Protección contra Radiaciones. 01. Introducción a las radiaciones

CAPITULOS

I –  Introduccion a las Radiaciones                Ing. César F. Arias
II  – Radiaciones Ionizantes                          Ing. César F. Arias
III –  Radiaciones No Ionizantes                   Ing. Jorge  Skvarca
                                                                     Ing. Anibal Aguirre

CAPITULO I

INTRODUCCION A LAS RADIACIONES

Ing. César F. Arias

RADIACIONES

Los fenómenos naturales que ocurren en el planeta, los biológicos entre ellos, están fuertemente determinados o influenciados por Radiaciones de origen natural, a las que, desde el siglo pasado, se han sumado Radiaciones asociadas con procesos tecnológicos.

Se emplea esta expresión para denominar diversas formas de propagación de energía mediante fenómenos ondulatorios, como los electromagnéticos, o mediante partículas nucleares. Así, la luz, el sonido y otros fenómenos no detectables por los sentidos, tales como los rayos x y las ondas de radio constituyen radiaciones que poseen características muy diversas.

Todo objeto material interpuesto en la trayectoria de un haz de radiación absorbe parte de la energía que esa radiación transporta. Los organismos vivos presentan diversos grados de vulnerabilidad a la energía absorbida y existen evidencias de efectos adversos sobre la salud de las personas expuestas a algunas de estas radiaciones.

Pero la expresión “radiaciones” constituye una generalización que incluye fenómenos de muy diversa naturaleza y consecuencias. Uno de ellos, la ionización, implica un radical cambio de escala en la posibilidad de provocar efectos.  A igualdad de energía involucrada, las radiaciones capaces de ionizar átomos dan lugar a efectos físicos y biológicos notoriamente más intensos que las radiaciones que no poseen esa capacidad.  El significado de esta diferencia es tal que las radiaciones son clasificadas en Ionizantes y No Ionizantes.

En el ámbito internacional y en la Argentina diversos organismos se han interesado en el estudio de los efectos sobre las personas de las radiaciones ionizantes y no ionizantes y en la elaboración de recomendaciones y normas de protección. En la actualidad, se cuenta con mucha mayor evidencia epidemiológica sobre efectos en la salud en el campo de las radiaciones ionizantes.

RADIACIONES IONIZANTES Y NO IONIZANTES

Una característica fundamental de todo haz de radiación es su Intensidad. Se denomina así a la energía que transporta el haz por unidad de tiempo y por unidad de área imaginaria transversal a su dirección de propagación. Este concepto también se denomina Densidad de Potencia y se puede expresa en Watt / m2.

Las radiaciones de naturaleza corpuscular, como las nucleares, distribuyen la energía que transportan entre partículas. La Densidad de Potencia está determinada entonces por el número de partículas que atraviesa un área imaginaria transversal unitaria por unidad de tiempo y la energía media que transportan las partículas.

En el caso de las radiaciones electromagnéticas, de acuerdo con la interpretación cuántica, la energía total transportada se distribuye en unidades energéticas denominadas cuantos o fotones.  La energía de un fotón está relacionada con la frecuencia ó longitud  de onda de la radiación, según las siguientes relaciones:

                         E = h . f
                         E = h . c . λ-1
E: energía de cada fotón (expresada en Joule)
h:  Constante de Plank    h  =  6,624 . 10-34 Joule . seg
c: velocidad de la luz       c = 3 . 108 m/s
f:  frecuencia de la radiación (expresada en Hertz = ciclos/seg)
λ: longitud de onda de la radiación  (expresada en metros)

La Densidad de Potencia, en el caso de las radiaciones electromagnéticas, está determinada por el número de fotones que atraviesa un área imaginaria transversal unitaria por unidad de tiempo y la energía media de los fotones.

Podría pensarse que los efectos de un haz de radiación dependen principalmente de la energía total transportada, pero ello no necesariamente es así. El grado de fraccionamiento de esa energía total entre partículas o fotones juega un papel decisivo en el modo de acción de las radiaciones. Si cada partícula o fotón transporta una energía superior a la necesaria para provocar la ionización de los átomos la repercusión física, química y biológica de la radiación será notoriamente mayor, debido a que los átomos ionizados pueden desencadenar reacciones químicas capaces de provocar modificaciones en la estructura  y comportamiento de la materia. Esto es de particular relevancia en la respuesta biológica de los organismos vivos a las radiaciones.

Para interpretar la clasificación de las radiaciones en Ionizantes y No Ionizantes deben comprenderse los fenómenos de interacción de las radiaciones con la materia a nivel atómico. En las estructuras atómicas, los electrones orbítales se mantienen vinculados con los respectivos núcleos por  fuerzas eléctricas de atracción. En condiciones normales, los átomos constituyen estructuras eléctricamente neutras en virtud de la compensación de cargas entre electrones orbítales y  protones del núcleo.

Las órbitas electrónicas están asociadas con niveles de energía y todo alejamiento de los electrones respecto de los núcleos implica un incremento de energía del sistema. Las radiaciones que interactúan con la materia pueden aportar la energía necesaria para la ionización de los átomos, es decir la desvinculación eléctrica entre electrones y núcleos atómicos. Se dice entonces que los átomos están ionizados. Las estructuras dejan de ser eléctricamente neutras pues se dividen en dos tipos de iones: electrones con carga negativa y núcleos con una carga positiva.  La reactividad química de un medio en el que los átomos se han ionizado es notablemente mayor.  La energía mínima necesaria para provocar ionización es de algunas decenas de electrón Volt (eV).  Es ésta una unidad habitualmente empleada para expresar energías correspondientes a estructuras atómicas. 1 eV equivale a 1,6.10-19 joule.

Las Radiaciones Ionizantes constituyen Radiaciones cuyas partículas o fotones transportan suficientemente energía para provocar la ionización de átomos que encuentran a su paso (o sea más de algunas decenas de eV). Poseen capacidad ionizante las siguientes radiaciones: rayos x, emisiones radiactivas (alfa, beta, positrones, gamma), productos de reacciones nucleares (neutrones, protones, deuterones). La ionización de átomos de moléculas constitutivas de las células da lugar a reacciones químicas capaces de provocar modificaciones estructurales o funcionales en las células de los seres vivos.

Los trabajadores pueden estar expuestos a radiaciones ionizantes en los ámbitos laborales donde se emplean equipos de rayos x, o fuentes radiactivas, o aceleradores de partículas o reactores nucleares y también en aquellas actividades en que por la naturaleza de los procesos involucrados se produce un aumento de la concentración de materiales radiactivos de origen natural, como es el caso de ciertas actividades minero fabriles y la industria del petróleo.

Las Radiaciones no Ionizantes son radiaciones electromagnéticas cuyos fotones tienen niveles de energía inferiores a los que se requieren para provocar la ionización de los átomos. También pueden dar lugar a efectos sobre la salud pero a través de otros  procesos biofísicos  y para ello se requieren niveles de exposición miles a millones de veces más elevados en términos de densidad de potencia.  Se comportan como no ionizantes: las radiaciones luminosa, ultravioleta, infrarroja, láser, las radiofrecuencias, microondas, y radiaciones de baja frecuencia. En términos de frecuencia y longitud de onda, las radiaciones electromagnéticas son ionizantes para longitudes de onda inferiores a 10-8 m  o frecuencias superiores a 1017 Hz.

Los trabajadores pueden estar expuestos a radiaciones no ionizantes en las proximidades de líneas de transmisión de energía eléctricas y estaciones transformadoras, en las plantas transmisoras de radio y televisión y cuando trabajan con equipos médicos de radiofrecuencia, láser o resonancia magnética nuclear.

En la presente publicación se analizan aspectos, físicos y biológicos de la interacción de las radiaciones con la materia y las personas, los riesgos involucrados así como los criterios y medios prácticos de protección y aspectos normativos. El capítulo 1 está dedicado a las Radiaciones Ionizantes y el capítulo 2 a las Radiaciones No Ionizantes.