3. Radiación ionizante natural y artificial

Icono IDevice Las radiaciones ionizantes de origen natural

La radiación ionizante forma parte de nuestra vida cotidiana, ya que es un agente natural con el que convivimos. Es más, como dijo Eric J.Hall, Profesor de la Universidad de Columbia (Nueva York): "La vida en la tierra se ha desarrollado en presencia de radiación. No es nada nuevo, inventado por el hombre. La radiación siempre ha estado aquí".

 

 

La radiación ionizante natural (o de fondo) puede tener orígenes muy diversos: los rayos cósmicos, la tierra, el cuerpo humano o el aire que respiramos.


 

¿Alguna vez te ha caído encima un rayo de partículas de alta energía?

Seguro que sí, ocurre todo el tiempo...


 

Esta clase de lluvia de partículas de alta energía se produce cuando rayos cósmicos energéticos golpean la parte superior de la atmósfera terrestre.

Los rayos cósmicos se descubrieron en 1912 por el físico austriaco Victor Franz Hess. Ahora se sabe que la mayoría de los rayos cósmicos son, en realidad, núcleos atómicos de hidrógeno, helio o elementos pesados. La mayor parte de los rayos cósmicos de menor energía provienen del Sol, pero se desconoce el origen de los rayos cósmicos de muy alta energía.

Esta imagen representa la forma en que los rayos cósmicos de muy alta energía causan cascadas de partículas en el aire.

 

Cuando los rayos cósmicos interaccionan en la atmósfera terrestre con elementos estables, se producen los denominados radionucleidos cosmogénicos. Estos radionucleidos son el carbono-14 (C-14), el tritio (H-3) y el berilio-7 (Be-7). La radiación cósmica es la fuente principal de estos radionucleidos en la Tierra.

La atmósfera terrestre atenúa la radiación cósmica, así que cuanto más aire haya entre nosotros y el espacio exterior más protegidos estaremos. Por tanto, la exposición a la radiación cósmica depende, entre otros factores, de la altitud a la que nos encontremos. Así, durante los vuelos en aviones comerciales recibimos más radiación cósmica que en la superficie de la tierra. La cantidad de radiación cósmica aumenta aproximadamente al doble cada 6.000 pies de altitud (o cada 1.800 metros, ya que 1 pie equivale a aproximadamente 0,3 metros). La latitud también influye en la radiación cósmica que recibimos, ya que el campo magnético terrestre desvía la radiación, de tal manera, que la dosis es menor en el Ecuador que en los Polos.

 


 

Cerca del 10 % de la exposición anual a las radiaciones ionizantes de origen natural procede del espacio exterior.

 

 


El aire que respiramos es naturalmente radiactivo

El aire que respiramos contiene un gas radiactivo llamado radón, el cual se produce cuando hay una desintegración del elemento radiactivo uranio, que se encuentra en la corteza terrestre. El radón es un gas invisible, inodoro, insípido, 7 veces más pesado que el aire. Cuando el radón escapa al aire libre se dispersa rápidamente y sus concentraciones son bajas. Sin embargo, cuando entra en un edificio, a través del suelo o de los propios muros, la concentración aumenta a menos que el edificio sea adecuadamente ventilado.

En el siguiente vídeo puedes conocer como las autoridades canadienses advierten de los riesgos de que existan altos niveles de radón en las casas. Uno de los principales riesgos asociados con la exposición a radón es el aumento en la incidencia de cáncer de pulmón.

 

 

La cantidad de radón emanada del suelo varía en función del tipo de suelo, en concreto depende del contenido de uranio que tenga. En el granito hay cuarzo, mica y feldespato, pero también hay otros elementos en menor cantidad, entre ellos uranio. El uranio natural U-238 (no debe confundirse con el U-235, que usan las centrales nucleares) se puede convertir en radio (como descubrió el matrimonio Curie) y éste libera radón. Por tanto, en los terrenos con mayor cantidad de granito habrá más producción de gas radón, como por ejemplo en la Sierra de Guadarrama del Sistema Central.

El radón es el responsable de casi la mitad de las dosis de radiación natural total que recibimos.
Mapa que muestra los niveles de radón en España

Y nuestro cuerpo...también es radiactivo


Los materiales radiactivos naturales existentes en la corteza terrestre son absorbidos por las plantas y los animales y se disuelven en el agua. Por tanto los alimentos y líquidos que ingerimos contienen cantidades variables, aunque pequeñas, de isótopos radiactivos. Algunos alimentos contienen más radiactividad que otros y las personas que toman grandes cantidades de ellos pueden recibir por tanto mayor dosis. Estos alimentos incluyen nueces de Brasil, té, café y pan. Esto no significa que deban evitarse estos alimentos ya que la dosis resultante es muy pequeña y no hay evidencia de riesgo para la salud. En realidad una dieta basada en una radiactividad mínima representaría un riesgo mucho mayor debido a una nutrición inadecuada.

Los principales radionucleidos en nuestro organismo son el carbono 14 (C-14), el tritio (H-3), y el potasio 40 (K-40). El K-40 aporta una dosis de radiación de unos 0,2 mSv/año.

 

 

 


Radiación terrestre

Puesto que en la corteza terrestre existen materiales radiactivos naturales, estamos expuestos a radiación directamente del suelo y de las rocas superficiales. También podemos recibir radiación procedente de los materiales de construcción, como ladrillos y hormigón, hechos a base de materiales extraídos de la tierra.

Los principales materiales radiactivos presentes en las rocas son el potasio 40 (K-40), el rubidio 87 (Rb-87) y dos series de elementos radiactivos procedentes de la desintegración del uranio, el uranio 238 (U-238) y torio 232 (Th-232).

Una característica distintiva de la radiación natural es que afecta a toda la población con una intensidad relativamente constante a lo largo del tiempo.

En la siguiente gráfica se muestra la dosis total de radiación ionizante natural recibida al año (por término medio) y cómo contribuyen a esta dosis las distintas fuentes. La dosis medida per cápita es del orden de 2,4 mSv al año. En España recibimos una dosis de entre 2,4 y 3,0 mSv al año de radiaciones ionizantes de origen natural.

 

 

 


Icono IDevice Las radiaciones ionizantes de origen artificial

 

 

A la radiación ionizante de origen natural, anteriormente mencionada, se le ha sumado la radiación ionizante artificial que el ser humano aprendió a producir para satisfacer sus necesidades e intereses. Ambas radiaciones, natural y artificial, se comportan de la misma forma.

Las radiaciones ionizantes tienen muchas aplicaciones beneficiosas para el hombre en áreas tan distintas como la medicina, la conservación del medio ambiente, la industria, agroalimentación, la erradicación de plagas de insectos y la producción de energía. Estas aplicaciones de las radiaciones ionizantes son descritas con más detalle en otros temas de esta unidad didáctica.

 

Las fuentes artificiales de radiaciones ionizantes pueden ser ser controladas más eficazmente que las fuentes naturales y de este cotnrol se encarga la protección radiológica (puedes encontrar más información sobre protección radiológica en el tema que lleva este título)

El descubrimiento de las radiaciones ionizantes artificiales

 

A finales de 1930 los experimentos más comunes en física nuclear en Europa consistían en poner en contacto una sustancia radiactiva y otra inerte (no radiactiva) y estudiar lo que sucedía. Dos investigadores alemanes, Walter Bothe y Herbert Becker, bombardearon un fragmento de berilio con partículas alfa procedentes de una fuente de radio, observando que se producía una radiación muy penetrante, capaz de atravesar 2 cm de plomo.

Muchos investigadores, entre ellos Fréderic e Irène Joliot-Curie, pensaron que se trataba de una nueva clase de radiación gamma. A principios de 1932 el matrimonio Joliot comenzó a trabajar con una fuente de polonio (elemento descubierto por los padres de Irene, Marie y Pierre Curie). En sus experimentos irradiaban aluminio con las partículas alfa de su fuente de polonio y observaron que se producía una radiación muy penetrante y de vida larga, que no se podía explicar con los conocimientos de entonces. Dicha radiación se detectaba aún después de suprimir la fuente emisora de partículas alfa y su intensidad disminuía siguiendo una ley exponencial. Habían realizado uno de los descubrimientos más importantes de la ciencia: el de la radiactividad artificial.

La Academia de Ciencias de Suecia otorgó el premio Nobel de química a Fréderic e Irène Joliot-Curie el 12 de diciembre de 1935 por sus trabajos sobre la síntesis de elementos radiactivos.

 

 


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Unidad Didáctica Integrada sobre Radiaciones Ionizantes y Protección Radiológica