplicarse a los productos contenidos en el interior de los alimentos procesados, y es posible que los restaurantes no estén obligados a informar a los consumidores sobre si sirven o no alimentos elaborados con ingredientes irradiados. Se trata de un problema porque anula la elección de los consumidores de consumir o no productos irradiados. Por último, la irradiación de alimentos es costosa y aumenta el costo de muchos de los alimentos que se irradian.
Medición de la radiación
Las personas expuestas a la radiación en el trabajo a menudo deben usar dispositivos especiales, dosímetros, para determinar si la dosis acumulada de radiación que reciben es segura. Astronautas, trabajadores de plantas de energía nuclear, equipos de respuesta y descontaminación que trabajan con materiales peligrosos, así como médicos que trabajan en el área de la medicina nuclear, son algunas de las personas que deben usar estos dosímetros. Los dosímetros a veces pueden informar al usuario cuando se ha excedido una dosis determinada, por ejemplo, con una alarma. Esta dosis total se mide a menudo en sieverts. A pesar de las normas vigentes, algunos países no las aplican o no lo hicieron en el pasado. Por ejemplo, durante los esfuerzos de limpieza de Chernobyl al comienzo del desastre, las dosis registradas para los trabajadores no se basaban en las mediciones reales. De acuerdo con los relatos de los testigos oculares, en cambio, las dosis se fabricaron sobre la base de una estimación de la radiación en la zona donde se le asignó trabajo para el día.
