Efectos biológicos de la radiación
El cuerpo humano esta compuesto de diferentes tipos de células que contienen ADN en sus núcleos. Estas células se crecen y se multiplican mediante los procesos de mitosis y meiosis. Además, nuestro cuerpo esta principalmente constituido de agua. El frenado de la radiación se produce entonces por los átomos de las células, o por el agua de nuestro cuerpo. El efecto de la radiación al pasar por la materia es principalmente la ionización del material. Así que el agua del cuerpo es disociada en radicales libres: H, OH, H2O2.
Existen dos efectos fisiológicos de la radiación: los efectos somáticos y los efectos genéticos. Los efectos somáticos, son los mas directos, pudiendo acortar la vida de la persona. Las partículas alfa producen principalmente quemaduras superficiales en el tejido, provocando un enrojecimiento de la piel, pero los electrones, neutrones, rayos-X y rayos-gamma, tiene mayor penetración y pueden dañar órganos internos. Pueden producir hemorragias internas, iniciar un cáncer en órganos internos, dañar los ojos, daños a la médula ósea, o provocar leucemia.
Los elementos radioactivos que entran por la boca o nariz producen daños en el tracto gastrointestinal o en el tejido de los pulmones respectivamente. La tiroides tiene afinidad por el yodo. El yodo radioactivo puede quemar la glándula tiroides, pudiendo provocar la muerte. Las pastillas de yodo que se le da a la población son para saturar la glándula de yodo no radioactivo e impedir que el yodo radioactivo se acumule allí.
Por supuesto, las pastillas de yodo no pueden prevenir las otras enfermedades producidas por la radiación.
Los efectos genéticos son aquellos en los que la descendencia tiene características bien distintas a la de sus progenitores. En general estas modificaciones son tendientes a reducir sus chances de supervivencia. El efecto se puede extender por varias generaciones.
Observación: Los soviéticos admitieron el accidente nuclear de Chernobyl luego de que niveles de radiación considerables fueron detectados en una planta nuclear en Suecia. Se calcula que de los 500000 “liquidadores” que trabajaron limpiando la planta nuclear de Chernobyl, unos 200000 tuvieron problemas graves de salud en los años posteriores. Sin embargo, oficialmente solo se consideraron unos 4000 casos de cáncer adicionales como siendo consecuencia del accidente, y “solo” 57 muertes directas en el accidente.
Para entender los efectos de la radiación en el tejido humano se define una dosis (dose en ingles). Una dosis es la cantidad de energía absorbida por cada kilogramo de tejido expuesto a la radiación. En el sistema SI de unidades la unidad de dosis es el gray (Gy) equivalente a 1 J/kg. Por ejemplo, si nuestro tracto digestivo pesa 2 kgs y recibe 6 10-5 J como resultado de ingerir material radioactivo, la dosis es de:
D=(6 10-5 J)/2 kgs=3 10-5 J/kgs=3 10-5 Gy.
Otra unidad de radiación es el rad, que es igual a 0.01 J/kg, o sea, 1 Gy=100 rads.
La dosis en el tracto gastrointestinal seria entonces de 3 milirads.
Como el daño producido por algunos tipos de radiación es menor que otros se introduce el concepto de factor de calidad (QF). Esto es porque los rayos X y gammas no son tan dañinos como las partículas alfa y los neutrones. Se define dosis equivalente (H) como:
H=(QF)´D,
El factor de calidad por la dosis es la dosis equivalente.
Si D es expresado en Gy, H se expresa en Sieverts, mientras que si D es expresado en rads, H se expresa en rems.
Los factores de calidad para algunos tipos de radiación son:
Radiación | Factor de calidad (QF) |
Rayos-X, rayos-gamma, b | 1 |
Neutrones termales (0.025 eV) | 2 |
Protones de alta energia | 10 |
Neutrones de energía desconocida | 10 |
Iones pesados, a | 20 |
Si la radiación en el sistema gastrointestinal es debida a un elemento que emite partículas a, la dosis equivalente seria 20 veces mayor, igual a 0.6 mSv, o 60 milirems.
Los efectos biológicos de la radiación son acumulativos, pero también dependen de la tasa de la dosis, o sea de la dosis equivalente por unidad de tiempo, esto es, rems/hora, o sievert/hora.
En una radiografía de rayos X, del pecho, la radiación recibida equivale a 0.2 mSv.
¡
Una dosis de 20 rems (0.2 Sv) no tiene efectos clínicos inmediatos, pero una dosis de 400 rems (4 Sv) puede ser fatal. La cantidad promedio de radiación recibida por un humano en condiciones normales es de aproximadamente 360 milirems/año (3.6 mSv/año).
En algunas regiones geográficas de India, China, Brasil, e Irán, la dosis puede ser de hasta 600 milirems/año (6 mSv/año). Aunque no se conocen estadísticas de aumentos significativos en el numero de casos de cáncer en esas regiones. (Murray & Wikipedia).
En la planta de Fukushima se han reportado 400 mSv/hora. En otras palabras, un operario recibiría la dosis de radiación anual debido a fuentes naturales, en solo 40 segundos.
El daño biológico producido por la radiación no se debe a una elevación de temperatura de los tejidos. Por ejemplo, 400 rems, corresponden a 4 J/kgs, producen una elevación de temperatura de 0.01 °C en un kilogramo de agua, pero esta dosis puede matar a una persona (Murray).
El efecto del Plutonio en la salud.
El plutonio no es soluble en los fluidos del cuerpo humano, por eso el 99 % del plutonio que ingresa en el organismo por vía oral es eliminado, mientras que solo el 5 % permanece en el organismo si es inhalado. Sin embargo el plutonio, que es un emisor alfa, es muy dañino para los alvéolos pulmonares, cuando inhalado, y para el tracto digestivo, cuando es ingerido. Además es químicamente toxico como todos los metales pesados. Se estima que entre 47.7-68.2 mg de plutonio inyectados en el organismo serian letales para el ser humano. (MIT NSE).
Plutonio en Fukushima.
Se han medido concentraciones de plutonio dos veces mayor que lo normal en Fukushima. La presencia de Pu-238 hace sospechar que este plutonio proviene de la central ya que es imposible producirlo de otra manera. En particular, los testes de bombas nucleares producen muy poco Pu-238 y mucho Pu-239.
Robots
Porqué no se usaron robots para las tareas en cercanías del reactor?. Seria útil disponer de robots para revisar los daños en la vasija del reactor o tomar muestras del suelo o del agua, y para conocer el grado de contaminación en los alrededores de la planta. Todas estas tareas son llevadas a cabo por operarios de la planta y bomberos de Fukushima. En Japón se han desarrollado robots bípedos muy sofisticados que pueden realizar movimientos complejos como correr, subir y bajar escaleras. La respuesta parece ser que la radiación afecta el funcionamiento de los circuitos electrónicos. También puede ser que simplemente los robots no están programados para este tipo de tareas, y/o que no se pueden radiocontrolar fácilmente.
En Chernobyl mandaron una excavadora radiocontrolada a limpiar la azotea del edificio del reactor, pero luego de algunas horas dejo de funcionar debido a que la radiación afecto sus circuitos.
La pregunta que sigue es entonces, porqué no tenían robots con un blindaje apropiado y con una programación que les permita realizar las tareas de limpieza, exploración, y extracción de muestras?.
Obs: esta semana se supo que enviaran robots británicos y americanos a Fukushima
continua...
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