Menu

Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

Radiación ionizante

Radiación ionizante

Una radiación ionizante es aquella radiación formada por fotones o partículas que al interaccionar con la materia producen iones, tanto si lo hacen directa como indirectamente. Ejemplos de radiaciones electromagnéticas ionizantes son los rayos ultravioletas de mayor energía, los rayos X y los rayos gamma; mientras que como ejemplos de radiaciones ionizantes corpusculares se pueden poner la radiactividad alfa y la desintegración beta. No son radiaciones ionizantes la luz visible, ni los rayos infrarrojos, Ni las ondas radioeléctricas de radio.

Son utilizadas, desde su descubrimiento por Wilhelm Conrad Röntgen el 1.895, en aplicaciones médicas e industriales, y es la aplicación más conocida de los aparatos de rayos X, o el uso de fuentes de radiación en el ámbito médico, tanto en diagnóstico (gammagrafía) como en el tratamiento (radioterapia en oncología, por ejemplo) mediante el uso de fuentes o aceleradores de partículas.

La radiación ionizante es invisible y no es directamente perceptible por los sentidos humanos, por lo que se necesitan instrumentos para detectar la radiación, como los contadores Geiger, para detectarla. Sin embargo, puede causar la emisión de luz visible inmediatamente después de la interacción con la materia, como en la radiación de Cherenkov y la radioluminiscencia.

La radiación ionizante se usa en una variedad de campos, incluidos la medicina nuclear, la investigación, la fabricación y la construcción, pero presenta un riesgo para la salud si no se toman las medidas correctas contra la exposición no deseada. La exposición a la radiación ionizante causa daño a los tejidos vivos y puede causar mutaciones, enfermedades por radiación aguda, cáncer y muerte.

Origen de las radiaciones ionizantes

Las radiaciones ionizantes pueden provenir de sustancias radiactivas, que emiten estas radiaciones de forma espontánea, o de generadores artificiales, como los generadores de rayos X y los aceleradores de partículas. Las radiaciones ionizantes interaccionan con la materia viva, produciendo diversos efectos. Del estudio de esta interacción y de sus efectos encarga la radiobiología.

Algunos elementos son más adecuados que otros para producir este tipo de reacciones. Es el caso del uranio-235, con tendencia a absorber cualquier neutrón que choque con él. Cuando esto ocurre, el uranio-235 aumenta de peso, se vuelve más inestable y acaba rompiéndose en varios fragmentos, liberando otros neutrones. Si estos neutrones son absorbidos, a su vez, por otros átomos de uranio-235 se produce una secuencia de reacciones en cadena, que genera cantidades importantes de radiactividad y de energía.

Efectos físicos de las radiaciones ionizantes

Podemos clasificar los efectos físicos de las radiaciones ionizantes en:

  • Efectos nucleares
  • Efectos químicos
  • Efectos eléctricos

Efectos nucleares

Los neutrones, los rayos alfa y los rayos gamma extremadamente energéticos (> 20 MeV) pueden causar transmutación nuclear. Los mecanismos relevantes son la activación de neutrones y la fotodesintegración. Un número bastante grande de transmutaciones puede cambiar las propiedades macroscópicas y hacer que los objetivos se vuelvan radiactivos, incluso después de que se elimina la fuente original.

Efectos químicos

La radiación ionizante que interactúa con las moléculas puede conducir a:

  • radiolisis (ruptura de enlaces químicos)
  • formación de radicales libres altamente reactivos. Estos radicales libres, que tienen un electrón no apareado, pueden reaccionar químicamente con los elementos vecinos, restando un electrón de ellos, incluso después de que la radiación original se haya detenido.
  • destrucción de las redes cristalinas, haciéndolas volverse amorfas.
  • aceleración de reacciones químicas, como la polimerización, que ayuda a lograr la energía de activación requerida para la reacción.

En cambio, hay algunos elementos que son inmunes a los efectos químicos de la radiación ionizante, como los fluidos monoatómicos (p. Ej., Fundido de sodio) que no tienen enlaces químicos que romper y que no interfiere la red cristalina. En cambio, los compuestos biatómicos simples con entalpía de formación muy negativa, como el ácido fluorhídrico, se reformarán rápida y espontáneamente después de la ionización.

Efectos eléctricos

La ionización de materiales aumenta temporalmente su conductividad. Este es un peligro particular en la microelectrónica de semiconductores, utilizada en equipos electrónicos, con el riesgo de corrientes retardadas que introducen errores de funcionamiento o, en el caso de flujos altos, el dispositivo en sí está dañado permanentemente. La radiación de protones existente en el espacio también puede cambiar significativamente el estado de los circuitos digitales.

Los dispositivos destinados a entornos de alta radiación, como los equipos espaciales (extra-atmosféricos) y para la industria nuclear, pueden fabricarse para resistir dichos efectos mediante el diseño, la selección de materiales y los métodos de fabricación. En realidad, los circuitos más complejos que utilizan el software logran compensar los errores debidos a la irradiación.

Efectos de la radiación ionizante sobre la salud

En los casos en que la radiación ionizante afecta los tejidos biológicos, puede causar daños a la salud. De hecho, la radiación alfa tiene un bajo poder de penetración, por lo tanto, es fácilmente detenida por la capa superficial de células muertas de la piel, por lo que no es peligrosa para los humanos en casos de radiación externa. En cambio, se vuelve peligroso en situaciones donde la fuente radiactiva se inhala o se ingiere (radiación interna) porque en este caso puede dañar directamente los tejidos radiosensibles.

Por otro lado, la radiación gamma (fotones), que tiene un poder de penetración muy alto, puede ser peligrosa para los seres vivos incluso en situaciones de radiación externa. La cantidad de radiación absorbida por un cuerpo se llama dosis absorbida y se mide en gris.

Los daños que una radiación ionizante puede causar a los tejidos biológicos son de varios tipos y se dividen en:

  • daño somático determinista
  • daño somático estocástico
    • daño genético estocástico

El Instituto Nacional de Salud estima que en Italia se producen entre 1.500 y 9.000 muertes al año por cáncer de pulmón debido a la exposición a fuentes naturales de radiactividad. Las regulaciones actuales contra la contaminación establecen límites estrictos a la exposición individual, que también implican la exposición a materiales de construcción comunes como la toba (que libera vapores de radón).

Fuentes de radiación ionizante

Fuentes naturales de radiación ionizante:

  • Desintegración radiactiva espontánea de radionucleidos.
  • reacciones termonucleares, como el sol.
  • Reacciones nucleares inducidas como resultado de la entrada en el núcleo de partículas elementales de alta energía o fusión nuclear.
  • Los rayos cósmicos.

Fuentes artificiales de radiación ionizante:

  • Radionucleidos artificiales.
  • Reactores nucleares.
  • Aceleradores de partículas (generan flujos de partículas cargadas, así como radiación de fotones bremsstrahlung).
    • aparato de rayos X como un tipo de acelerador, el freno genera rayos X.

Radioactividad inducida

Como resultado de la irradiación y la reacción nuclear inducida correspondiente, muchos átomos estables se convierten en isótopos inestables. Como resultado de dicha irradiación, una sustancia estable se vuelve radiactiva y el tipo de radiación ionizante secundaria diferirá de la exposición inicial. Este efecto es más pronunciado después de la irradiación de neutrones.

La cadena de transformaciones nucleares

En el proceso de desintegración nuclear o síntesis, surgen nuevos nucleidos, que también pueden ser inestables. El resultado es una cadena de transformaciones nucleares. Cada transformación tiene su propia probabilidad y su propio conjunto de radiación ionizante. Como resultado, la intensidad y la naturaleza de la radiación de una fuente radiactiva puede variar significativamente con el tiempo.

valoración: 3 - votos 1

Última revisión: 28 de noviembre de 2019