HAF0505006 Temario radiaciones ionizantes Presentación

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ASEPEYO
Radiaciones Ionizantes
Area de Higiene de Agentes Físicos
Dirección de Seguridad e Higiene, mayo de 2005
Prevención
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Ionización y excitación
ASEPEYO
Los átomos están normalmente en su estado de máxima energía, pero
pueden ser alterados energéticamente mediante radiaciones
corpusculares o electromagnéticas.
ionizar
un átomo es provocar la separación completa de un electrón
atómico de su átomo, suministrando la energía necesaria. El resultado
de la ionización es un ion positivo y un electrón libre. Cada átomo tiene
una energía de ionización característica, y para el hidrógeno dicho
valor es de 13,6 eV, mínima energía necesaria para poder ionizar el
átomo más pequeño.
excitar
un átomo es provocar el desplazamiento de alguno de sus
electrones a niveles de mayor energía suministrando la energía
necesaria para efectuar el salto.
Radiaciones Ionizantes
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Espectro de radiaciones
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ASEPEYO
NO IONIZANTE
IONIZANTE
frec.
long.
onda
0
30kHz 1GHz 300GHz 385THz 750THz
30 kHz 1GHz 300GHz 385THz 750THz 3000THz
∞
100
Km
780
100 Km 300 mm 1 mm
300 mm 1 mm 780 nm 400 nm
Radiaciones Ionizantes
400
100 nm
Rayos
cósmicos
Rayos γ
Rayos X
UV
ionizantes
energía = hf>12,4 eV
UV
Visible
IR
MW
RF
SubRF
energía =hf< 12,4 eV
3
30 PHz 3 EHz >3000EHz
30 300EHz 3000EHz
PHz
100
10 nm
10 nm
1 pm
100
0,1 pm
<0,1 pm
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Radiación ionizante
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ASEPEYO
Es una radiación altamente energética capaz de romper enlaces entre
electrones orbitales y sus átomos en la materia sobre la cual inciden,
ionizándola.
Se presenta en forma de:
- Radiación corpuscular: (rayos alfa, beta, neutrones). Constituida por
partículas energéticas desprendidas por los elementos radiactivos.
- Radiación no corpuscular o electromagnética: (rayos gamma, x).
Constituida por haces de fotones, que son emitidos por los núcleos de
los elementos radiactivos o por tubos de rayos catódicos.
La radiación corpuscular se considera formada por partículas puntuales de
masa definida que se desplazan bajo la acción de fuerzas de interacción
mutua según las leyes de Newton o Coulomb.
La radiación electromagnética presenta un comportamiento ondulatorio y
viene regida por las leyes de la teoría electromagnética de Maxwell.
Radiaciones Ionizantes
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ASEPEYO
Propiedades de la radiación
electromagnética ionizante
- La radiación ionizante es tanto más penetrante cuanto más energética
sea.
- La intensidad de un haz de radiación es inversamente proporcional al
cuadrado de la distancia entre el receptor y el foco emisor.
- La radiación electromagnética se emite en línea recta, y al
interaccionar con un objeto, forma radiación difusa en todas
direcciones. Cuando cesa la radiación directa, cesa la radiación
difusa.
- Los radionucleidos emiten ininterrumpidamente hasta su total
desintegración.
- La radiación ionizante es absorbida por barreras materiales de
elevada densidad másica, como el plomo o el hormigón.
Radiaciones Ionizantes
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Constituyentes de un átomo
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protones
Las tres partículas fundamentales que forman el átomo son el
protón, el neutrón (que forman el núcleo) y el electrón.
Partículas cargadas positivamente con una carga igual a carga elemental “e”. El número de
protones de un núcleo se denomina número atómico y se representa por la letra “z”. Su
masa en reposo es:
neutrones
mp = 1,672623 x 10-27 Kg
Partículas neutras eléctricamente, con una masa muy similar a la del protón. Se encuentran
encajados con los protones formando los nucleones (protones + neutrones), que se
designan con la letra A y se conocen con el nombre de número másico.
másico Así el número de
neutrones será, N=A-Z.
electrones
Partículas con carga eléctrica negativa, de valor igual a la denominada carga elemental. Al
estar los átomos normalmente en estado eléctrico neutro, la nube de electrones que gira
alrededor del núcleo es igual en número a los protones. Su carga y su masa en reposo son:
e- = -1,602177 x 10-19 C
me = 9,10939 x 10-31 Kg
Radiaciones Ionizantes
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Elementos químicos . Isotopos
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Un elemento químico es una substancia que está formada por átomos que tienen el mismo
número atómico. Su número atómico coincide con el lugar que ocupa en la tabla periódica.
Actualmente se conocen 109 elementos distintos de los cuales 92 existen en estado natural y
los otros han sido creados artificialmente.
Dos átomos de un mismo elemento pueden tener núcleos con distinto número de neutrones,
denominándose isótopos de dicho elemento. De esta forma, los isótopos son átomos de un
mismo elemento que tienen el mismo número atómico pero distinto número másico. Los
isótopos se representan por:
A
Z
X
(nucleido)
La mayoría de elementos están constituidos por mezclas de isótopos, de acuerdo con su
abundancia isotópica natural.
Por ejemplo:
1
• El hidrógeno está formado por Un 99,985% de 1
H
y un 0,015% de
2
1
H
• El oxígeno está formado por un 99,762% de 16O, un 0,038% de 17 O y un 0,2% de
8
8
• El uranio natural está formado por n 99,275% de 238 , un 0,72% de
234
92 U
0,0055% de92 U
Radiaciones Ionizantes
18
8
O
235 y un
92
U
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Radioactividad
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ASEPEYO
PODER DE PENETRACIÓN DE LAS
RADIACIONES
EN EL CUERPO HUMANO
α
β
γ
papel
Radiaciones Ionizantes
metal
α
β
γ
hormigón
1 m.
BLINDAJES
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Rayos X
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ASEPEYO
Constituyen la radiación electromagnética procedente del átomo, no del núcleo, correspondiente a
una región del espectro por encima de la banda ultravioleta, con energías entre 0,1 KeV - 103 KeV,
que se pueden calcular a través de la fórmula:
E = h ⋅ν
E: energía en eV
siendo
h: constante de Planck (6,626 x 10-34 J·s)
n: frecuencia (Hz)
Los rayos X se producen normalmente en un tubo de rayos catódicos como radiación de frenado o
bremsstrahlung, que se emite cuando un electrón sufre una variación brusca de su velocidad por la
acción del campo culombiano de un núcleo del blanco. Estos rayos X son de espectro continuo.
Si la tensión aplicada al tubo es suficientemente elevada, los termoelectrones emitidos pueden ceder
energía suficiente a los electrones de los átomos del blanco, y que éstos escapen de su órbita (se
ioniza). En este caso, pueden quedar vacantes en las capas más internas de los átomos, que serán
ocupadas por electrones más externos emitiendo el exceso de energía en forma de rayos X
característicos y de energías bien definidas.
Radiaciones Ionizantes
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Tubo de rayos catódicos
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Es un tubo lleno de gas a baja presión en el que se sitúa un cátodo, donde se
originan los electrones, frente a un anticátodo metálico que constituirá el
blanco (volframio o molibdeno, por ejemplo).
El cátodo está formado por un filamento que se calienta a temperatura
suficiente como para emitir electrones. Estos electrones son acelerados por
una diferencia de potencial aplicada entre el cátodo y el anticátodo.
Cuando los electrones llegan al anticátodo, la mayor parte de la energía se
pierde en colisiones electrónicas, pero una pequeña parte se convierte en
radiación electromagnética cuya frecuencia o energía está dentro del intervalo
de los rayos X.
Esta radiación electromagnética puede ser de frenado o rayos X
característicos.
Radiaciones Ionizantes
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Pantalla con tubo de rayos catódicos
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ÁNODOS
+
RECUBRIMIENTO
FLUORESCENTE
PANTALLA
+
3.000
CÁTODO
RX
U.V
HAZ DE
ELECTRONES
VISIBLE
I.R.
INTENSIDAD
DEL HAZ DE
ELECTRONES
(5-10 MHz)
Radiaciones Ionizantes
DEFLEXIÓN
HORIZONTAL
(15-25 KHz)
DEFLEXIÓN
VERTICAL
(50-80 Hz)
+ 10-25 KV
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Riesgos de origen nuclear
ASEPEYO
El individuo está sometido a un campo de radiación originado por fuentes
exteriores a él y con las que no tiene contacto directo.
Si todo el organismo está expuesto existe irradiación global. En otro caso es
irradiación parcial.
La irradiación externa cesa cuando el individuo expuesto se retira del campo de
irradiación.
El individuo entra en contacto con la propia fuente radiactiva, dispersa en el
ambiente (contaminación ambiental) o depositada sobre las superficies
(contaminación superficial).
Es contaminación externa cuando sólo afecta a la piel.
Es contaminación interna cuando penetra en el organismo por inhalación
(respiración en ambiente contaminado), ingestión (alimentos, objetos llevados a
la boca), heridas o a través de la piel.
Radiaciones Ionizantes
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Unidades en física atómica
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ASEPEYO
En física atómica y nuclear se emplean las unidades del Sistema Internacional. Hay,
sin embargo, ciertas magnitudes que utilizan preferentemente unidades especiales.
Las energías se acostumbran a expresar en electronvolt (eV), siendo un electronvolt
la energía cinética que adquiere un electrón en el vacío sometido a un campo
eléctrico creado por una diferencia de potencial de 1 Volt.
Siendo la carga elemental e = 1,602177 x 10-19 C, se deduce que
1 eV = 1,602177 x 10-19 J
En física nuclear, se utiliza el fermi como unidad de longitud
1 fermi (1 fm) = 10-15 m
y en física atómica, se utiliza el angström
1 angström (1 Å) = 10-10 m
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Radioactividad y reacciones nucleares
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Las propiedades dinámicas de los núcleos se caracterizan por la transición desde un estado
inicial de un nucleido a un estado final distinto, ya sea espontáneamente (desintegración
radiactiva) o artificialmente (reacción nuclear):
Las reacciones
Los nucleidos radiactivos emiten los siguientes tipos de
nucleares se producen
radiación por desintegración:
cuando dos partículas
4
formado
Rayos a.
a Se emite un núcleo de Helio 4
nucleares entran dentro
2 He
por dos neutrones y dos protones.
del radio de acción o
influencia mutua
226
222
4
Ra



→
Rn
+
He
88
86
2
interactuando y
transformándose,
Rayos b.
b El núcleo emite un electrón e (radioactividad b ) o
ocurriendo normalmente
un positrón e+ (radioactividad b+), además de un neutrino n
cuando un haz de
o antineutrino .
ν 60
60
−
partículas aceleradas
→28Ni + e + ν
27 Co 
inciden sobre blancos de
diferentes materiales. El
Rayos g.
g Un núcleo en estado excitado pasa a otro estado
proyectil que normalmente
de menor energía emitiendo radiación electromagnética en
se utiliza para provocar
forma de rayos g.
A
*
A
reacciones nucleares es el
X



→
Z
ZX + γ
neutrón.
(
Radiaciones Ionizantes
)
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Serie de desintegración del 238 U
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92
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238
α
U
(4,47·109
a)
234
Th
β−
(24,1 d)
234
β−
Pa
234
U
(2,45·105 a)
(1,17 min)
α
218
Po
α
(3,05 min)
222
Rn
α
(3,823 d)
226
α
Ra
230
Th
(8,0·104 a)
(1600 a)
α
214
Pb
(26,8 min)
β−
214
Bi
(19,7 min)
β−
214
Po
(1,64·10-4 s)
α
210
Pb
(22,3 a)
β−
206
Pb
(estable)
Radiaciones Ionizantes
α
210
Po
(138,4 d)
β−
210
Bi
(5,01 d)
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Prevención
Presentaciones
ASEPEYO
Magnitudes y unidades
relacionadas con la irradiación
exposición
Magnitud que mide la capacidad total de ionización del aire de la radiación
electromagnética (Rayos χ y γ). Se mide en Röentgen (R).
dosis absorbida
Magnitud utilizada para evaluar los efectos energéticos de una radiación en un
medio determinado. Se mide en Gray (también en Rad).
dosis equivalente
Magnitud utilizada para la evaluación del efecto biológico total de una irradiación en las
personas. Se mide en Sieverts (También en Rem).
actividad
Magnitud que mide el número de desintegraciones nucleares que ocurren por unidad
de tiempo en una sustancia radiactiva. El periodo de semidesintegración es el tiempo
necesario para que el número de átomos del elemento radioactivo se transforme en
la mitad. Se mide en Becquerels (También en Curios).
Radiaciones Ionizantes
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Presentaciones
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Principal legislación relativa a
radiaciones ionizantes
LEY 15/1980 de creación del “Consejo de Seguridad Nuclear”
Se establecen las funciones y competencias del CSN. Clasificación de las instalaciones
radiactivas de primera, segunda o tercera categoría, en función del nivel de actividad de los
nucleidos que se utilicen o de la tensión de pico de los aparatos de rayos X.
REAL DECRETO 783/2001: “Reglamento sobre protección sanitaria contra Radiaciones Ionizantes
Se establecen las normas básicas de protección radiológica. Se establecen los límites de dosis
equivalente. Se clasifican los trabajadores profesionalmente expuestos, los lugares de trabajo en
función del riesgo de exposición a radiaciones y los radionucleidos en función de su
radiotoxicidad relativa. Se dan las pautas para utilizar y registrar los dosímetros, y se detallan las
actividades que quedan exentas de declaración y autorización.
REAL DECRETO 1836/1999: “Reglamento sobre instalaciones nucleares y radiactivas”
Se fijan los requisitos para clasificar, autorizar y controlar instalaciones que trabajen con
radiación ionizante, además de definir los requisitos y atribuciones de los operadores y
supervisores de instalaciones nucleares y radiactivas. Deroga el Decreto 2869/72
Radiaciones Ionizantes
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Limitación dosis recibidas
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ASEPEYO
El Real Decreto 783/2001 que aprueba el “Reglamento sobre Protección
Sanitaria contra Radiaciones Ionizantes” tiene por objeto establecer las
normas básicas de protección radiológica para prevenir (evitar) los efectos
biológicos no estocásticos (deterministas) y limitar la probabilidad de
aparición de efectos biológicos estocásticos.
Los efectos estocásticos o aleatorios son aquellos que:
T
b
c
Son probables, no ciertos.
Tiempos de latencia muy largos.
No hay umbral de dosis.
El incremento de probabilidad del efecto depende
del aumento de dosis.
d La gravedad del efecto es independiente de la dosis.
e Puede provocar efectos somáticos y/o hereditarios.
Radiaciones Ionizantes
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Reglamento sobre protección sanitaria
contra radiaciones ionizantes
(R.D.738/2001)
PERSONAL PROFESIONALMENTE EXPUESTO
Límite total para exposición total y homogénea
del organismo
Limite anual de dosis para el cristalino
Límite anual de dosis para la piel
Límite anual en manos, pies, antebrazos y
tobillos
Menores de 18 años y mayores de 16
Mujeres gestantes; dosis en feto en
período de gestación
100 mSv (10 rems) periodo de
5 años máximo 1 año 50 mSv
150 mSv (15 rems)
500 mSv (50 rems)
500 mSv (50 rems)
6 mSv (0,6 rems)
1 mSv (0,1 rems)
PÚBLICO
Límite total para exposición total y homogénea
del organismo
Limite anual de dosis para el cristalino
Límite anual de dosis para la piel
Radiaciones Ionizantes
1 mSv (0,1 rems)15 mSv
(1,5 rems)
50 mSv (5 rems)
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R. D. 783 / 2001 prevención de la
exposición
Los trabajadores profesionalmente expuestos se clasifican en:
Categoría A.
Aquellos que por las condiciones en la que se realiza su trabajo no es improbable que
reciban dosis superiores a 6 mSv o a 3/10 de los límites anuales de dosis equivalentes
Categoría B.
Aquellos que es muy improbable que reciban dosis superiores a 6 mSv por año oficial o
a 3/10 de los límites de dosis equivalentes.
Para trabajadores pertenecientes al grupo A será obligatorio la utilización de dosímetros
individuales que midan la dosis externa y en caso de contaminación interna, la
realización de medidas o análisis para evaluar las dosis.
Para los trabajadores pertenecientes al grupo B, no será preceptivo el uso de
dosímetros personales, siempre y cuando se disponga de dosimetría de área.
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R. D. 783 / 2001 prevención de la
exposición
Los lugares de trabajo se clasifican en función del riesgo de exposición:
ZONA CONTROLADA
Zona controlada
Es aquella en la que no es
improbable
recibir dosis efectivas superiores
6 mSv por año oficial o 3/10 de
los límites de dosis equivalente
para cristalino, la piel y las
extremidades.
Zona vigilada
PELIGRO DE IRRADIACIÓN
ZONA VIGILADA
Es aquella en la que no siendo
zona controlada, exista la
posibilidad de recibir dosis
efectivas superiores a 1mSv por
año oficial o una una dosis
equivalente superior a 1/10 de
los límites de dosis equivalente.
PELIGRO DE IRRADIACIÓN
Radiaciones Ionizantes
Zona de libre
acceso
Es aquella en la que
es muy improbable
recibir dosis
superiores a 1mSv.
En ella no será
necesario establecer
medidas especiales
en materia de
protección
radiológica.
Además de las
zonas de
permanencia
limitada, de acceso
prohibido, y de
permanencia
reglamentada.
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Efectos de las radiaciones
ionizantes en los organismos vivos
Las radiaciones ionizantes provocan a su paso por un organismo vivo un rosario de
ionizaciones, que perturban la organización de los átomos rompiendo los enlaces
moleculares, separando moléculas de agua y originando reacciones de afinidad
química todavía mal conocidas.
Estas alteraciones bioquímicas provocan tarde o temprano una disminución de
actividad de las células o una alteración de su estructura. Si las dosis son pequeñas
y distribuidas en el tiempo permiten al organismo reorganizarse y regenerarse solo.
Pero si son grandes e intensas, pueden provocar importantes efectos irreversibles.
Estos efectos pueden ser somáticos o genéticos. Los somáticos los sufre la misma
persona expuesta, y los genéticos se transmiten a los descendientes de la persona
expuesta a causa de la mutación de genes.
Radiaciones Ionizantes
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ASEPEYO
Dosis y efectos biológicos agudos
de la irradiación
Se mencionan las dosis elevadas recibidas de una sola vez y los efectos
biológicos que producirían, además de dosis habituales a efectos de
comparación.
6 Dosis equivalentes de 0,1 mSv se reciben por una radiografía torácica.
6 Dosis de 0,4 mSv se reciben durante un año a nivel del mar de radiación
cósmica.
6 Dosis de 0,25 Sv originan alteraciones hematológicas.
6 Dosis de 1 Sv originan náuseas, vómitos, diarrea con posterior fiebre,
úlceras en garganta y boca, pérdida de cabellos y hemorragias.
6 Dosis de 3 Sv originan náuseas, vómitos y fatiga el primer día, con un 20%
de muertes aproximadamente en el primer mes, recuperándose el resto en
un plazo de tres meses.
6 Dosis de 6 a 10 Sv. Edema cerebral y muerte en uno o dos días. Si se
sobrevive, la recuperación es muy lenta.
Radiaciones Ionizantes
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www.asepeyo.es
www.formacionsh.asepeyo.es
Area de Higiene de Agentes Físicos
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