Conceptos básicos de radiaciones y protección a la radiación Introducción • La Radiación es un realidad de la vida. • Hay dos clases de Radiación : • Radiación no Ionizante • Radiación Ionizante • El origen de la radiación puede ser: • Radiación Natural • Radiación Artificial (hecha por el hombre) 2 Radiación y Radioactividad • Estructura del Átomo: • Protones (p) • Neutrones (n) • Electrones (e) 3 Isótopos • Los átomos tienen el mismo número atómico pero diferente número de masa. 12 6 C 14 6 C 4 Estructura Nuclear y Decaimiento Radiactivo • Algunos isótopos tienen una configuración inestable de protones o neutrones en el núcleo. Por la liberación de energía en forma de radiación ionizante, ellos alcanzan una configuración más estable. • Exceso de Energía, Exceso de Masa, o Desequilibrio de Carga 5 La Radiación causa ionización de: ATOMOS qué van a afectar MOLECULAS qué pueden afectar CELULAS qué pueden afectar TEJIDOS qué pueden afectar ORGANOS qué pueden afectar EL CUERPO ENTERO 6 La Radiación Ionizante y los Humanos Nivel Celular Reparo normal del daño La célula hija muere La lesión mata la célula Ausencia de reparo o reparo imperfecto antes de la reproducción 7 Radiactividad y Radiación • Tipos de Radiación • Emisión de Partículas (, - , + ) • Emisión de Fotones ( , rayos X) 8 Partículas Alfa • • • • • Carga: + 2 Peso: “grande” Rango en el aire: < 5 cm Blindaje: una hoja de papel Riesgo: Interior únicamente 9 Decaimiento Alfa 10 Partículas Beta • • • • • Carga: - 1 Peso: muy pequeño Rango en el aire: Dependiente de la Energía * Riesgo: Ambos interno y externo Blindaje: Bajo Z (ej. Lucite, plástico) *Rango Típico para emisión común beta: 32P (energía alta, 7 m) 14C (energía media, 30 cm) 3H (energía baja, 6 mm) 11 Decaimiento Beta 12 Radiación de Neutrones • Absorción Partícula Alfa (ej.: Am / Be) 9Be + 4He — 13C* — • Fisión Nuclear (ej. 235U ) 12C + 1n 235U + 1n — 236U* — PF1 + PF2 + 2 n • No carga y 1 u.m.a. de masa Z: no cambios A: 1 (p + n) 13 Fotones • Carga: Ninguna • Peso: Ninguno • Rango en el aire: varios kilómetros • Blindaje: Alto Z (ej.: Plomo) • Riesgo: Ambos, interno y externo Rayos-X y Gamma son idénticos, excepto en su origen. 14 Radiación Gamma () • Los núcleos tienen exceso de energía (excitación) • Puede seguir , -, + o decaimiento por Captura Electrónica • 241Am* — 241Am + • Z: no cambia (p) no cambia (p + n) A: 15 Rayos-X • El electrón excitado decae para una capa más interna • Radiación Bremsstrahlung (radiación de frenamiento) • -1e* — -1e + rayos X • Z: no cambia (p) A: no cambia (p + n) 16 Distancias de Penetración 17 Actividad • Actividad: la cantidad de material radiactivo presente en un momento dado • Unidad: becquerel (una transformación por segundo) • Símbolo: Bq • Unidad antigua: Curie 1Ci = 3.7 10 Bq 10 18 Radioactividad y Vida Media Nucleido: Vida Media: es el tiempo 3H necesario para una actividad dada 14C 32P disminuir a la mitad 125I Vida media 12.3 yr. 5,730 yr. 14.4 d. 60.1d. 19 Interacción con la Materia Partículas Cargadas • Ionización • Excitación Interacciones Eléctricas Sucede Ionización Cambios Químicos Efectos Biológicos 20 Dosis de Radiación y Cantidades Dosis Absorbida Energía dada por unidad de masa del tejido gray (Gy) Dosis Equivalente Dosis absorbida pesada por nocividad de diferentes radiaciones (factores peso de radiación) sievert (Sv) Dosis Efectiva Dosis Equivalente pesada con suceptibilidad de perjudicar tejidos diferentes (factores de peso por tejidos) sievert (Sv) Dosis efectiva Colectiva Dosis Efectiva para un grupo debido a una fuente de radiacón man Sv 21 Radiación de Fondo contribuye con 3 mSv/año por persona Radón - 2 mSv Cósmico - 0.3 mSv Terrestre - 0.3 mSv Alimentos - 0.4 mSv 22 Fuentes de Radiación Hechas por el Hombre contribuyen en Media con 0.6 mSv / año 0.05 mSv per trip 5.000 Km viajados en un año Médico - 0.5 mSv Plantas Nucleares y Precipitaciones Radiactivas < 0.05 mSv 23 Técnicas Básicas de Protección Radiológica • Riesgos externos : I. Tiempo II. Distancia III. Blindaje • Riesgos internos : I. Control Contaminación 24 Reducir Tiempo 25 Aumentar Distancia 26 Efecto de la Distancia en las Tasas de Dosis 25 mrem/hr @ 6 ft 100 mrem/hr @ 3 ft 27 Usar Blindaje 28 Blindajes • Emisiones Alfa (238U, 230Th, 241Am, 222Rn) • Papel • Emisiones Beta Baja Energía (3H, 14C, 35S, 33P) • Papel • Emisiones Beta Media/Alta Energía (32P) • Plástico • Emisiones Rayos-X & Gamma (125I, 51Cr, 60Co, 137Cs) • Plomo, concreto, acero, etc. • Fuentes de neutrones (Aceleradores, Reactores, Am/Be) • Agua, plástico, parafina, etc. 29 Guía de Dosis Efectiva OIEA Tareas mSv Acciones de salvamento de vidas < 500 Prevenir serias lesiones, impedir una gran dosis colectiva, prevenir el desarrollo de condiciones catastróficas < 100 Corto plazo para operaciones de recuperación, implementar acciones protectoras urgentes, monitoreo y toma de muestras < 50 Largo plazo para operaciones de recuperación, trabajo no conectado directamente con el accidente Guía de Exposición Ocupacional 30 La Radiación Ionizante y los Humanos Efectos Determinísticos • Una célula irradiada puede destruirse o puede ser destruida cuando se divide. • La muerte celular no equivale a un efecto para la salud. • Solamente la muerte celular masiva conduce a efectos. • Solamente dosis altas llevan a la muerte celular masiva. • Estos son los llamados efectos determinísticos. 31 Efectos Determinísticos para la Salud Descripción, Ejemplos • Aparecimiento precoz (días, semanas; execp. Catarata). • Existencia de un umbral de dosis específico para cada efecto. • Abajo del umbral - no hay efecto. • Mayor que el umbral – la gravedad depende del nivel de dosis de la radiación. 32 Efectos Determinísticos para la Salud Descripción, Ejemplos (cont.) • La curva de dosis-repuesta es sigmoidea. • Para dosis altas y tasas de dosis: • La tasa de dosis es muy importante para los efectos. • Algunos de los efectos determinísticos tienen características que los diferencian de efectos similares por otras causas; eso puede ayudar en la identificación de las personas afectadas. • La identificación de un evento inicial puede ocurrir por la aparición de un efecto determinístico no esperado. • Se necesita tratamiento especializado. 33 Efectos Determinísticos para la Salud Umbral para la Ocurrencia Efectos Determinísticos Tejido u Organo Dosis en menos de 2 dias [Gy] Cuerpo entero (médula ósea) 1 Muerte 1 – 2 meses Piel 3 Eritema 1 – 3 semanas Tiroides 5 Hipotiroidismo 1 – varios años Cristalinos 2 Catarata 6 meses - varios años Gónadas 3 Esterilidad definitiva semanas Feto 0.1 Tipo de Efecto Teratogénesis Tiempo de Ocurrencia 34 La Radiación Ionizante y los Humanos • • • • • Efectos Estocásticos Si la célula no se muere, pero el genoma resulta modificado, puede originarse un clon celular mutante. Después de muchos años, por intermedio de una de esas células, puede manifestarse un cáncer. Cualquier célula irradiada y capaz de dividirse, puede originar un cáncer. Si un gameto irradiado tiene su genoma modificado, y si ese gameto produce un embarazo, el feto resultante puede portar un problema genético. Cáncer y alteraciones hereditarias, son los efectos estocásticos de las radiaciones ionizantes. 35 Efectos Estocásticos para la Salud • No hay un umbral de dosis. • No se asume una dosis segura. • Manifestación tardía (años). • Período de latencia: Exceso de cáncer - incidencia Descripción, Ejemplos Leucemia Tumores sólidos • Muchos años para el cáncer. • Cientos de años para los efectos hereditarios. • La probabilidad aumenta con la dosis. • El grado de severidad no aumenta con la dosis. 6 36 12 18 24 30 Años pos-exposición 36 Efectos Estocásticos para la Salud Descripción, Ejemplos • Se cree que la curva dosisrespuesta sea relativamente linear. • La tasa de dosis puede tener un impacto modesto sobre el grado de riesgo. • Sin distinción con respecto al cáncer “espontáneo”. • Observable solamente en estudios epidemiológicos. • El mismo tratamiento. Riesgo Dosis 0 37 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO “Las tecnologías que usan el espectro electromagnético han brindado inmensos beneficios y han cambiado la manera de comunicarnos, la práctica médica, la forma de viajar, hacer negocios y la industria” COMPARACIÓN DISMINUCIÓN La intensidad del campo magnético (mG) disminuye con la distancia. Este campo magnético es de 60 Hz. FUENTES COMUNES DE REM ◼ ◼ ◼ ◼ ◼ Monitores y pantallas (3 - 30 kHz) Aparatos de radio de modulada (30 kHz - 3 Mhz) amplitud Calentadores industriales por inducción (0,3 - 3 MHz) Termoselladores Aparatos para diatermia quirúrgica (3 30 Mhz), FUENTES COMUNES DE REM ◼ Aparatos de radio de frecuencia modulada (30 300 Mhz). ◼ Teléfonos móviles, receptores de televisión, hornos microondas, aparatos para diatermia quirúrgica (0,3 - 3 Ghz) ◼ Aparatos de radar, dispositivos de enlace por satélite, sistemas de comunicaciones por microondas (3 - 30 Ghz) ◼ Radiaciones solares (3 - 300 Ghz). EFECTOS SOBRE LA SALUD REM DE > 10 GHz Los campos de radiofrecuencias de más de 10 GHz son absorbidos por la superficie de la piel, y es muy poca la energía que llega hasta los tejidos interiores. EFECTOS SOBRE LA SALUD REM DE > 10 GHz ◼ Catarata ocular y quemaduras cutáneas, se requieren densidades de potencia superiores a 1000 W/m2. ◼ Esas potencias, que no tienen lugar en la vida diaria, se producen en las inmediaciones de radares potentes. ◼ Las normas vigentes en materia de exposición prohiben la presencia humana en esas zonas EFECTOS SOBRE LA SALUD REM DE 1 - 10 GHz Penetran en los tejidos expuestos y producen calentamiento debido a la absorción de energía realizada. La profundidad de penetración del campo de radiofrecuencias en el tejido depende de la frecuencia del campo, siendo mayor en el caso de frecuencias bajas EFECTOS SOBRE LA SALUD REM DE 1 - 10 GHz ◼ ◼ Para producir daños se necesita un coeficiente de absorción específica de 4 W/kg. Esos niveles de energía se encuentran a decenas de metros de potentes antenas de frecuencia modulada, situadas en el extremo de altas torres, es decir, en zonas inaccesibles. EFECTOS SOBRE LA SALUD REM DE 1 MHZ - 10 GHz La mayor parte de los efectos perjudiciales para la salud que pueden producirse por la exposición a campos de radiofrecuencias de 1 Mhz a 10 Ghz se asocian a respuestas a procesos de calentamiento inducido, cuyo resultado son aumentos de la temperatura tisular o corporal superiores a 11°C EFECTOS SOBRE LA SALUD REM DE < 1 MHz Los campos de radiofrecuencias de menos de 1 Mhz no producen calentamientos apreciables EFECTOS CARCINOGÉNICOS • Los estudios de laboratorio no han mostrado que los campos electromagnéticos causen mutaciones que den inicio a un proceso canceroso. • Algunos estudios sugieren que pueden promover actividad cancerosa en las células que ya eran precancerosas OTROS EFECTOS SOBRE LA SALUD (Evidencias) • Efectos neurológicos: Escasa • Melatonina: No evidencia en humanos • Enfermedad de Alzheimer: Inadecuada • Reparación ósea: Hay fuerte evidencia • Depresión: inadecuada
