Nuestro mundo radiactivo

Derechos: Bongo Comics y Fox Networks
Nuestro mundo radiactivo
Octavio Alonso Lara Lima
Marge, ¿hay otro hombre
en esta casa? ¿un hombre
radiactivo?
Homero Simpson
A darle átomos
Al reflexionar sobre el medio ambiente, es usual y evidente considerar algunas de sus
peculiaridades físicas como la humedad, la temperatura y la presión atmosférica,
porque nuestro cuerpo tiene una serie de mecanismos que le permiten percibirlas en
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menor o mayor grado. Sin embargo existen otras peculiaridades conspicuas de las
que no nos damos cuenta pero allí están, una de ellas es la radiactividad ambiental.
Es común que en los medios de comunicación se hable de radiactividad y no
se trate de buenas noticias, por ejemplo, el accidente en la planta termonuclear de
Fukushuima en Japón, o que en la industria del entretenimiento se utilice el término
para agregar fantasía a sus mundos como por ejemplo el del personaje de Hulk, el
hombre radiactivo o los 4 fantásticos, entre una larga lista. Por todo esto se puede
pensar que la radiactividad es algo que no tiene que ver con la vida cotidiana y que
está confinada en laboratorios o lugares donde se hace investigación científica o
donde se trabaja con tecnología, cuando en realidad es todo lo contrario.
Primero y de forma sencilla te cuento que la radiactividad es el proceso por el
que los núcleos de ciertos átomos inestables se desintegran espontáneamente hasta
alcanzar un estado estable –estos procesos pueden ser por decaimiento alfa, beta y
gamma principalmente–, y en este texto me referiré a la radiación, producto de la
radiactividad (ver: La tabla periódica de los núcleos, Hacia la Regla de Oro: Química
y Radiación, El experimento de la hoja de oro, en Cienciorama.
La radiación es un fenómeno presente durante prácticamente toda la evolución
del universo y por ende es parte de la historia del Sistema Solar y de nuestro planeta.
Es también muy posible que haya tenido un papel relevante en el origen y evolución
de la vida, y es un tema del que hay mucho por explorar. La radiación es producto de
núcleos de átomos inestables que están presentes en el medio, ya sea porque estaban
desde que se formó la Tierra, o porque se crearon en el transcurso. Esta radiación no
es riesgosa para la vida porque se desarrolló en su presencia y está adaptada a
tolerarla dentro de ciertos límites, no hay forma de evitarla. Al hablar de una dosis de
radiación, nos referiremos a una cantidad de ella sin entrar a más detalles. A grandes
rasgos podemos clasificar las fuentes en artificiales o naturales y a su vez esta última
subdividirla en radiación cósmica, radiación terrestre y radiación interna, la que aunque
no lo creas se produce en los seres vivos, incluyendo los humanos.
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Una cascada de partículas
Los rayos cósmicos son una fuente importante de radiación natural que baña todo el
planeta, y de acuerdo a su tipo de energía se puede identificar su origen. Las posibles
fuentes van desde galaxias vecinas, el centro de nuestra propia galaxia, las supernovas
y novas, las estrellas y hasta el mismo Sol. Los rayos cósmicos están compuestos de
partículas cargadas eléctricamente –principalmente protones–, neutrones y núcleos
pesados que viajan a velocidades cercanas a la luz, y que al llegar a la Tierra, chocan
contra moléculas de la atmósfera. Si bien la probabilidad de choque es muy pequeña,
cuando sucede la radiación que se libera es muy energética. Pero el asunto no termina
allí, al suceder estos choques provocan reacciones nucleares que forman otras
partículas que a su vez pueden decaer o interaccionar con otras partículas que desatan
nuevas reacciones, hasta que finalmente se estabilizan o pierden energía, por lo que
se genera toda una cascada de radiación secundaria menos energética.
Figura 1. Representación artística de la cascada de partículas generada por los rayos cósmicos en la
atmósfera.
Imagen:http://science.portalhispanos.com/wordpress/wpcontent/uploads/2013/11/cosmic_rays.jpg
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Es pertinente hacer notar una de estas reacciones, la que sucede entre el nitrógeno
14 atmosférico (14N) y un neutrón de origen cósmico, que da lugar a la formación del
carbono 14 (14C). El 14C es un núcleo radiactivo que se mezcla con el resto del carbono
de la Tierra en forma de bióxido de carbono, y posteriormente se incorpora a los seres
vivos vía la alimentación –en el caso de los animales– o la respiración –en el caso de
las plantas–, lo que lo convierte en una fuente importante de radiación. El intercambio
de 14C con la atmósfera se mantiene constante hasta alcanzar un cierto porcentaje.
Cuando un organismo muere lo deja de asimilar y el
14
C empieza a desaparecer poco
a poco, por eso se se mide para saber cuándo murió un organismo, por lo que se ha
encontrado utilidad científica a los elementos radiactivos presentes en los seres vivos.
Hay otros elementos radiactivos que se forman en la atmósfera por acción de los rayos
cósmicos y aportan cierta dosis de radiación en el ambiente a los que se les llama
isótopos cosmogénicos. Pero el nivel de radiación que aportan los rayos cósmicos no
siempre se debe a la formación de nuevos elementos radiactivos, también puede
suceder que una fracción muy pequeña de estas partículas prosiga su viaje al interior
de la atmósfera, ionizándola –es decir, arrancando electrones a los gases que la
componen– hasta que estas partículas pierden su energía. La mayoría de las partículas
cargadas son desviadas por el campo magnético de la Tierra hacia los polos, y el
resultado son las auroras boreales. Con esta información ya podemos hacernos a la
idea de que los rayos cósmicos nunca podrán darnos el don de la invisibilidad o de
lanzar chorros de energía como se ve en los comics, o cargarnos de energía por
subirnos a lo alto de una pirámide en los equinoccios. De hecho estudios recientes
de la NASA han encontrado que la acción de los rayos cósmicos sobre los astronautas
en el espacio puede provocar daños cerebrales, por lo que la atmósfera y el campo
magnético de la Tierra reducen bastante la cantidad de radiación hasta niveles que
no son peligrosos en la superficie terrestre.
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Figura 2. Aurora boreal vista desde el espacio, partículas cargadas son desviadas por el campo
magnético de la Tierra hacia los polos.
Imagen: https://yhabriaque.files.wordpress.com/2013/08/aurora-boreal-desde-el-espacio-andrc3a9kuipers.jpg?w=800
Un planeta de radiaciones
La radiación terrestre tiene que ver con la radiactividad de los núcleos inestables del
interior y la superficie del planeta que se crearon durante la formación del Sistema
Solar y por esta razón se les llama radioisótopos primarios. Al decaer uno de estos
átomos, se transforma en uno nuevo, y éste a su vez puede decaer y formar otro nuevo,
y así sucesivamente hasta que llegan a ser átomos estables. De esta forma se han
agrupado familias o series radiactivas que proceden de un padre y que se pueden
encontrar en el ambiente: uranio 238 (238U), uranio 235 (235U), torio 232 (232Th) y la
del neptunio 237 (237Np). Este último ya debía estar extinguido en la naturaleza hace
tiempo pero reapareció a causa de los ensayos nucleares en las décadas pasadas.
Este dato hace surgir la pregunta de por qué las otras series radiactivas no han
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desaparecido; y esto se debe básicamente a las propiedades particulares de los
átomos radiactivos, no todos decaen al mismo ritmo. Para explicar esto imaginemos
que tenemos una muestra inicial de núcleos radiactivos del mismo tipo, y sucede que
después de cierto tiempo, la mitad se han desintegrado convirtiéndose en otros átomos
diferentes a los iniciales. Si dejamos pasar un lapso de tiempo igual al primero, veremos
que ahora sólo tenemos una cuarta parte de los núcleos originales y así sucesivamente;
a este lapso de tiempo lo llamamos vida media. La vida media es una propiedad que
varía para cada núcleo radiactivo, y puede durar desde fracciones de segundo hasta
millones de años, pues unos núcleos decaen más rápido que otros. Se estima que la
Tierra se formó hace 4,550 millones de años, y la vida media del
238
U es de 4,500
millones de años, por lo que uno puede imaginarse que aún hay bastantes reservas de
este elemento y que seguirá decayendo los siguientes millones de años. El uranio y el
torio son elementos que se encuentran comúnmente en rocas y suelo, junto con otros
isótopos radiactivos del potasio, el rubidio, el samario y el lutecio. En particular el
potasio 40 (40K) es el radioisótopo más común en la Tierra y tiene una vida media de
1 251 millones de años. La dosis de radiación que recibe el ser humano por estos
radioisótopos no es uniforme, puede haber variaciones dependiendo de las
concentraciones de estos materiales; por ejemplo, hay localidades en Francia e India
donde se han medido dosis 20 veces mayores a las del promedio mundial. Además,
la radiación por estas fuentes sucede dentro y fuera de nuestros hogares, ya que los
materiales de construcción se extraen del suelo; el cemento, la arena, el yeso y el
granito en diferentes concentraciones contienen potasio, uranio y torio, y aunque las
casas se construyeran con madera –que contiene potasio–, la dosis sólo disminuiría
un 70%. De los radioisótopos mencionados, el más conocido es el uranio, ya que uno
de sus isótopos es usado como combustible nuclear en los reactores; sin embargo
hare énfasis en que en la naturaleza se encuentra generalmente en concentraciones
muy bajas que no generan ningún peligro.
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Figura 3. El uranio es un metal de color blanco pero que en el ambiente se encuentra como un oxido
y de allí su coloración amarilla.
Imagen: http://proactivo.com.pe/wp-content/uploads/2013/09/uranio-mineral.jpg
Radiación en el aire, el caso del radón
El radón (222Rn) es la fuente de radiación ambiental más importante. Mencionamos que
al decaer un núcleo éste se trasforma en uno nuevo, y en la serie de decaimiento del
238
U, uno de los productos es el radón, un gas radiactivo. Como el uranio está presente
en todas partes, es lógico que el radón también lo esté, en el ambiente, normalmente
sus emanaciones se incorporan a la atmósfera, pero hay que recordar que también lo
hace en los hogares por el uranio presente en los materiales de construcción. Es aquí
donde puede ser un problema, las emanaciones de radón en un hogar tenderán a
concentrarse y las personas las inhalarán. El radón tiene un vida de 3.8 días, por lo
que es posible que salga del organismo sin decaer, pero si decae, su producto es el
polonio 218 (218Po), un elemento radiactivo que se adhiere a tejidos y es de difícil
eliminación. El polonio seguirá decayendo y por lo tanto irradiará los pulmones,
destruirá las células y formará radicales libres que podrán incrementar la posibilidad
de aparición de cáncer. Del total de las fuentes presentes en el ambiente, se estima
que el radón contribuye con el 55%; es imposible no recibir radiación por este gas,
pero existe una forma de que no se concentre en grandes cantidades en nuestros
hogares: abriendo las ventanas. Mantener una ventilación es la mejor forma de
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dispersar este gas, por lo que no suele ser un problema en países cálidos o tropicales,
pero en lugares con climas fríos donde las personas tienden a estar encerradas durante
meses, es un serio problema de salud. Dado el clima en México, éste no suele ser un
problema muy importante.
El hombre radiactivo
Todos aquellos elementos que decaen dentro de nuestro cuerpo se consideran como
radiación interna, y por su importancia ya se ha mencionado dos: el carbono 14 y el
radón, pero hay más. Básicamente todos entran al organismo por la inhalación de
polvo y gases con partículas radiactivas o por su ingestión, pues también están
presentes en el agua y los alimentos. El potasio es un elemento esencial para la vida
que se encuentra en los alimentos, y una fracción es radiactiva, se puede encontrar
en una gran variedad de alimentos, cómo el plátano, el café, el aguacate, las carnes
rojas y hasta en la cerveza. También es posible encontrar radio 226 (226Ra) y sodio 32
(32Na) en gran cantidad de alimentos. Los hongos absorben material radiactivo de
forma natural por lo que son una fuente radiactiva para quien los consume –y un
indicador ambiental–, la carne contiene elementos radiactivos y algunas contienen
más que otras como es el caso de la de reno y de algunos jabalíes que se alimentan
de plantas que absorben radioisótopos. Hay muchos otros elementos radiactivos que
pueden ingresar a nuestro cuerpo por medio de los alimentos, y lo único que se puede
hacer es evitar consumir aquellos que rebasen ciertas concentraciones ya sea por
razones naturales o por contaminación radiactiva; por norma los gobiernos y empresas
deben realizar este tipo de estudios en alimentos. El agua, incluyendo la de los
océanos, contiene también algunos elementos radiactivos disueltos. Con todo esto
podemos decir que el ser humano es un ser radiactivo, uno que irradia poco pero lo
hace, por lo que el epígrafe de este texto tiene cierto sentido, todos somos radiactivos.
Por cierto, decirle a una chica que es un ser radiante, no es ninguna exageración, es
algo literal.
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Figura 4. Si bien el plátano es un alimento que contiene potasio radiactivo, para que alguien presente
síntomas dañinos de irradiación por comer plátanos, tendría que comer millones de una sola vez.
Imagen: https://arcoirisdesalud.files.wordpress.com/2011/04/platanos.jpg
Los objetos radiactivos del hombre radiactivo
Los seres humanos han generado fuentes de radiación que se agregan a las naturales,
se les llaman fuentes artificiales y son diversas. Las principales son las de estudios,
diagnósticos y tratamientos médicos, como por ejemplos los rayos X, la medicina
nuclear y la radioterapia (ver: Hacen visible lo invisible: medios de contraste en
medicina, Electrones en la batalla contra el cáncer en Cienciorama). La dosis promedio
mundial por estos estudios o tratamientos sigue siendo menor que la dosis promedio
mundial del radón, y varía entre los países del primer y segundo mundo, ya que los
países más desarrollados tienen mayor acceso a estas tecnologías. Aquí también se
incluye la radiación generada por productos de consumo como los detectores de
humo que contienen americio radiactivo, las carátulas de relojes que contienen radio,
las cerámicas, el vidrio, y ciertas lámparas entre otras cosas, que por lo general
también irradian en dosis insignificantes. Fumar es una fuente de radiación importante,
ya que el plomo 210 se deposita en las plantas de tabaco, y es posible que al
depositarse en los pulmones del fumador incremente su riesgo de tener cáncer.
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Otra de las fuentes de radiación ambiental son los reactores nucleares de los
cuales se han construido más de 400 en el mundo, pero contribuyen con una dosis
muy pequeña, entre el 0.1% de la dosis total ambiental, de hecho una planta que
quema carbón emite mayor cantidad de material radiactivo que una nucleoeléctrica,
cosa que puede sonar paradójico.
Por lo general, que algo vaya acompañado con la palabra nuclear no debe
causar alarma, a menos que lo anteceda la palabra bomba o arma que por sí sola sí
es sinónimo de alarma. Los más de 500 ensayos con armas nucleares que empezaron
en 1945, dejaron una huella en el ambiente. Al explotar una bomba nuclear, parte de
material nuclear permanece suspendido por años en la atmósfera, además de que se
generan otros radioisótopos por reacciones nucleares con la atmósfera –como el 14C–
y se distribuyen por todo el planeta, hasta que cae al suelo por ejemplo en lluvias
radiactivas que irradian externamente a todo ser vivo e internamente cuando el material
es inhalado o digerido. El ser humano recibió en 1962 las dosis máximas por estas
pruebas, y actualmente contribuyen cerca del 1% de la dosis total.
Figura 5. Ensayo nuclear en el atolón Bikini en 1946.
Imagen: http://bashny.net/t/en/132819
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La dosis también varía en función de la actividad que realice una persona, el viajar por
avión incrementa la radiación recibida proveniente de rayos cósmicos, una persona
que trabaja en una planta nuclear o realiza estudios de medicina nuclear recibe
mayores dosis.
Figura 6. En esta grafica se pueden apreciar los porcentajes de dosis provenientes de todas las
fuentes presentes en el ambiente, los porcentajes pueden variar de acuerdo a la bibliografía
consultada.
Así pues, vivimos en un mundo de radiaciones. Están presentes en todos lados, por
lo que no deben ser sinónimo de algo dañino. Además, no son como las pintan en
algunos lados, no son ni verde ni fosforescentes. Así que cuando estés por comer
unas papas o unos plátanos, puedes pensar que qué ricos alimentos radiactivos te
vas a comer.
Bibliografía
o
Silvia Bulbulian; La radiactividad, La ciencia para todos; Fondo de la cultura económica,
México 1995.
o
Radioactivity in Nature; Radiation Information Network’s, Idaho State University.
http://www.physics.isu.edu/radinf/natural.htm
o
Radiation, people and the environment; International Atomic Energy Agency; 2004
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o
Natural and Man-Made Radiation Sources; Reactor Concepts, United States Nuclear Regulatory
Commission
o
http://news.sciencemag.org/brain-behavior/2015/05/space-radiation-may-damageastronauts-brains
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