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Protección radiológica

Un radiólogo en la Primera Guerra Mundial con ropa protectora y casco. La protección radiológica , también conocida como protección radiológica , es definida por el Organismo ...

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Un radiólogo en la Primera Guerra Mundial  con ropa protectora y casco.

La protección radiológica , también conocida como protección radiológica , es definida por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) como "La protección de las personas contra los efectos nocivos de la exposición a la radiación ionizante y los medios para lograrla". [ 1 ] La exposición puede provenir de una fuente de radiación externa al cuerpo humano o deberse a la irradiación interna causada por la ingestión de contaminación radiactiva .

La radiación ionizante se utiliza ampliamente en la industria y la medicina, y puede representar un riesgo significativo para la salud al causar daños microscópicos en los tejidos vivos. Existen dos categorías principales de efectos de la radiación ionizante en la salud. A altas exposiciones, puede causar efectos tisulares, también llamados efectos deterministas debido a la certeza de que ocurran, indicados convencionalmente por la unidad gray y que dan lugar al síndrome de radiación aguda . Para exposiciones de bajo nivel, puede haber riesgos estadísticamente elevados de cáncer inducido por radiación , llamados efectos estocásticos debido a la incertidumbre de que ocurran, indicados convencionalmente por la unidad sievert .

Fundamental para la protección radiológica es evitar o reducir la dosis mediante medidas de protección sencillas como el tiempo, la distancia y el blindaje. La duración de la exposición debe limitarse a lo estrictamente necesario, la distancia a la fuente de radiación debe maximizarse y la fuente o el objetivo deben estar blindados siempre que sea posible. Para medir la dosis personal recibida en exposiciones laborales o de emergencia, se utilizan dosímetros personales para la radiación externa y técnicas de bioensayo para la dosis interna debida a la ingestión de contaminación radiactiva.

Para la protección radiológica y la evaluación dosimétrica , la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) y la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación (ICRU) publican recomendaciones y datos que se utilizan para calcular los efectos biológicos en el cuerpo humano de ciertos niveles de radiación y, de este modo, aconsejar límites aceptables de absorción de dosis.

Principios

Relaciones políticas internacionales en materia de protección radiológica. La ICRP es generalmente reconocida por los organismos reguladores como la autoridad internacional en buenas prácticas.
Cantidades de dosis externas utilizadas en protección radiológica y dosimetría - basadas en el informe 57 de la ICRU
Gráfico que muestra las relaciones entre la radiactividad y la radiación ionizante detectada.

La ICRP recomienda, desarrolla y mantiene el Sistema Internacional de Protección Radiológica, basado en la evaluación del amplio conjunto de estudios científicos disponibles para equiparar el riesgo con los niveles de dosis recibidas. Los objetivos de salud del sistema son "gestionar y controlar las exposiciones a la radiación ionizante de manera que se prevengan los efectos deterministas y se reduzcan los riesgos de los efectos estocásticos en la medida razonablemente posible". [ 2 ]

Las recomendaciones de la ICRP se transmiten a los organismos reguladores nacionales y regionales, que tienen la oportunidad de incorporarlas a su propia legislación; este proceso se ilustra en el diagrama de bloques adjunto. En la mayoría de los países, una autoridad reguladora nacional trabaja para garantizar un entorno radiológico seguro en la sociedad, estableciendo requisitos de limitación de dosis que, por lo general, se basan en las recomendaciones de la ICRP.

Situaciones de exposición

La ICRP reconoce las situaciones de exposición planificadas, de emergencia y existentes, como se describe a continuación; [ 3 ]

  • Exposición planificada : definida como "...donde la protección radiológica se puede planificar con anticipación, antes de que ocurran las exposiciones, y donde la magnitud y el alcance de las exposiciones se pueden predecir razonablemente". [ 4 ] Estas son situaciones como las de exposición ocupacional, donde es necesario que el personal trabaje en un entorno de radiación conocido.
  • Exposición de emergencia : definida como "...situaciones inesperadas que pueden requerir acciones de protección rápidas". [ 5 ] Esto sería, por ejemplo, un evento nuclear de emergencia.
  • Exposición existente : definida como "...aquellas que ya existen cuando se debe tomar una decisión sobre el control". [ 6 ] Estas pueden ser, por ejemplo, de materiales radiactivos de origen natural (uranio, torio, etc.) que existen en el medio ambiente.

Regulación de la absorción de dosis

La ICRP utiliza los siguientes principios generales para todas las situaciones de exposición controlables. [ 7 ]

  • Justificación: No se permite el uso innecesario de radiación, lo que significa que las ventajas deben superar las desventajas.
  • Limitación: Cada individuo debe estar protegido contra riesgos excesivos mediante la aplicación de límites individuales de dosis de radiación.
  • Optimización: Este proceso está diseñado para aplicarse a aquellas situaciones que se consideran justificadas. Significa que la probabilidad de exposición, el número de personas expuestas y la magnitud de sus dosis individuales deben mantenerse tan bajos como sea razonablemente posible ( ALARA o ALARP). Tiene en cuenta factores económicos y sociales.

Factores que influyen en la absorción de dosis externas

Hay tres factores que controlan la cantidad, o dosis, de radiación recibida de una fuente. La exposición a la radiación se puede controlar mediante una combinación de estos factores:

  1. Tiempo : Reducir el tiempo de exposición disminuye la dosis efectiva proporcionalmente. Un ejemplo de cómo reducir las dosis de radiación disminuyendo el tiempo de exposición podría ser mejorar la capacitación del personal para reducir el tiempo que tardan en manipular una fuente radiactiva.
  2. Distancia : Aumentar la distancia reduce la dosis debido a la ley del cuadrado inverso . La distancia puede ser tan simple como manipular la fuente con pinzas en lugar de con los dedos. Por ejemplo, si surge un problema durante una fluoroscopia , aléjese del paciente si es posible.
  3. Blindaje : Las fuentes de radiación pueden blindarse con material sólido o líquido que absorbe la energía de la radiación. El término «escudo biológico» se utiliza para referirse al material absorbente colocado alrededor de un reactor nuclear u otra fuente de radiación, con el fin de reducir la radiación a un nivel seguro para los seres humanos. Los materiales de blindaje son hormigón y plomo, con un espesor de 0,25 mm para la radiación secundaria y de 0,5 mm para la radiación primaria [ 8 ].

absorción de dosis interna

Caja de guantes de gran tamaño utilizada en la industria nuclear para contener partículas radiactivas en suspensión en el aire.

La dosis interna, debida a la inhalación o ingestión de sustancias radiactivas, puede producir efectos estocásticos o deterministas, dependiendo de la cantidad de material radiactivo ingerido y de otros factores biocinéticos .

El riesgo de una fuente interna de bajo nivel está representado por la cantidad de dosis comprometida , que tiene el mismo riesgo que la misma cantidad de dosis efectiva externa .

La ingesta de material radiactivo puede producirse a través de cuatro vías:

  • inhalación de contaminantes transportados por el aire, como el gas radón y partículas radiactivas.
  • ingestión de contaminación radiactiva en alimentos o líquidos
  • absorción de vapores como el óxido de tritio a través de la piel
  • inyección de radioisótopos médicos como el tecnecio-99m

Los riesgos laborales derivados de las partículas radiactivas en suspensión en el aire durante las aplicaciones nucleares y radioquímicas se reducen considerablemente gracias al uso generalizado de cajas de guantes para contener dicho material. Para protegerse de la inhalación de partículas radiactivas presentes en el aire ambiente, se utilizan respiradores con filtros de partículas.

Para controlar la concentración de partículas radiactivas en el aire ambiente, los instrumentos de monitorización de partículas radiactivas miden la concentración o la presencia de materiales en suspensión en el aire.

Para la detección de materiales radiactivos ingeridos en alimentos y bebidas, se utilizan métodos de análisis radiométrico de laboratorio especializados para medir la concentración de dichos materiales.

Diversas dosis de radiación en sieverts, que van desde insignificantes hasta letales.
Comparación visual de la exposición radiológica derivada de las actividades cotidianas.

La ICRP recomienda una serie de límites para la absorción de dosis en la tabla 8 del informe 103 de la ICRP. Estos límites son "situacionales", para situaciones planificadas, de emergencia y existentes. Dentro de estas situaciones, se dan límites para ciertos grupos expuestos; [ 9 ]

  • Exposición planificada: límites establecidos para la exposición ocupacional, médica y pública. El límite de exposición ocupacional de dosis efectiva es de 20 mSv por año, promediado durante períodos definidos de 5 años, sin que ningún año supere los 50 mSv. El límite de exposición pública es de 1 mSv por año. [ 10 ]
  • Exposición de emergencia: límites establecidos para la exposición ocupacional y pública.
  • Exposición existente: niveles de referencia para todas las personas expuestas.

La tabla de dosis de información pública del Departamento de Energía de EE. UU., que se muestra aquí a la derecha, se rige por la normativa estadounidense, basada en las recomendaciones de la ICRP. Cabe destacar que los ejemplos de las líneas 1 a 4 utilizan una escala de tasa de dosis (radiación por unidad de tiempo), mientras que los ejemplos 5 y 6 utilizan una escala de dosis total acumulada.

ALARP y ALARA

ALARP es un acrónimo de un principio importante en la exposición a la radiación y otros riesgos para la salud laboral, y en el Reino Unido significa Tan Bajo Como Es Razonablemente Practicable. [ 11 ] El objetivo es minimizar el riesgo de exposición radiactiva u otro peligro, teniendo en cuenta que cierta exposición puede ser aceptable para llevar a cabo la tarea en cuestión. El término equivalente ALARA , Tan Bajo Como Es Razonablemente Alcanzable, se usa con más frecuencia fuera del Reino Unido.

Este compromiso se ilustra claramente en radiología . La aplicación de radiación puede ayudar al paciente al proporcionar a los médicos y otros profesionales sanitarios un diagnóstico médico, pero la exposición del paciente debe ser lo suficientemente baja como para mantener la probabilidad estadística de cánceres o sarcomas (efectos estocásticos) por debajo de un nivel aceptable y para eliminar los efectos deterministas (por ejemplo, enrojecimiento de la piel o cataratas). Se considera que un nivel aceptable de incidencia de efectos estocásticos es equivalente al riesgo que presenta para un trabajador en otros trabajos con radiación generalmente considerados seguros.

Esta política se basa en el principio de que cualquier cantidad de exposición a la radiación, por pequeña que sea, puede aumentar la probabilidad de efectos biológicos negativos como el cáncer . También se basa en el principio de que la probabilidad de que se produzcan efectos negativos de la exposición a la radiación aumenta con la dosis acumulada a lo largo de la vida. Estas ideas se combinan para formar el modelo lineal sin umbral, que establece que no existe un umbral a partir del cual se produzca un aumento en la tasa de aparición de efectos estocásticos con el aumento de la dosis. Al mismo tiempo, la radiología y otras prácticas que implican el uso de radiación ionizante aportan beneficios, por lo que reducir la exposición a la radiación puede disminuir la eficacia de una práctica médica. El coste económico, por ejemplo, de añadir una barrera contra la radiación, también debe tenerse en cuenta al aplicar el principio ALARP. La tomografía computarizada , más conocida como TC o TAC, ha contribuido enormemente a la medicina, aunque no sin cierto riesgo. La radiación ionizante utilizada en las tomografías computarizadas puede provocar cáncer inducido por radiación . [ 12 ] La edad es un factor significativo en el riesgo asociado con las tomografías computarizadas, [ 13 ] y en procedimientos que involucran niños y sistemas que no requieren imágenes extensas, se utilizan dosis más bajas. [ 14 ]

Dosímetros de radiación personales

El dosímetro de radiación es un instrumento importante para medir la dosis personal. Lo lleva puesto la persona monitorizada y se utiliza para estimar la dosis de radiación externa que recibe. Se utilizan para radiación gamma, rayos X, beta y otras radiaciones de alta penetración, pero no para radiaciones de baja penetración como las partículas alfa. Tradicionalmente, se utilizaban placas de película para la monitorización a largo plazo y dosímetros de fibra de cuarzo para la monitorización a corto plazo. Sin embargo, estos han sido reemplazados en su mayoría por placas de dosimetría termoluminiscente (TLD) y dosímetros electrónicos. Los dosímetros electrónicos pueden emitir una alarma si se alcanza un umbral de dosis preestablecido, lo que permite trabajar de forma más segura en niveles de radiación potencialmente más altos, donde la dosis recibida debe monitorizarse continuamente.

Los trabajadores expuestos a la radiación, como los técnicos de radiología , los operarios de centrales nucleares , los médicos que utilizan radioterapia , los que trabajan en laboratorios con radionúclidos y los equipos de materiales peligrosos, deben llevar dosímetros para registrar su exposición laboral. Estos dispositivos se denominan generalmente "dosímetros legales" si han sido aprobados para registrar la dosis recibida por el personal con fines reglamentarios.

Los dosímetros pueden usarse para obtener la dosis corporal total, y también existen tipos especializados que se pueden llevar en los dedos o sujetar a un casco para medir la irradiación corporal localizada en actividades específicas.

Los tipos comunes de dosímetros portátiles para radiación ionizante incluyen: [ 15 ] [ 16 ]

Protección radiológica

Diagrama que muestra las distintas formas de radiación ionizante y el tipo de material que se utiliza para detener o reducir ese tipo de radiación.
Coeficiente de absorción total del plomo (número atómico 82) para rayos gamma, representado en función de la energía gamma, y ​​las contribuciones de los tres efectos. En este caso, el efecto fotoeléctrico predomina a bajas energías. Por encima de 5 MeV, la producción de pares comienza a predominar.
Un castillo de plomo construido para proteger una muestra radiactiva en un laboratorio, siendo una forma de blindaje de plomo .

Los distintos tipos de radiación ionizante interactúan de maneras diferentes con el material de blindaje. Por lo tanto, se utilizan diferentes técnicas de blindaje según la aplicación, el tipo y la energía de la radiación.

El blindaje reduce la intensidad de la radiación, aumentando con el grosor. La dosis disminuye exponencialmente con el grosor del material de blindaje. El valor de blindaje de un material se indica normalmente mediante un parámetro llamado " capa de semirreducción ", es decir, el grosor necesario para reducir a la mitad la dosis, para un tipo de radiación (p. ej., α, β o γ) y energía determinados. Por ejemplo, un blindaje práctico en un refugio antiaéreo con diez capas de tierra compactada, cada una con un grosor igual a la capa de semirreducción del material para esa radiación, reducirá la dosis a 1/1024 de su intensidad original (es decir, 2 −10 ). Casi cualquier material puede proporcionar un blindaje adecuado contra la radiación si se utiliza con el grosor suficiente.

La efectividad de un material de blindaje generalmente aumenta con su número atómico ( Z ), excepto en el caso del blindaje de neutrones, que se blinda más fácilmente con materiales como absorbentes y moderadores de neutrones, tales como compuestos de boro (por ejemplo , ácido bórico ), cadmio , carbono e hidrógeno .

El blindaje de Z gradual es un laminado de varios materiales con diferentes valores de Z ( números atómicos ) diseñado para proteger contra diferentes tipos de radiación ionizante . En comparación con el blindaje de un solo material, se ha demostrado que la misma masa de blindaje de Z gradual reduce la penetración de electrones en más del 60 %. [ 17 ] Se utiliza comúnmente en detectores de partículas basados ​​en satélites, ofreciendo varios beneficios:

  • protección contra daños por radiación
  • reducción del ruido de fondo para detectores
  • menor masa en comparación con el blindaje de un solo material

Los diseños varían, pero generalmente implican un gradiente desde elementos de alto Z (normalmente tantalio ) a través de elementos de Z sucesivamente más bajos como el estaño , el acero y el cobre , generalmente terminando con aluminio . A veces se utilizan incluso materiales más ligeros como el polipropileno o el carburo de boro . [ 18 ] [ 19 ]

En un blindaje de Z gradual típico , la capa de alto Z dispersa eficazmente los protones y electrones. También absorbe los rayos gamma, que producen fluorescencia de rayos X. Cada capa subsiguiente absorbe la fluorescencia de rayos X del material anterior, reduciendo finalmente la energía a un nivel adecuado. Cada disminución de energía produce radiación de frenado y electrones Auger , que están por debajo del umbral de energía del detector. Algunos diseños también incluyen una capa exterior de aluminio, que puede ser simplemente la piel del satélite. La eficacia de un material como blindaje biológico está relacionada con su sección transversal de dispersión y absorción , y, en una primera aproximación, es proporcional a la masa total del material por unidad de área interpuesta a lo largo de la línea de visión entre la fuente de radiación y la región que se va a proteger. Por lo tanto, la resistencia o "espesor" del blindaje se mide convencionalmente en unidades de g/cm² . La radiación que logra atravesarlo disminuye exponencialmente con el espesor del blindaje. En las instalaciones de rayos X , las paredes que rodean la sala con el generador de rayos X pueden contener blindaje de plomo , como láminas de plomo, o el yeso puede contener sulfato de bario . Los operadores observan el objetivo a través de una pantalla de vidrio emplomado o, si deben permanecer en la misma sala que el objetivo, usan delantales de plomo .

Radiación de partículas

La radiación de partículas consiste en un flujo de partículas cargadas o neutras, tanto iones cargados como partículas elementales subatómicas. Esto incluye el viento solar , la radiación cósmica y el flujo de neutrones en los reactores nucleares .

Radiación electromagnética

La radiación electromagnética consiste en emisiones de ondas electromagnéticas , cuyas propiedades dependen de la longitud de onda .

  • La radiación de rayos X y gamma se absorbe mejor por átomos con núcleos pesados ; cuanto más pesado es el núcleo, mejor es la absorción. En algunas aplicaciones especiales, se utilizan uranio empobrecido o torio [ 21 ] , pero el plomo es mucho más común; a menudo se requieren varios cm . El sulfato de bario también se utiliza en algunas aplicaciones. Sin embargo, cuando el costo es importante, se puede utilizar casi cualquier material, pero debe ser mucho más grueso. La mayoría de los reactores nucleares utilizan blindajes de hormigón grueso para crear un blindaje biológico con una capa delgada de plomo refrigerada por agua en el interior para proteger el hormigón poroso del refrigerante interno. El hormigón también se fabrica con agregados pesados, como barita o magnetita , para ayudar a las propiedades de blindaje del hormigón. Los rayos gamma se absorben mejor por materiales con números atómicos altos y alta densidad, aunque ninguno de estos efectos es importante comparado con la masa total por área en la trayectoria del rayo gamma.
  • La radiación ultravioleta (UV) es ionizante en sus longitudes de onda más cortas, pero no penetra, por lo que puede protegerse con capas finas y opacas como protector solar , ropa y gafas protectoras. La protección contra la radiación UV es más sencilla que contra las otras formas de radiación mencionadas anteriormente, por lo que a menudo se considera por separado.

En algunos casos, un blindaje inadecuado puede empeorar la situación, ya que la radiación interactúa con el material de blindaje y genera radiación secundaria que los organismos absorben con mayor facilidad. Por ejemplo, si bien los materiales con un número atómico elevado son muy eficaces para blindar fotones , su uso para blindar partículas beta puede aumentar la exposición a la radiación debido a la producción de rayos X de frenado ; por lo tanto, se recomiendan materiales con un número atómico bajo. Asimismo, el uso de un material con una alta sección transversal de activación neutrónica para blindar neutrones provocará que el propio material de blindaje se vuelva radiactivo y, por consiguiente, más peligroso que si no estuviera presente.

equipo de protección personal

El equipo de protección personal (EPP) incluye toda la ropa y los accesorios que se pueden usar para prevenir enfermedades y lesiones graves como resultado de la exposición a material radiactivo. Esto incluye un SR100 (protección durante 1 hora) y un SR200 (protección durante 2 horas). Debido a que la radiación puede afectar a los seres humanos a través de la contaminación interna y externa, se han desarrollado diversas estrategias de protección para protegerlos de los efectos nocivos de la exposición a la radiación proveniente de un amplio espectro de fuentes. [ 22 ] A continuación, se describen algunas de estas estrategias desarrolladas para proteger contra la radiación interna, externa y de alta energía.

equipos de protección contra la contaminación interna

Los equipos de protección contra la contaminación interna protegen contra la inhalación e ingestión de material radiactivo. La acumulación interna de material radiactivo provoca la exposición directa de órganos y tejidos a la radiación. Los equipos de protección respiratoria que se describen a continuación están diseñados para minimizar la posibilidad de inhalación o ingestión de dicho material cuando los trabajadores de emergencias están expuestos a entornos potencialmente radiactivos.

Respiradores purificadores de aire reutilizables (APR)

  • Pieza facial elástica que se coloca sobre la boca y la nariz.
  • Contiene filtros, cartuchos y recipientes para brindar mayor protección y mejor filtración.

Respirador purificador de aire motorizado (PAPR)

  • El soplador alimentado por batería fuerza la contaminación a través de filtros purificadores de aire.
  • Aire purificado suministrado a presión positiva a la pieza facial

Respirador de aire suministrado (SAR)

  • Aire comprimido suministrado desde una fuente fija a la pieza facial.

Respirador de escape auxiliar

  • Protege al usuario de la inhalación de gases, vapores, humos y polvo nocivos.
  • Puede diseñarse como un respirador de escape purificador de aire (APER) o como un respirador de tipo equipo de respiración autónomo (SCBA).
  • Los respiradores de escape tipo SCBA tienen una fuente de aire respirable incorporada y una capucha que proporciona una barrera contra el aire exterior contaminado.

Equipo de respiración autónomo (SCBA)

  • Proporciona aire comprimido muy puro y seco a la mascarilla facial completa a través de una manguera.
  • El aire se exhala al ambiente.
  • Debe usarse al entrar en entornos inmediatamente peligrosos para la vida y la salud (IDLH) o cuando la información es insuficiente para descartar una atmósfera IDLH.

equipos de protección contra la contaminación externa

Los equipos de protección contra la contaminación externa crean una barrera que impide que el material radiactivo se deposite externamente en el cuerpo o la ropa. El equipo de protección dérmica que se describe a continuación actúa como una barrera que impide que el material radiactivo entre en contacto físico con la piel, pero no protege contra la radiación de alta energía que penetra externamente.

Traje interior resistente a productos químicos

  • Mono poroso: protección dérmica contra aerosoles, partículas secas y líquidos no peligrosos.
  • Traje integral no poroso para brindar protección dérmica contra:
    • Polvos y sólidos secos
    • Patógenos transmitidos por la sangre y riesgos biológicos
    • Salpicaduras químicas y aerosoles de ácidos/bases inorgánicos
    • Salpicaduras leves de líquidos químicos tóxicos y corrosivos.
    • Productos químicos y materiales industriales tóxicos

Equivalente de nivel C: Equipo de búnker

  • Ropa de protección para bomberos
  • Resistente al fuego y al agua
  • Casco, guantes, calzado y capucha

Equivalente de nivel B: Traje de encapsulación no hermético

  • Diseñado para entornos que representan riesgos inmediatos para la salud, pero que no contienen sustancias que puedan ser absorbidas por la piel.

Equivalente de nivel A: Traje de protección química y contra vapores totalmente encapsulado

  • Diseñado para entornos que representan riesgos inmediatos para la salud y contienen sustancias que pueden ser absorbidas por la piel.

radiación penetrante externa

Existen diversas soluciones para protegerse de la exposición a radiación de baja energía, como los rayos X. El uso de prendas de protección de plomo, como delantales de plomo, puede proteger a pacientes y profesionales sanitarios de los efectos potencialmente dañinos de la radiación durante los exámenes médicos cotidianos. Es perfectamente factible proteger grandes superficies corporales de la radiación de baja energía, ya que se requiere muy poco material de protección para brindar la protección necesaria.

La protección personal contra radiaciones de alta energía, como la radiación gamma, es muy difícil de lograr, ya que la gran cantidad de material de blindaje necesaria para proteger adecuadamente todo el cuerpo haría prácticamente imposible el movimiento funcional. Por ello, el blindaje parcial de los órganos internos radiosensibles es la estrategia de protección más viable.

El peligro inmediato de la exposición intensa a la radiación gamma de alta energía es el síndrome de radiación aguda (SRA), resultado del daño irreversible de la médula ósea. El concepto de blindaje selectivo se basa en el potencial regenerativo de las células madre hematopoyéticas presentes en la médula ósea. La capacidad regenerativa de las células madre hace necesario proteger solo la cantidad suficiente de médula ósea para repoblar el cuerpo con células madre sanas tras la exposición: un concepto similar al que se aplica en el trasplante de células madre hematopoyéticas (TCMH), un tratamiento común para pacientes con leucemia. Este avance científico permite el desarrollo de una nueva clase de equipo de protección relativamente ligero que protege altas concentraciones de médula ósea para retrasar la aparición del subsíndrome hematopoyético del síndrome de radiación aguda a dosis mucho más elevadas.

Una técnica consiste en aplicar un blindaje selectivo para proteger la alta concentración de médula ósea almacenada en las caderas y otros órganos radiosensibles en la zona abdominal. Esto permite a los equipos de primera intervención realizar de forma segura las misiones necesarias en entornos radiactivos. [ 23 ]

Instrumentos de protección radiológica

La medición práctica de la radiación mediante instrumentos de protección radiológica calibrados es fundamental para evaluar la eficacia de las medidas de protección y para estimar la dosis de radiación que probablemente reciban las personas. Los instrumentos de medición para la protección radiológica pueden ser fijos (instalados en una posición fija) o portátiles (de mano o transportables).

Instrumentos instalados

Los instrumentos instalados se fijan en posiciones que se consideran importantes para evaluar el riesgo general de radiación en un área. Algunos ejemplos son los monitores de radiación de área, los monitores de bloqueo gamma, los monitores de salida de personal y los monitores de partículas en suspensión.

El monitor de radiación de área medirá la radiación ambiental, generalmente rayos X, rayos gamma o neutrones; estas son radiaciones que pueden tener niveles de radiación significativos en un rango superior a decenas de metros desde su fuente y, por lo tanto, cubrir una amplia área.

Los monitores de enclavamiento de radiación gamma se utilizan en aplicaciones para prevenir la exposición accidental de los trabajadores a una dosis excesiva, impidiendo el acceso del personal a un área cuando hay un alto nivel de radiación. Estos dispositivos bloquean directamente el acceso al proceso.

Los monitores de contaminación atmosférica miden la concentración de partículas radiactivas en el aire ambiente para prevenir la ingestión o el depósito de dichas partículas en los pulmones del personal. Estos instrumentos suelen activar una alarma local, pero a menudo están conectados a un sistema de seguridad integrado que permite evacuar áreas de la planta e impedir que el personal acceda a zonas con alta contaminación atmosférica.

Los monitores de salida de personal (PEM, por sus siglas en inglés) se utilizan para supervisar a los trabajadores que salen de un área controlada por contaminación o potencialmente contaminada. Estos pueden ser monitores de mano, sondas de inspección de ropa o monitores de cuerpo entero. Monitorean la superficie del cuerpo y la ropa de los trabajadores para comprobar si se ha depositado alguna contaminación radiactiva . Generalmente miden radiación alfa, beta o gamma, o combinaciones de estas.

El Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido publica una guía de buenas prácticas a través de su Foro de Metrología de Radiación Ionizante sobre el suministro de dichos equipos y la metodología para calcular los niveles de alarma que se deben utilizar. [ 24 ]

Instrumentos portátiles

Medidor de radiación de cámara de ionización portátil en uso para determinar la tasa de dosis superficial en uno de los tres generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) de la nave espacial Cassini.

Los instrumentos portátiles son aquellos que se pueden sostener con la mano o transportar. Generalmente, se utilizan como medidores de radiación para inspeccionar objetos o personas en detalle, o para evaluar áreas donde no hay instrumentación instalada. También se pueden usar para monitorear la salida de personal o para verificar la contaminación del personal en el campo. Estos instrumentos suelen medir radiación alfa, beta o gamma, o combinaciones de estas.

Los instrumentos transportables son, por lo general, instrumentos que normalmente se instalarían de forma permanente, pero que se colocan temporalmente en un área con riesgo potencial para proporcionar monitoreo continuo. Estos instrumentos suelen instalarse sobre carros para facilitar su despliegue y se utilizan en situaciones operativas temporales.

En el Reino Unido, el HSE ha publicado una guía para el usuario sobre cómo seleccionar el instrumento de medición de radiación adecuado para la aplicación en cuestión. [ 25 ] Esta guía abarca todas las tecnologías de instrumentos de radiación y constituye una útil guía comparativa.

Tipos de instrumentos

A continuación se enumeran varios tipos de instrumentos de detección de uso común, que se utilizan tanto para la monitorización fija como para la monitorización mediante reconocimientos.

La siguiente tabla muestra las principales magnitudes y unidades relacionadas con la radiación.

Relación entre algunas unidades de radiación ionizante [ 26 ]

Riesgos radiológicos en la aeronáutica y la astronáutica

Las naves espaciales, tanto robóticas como tripuladas, deben lidiar con el entorno de alta radiación del espacio exterior. La radiación emitida por el Sol y otras fuentes galácticas , y atrapada en los "cinturones" de radiación, es más peligrosa y cientos de veces más intensa que fuentes de radiación como los rayos X médicos o la radiación cósmica normal que solemos experimentar en la Tierra. [ 27 ] Cuando las partículas intensamente ionizantes presentes en el espacio impactan el tejido humano, pueden causar daño celular y eventualmente provocar cáncer.

El método habitual de protección contra la radiación consiste en el blindaje de materiales mediante estructuras de naves espaciales y equipos (generalmente aluminio), posiblemente reforzado con polietileno en vuelos espaciales tripulados, donde la principal preocupación son los protones de alta energía y los iones de rayos cósmicos. En naves espaciales no tripuladas en entornos con alta dosis de electrones, como las misiones a Júpiter o la órbita terrestre media (MEO), puede resultar eficaz un blindaje adicional con materiales de alto número atómico. En misiones tripuladas de larga duración, se pueden aprovechar las buenas propiedades de blindaje del hidrógeno líquido y el agua.

El Laboratorio de Radiación Espacial de la NASA utiliza un acelerador de partículas que produce haces de protones o iones pesados. Estos iones son típicos de los acelerados en fuentes cósmicas y por el Sol. Los haces de iones se mueven a través de un túnel de transporte de 100 m (328 pies) hasta la sala de blancos blindada de 37 m² ( 400 pies cuadrados). Allí, impactan el blanco, que puede ser una muestra biológica o un material de blindaje. [ 27 ] En un estudio de la NASA de 2002, se determinó que los materiales con alto contenido de hidrógeno, como el polietileno o el agua , pueden reducir la radiación primaria y secundaria en mayor medida que los metales, como el aluminio. [ 28 ] El problema con este método de "blindaje pasivo" es que las interacciones de la radiación en el material generan radiación secundaria.

El blindaje activo, es decir, el uso de imanes, altos voltajes o magnetosferas artificiales para ralentizar o desviar la radiación, se ha considerado como una posible solución viable para combatir la radiación. Hasta ahora, el costo, la potencia y el peso del equipo de blindaje activo superan sus beneficios. Por ejemplo, el equipo de protección activa contra la radiación requeriría un volumen habitable para albergarlo, y las configuraciones magnéticas y electrostáticas a menudo no son homogéneas en intensidad, lo que permite que las partículas de alta energía penetren los campos magnéticos y eléctricos desde zonas de baja intensidad, como las cúspides en el campo magnético dipolar de la Tierra. En 2012, la NASA estaba investigando la arquitectura magnética superconductora para posibles aplicaciones de blindaje activo. [ 29 ]

Peligros de la radiación temprana

Utilizando un aparato de rayos X de tubo de Crookes primitivo en 1896. Un hombre observa su mano con un fluoroscopio para optimizar la emisión del tubo, mientras que el otro acerca la cabeza al mismo. No se toman precauciones.
Monumento a los Mártires de los Rayos X y del Radio de Todas las Naciones, erigido en 1936 en el hospital St. Georg de Hamburgo, en conmemoración de 359 de los primeros trabajadores de la radiología.

Los peligros de la radiactividad y la radiación no se reconocieron de inmediato. El descubrimiento de los rayos X en 1895 dio lugar a una experimentación generalizada por parte de científicos, médicos e inventores. Muchas personas comenzaron a relatar historias de quemaduras, pérdida de cabello y peores consecuencias en revistas técnicas ya en 1896. En febrero de ese año, los profesores John Daniel y William Lofland Dudley de la Universidad de Vanderbilt realizaron un experimento que consistió en irradiar la cabeza de Dudley con rayos X, lo que le provocó la pérdida de cabello. Un informe del Dr. HD Hawks, graduado del Columbia College, sobre las graves quemaduras que sufrió en la mano y el pecho durante una demostración con rayos X, fue el primero de muchos otros informes en Electrical Review . [ 30 ]

Muchos experimentadores, entre ellos Elihu Thomson en el laboratorio de Thomas Edison , William J. Morton y Nikola Tesla, también reportaron quemaduras. Elihu Thomson expuso deliberadamente un dedo a un tubo de rayos X durante un tiempo y experimentó dolor, hinchazón y ampollas. [ 31 ] Otros efectos, como los rayos ultravioleta y el ozono, a veces se atribuían al daño. [ 32 ] Muchos físicos afirmaban que la exposición a los rayos X no tenía ningún efecto. [ 31 ]

Ya en 1902, William Herbert Rollins escribió, casi con desesperación, que sus advertencias sobre los peligros del uso negligente de los rayos X no estaban siendo escuchadas, ni por la industria ni por sus colegas. Para entonces, Rollins había demostrado que los rayos X podían matar animales de experimentación, provocar abortos en cobayas preñadas y causar la muerte de fetos. [ 33 ] También recalcó que «los animales varían en su susceptibilidad a la acción externa de la luz X» y advirtió que estas diferencias debían tenerse en cuenta al tratar a pacientes con rayos X.

Antes de que se conocieran los efectos biológicos de la radiación, muchos físicos y empresas comenzaron a comercializar sustancias radiactivas como medicamentos patentados en forma de pigmentos fosforescentes. Algunos ejemplos eran los tratamientos con enemas de radio y las aguas con radio para beber como tónicos. Marie Curie protestó contra este tipo de tratamientos, advirtiendo que los efectos de la radiación en el cuerpo humano no se comprendían bien. Curie murió posteriormente de anemia aplásica , muy probablemente causada por la exposición a la radiación ionizante. En la década de 1930, tras varios casos de necrosis ósea y muerte de entusiastas de los tratamientos con radio, los productos medicinales que contenían radio y otras formas de pseudociencia radiactiva fueron retirados en gran medida del mercado.

Véase también

Referencias

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Notas

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