III. LA RADIACIÓN NOS RODEA
L
A RADIACIÓN
ha sido parte de la historia de nuestro planeta desde que se formó el Sistema Solar, hace unos cinco mil millones de años. Hoy día, igual que entonces, la Tierra es bombardeada continuamente por partículas energéticas provenientes del centro de nuestra galaxia y de otras alejadas millones de años luz. Pero no toda la radiación recibida sobre la Tierra es extraterrestre, ya que en el interior y en la superficie del planeta existen núcleos radiactivos que, desde que fueron creados al formarse el Sistema Solar, emiten espontáneamente diferentes formas de radiación. Desde comienzos del siglo xx, a esta radiación natural, o "de fondo", se le ha sumado la radiación que el ser humano aprendió a producir para satisfacer sus necesidades y sus intereses. La radiación producida por el ser humano (a veces denominada radiación "artificial") causa aproximadamente el 20% de la irradiación total promedio en el mundo actual; el resto es de origen natural.La cantidad de radiación natural recibida por un ser humano es relativamente similar en todas partes del planeta y se estima que no ha variado demasiado en el transcurso del tiempo. Se pueden distinguir dos mecanismos principales de irradiación: externa, cuando la radiación proviene de fuera del cuerpo, e interna, cuando el elemento radiactivo emisor ha sido ingerido o inhalado, y por lo tanto se encuentra ubicado adentro del cuerpo del individuo.
Los responsables principales de la irradiación externa son los rayos cósmicos de origen extraterrestre que bañan la Tierra. Esta radiación llega a nuestro planeta después de viajar por miles de años desde alguna estrella lejana. Durante las diversas etapas de la evolución de una estrella, ésta emite rayos X, rayos gamma, ondas de radio, neutrones, protones o núcleos más pesados que viajan por el vacío espacio interestelar a la velocidad de la luz o cerca de ella, hasta chocar con alguna molécula o átomo. La probabilidad de chocar con la Tierra es pequeñísima, pero la cantidad de radiación es inmensa. Tan sólo recordemos que cada galaxia contiene unos cien mil millones de estrellas y se calcula que existen cientos de miles de millones de galaxias en el Universo. Grandes cantidades de radiación son producidas, por ejemplo, durante la explosión de una supernova, hecho que le ocurre a unos 100 millones de estrellas durante los 10 mil millones de años que son la vida estimada de una galaxia.
Los rayos cósmicos que se dirigen hacia la Tierra, principalmente protones y partículas alfa, encuentran primero la atmósfera e interactúan con los núcleos de átomos presentes en ella. En este sentido, la capa de aire que está encima de nosotros actúa como un techo protector. La interacción de las partículas cósmicas con los núcleos en el aire produce reacciones nucleares en que se crean nuevas partículas que continúan el viaje hacia la superficie. Las partículas con carga eléctrica van ionizando y excitando las moleculas del aire ocasionando una pérdida gradual de la energía original. Una fracción mínima de los rayos cósmicos primarios logra llegar hasta la superficie terrestre y son principalmente, las partículas llamadas muones, producidas en la alta atmósfera por los rayos primarios que constituyen el espectro de radiación cósmica en la superficie.
Una consecuencia del efecto absorbente de la atmósfera es que la intensidad de los rayos cósmicos aumenta según la altura de la superficie. Al vivir en una ciudad que, como México, se encuentra a unos 2 000 metros sobre el nivel del mar, se recibe una dosis 1
proveniente de los rayos cósmicos, aproximadamente del doble de aquella que se recibe al vivir en la costa. El campo magnético terrestre desvía los rayos cósmicos hacia las regiones polares, por lo que las dosis aumentan con la latitud. Se estima que el promedio de equivalente de dosis de rayos cósmicos para un ser humano es de 30 milirems cada año.
La otra fuente importante de irradiación externa la constituyen los rayos gamma emitidos por núcleos radiactivos presentes en el suelo o el aire. Estos núcleos inestables pudieron ser formados por la interacción de rayos cósmicos con el aire o pueden existir en la corteza terrestre, desde sus orígenes.
La contribución de los primeros a la dosis externa es insignificante. La cantidad de radiación al aire libre en un lugar está íntimamente relacionada con la presencia de núcleos radiactivos en el suelo. Las llamadas rocas ígneas presentan mayores niveles de actividad que las rocas sedimentarias, aunque entre estas últimas, las pizarras y fosforitas son sumamente radiactivas. Los núcleos que más contribuyen a la radiactividad de las rocas son el potasio-40, el uranio-238 y el torio-232, todos presentes en el suelo desde la formación de la Tierra.
Existen lugares en Italia, Brasil, Francia, la India y Nigeria, donde los niveles de radiación al aire libre debido a fuentes terrestres son mucho mayores que los promedios observados en el resto del mundo. Esto se debe a que la composición del suelo del lugar contiene una concentración "anormalmente" alta de radioisótopos. En Brasil existe una región costera en los estados de Espíritu Santo y de Río de Janeiro, cuyas arenas monacíticas son fuertemente radiactivas. En poblaciones cercanas se han medido niveles al aire libre, en las calles, que son 50 veces mas grandes que los considerados "normales", mientras que en las playas a las que acuden unos 30 000 veraneantes cada año los valores medidos llegan a ser 500 veces superiores a los promedios.
Debido a que las construcciones utilizan generalmente materiales similares en su composición a los del suelo del lugar y a que la población pasa gran parte del tiempo adentro de edificios, existe interés por conocer los niveles de dosis debidos a la radiación proveniente de los muros, suelo y techo de las construcciones. En casas de madera, que no emiten radiación y sirven de blindaje contra la que proviene del exterior, se estima que los niveles interiores de radiación gamma son un 70% de aquéllos al aire libre. En cambio, en casas de ladrillo, hormigón o piedra, la irradiación en el interior es un 30 o 40% mayor que en el exterior. Más adelante en esta sección nos referiremos a la irradiación causada por la irradiación del radón emitido por materiales de construcción, lo cual ha causado gran interés público en estos últimos tiempos.
Tomando en cuenta los factores mencionados se estima que el equivalente de dosis promedio mundial para un individuo, producto de la irradiación externa por rayos gamma, es de unos 35 milirems cada año.
La irradiación interna se debe a la inhalación de polvo que contenga en suspensión partículas radiactivas, así como a la ingestión de agua y alimentos que hayan incorporado algún elemento inestable a su composición. Tal como se mencionó previamente, los núcleos radiactivos responsables de la radiación natural terrestre pueden provenir de reacciones de rayos cósmicos con el aire, o haber sido formados al comienzo de nuestro sistema planetario. Entre los primeros se pueden mencionar el tritio, el carbono-14, el berilio-7 y el sodio-22. El equivalente de dosis por irradiación interna de todos juntos apenas sobrepasa 1 milirem anual. Entre los radioisótopos del segundo grupo, el potasio-40 y aquéllos de las series de desintegración del uranio y del torio (radio, radón, polonio y plomo) son responsables de una fracción importante de la irradiación interna.
El potasio es un elemento esencial para la vida, se incorpora al organismo a través de la alimentación. Un 0.02% del potasio natural es potasio-40, emisor de radiación beta y gamma, con una vida media de mil millones de años. El equivalente de dosis anual debido a sus radiaciones se estima en 18 milirems. Otros núcleos radiactivos que son ingeridos en los alimentos son el radio-226, el plomo-210 y el polonio-210. La carne de reno o de caribú, en las regiones árticas del hemisferio norte, contiene una concentración anormalmente elevada de polonio-210, debido a que estos animales consumen líquenes que tienden a acumular este elemento. Para decenas de miles de personas esta carne es la base de su alimentación. Medidas realizadas en su sangre, huesos y placenta, revelan aumentos de los niveles de dosis en un factor aproximado de 10 en comparación con habitantes de zonas más templadas.
Entre los elementos que ingresan al organismo por las vías respiratorias se encuentran el uranio, el torio y los isótopos polonio-210 y plomo-210. (Aprovechamos para señalar que en los pulmones de fumadores la concentración de estos dos núcleos radiactivos es 50% superior a aquella en los pulmones de los no fumadores.) Todos estos elementos son sólidos y su inhalación ocurre al respirar partículas de polvo a las cuales se han adherido. Pero la fuente principal de irradiación interna la constituye la inhalación del gas radón. Este elemento se produce en los decaimientos radiactivos del uranio y del torio y es a su vez inestable, transformándose en una partícula alfa y un núcleo de polonio. Si el radón es respirado y no decae, puede volver a salir junto con el aire expirado. Pero si decae mientras se encuentra en los pulmones, el núcleo de polonio, que es un elemento sólido, se puede quedar adherido al tejido pulmonar y desde ahí continuar emitiendo radiación, pues él también es radiactivo.
Grandes cantidades de radón se encuentran en el interior de las minas de uranio y en regiones con suelos que contienen uranio y torio. Las construcciones que emplean materiales particularmente radiactivos muestran niveles altos de radón en el interior. Para esta fuente de radiación natural existen grandes diferencias en las dosis, dependiendo del lugar de habitación, el material de la construcción y el clima. En zonas templadas como en México, la ventilación continua de las viviendas reduce la concentración de radón en el aire interior, mientras que lo opuesto ocurre en climas con temperaturas extremas, donde el uso de calefacción en invierno y aire acondicionado en verano tiende a disminuir la ventilación. Estimaciones de valores promedios mundiales indican equivalentes de dosis anuales de 120 milirems por irradiación interna debida a la ingestión e inhalación del uranio, torio y sus productos de decaimiento, incluido el gas radón. Esta es la fuente principal de radiación para la población mundial actual.
En la figura 3 se representan las principales fuentes de radiación natural, como fracción del equivalente de dosis promedio. El total de la radiación natural es de 200 milirems anuales aproximadamente.
![]()
Figura 3. Principales fuentes de radiación. Se indican los porcentajes con que cada fuente contribuye a la dosis total promedio en el mundo actual.
RADIACIÓN PRODUCIDA POR EL SER HUMANO
En el primer capítulo describimos cómo a finales del siglo pasado el ser humano descubrió la manera de producir radiación. Primero fueron los rayos X y luego la radiactividad. Hoy en día son innumerables los usos de estos procesos y dedicaremos gran parte de este libro, a la descripción de algunas de sus aplicaciones más importantes. Como consecuencia del uso de la radiación, existen personas que reciben dosis de radiación adicionales a las originadas en las fuentes naturales, como sucede en los casos de los individuos que controlan el procedimiento, en los que lo aprovechan, e incluso en aquellos que no tienen relación directa con la técnica. Es el mismo tipo de radiación, no se ha inventado nada que no existiera ya en la naturaleza, pero a diferencia de la irradiación natural, las dosis recibidas a causa del uso de radiación producida ex profeso varían mucho entre un individuo y otro, dependiendo incluso de su profesión y de sus hábitos de vida.
La fuente más importante de exposición a radiación producida por el ser humano, hoy en día, son los exámenes médicos que utilizan rayos X. Al tomar una radiografía el paciente puede recibir equivalentes de dosis entre 1 y 5 000 milirems. Los valores promedio para una población dependen de la frecuencia con que los individuos se someten a un examen radiológico. En los países industrializados se estima que se toman entre 300 y 900 radiografías al año por cada 1 000 habitantes, mientras que en el llamado Tercer Mundo, la frecuencia es diez veces menor. Tomando en cuenta la distribución de población en el mundo se calcula que, en promedio, el ser humano hoy recibe unos 40 milirems anuales debido a exámenes radiológicos. Insistimos en que esta cantidad es un promedio. La dosis individual varía mucho de una persona a otra; obviamente, es nula para alguien que no se toma ninguna radiografía y mucho mayor que el promedio para quien se somete a varios exámenes. Hay una tendencia mundial a aumentar el empleo de radiografías, debido a la extensión de los servicios de salud, tanto en países desarrollados como en los que están en vías de desarrollo; simultaneamente, la dosis debida a cada radiografía tiende a disminuir debido a nuevas técnicas, tanto en el diseño de los tubos de rayos X como en las películas radiográficas, al mejor entrenamiento del personal a cargo de tomar los exámenes, y a la imposición de reglas de seguridad radiológica más estrictas. Ambos factores actúan al mismo tiempo, lo que hace suponer que los valores promedio citados no variarán demasiado en los proximos años.
Otras prácticas médicas de diagnóstico, como la medicina nuclear, donde se utilizan núcleos radiactivos, producen dosis mucho menores que los exámenes radiológicos y además, son empleadas en un número mucho menor de pacientes. Por el contrario, la radioterapia irradia una zona bien localizada del paciente con valores de dosis que son 10 000 o más veces los valores naturales. Debido a que esta gran cantidad de radiación es recibida por un paciente cuya vida está en peligro a causa de un tumor maligno, se considera que cualquier efecto negativo que pudiera causar la irradiación es irrelevante frente al gran beneficio de la posible curación. El cálculo de la dosis promedio recibida por una población no incluye las contribuciones de los tratamientos de radioterapia
Después de los exámenes radiológicos, el segundo lugar entre las fuentes actuales de radiación creadas por el hombre, lo ocupan los ensayos de bombas nucleares realizados en la atmósfera desde 1945. Más de 500 explosiones, en gran parte estadounidenses y soviéticas, pero también inglesas, francesas, hindúes y chinas, han inyectado toneladas de material radiactivo a las capas altas de la atmósfera. Estos núcleos inestables pueden permanecer durante años en suspensión, distribuyéndose sobre todo el planeta. Al fin caen al suelo en la llamada "lluvia radiactiva" e irradian a los seres vivos, externamente desde el suelo e internamente, cuando son ingeridos o inhalados. Los núcleos más importantes entre los cientos que se producen durante la detonación de un artefacto nuclear resultan ser el carbono-14, el cesio-137, el circonio-95 y el estroncio-90.
En 1963 se firmó el Tratado de Prohibición de Ensayos Atmosféricos que limita las pruebas permitidas a aquellas que ocurran en zonas subterráneas, sin escape de radiactividad al ambiente. No todos los países firmaron el tratado y en particular Francia y China han realizado ensayos atmosféricos posteriores a esa fecha. Debido a que la vida media de algunos de los radioisótopos producidos como residuos de una explosión nuclear es de varios años, hoy en día seguimos recibiendo la herencia de los ensayos ocurridos hace 30 o 40 años. Los niveles máximos de dosis debidos a estas pruebas se registraron en 1962, cuando alcanzaron casi el 10% de los valores de la radiación natural. Gracias al reducido número de ensayos atmosféricos recientes el último ocurrió en octubre de 1980 hoy la dosis es de 2 milirems anuales aproximadamente. Esta fuente de radiación afecta a todo el planeta y es la única que no es consecuencia de un uso benéfico de la radiación. Por el contrario, la radiación producida por las armas nucleares es una amenaza real a la existencia de la humanidad. Los únicos beneficiados son las industrias y laboratorios dedicados al multibillonario negocio de la guerra.
La siguiente fuente de radiación que consideraremos es la producción de energía nuclear. En la actualidad existen más de 400 reactores de potencia en funcionamiento en 26 países, que producen aproximadamente 16% de la electricidad utilizada en el mundo. La producción de energía nuclear en un reactor presupone la elaboración previa y el tratamiento posterior del combustible nuclear. Son estos procesos los que producen la mayor parte de la dosis relacionada con la energía nuclear. Las fases principales del ciclo del combustible nuclear son la minería y elaboración de minerales de uranio, el enriquecimiento del contenido de uranio-235, la fabricación de los elementos combustibles, la operación del reactor, el reciclamiento de los núcleos combustibles recuperados y la eliminación de los desechos radiactivos. Durante todas estas etapas el material radiactivo se guarda en lugares controlados, por lo que la mayor irradiación ocurre en las cercanías de las minas, del reactor y de la planta de reciclamiento o almacenamiento de los desechos. Debido a que algunos de los núcleos radiactivos producidos durante el ciclo del combustible tienen una vida media sumamente larga y a que son fácilmente dispersados en la naturaleza, las pequeñas cantidades liberadas al ambiente pueden tener consecuencias para la población mundial durante un largo tiempo.
Hoy en día el público recibe, en promedio, debido a la producción de energía nuclear, dosis que son diez mil veces menores que los valores naturales. Dadas las tendencias actuales en la cantidad de reactores nucleares en operación, se estima que esta cifra podría aumentar diez veces para el año 2000. Hay grandes variaciones alrededor del valor promedio y la mayor es la dosis que reciben quienes viven cerca de las instalaciones nucleares. Inmediatamente junto a un reactor (en la reja) las dosis fluctúan entre uno y cinco milirems anuales (de menos de un 1%, a 2.5% de los valores debidos a fuentes naturales). A una distancia de 8 kilómetros de la planta nucleoeléctrica, la dosis disminuye a la mitad del valor anterior, y así progresivamente. En un país como la Gran Bretaña, con 38 reactores en funcionamiento, la dosis que origina la producción de energía nucleoeléctrica contribuye al promedio total de sus habitantes con menos del 0.1% de los valores naturales.
Existen varios productos de consumo que utilizan fuentes radiactivas en su funcionamiento, como los relojes o aparatos científicos con esferas luminosas, en que la radiación emitida por un material radiactivo es transformada en luz, dispositivos eléctricos de protección contra altos voltajes, dispositivos antiestáticos para reducir la acumulación de carga, detectores de humo, cerámicas y vidrios que usan torio o uranio como pigmentos. Todos estos productos, durante su funcionamiento normal y sujetos a un mantenimiento adecuado, producen niveles de irradiación insignificantes, pero en caso de rotura accidental de un producto que contenga una fuente radiactiva, ésta puede causar una irradiación anormalmente alta en las personas expuestas.
![]()
Figura 4. Principales fuentes de radiación. Se indican los valores anuales promedios recibidos por un individuo.
Hay actividades humanas que, sin estar relacionadas con el uso de la radiación, ocasionan dosis adicionales para los individuos que las practican. La combustión del carbón libera al ambiente los elementos radiactivos uranio y torio, que están presentes de manera natural en el mineral de carbón. La concentración de estos elementos en las cenizas producidas en una planta termoeléctrica es mayor que la concentración natural en la corteza terrestre, por lo que este mecanismo de producción de energía eléctrica hace que en sus alrededores existan niveles de contaminación radiactiva (además de otras formas más evidentes de contaminación) mayores que los valores "normales". Solamente la utilización de sistemas de retención muy avanzados (electrofiltros) consiguiría disminuir la emisión de ceniza a niveles aceptables, esto es, inferiores al 1% de la cantidad que es emitida sin filtros.
Quizás la actividad moderna que implica una mayor exposición adicional a fuentes naturales sean los viajes en jet. Debido a la altura a que vuela el avión (10 000 metros, aproximadamente), la capa protectora de la atmósfera se ve fuertemente disminuida y los pasajeros se exponen a niveles de radiación cósmica varias veces superiores a las normales en tierra. Un viaje de ida y vuelta de la ciudad de México a Nueva York (10 horas de vuelo a 10 000 metros de altura) ocasiona una dosis adicional de 2 milirems, comparable con la dosis máxima recibida al vivir durante un año en las cercanías de un reactor nuclear. Los viajes en jet, aunque pueden representar dosis significativas para los individuos expuestos, como son la tripulación de las aeronaves y los viajeros más frecuentes, no influyen dentro del promedio mundial debido a que son pocas las personas expuestas (comparadas con la población total).
Tomando en cuenta todas las fuentes de radiación mencionadas, el promedio mundial de equivalente de dosis hoy día se puede estimar en 240 milirems anuales, de los cuales 200 milirems (80%) se deben a fuentes naturales y los 40 milirems restantes (20%), al uso de la radiación por el ser humano. Las figuras 3, 4 y 5 resumen los resultados presentados en este capítulo.
![]()
Figura 5. Valores típicos de la dosis de radiación recibida en circunstancias diversas. Los valores anuales son los promedios mundiales.
![]()
![]()