III. LA RADIACI�N NOS RODEA
LA RADIACI�N ha sido parte de la historia de nuestro planeta desde que se form� el Sistema Solar, hace unos cinco mil millones de a�os. Hoy d�a, igual que entonces, la Tierra es bombardeada continuamente por part�culas energ�ticas provenientes del centro de nuestra galaxia y de otras alejadas millones de a�os luz. Pero no toda la radiaci�n recibida sobre la Tierra es extraterrestre, ya que en el interior y en la superficie del planeta existen n�cleos radiactivos que, desde que fueron creados al formarse el Sistema Solar, emiten espont�neamente diferentes formas de radiaci�n. Desde comienzos del siglo xx, a esta radiaci�n natural, o "de fondo", se le ha sumado la radiaci�n que el ser humano aprendi� a producir para satisfacer sus necesidades y sus intereses. La radiaci�n producida por el ser humano (a veces denominada radiaci�n "artificial") causa aproximadamente el 20% de la irradiaci�n total promedio en el mundo actual; el resto es de origen natural.
La cantidad de radiaci�n 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 irradiaci�n: externa, cuando la radiaci�n 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 irradiaci�n externa son los rayos c�smicos de origen extraterrestre que ba�an la Tierra. Esta radiaci�n llega a nuestro planeta despu�s de viajar por miles de a�os desde alguna estrella lejana. Durante las diversas etapas de la evoluci�n de una estrella, �sta emite rayos X, rayos gamma, ondas de radio, neutrones, protones o n�cleos m�s pesados que viajan por el vac�o espacio interestelar a la velocidad de la luz o cerca de ella, hasta chocar con alguna mol�cula o �tomo. La probabilidad de chocar con la Tierra es peque��sima, pero la cantidad de radiaci�n es inmensa. Tan s�lo 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 radiaci�n son producidas, por ejemplo, durante la explosi�n de una supernova, hecho que le ocurre a unos 100 millones de estrellas durante los 10 mil millones de a�os que son la vida estimada de una galaxia.
Los rayos c�smicos que se dirigen hacia la Tierra, principalmente protones y part�culas alfa, encuentran primero la atm�sfera e interact�an con los n�cleos de �tomos presentes en ella. En este sentido, la capa de aire que est� encima de nosotros act�a como un techo protector. La interacci�n de las part�culas c�smicas con los n�cleos en el aire produce reacciones nucleares en que se crean nuevas part�culas que contin�an el viaje hacia la superficie. Las part�culas con carga el�ctrica van ionizando y excitando las moleculas del aire ocasionando una p�rdida gradual de la energ�a original. Una fracci�n m�nima de los rayos c�smicos primarios logra llegar hasta la superficie terrestre y son principalmente, las part�culas llamadas muones, producidas en la alta atm�sfera por los rayos primarios que constituyen el espectro de radiaci�n c�smica en la superficie.
Una consecuencia del efecto absorbente de la atm�sfera es que la intensidad
de los rayos c�smicos aumenta seg�n la altura de la superficie. Al vivir en
una ciudad que, como M�xico, se encuentra a unos 2 000 metros sobre el nivel
del mar, se recibe una dosis 1![[Nota 1]](../imgs/mcommnt.gif){kind=small}
proveniente
de los rayos c�smicos, aproximadamente del doble de aquella que se recibe al
vivir en la costa. El campo magn�tico terrestre desv�a los rayos c�smicos hacia
las regiones polares, por lo que las dosis aumentan con la latitud. Se estima
que el promedio de equivalente de dosis de rayos c�smicos para un ser humano
es de 30 milirems cada a�o.
La otra fuente importante de irradiaci�n externa la constituyen los rayos gamma emitidos por n�cleos radiactivos presentes en el suelo o el aire. Estos n�cleos inestables pudieron ser formados por la interacci�n de rayos c�smicos con el aire o pueden existir en la corteza terrestre, desde sus or�genes.
La contribuci�n de los primeros a la dosis externa es insignificante. La cantidad de radiaci�n al aire libre en un lugar est� �ntimamente relacionada con la presencia de n�cleos radiactivos en el suelo. Las llamadas rocas �gneas presentan mayores niveles de actividad que las rocas sedimentarias, aunque entre estas �ltimas, las pizarras y fosforitas son sumamente radiactivas. Los n�cleos que m�s 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 formaci�n de la Tierra.
Existen lugares en Italia, Brasil, Francia, la India y Nigeria, donde los niveles de radiaci�n 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 composici�n del suelo del lugar contiene una concentraci�n "anormalmente" alta de radiois�topos. En Brasil existe una regi�n costera en los estados de Esp�ritu Santo y de R�o de Janeiro, cuyas arenas monac�ticas 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 a�o— los valores medidos llegan a ser 500 veces superiores a los promedios.
Debido a que las construcciones utilizan generalmente materiales similares en su composici�n a los del suelo del lugar y a que la poblaci�n pasa gran parte del tiempo adentro de edificios, existe inter�s por conocer los niveles de dosis debidos a la radiaci�n proveniente de los muros, suelo y techo de las construcciones. En casas de madera, que no emiten radiaci�n y sirven de blindaje contra la que proviene del exterior, se estima que los niveles interiores de radiaci�n gamma son un 70% de aqu�llos al aire libre. En cambio, en casas de ladrillo, hormig�n o piedra, la irradiaci�n en el interior es un 30 o 40% mayor que en el exterior. M�s adelante en esta secci�n nos referiremos a la irradiaci�n causada por la irradiaci�n del rad�n emitido por materiales de construcci�n, lo cual ha causado gran inter�s p�blico en estos �ltimos tiempos.
Tomando en cuenta los factores mencionados se estima que el equivalente de dosis promedio mundial para un individuo, producto de la irradiaci�n externa por rayos gamma, es de unos 35 milirems cada a�o.
La irradiaci�n interna se debe a la inhalaci�n de polvo que contenga en suspensi�n part�culas radiactivas, as� como a la ingesti�n de agua y alimentos que hayan incorporado alg�n elemento inestable a su composici�n. Tal como se mencion� previamente, los n�cleos radiactivos responsables de la radiaci�n natural terrestre pueden provenir de reacciones de rayos c�smicos 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 irradiaci�n interna de todos juntos apenas sobrepasa 1 milirem anual. Entre los radiois�topos del segundo grupo, el potasio-40 y aqu�llos de las series de desintegraci�n del uranio y del torio (radio, rad�n, polonio y plomo) son responsables de una fracci�n importante de la irradiaci�n interna.
El potasio es un elemento esencial para la vida, se incorpora al organismo a trav�s de la alimentaci�n. Un 0.02% del potasio natural es potasio-40, emisor de radiaci�n beta y gamma, con una vida media de mil millones de a�os. El equivalente de dosis anual debido a sus radiaciones se estima en 18 milirems. Otros n�cleos radiactivos que son ingeridos en los alimentos son el radio-226, el plomo-210 y el polonio-210. La carne de reno o de carib�, en las regiones �rticas del hemisferio norte, contiene una concentraci�n anormalmente elevada de polonio-210, debido a que estos animales consumen l�quenes que tienden a acumular este elemento. Para decenas de miles de personas esta carne es la base de su alimentaci�n. Medidas realizadas en su sangre, huesos y placenta, revelan aumentos de los niveles de dosis en un factor aproximado de 10 en comparaci�n con habitantes de zonas m�s templadas.
Entre los elementos que ingresan al organismo por las v�as respiratorias se encuentran el uranio, el torio y los is�topos polonio-210 y plomo-210. (Aprovechamos para se�alar que en los pulmones de fumadores la concentraci�n de estos dos n�cleos radiactivos es 50% superior a aquella en los pulmones de los no fumadores.) Todos estos elementos son s�lidos y su inhalaci�n ocurre al respirar part�culas de polvo a las cuales se han adherido. Pero la fuente principal de irradiaci�n interna la constituye la inhalaci�n del gas rad�n. Este elemento se produce en los decaimientos radiactivos del uranio y del torio y es a su vez inestable, transform�ndose en una part�cula alfa y un n�cleo de polonio. Si el rad�n es respirado y no decae, puede volver a salir junto con el aire expirado. Pero si decae mientras se encuentra en los pulmones, el n�cleo de polonio, que es un elemento s�lido, se puede quedar adherido al tejido pulmonar y desde ah� continuar emitiendo radiaci�n, pues �l tambi�n es radiactivo.
Grandes cantidades de rad�n 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 rad�n en el interior. Para esta fuente de radiaci�n natural existen grandes diferencias en las dosis, dependiendo del lugar de habitaci�n, el material de la construcci�n y el clima. En zonas templadas como en M�xico, la ventilaci�n continua de las viviendas reduce la concentraci�n de rad�n en el aire interior, mientras que lo opuesto ocurre en climas con temperaturas extremas, donde el uso de calefacci�n en invierno y aire acondicionado en verano tiende a disminuir la ventilaci�n. Estimaciones de valores promedios mundiales indican equivalentes de dosis anuales de 120 milirems por irradiaci�n interna debida a la ingesti�n e inhalaci�n del uranio, torio y sus productos de decaimiento, incluido el gas rad�n. Esta es la fuente principal de radiaci�n para la poblaci�n mundial actual.
En la figura 3 se representan las principales fuentes de radiaci�n natural, como fracci�n del equivalente de dosis promedio. El total de la radiaci�n natural es de 200 milirems anuales aproximadamente.
Figura 3. Principales fuentes de radiaci�n. Se indican los porcentajes con que cada fuente contribuye a la dosis total promedio en el mundo actual.
RADIACI�N PRODUCIDA POR EL SER HUMANO
En el primer cap�tulo describimos c�mo a finales del siglo pasado el ser humano descubri� la manera de producir radiaci�n. Primero fueron los rayos X y luego la radiactividad. Hoy en d�a son innumerables los usos de estos procesos y dedicaremos gran parte de este libro, a la descripci�n de algunas de sus aplicaciones m�s importantes. Como consecuencia del uso de la radiaci�n, existen personas que reciben dosis de radiaci�n 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 relaci�n directa con la t�cnica. Es el mismo tipo de radiaci�n, no se ha inventado nada que no existiera ya en la naturaleza, pero a diferencia de la irradiaci�n natural, las dosis recibidas a causa del uso de radiaci�n producida ex profeso var�an mucho entre un individuo y otro, dependiendo incluso de su profesi�n y de sus h�bitos de vida.
La fuente m�s importante de exposici�n a radiaci�n producida por el ser humano, hoy en d�a, son los ex�menes m�dicos que utilizan rayos X. Al tomar una radiograf�a el paciente puede recibir equivalentes de dosis entre 1 y 5 000 milirems. Los valores promedio para una poblaci�n dependen de la frecuencia con que los individuos se someten a un examen radiol�gico. En los pa�ses industrializados se estima que se toman entre 300 y 900 radiograf�as al a�o por cada 1 000 habitantes, mientras que en el llamado Tercer Mundo, la frecuencia es diez veces menor. Tomando en cuenta la distribuci�n de poblaci�n en el mundo se calcula que, en promedio, el ser humano hoy recibe unos 40 milirems anuales debido a ex�menes radiol�gicos. Insistimos en que esta cantidad es un promedio. La dosis individual var�a mucho de una persona a otra; obviamente, es nula para alguien que no se toma ninguna radiograf�a y mucho mayor que el promedio para quien se somete a varios ex�menes. Hay una tendencia mundial a aumentar el empleo de radiograf�as, debido a la extensi�n de los servicios de salud, tanto en pa�ses desarrollados como en los que est�n en v�as de desarrollo; simultaneamente, la dosis debida a cada radiograf�a tiende a disminuir debido a nuevas t�cnicas, tanto en el dise�o de los tubos de rayos X como en las pel�culas radiogr�ficas, al mejor entrenamiento del personal a cargo de tomar los ex�menes, y a la imposici�n de reglas de seguridad radiol�gica m�s estrictas. Ambos factores act�an al mismo tiempo, lo que hace suponer que los valores promedio citados no variar�n demasiado en los proximos a�os.
Otras pr�cticas m�dicas de diagn�stico, como la medicina nuclear, donde se utilizan n�cleos radiactivos, producen dosis mucho menores que los ex�menes radiol�gicos y adem�s, son empleadas en un n�mero 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 m�s veces los valores naturales. Debido a que esta gran cantidad de radiaci�n es recibida por un paciente cuya vida est� en peligro a causa de un tumor maligno, se considera que cualquier efecto negativo que pudiera causar la irradiaci�n es irrelevante frente al gran beneficio de la posible curaci�n. El c�lculo de la dosis promedio recibida por una poblaci�n no incluye las contribuciones de los tratamientos de radioterapia
Despu�s de los ex�menes radiol�gicos, el segundo lugar entre las fuentes actuales de radiaci�n creadas por el hombre, lo ocupan los ensayos de bombas nucleares realizados en la atm�sfera desde 1945. M�s de 500 explosiones, en gran parte estadounidenses y sovi�ticas, pero tambi�n inglesas, francesas, hind�es y chinas, han inyectado toneladas de material radiactivo a las capas altas de la atm�sfera. Estos n�cleos inestables pueden permanecer durante a�os en suspensi�n, distribuy�ndose 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 n�cleos m�s importantes entre los cientos que se producen durante la detonaci�n de un artefacto nuclear resultan ser el carbono-14, el cesio-137, el circonio-95 y el estroncio-90.
En 1963 se firm� el Tratado de Prohibici�n de Ensayos Atmosf�ricos que limita las pruebas permitidas a aquellas que ocurran en zonas subterr�neas, sin escape de radiactividad al ambiente. No todos los pa�ses firmaron el tratado y en particular Francia y China han realizado ensayos atmosf�ricos posteriores a esa fecha. Debido a que la vida media de algunos de los radiois�topos producidos como residuos de una explosi�n nuclear es de varios a�os, hoy en d�a seguimos recibiendo la herencia de los ensayos ocurridos hace 30 o 40 a�os. Los niveles m�ximos de dosis debidos a estas pruebas se registraron en 1962, cuando alcanzaron casi el 10% de los valores de la radiaci�n natural. Gracias al reducido n�mero de ensayos atmosf�ricos recientes —el �ltimo ocurri� en octubre de 1980— hoy la dosis es de 2 milirems anuales aproximadamente. Esta fuente de radiaci�n afecta a todo el planeta y es la �nica que no es consecuencia de un uso ben�fico de la radiaci�n. Por el contrario, la radiaci�n producida por las armas nucleares es una amenaza real a la existencia de la humanidad. Los �nicos beneficiados son las industrias y laboratorios dedicados al multibillonario negocio de la guerra.
La siguiente fuente de radiaci�n que consideraremos es la producci�n de energ�a nuclear. En la actualidad existen m�s de 400 reactores de potencia en funcionamiento en 26 pa�ses, que producen aproximadamente 16% de la electricidad utilizada en el mundo. La producci�n de energ�a nuclear en un reactor presupone la elaboraci�n previa y el tratamiento posterior del combustible nuclear. Son estos procesos los que producen la mayor parte de la dosis relacionada con la energ�a nuclear. Las fases principales del ciclo del combustible nuclear son la miner�a y elaboraci�n de minerales de uranio, el enriquecimiento del contenido de uranio-235, la fabricaci�n de los elementos combustibles, la operaci�n del reactor, el reciclamiento de los n�cleos combustibles recuperados y la eliminaci�n de los desechos radiactivos. Durante todas estas etapas el material radiactivo se guarda en lugares controlados, por lo que la mayor irradiaci�n ocurre en las cercan�as de las minas, del reactor y de la planta de reciclamiento o almacenamiento de los desechos. Debido a que algunos de los n�cleos radiactivos producidos durante el ciclo del combustible tienen una vida media sumamente larga y a que son f�cilmente dispersados en la naturaleza, las peque�as cantidades liberadas al ambiente pueden tener consecuencias para la poblaci�n mundial durante un largo tiempo.
Hoy en d�a el p�blico recibe, en promedio, debido a la producci�n de energ�a nuclear, dosis que son diez mil veces menores que los valores naturales. Dadas las tendencias actuales en la cantidad de reactores nucleares en operaci�n, se estima que esta cifra podr�a aumentar diez veces para el a�o 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 fluct�an 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 kil�metros de la planta nucleoel�ctrica, la dosis disminuye a la mitad del valor anterior, y as� progresivamente. En un pa�s como la Gran Breta�a, con 38 reactores en funcionamiento, la dosis que origina la producci�n de energ�a nucleoel�ctrica 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 cient�ficos con esferas luminosas, en que la radiaci�n emitida por un material radiactivo es transformada en luz, dispositivos el�ctricos de protecci�n contra altos voltajes, dispositivos antiest�ticos para reducir la acumulaci�n de carga, detectores de humo, cer�micas 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 irradiaci�n insignificantes, pero en caso de rotura accidental de un producto que contenga una fuente radiactiva, �sta puede causar una irradiaci�n anormalmente alta en las personas expuestas.
Figura 4. Principales fuentes de radiaci�n. Se indican los valores anuales promedios recibidos por un individuo.
Hay actividades humanas que, sin estar relacionadas con el uso de la radiaci�n, ocasionan dosis adicionales para los individuos que las practican. La combusti�n del carb�n libera al ambiente los elementos radiactivos uranio y torio, que est�n presentes de manera natural en el mineral de carb�n. La concentraci�n de estos elementos en las cenizas producidas en una planta termoel�ctrica es mayor que la concentraci�n natural en la corteza terrestre, por lo que este mecanismo de producci�n de energ�a el�ctrica hace que en sus alrededores existan niveles de contaminaci�n radiactiva (adem�s de otras formas m�s evidentes de contaminaci�n) mayores que los valores "normales". Solamente la utilizaci�n de sistemas de retenci�n muy avanzados (electrofiltros) consiguir�a disminuir la emisi�n de ceniza a niveles aceptables, esto es, inferiores al 1% de la cantidad que es emitida sin filtros.
Quiz�s la actividad moderna que implica una mayor exposici�n adicional a fuentes naturales sean los viajes en jet. Debido a la altura a que vuela el avi�n (10 000 metros, aproximadamente), la capa protectora de la atm�sfera se ve fuertemente disminuida y los pasajeros se exponen a niveles de radiaci�n c�smica varias veces superiores a las normales en tierra. Un viaje de ida y vuelta de la ciudad de M�xico a Nueva York (10 horas de vuelo a 10 000 metros de altura) ocasiona una dosis adicional de 2 milirems, comparable con la dosis m�xima recibida al vivir durante un a�o en las cercan�as de un reactor nuclear. Los viajes en jet, aunque pueden representar dosis significativas para los individuos expuestos, como son la tripulaci�n de las aeronaves y los viajeros m�s frecuentes, no influyen dentro del promedio mundial debido a que son pocas las personas expuestas (comparadas con la poblaci�n total).
Tomando en cuenta todas las fuentes de radiaci�n mencionadas, el promedio mundial de equivalente de dosis hoy d�a 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 radiaci�n por el ser humano. Las figuras 3, 4 y 5 resumen los resultados presentados en este cap�tulo.
Figura 5. Valores t�picos de la dosis de radiaci�n recibida en circunstancias
diversas. Los valores anuales son los promedios mundiales.
