Radiactivo Man en “La radiación nuestra de cada día”

Queridos lectores de Desayuno con fotones,

No me andaré por las ramas: son ustedes radiactivos. Pero no radiactivos como yo, en plan superhéroe que mola, ustedes son radiactivos sin superpoderes…

LAURA: Como tú.

RADIACTIVO MAN: ¿Usted quién es y por qué osa interrumpirme?

LAURA: La encargada de decidir si puedes o no seguir divulgando en Desayuno con fotones.

RADIACTIVO MAN: Una inspectora me quitó la licencia de superhéroe porque me tenía manía pero le aseguro que soy un monstruo divulgando, además me he hecho el carné. Así que, si me permite, tengo aquí a unos lectores impacientes por escuchar mis palabras.

LAURA: En lo de monstruo estamos de acuerdo. Todos tuyos…

Lectores, las radiaciones ionizantes forman parte de nuestra vida cotidiana y  es importante saber dónde podemos encontrarlas y contar con una visión general de sus diversos usos. En función de su origen, podemos diferenciar entre radiación natural y radiación artificial. Contrariamente a lo que mucha gente piensa, la radiación artificial, causada por intervención humana, representa únicamente un 18% de la radiación total, mientras que el otro 82% proviene de causas naturales que escapan a su control.

RADIACIÓN NATURAL

La radiación natural tiene tres orígenes principales: los rayos cósmicos, los elementos radiactivos de la corteza terrestre, y las sustancias radiactivas que incorporamos a nuestro organismo al respirar o alimentarnos y que dan lugar a lo que se conoce como radiación interna.

La radiación cósmica primaria es aquella que se origina en el espacio exterior y está constituida por protones y partículas alfa de energía muy elevada. Al pasar a través de la atmósfera interactúa con elementos presentes en ésta, originando radiación gamma, electrones, neutrones, mesones y otras partículas energéticas, cuyo conjunto constituye lo que se conoce con el nombre de radiación cósmica secundaria. La dosis debida a los rayos cósmicos depende la latitud (mayores dosis en los polos que en el ecuador) y la altitud (mayores dosis en las montañas que a nivel del mar).

La mayor parte de esta radiactividad de la corteza terrestre proviene de los isótopos radiactivos producidos en la formación de la Tierra que cuentan con un periodo de semidesintegración comparable a la edad de esta, y de sus descendientes. Las cuatro familias radiactivas naturales son las series del torio, uranio-radio, uranio-actinio y neptunio. Como es de esperar, los niveles de radiación terrestre difieren de un emplazamiento a otro al igual que lo hacen los materiales de la corteza terrestre varían.

Del total de radiación natural que reciben, el 9% es radiactividad interna (el porcentaje correspondiente al “cuerpo” del diagrama de sectores). Ustedes mismos emiten radiación proveniente de las sustancias radiactivas presentes en los alimentos, en el agua y en el aire, las cuales, al ser ingeridas o inhaladas, se absorben en los tejidos vivos. Los principales isótopos radiactivos que contiene el cuerpo humano son el potasio-40, el carbono-14 y el tritio, pero también pueden encontrarse cantidades menores de algunos elementos pesados como el radio, el plomo o el uranio. La fuente más importante de irradiación interna la constituye la inhalación del gas radón que se produce en las desintegraciones radiactivas del uranio y del torio y que a su vez es inestable, transformándose en una partícula alfa y un núcleo de polonio. Si el radón es respirado y no se desintegra, puede volver a salir junto con el aire expirado. Pero si se desintegra mientras se encuentra en los pulmones, el núcleo de polonio radiactivo puede quedarse adherido al tejido pulmonar y desde ahí continuar emitiendo radiación.

En general la concentración de materiales radiactivos en la mayoría de las sustancias naturales es baja, pero puede incrementarse  como resultado de las actividades humanas. Con el fin de proteger a las personas frente a estas radiaciones de origen natural existe un marco normativo nacional y europeo específico. La Instrucción Técnica del Consejo de Seguridad Nuclear IS-33 aporta informa sobre los criterios radiológicos para la protección frente a la exposición a la radiación natural.

RADIACIÓN ARTIFICIAL

Por lo que se refiere a la radiación artificial, sus usos se basan en las modificaciones que experimenta, junto a la materia, tras su interacción. Hay gran cantidad de campos de aplicación por lo que sólo os citaré algunos de los principales:

MEDICINA

Los materiales radiactivos y las radiaciones ionizantes se utilizan en la prevención, diagnóstico y tratamiento de enfermedades o lesiones.

Para el diagnóstico se cuenta con el radiodiagnóstico y la medicina nuclear. El primero permite visualizar las estructuras internas del paciente a partir de la diferente absorción de los rayos en los órganos y tejidos del cuerpo. En medicina nuclear, en cambio, se inyectan o administran materiales radiactivos (radiofármacos), que se absorben selectivamente en ciertos órganos permitiendo el estudio de su morfología y funcionamiento a través de la detección de la pequeña cantidad de radiación que emiten.

Por lo que a la terapia se refiere, la radioterapia se emplea, mayoritariamente, para destruir células cancerígenas y frenar su proliferación desmesurada. Existen dos modalidades diferentes de tratamiento: la radioterapia externa en la que la fuente radiactiva o el equipos generador de radiaciones ionizantes (aceleradores de partículas) están situados en el exterior del paciente y la braquiterapia, en cuyo caso la fuente radiactiva está insertada, en contacto o en alguna cavidad del paciente (radioterpaia intracavitaria). No hay que olvidar que también existe el tratamiento radioterápico de enfermedades benignas.

En medicina, las radiaciones ionizantes también se utilizan en los radioinmunoanálisis, para marcar con material radiactivo las muestras biológicas obtenidas previamente del paciente. El objetivo es medir la cantidad y concentración de numerosas sustancias que existen en cantidades muy pequeñas. Son técnicas realizadas in vitro (tubo de ensayo).

TRANSEUNTE 1: ¡Se olvida las ecografías y las resonancias magnéticas!

LAURA: Lo que faltaba, una espontánea.

RADIACTIVO MAN: No, señora, no. Las ecografías y las resonancias magnéticas no utilizan radiaciones ionizantes.

TRANSEUNTE 2: Mamá, ¿por qué va en pijama este señor?

TRANSEUNTE 3: Vamos hijo, no debe estar muy bien de la azotea…

RADIACTIVO MAN: Porque soy un superhéroe.

TRANSEUNTE 2: Pues no lo parece, yo he visto Superman y no es amarillo.

RADIACTIVO MAN: Niño impertinente como te coja..

LAURA: Venga, vamos a un lugar más tranquilo, entremos…

RADIACTIVO MAN: Me aleja de la gente porque teme que la eclipse con mi popularidad y mi carisma…

LAURA: Te alejo de la gente porque temo que acabemos en comisaría. Sigue con tu perorata.

INDUSTRIA

Tras ser forzado a distanciarme de mi público, veamos la gran diversidad de sectores en los que se utilizan radiaciones ionizantes en el campo de la industria.

La técnica de la gammagrafía irradia con rayos gamma piezas, objetos o componentes con el fin de verificar la calidad o el estado de las mismas, sin dañarlas o inutilizarlas como consecuencia del ensayo. Por lo que se refiere a los equipos de rayos X, como saben, se utilizan en aeropuertos para el control de bultos y equipajes y, en puertos y fronteras, para el control de mercancías peligrosas, droga, explosivos y materiales radiactivos. En la actualidad, su uso está cada vez más extendido en las técnicas de análisis industrial.

Las radiaciones emitidas por una fuente radiactiva también permiten medir diferentes características de los materiales. A partir de su detección, se puede determinar el nivel de contenido de un recipiente; el espesor de materiales como papel, cartón o plástico; la densidad o la humedad de un terreno. Por otra parte, mediante radiotrazadores (pequeñas cantidades de materiales radiactivos) se pueden seguir procesos o analizar sus características; producir elementos fluorescentes o aumentar la resistencia de los materiales.

La producción de electricidad en las centrales nucleares es la más conocida. En este caso, la fuente de energía proviene de la fisión nuclear. Cuando esta tiene lugar se produce un fraccionamiento del núcleo de un átomo de uranio en dos o más fragmentos. El vapor de agua generado por la gran cantidad de energía que se desprende de la reacción incide sobre los álabes de una turbina acoplada a un generador produciendo, como resultado final,  electricidad.

ALIMENTACIÓN Y AGRICULTURA

Los usos de los materiales radiactivos y de las radiaciones ionizantes se emplean en muchos estudios agroalimentarios. Sirven, entre otras cosas, para comprobar la eficacia de los fertilizantes, asegurar la eficiencia del riego y del abastecimiento de agua, así como para luchar contra las plagas mediante la esterilización.

La irradiación de los alimentos permite la destrucción de bacterias, parásitos, insectos y otros patógenos, jugando un papel fundamental en la seguridad alimentaria. Los tratamientos facilitan que muchos productos lleguen y se conserven en regiones poco favorecidas.

ARTE

Las técnicas no invasivas con radiaciones ionizantes son básicas en la datación, restauración, conservación  y autentificación de las obras de arte. Las radiografías aportan información sobre las estructuras internas de las piezas que no son visibles en la observación directa, mientras que el uso de aceleradores y otras técnicas, posibilita el análisis de la composición y estructura de los diferentes materiales que integran las obras. En definitiva, nos ayudan a obtener más información de la obra, a entenderla mejor y a descubrir sus secretos.

EXPLORACIÓN ESPACIAL

Y ahora llega mi favorita: su aplicación en la industria espacial. Bueno, mi segunda favorita después de la médica que, como divulgador del blog, es la que me gusta más de todas. A lo que iba, las sondas espaciales cuentan con generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) que, a partir del calor creado por los elementos radiactivos, generan electricidad por efecto termoeléctrico. El Plutonio 238, con un periodo de semidesintegración de 88 años, es el principal radioisótopo empleado para este fin y alimenta naves como nuestro querido corresponsal en Marte, el Curiosity Rover o el Voyager.

INVESTIGACIÓN Y DOCENCIA

En investigación, también existe una gran variedad de usos de materiales y fuentes radiactivas. Cubren todos los aspectos que he citado distribuidos en diversas áreas de conocimiento: física, química, biología, etc.

En los centros destinados a la docencia, tanto de enseñanza secundaria como universitaria, se usan, en general, materiales y fuentes de poca actividad.

La legislación española exige que toda instalación, donde se disponga de materiales o equipos radiactivos, debe estar autorizada cuando se superen las condiciones fijadas para la exención de los mismos. Las autorizaciones se conceden por el Ministerio de Industria, Energía y Turismo, siendo preceptivo que el Consejo de Seguridad Nuclear dictamine, previamente, sobre la seguridad de cada una de esas instalaciones.

Como resumen de lo que les he explicado, la imagen siguiente muestra la radiación ionizante que una persona puede absorber a partir de diferentes fuentes que van desde dormir una noche en compañía de alguien, el potasio que tenemos en nuestro cuerpo, hasta el envenenamiento por radiación. ¡Estoy seguro de que les gustará!

Y con esto acabamos el capítulo de hoy que tengo que hacer unos encargos.

LAURA: ¿Dónde vas?

RADIACTIVO MAN: Pues eso, salgo a hacer cosas mías.

LAURA: ¿Por la ventana? No es buena idea.

RADIACTIVO MAN: Tengo el superpoder de volar, lo pone en mi licencia.

LAURA: ¿La anulada?

RADIACTIVO MAN: Incrédula…

Se escucha un golpe seco  y gritos en la calle.

¿Continuará?…

Esta entrada participa en el cuadragésimo noveno Carnaval de Física alojado por El Zombi de Schrödinger en el blog cuantozombi.com y dedicado a la física de lo cotidiano.