La palabra "radiación" en la mayoría de los lectores actuales causa miedo. La radiación está asociada con la muerte. Un asesino invisible, inaudible, imperceptible, matando lentamente, ¿tal vez usted también, lector? ¿Debo tener miedo? La respuesta está en este artículo.
KDPV - del libro "Los físicos están bromeando".
Las primeras "campanas"
La comprensión del hecho de que la radiación ionizante tiene un cierto efecto fisiológico en el cuerpo ya estaba entre sus primeros investigadores. El hecho de que los rayos X de Conrad causen quemaduras fue descubierto en su piel por su asistente V. Grubbe casi inmediatamente después de su descubrimiento.
El descubridor de los rayos de uranio, Henri Becquerel, también sintió su efecto en sí mismo cuando puso la ampolla con sal de radio en su bolsillo para mostrársela a sus alumnos: la piel alrededor de la ampolla se volvió roja y dolorosa, y luego se formó una úlcera que no se curó durante mucho tiempo. Muchos pacientes que se expusieron a rayos X y trataron a sus médicos recibieron quemaduras y úlceras debido a la radiación de rayos X, y Thomas Edison, un empleado de laboratorio que trabajó durante mucho tiempo en una demostración pública de rayos X, perdió las piernas por quemaduras por radiación y luego murió de cáncer de piel temprano. En 1907, al menos siete muertes por radiación ionizante ya se conocían, y el número total de radiólogos que murieron por radiación en las primeras décadas de su uso fue de cientos.
A pesar de esto, el público conoció el nuevo fenómeno con entusiasmo. El descubrimiento del efecto terapéutico de los rayos X y los rayos de radio en una enfermedad tan terrible e incurable como el cáncer y el descubrimiento del efecto estimulante de la radiación débil en los procesos de la vida llevaron al hecho de que las personas comunes en el radio vieron una panacea. Salieron a la venta agua mineral radioactiva, pastas dentales y cosméticos radioactivos, dispositivos para saturar agua con radón, que contiene radio. Afortunadamente, en la mayoría de los casos, solo eran radiactivos en publicidad. Sin embargo, el medicamento Raditor, que había estado en los estantes de las farmacias durante diez años desde 1918 hasta 1928 y en realidad contenía un
microgramo de radio-226 en cada botella.
Se recomendó tomar un día para una burbuja.
Como referencia: a una distancia de 1 cm, los microgramos de radio crean una tasa de dosis de 8.4 mr / h de radiación gamma sola. La ingesta permisible de radio-226 por año (NRB-99) es de 35 nanogramos .
El radiador se declaró como una cura para todas las enfermedades, sin excluir la impotencia, el reumatismo y la esquizofrenia. No se sabe cuántas vidas reclamó: solo sabemos sobre la muerte de Eben Byers, un millonario e industrial estadounidense de cáncer oral, que se desarrolló después de tomar aproximadamente mil quinientas vesículas durante varios años.
Quizás la víctima de radiación más famosa de la época fue una de las pioneras en temas radiactivos: Maria Skłodowska-Curie, quien murió de leucemia debido a la radiación en 1934. Probablemente, tanto Henri Becquerel como Irene Joliot-Curie murieron temprano por las dosis de radiación. Ahora es imposible encontrar los nombres de todos los que murieron y se enfermaron gravemente, trabajando en esos años con grandes actividades sin ninguna protección y precaución, pero aparentemente hubo muchos de ellos.
Solo han pasado poco más de diez años desde entonces, cuando la radiación mortal se mostró por todos lados en Hiroshima y Nagasaki. Luego hubo mucho de todo: la niña que estaba colocando las grúas, y las explosiones de prueba, a través de los epicentros de los cuales las compañías de los soldados fueron expulsados, y el Faro y Chernobyl ...
El efecto de la radiación sobre la materia y el tejido vivo.
Todo comienza con el acto de ionización: uno de los electrones del átomo recibe energía que excede la energía de su enlace con el átomo y se va volando, dejando al átomo con una carga positiva. Pero la energía de un cuanto de radiación gamma, una partícula alfa o beta es demasiado alta para terminar con esto. La energía de ionización se mide en unidades, el máximo de los primeros diez electronvoltios y la energía de una partícula o cuántica puede ser megaelectronvoltios. Por lo tanto, como resultado de un solo acto de interacción, se ionizan miles y decenas de miles de átomos. Los electrones emitidos por ellos también adquieren energía suficiente para ionizar otros átomos y todo continúa hasta que, al final, la energía de los siguientes electrones es menor que la energía de ionización.
Cual es el resultado? La transformación de un átomo neutro en un ion, en primer lugar, debilita o destruye los enlaces químicos previos que este átomo formó, en segundo lugar, hace de este átomo un centro de reacción extremadamente activo, que instantáneamente forma nuevos enlaces químicos.
Cuando se trata de cristales, esto conduce a la formación de defectos puntuales en la red cristalina: defectos de radiación, que gradualmente, a medida que se acumula la dosis, cambian las propiedades del material. El metal se vuelve más frágil, la conductividad del silicio aumenta y la movilidad de las cargas disminuye, los materiales ópticamente transparentes se vuelven menos transparentes, se colorean, los dieléctricos comienzan a "gotear": los materiales "se cansan" de la dosis y se destruyen, dejan de funcionar como deberían y están hechos de ellos. los dispositivos fallan En el límite, el cristal se convierte en una sustancia amorfa. Muchos minerales de uranio y torio se encuentran en este estado
metamíctico : en el tiempo transcurrido desde su formación, la radiación emitida por ellos mismos destruye completamente la red cristalina, mientras que la forma de los cristales sigue siendo la misma.
Y la materia viva no es mejor en este sentido. Si uno de los aminoácidos en una molécula de proteína se convierte en algo, incluso si la cadena de proteína no se rompe al mismo tiempo, dicha molécula de proteína ya no cumplirá su función. Si una de las moléculas de lípidos en la membrana, que se ha convertido en un ion activo, reacciona con la molécula vecina y la Frankenstein resultante deja de ser un elemento estructural de la membrana, quedará un agujero en ella. Las moléculas adicionales que ya no realizan sus funciones permanecen en la célula e interfieren con su trabajo, la envenenan. Y lo peor de todo, si la molécula más importante de la célula se daña, una molécula de ADN que transporta información genética. Esto conducirá a una distorsión de este último, la aparición de mutaciones.
La ionización, seguida de la neutralización de los fragmentos ionizados formados, conduce a la formación de radicales libres que interactúan con las moléculas vecinas y las destruyen, pasándoles un electrón no apareado y con él reactividad. Y así, hasta que los dos radicales se encuentran ... Por lo tanto, para dañar la molécula, no es necesario que caiga directamente bajo la influencia de una partícula de alta energía, los radicales continúan su trabajo destructivo. El tiempo de su existencia es pequeño, de nano a microsegundos, pero es mucho más largo que el momento del acto mismo de interacción.
Habiendo recibido un "golpe" de radiación, la célula primero intenta recuperarse. Se activan los mecanismos de eliminación de "desechos" moleculares, se sintetizan nuevamente las moléculas muertas, se reparan las membranas perforadas, los mecanismos de reparación intentan "entrecruzar" los cromosomas rotos. Si todo está muy mal, la célula lanza un programa de autodestrucción: apoptosis.
Lo peor es para esas células que se dividen activamente. Todo es vulnerable en ellos y son difíciles de recuperar. Por lo tanto, los tejidos en los que se produce la división y el crecimiento continuo de las células (médula ósea, glándulas sexuales, tejidos embrionarios) son los más radiosensibles y son los primeros en sufrir durante la irradiación.
Enfermedad por radiación
La muerte masiva de las células y la suspensión de los sobrevivientes después de una exposición aguda afecta negativamente el funcionamiento de los órganos afectados y, por lo tanto, del cuerpo en general. Los productos tóxicos de la descomposición celular, las enzimas celulares libres, las citocinas y otras moléculas de señalización, los productos de radiolisis se liberan en el torrente sanguíneo, lo que agrava la gravedad de la lesión. Se desarrolla enfermedad por radiación aguda.
Su comienzo parece que el envenenamiento es incomprensible con qué, y realmente es un envenenamiento con todo lo que inmediatamente después de la irradiación ingresó al torrente sanguíneo como resultado del daño celular masivo. Comienza el vómito, la presión baja, la temperatura aumenta: esta es la llamada reacción primaria. Pasa y la persona se vuelve mejor. Parece que todo ya está atrás, pero de hecho, los principales problemas aún no se han demostrado. Pero ya son graves: la médula ósea ha muerto parcial o completamente. A una dosis de 100 rem, el 20% de las células de la médula ósea no son viables. Con una dosis de 500-600 rem, la médula ósea está completamente muerta. Mientras las células sanguíneas disponibles funcionen, todo estará bien. Pero su vida útil es de unos pocos días y necesitan un cambio. Y el cambio no vendrá, de la nada.
El cuerpo está indefenso contra las infecciones, la sangre pierde su coagulabilidad, disminuye su capacidad de transferir oxígeno y dióxido de carbono.
Los primeros signos de enfermedad por radiación aparecen con una dosis absorbida de radiación gamma de aproximadamente 1 Gy. Dosis más bajas no causan manifestaciones clínicas, aunque ciertos cambios patológicos en las pruebas de sangre y médula ósea se detectan a dosis en décimas de gris. A dosis de hasta 5-6 Gy, aunque las células progenitoras fisibles viables aún permanecen en la médula ósea, existe la posibilidad de recuperación. A dosis menores de 2 Gy, esta posibilidad es absoluta y la recuperación es completa, y es probable que no mueran hasta 4 Gy, pero las consecuencias en la mitad de los casos permanecerán para siempre. Más de 6 Gy: hay alguna oportunidad de "estirar" a una persona aplicando un trasplante de médula ósea de un donante, pero cuando la dosis excede los 10 Gy, no solo él sino también las células progenitoras epiteliales intestinales mueren. Esto es absolutamente mortal. Además, después de que ha pasado la reacción inicial a la radiación, a menudo se produce la llamada fase de un cadáver ambulante: una persona se siente bastante tolerable, no duele nada, su fuerza ha vuelto a él: el cuerpo funciona en las células sanguíneas viejas, en el viejo epitelio intestinal. Cuando terminen, y sucederá muy pronto, en unos pocos días o incluso horas, la supuesta "salud" terminará (diarrea con sangre y luego muerte dolorosa).
A dosis muy altas de cientos de grises, mueren las células más radiorresistentes. Los que no se dividen son nerviosos, musculosos. La víctima de la radiación inmediatamente comienza a tener síntomas de daño cerebral: convulsiones, agitación psicomotora, seguida de depresión de la conciencia hasta el coma y, en un corto período de tiempo (de varias horas a varios días), la muerte. La literatura popular a menudo habla de "muerte bajo el haz", de la muerte instantánea de todo el organismo justo en el momento de la irradiación, pero esto es más bien una suposición teórica que los médicos aún no han encontrado.
Debo decir que 1000 Gy es una dosis muy grande en términos de su efecto sobre la materia viva, pero incluso esa dosis es una cantidad bastante pequeña si se observa la energía absorbida, que puede calentar el tejido vivo en solo 0.3 ° C.
Efectos estocásticos o enfermedades de baja dosis.
La enfermedad por radiación es una enfermedad que tiene un umbral pronunciado para el inicio de su manifestación, y su gravedad es proporcional a la dosis de radiación. Este es el llamado efecto determinista de la radiación. Sin embargo, si la dosis es insuficiente para iniciar la enfermedad por radiación, esto no significa que la radiación haya pasado sin dejar rastro. Pero la manifestación de este "rastro" dejado por la radiación se vuelve fundamentalmente diferente.
La causa raíz de la muerte de las células de la médula ósea durante la irradiación suele ser un daño grave en su aparato genético, las llamadas aberraciones cromosómicas. Las piezas que pueden unirse a otros cromosomas se desprenden de los cromosomas, se forman cromosomas en forma de anillo, etc. Pero no siempre ese daño conduce a la muerte celular inmediata. Como resultado de la reorganización cromosómica, y a veces incluso como resultado de una mutación puntual (el reemplazo de solo uno o varios nucleótidos en el ADN), se interrumpen uno o más mecanismos de regulación de la división y diferenciación celular. La división celular se vuelve incontrolable y da lugar a una población de
células tumorales , que en ciertas circunstancias se convierte en un tumor maligno. La más fácil y rápida causada por la irradiación de un tumor del sistema hematopoyético: la leucemia, con menos frecuencia es un cáncer de una ubicación diferente. Además, generalmente toma un poco de tiempo desde la radiación hasta el desarrollo de leucemia: 1-2 años, o incluso menos, y a menudo toma más de diez años desarrollar cáncer antes de que aparezca un tumor detectable o manifestaciones clínicas.
Pero la sola ocurrencia de una mutación es el resultado de un solo acto de interacción del núcleo celular con un cuanto de radiación gamma o una partícula de alta energía. Una consecuencia desagradable se deriva de esto: las consecuencias desagradables que amenazan la muerte de todo el cuerpo pueden causar que una
sola partícula ingrese a la célula. Afortunadamente, con una probabilidad muy pequeña. La segunda consecuencia es la independencia de la gravedad de la lesión de la dosis y el hecho de que solo la
probabilidad de su desarrollo depende de ella. Esta probabilidad se estima en aproximadamente el 5% por cada gris de la dosis absorbida y, presumiblemente, es proporcional a ella.
Además del cáncer, también hay mutaciones de las células germinales. Aquí todo es igual: la gravedad de la manifestación de la mutación no depende de la dosis (depende de qué gen y cómo resultó dañado, pero la partícula nuclear no elige qué parte de la molécula de ADN golpear), solo aparece la probabilidad de mutaciones.
Tales efectos, a diferencia de los efectos deterministas, se denominan efectos
estocásticos , enfatizando su naturaleza aleatoria y probabilística.
¿Hay un umbral o no un umbral?
En radiología, desde el comienzo de su existencia, se ha estado debatiendo: ¿existe un umbral para los efectos estocásticos o incluso el origen natural es la causa de la oncología? Por un lado, los mecanismos de reparación operan constantemente en la célula, que logran reparar rápidamente todo o casi todo el daño, y el daño catastrófico con aberraciones cromosómicas es extremadamente raro con un nivel natural de radiación. Y la gran mayoría de los estudios sobre la frecuencia de manifestación de efectos estocásticos se han realizado en dosis agudas de al menos unas décimas de gris, cuando existe una alta probabilidad de daño múltiple a la misma célula hasta que se complete su auto reparación. Por lo tanto, es probable que en la región de dosis baja, la frecuencia de efectos estocásticos por gris de la dosis absorbida pueda ser significativamente menor que en la región de dosis alta. Pero es así, verificar es muy difícil. La razón de esto es que una persona tiene cáncer y no está en contacto con la radiación. Y a menudo enfermo: con cáncer, se enfrenta el 20% de la población mundial. En este contexto, es extremadamente difícil detectar un pequeño aditivo de una dosis del orden del fondo natural (2,4 mSv / año durante 70 años de vida - 168 mSv, lo que contribuye a menos de un porcentaje a la frecuencia general de la oncología) debido a la difusión estadística: tomó recolectar en cada uno de los grupos (experimental y control) al menos un millón de sujetos experimentales completamente sanos que viven exactamente en las mismas condiciones.
En cualquier caso, de manera
directa : al examinar la frecuencia de la oncología en grupos que viven bajo diferentes fondos de radiación natural (y puede ser de 3.5 a varios cientos de μR / h en diferentes puntos de la Tierra), no fue posible revelar ninguna correlación clara de uno con el otro .
Otro problema aún sin resolver es la pregunta: ¿funciona en la fotografía lo que se llama la ley de la intercambiabilidad? Es decir, ¿hay alguna diferencia entre la dosis recibida por minuto, por año o de por vida? En dosis altas, cuando se trata de la enfermedad por radiación, sin duda, hay una diferencia. Con la exposición a corto plazo, la dosis que causa la enfermedad por radiación es mucho menor que la dosis que causa la enfermedad por radiación crónica con exposición a largo plazo.
Hasta que estos problemas se resuelvan, se guían por la suposición de que la frecuencia de los efectos estocásticos es proporcional a la dosis hasta cero y no hay diferencia entre las dosis agudas y crónicas al resolver problemas de seguridad. Este es el llamado concepto sin umbral, según el cual existe un riesgo por cualquier dosis y establecemos límites de exposición basados en
un riesgo aceptable .
¿Hormosis o envejecimiento acelerado?
En el concepto descrito anteriormente, no hay lugar para determinados efectos dependientes de la dosis a dosis bajas. Sin embargo, se han presentado hipótesis sobre la existencia de tales. Además, tanto sobre los efectos nocivos como sobre los beneficiosos.
Los primeros experimentadores ya lo notaron en el campo de la radiobiología: la radiación estimula el crecimiento de las plantas, acelera la germinación de las semillas y, en condiciones de una radiación de fondo muy reducida en comparación con la natural, la división de ciliados-paramecio se ralentiza enormemente. Este fenómeno se llamó hormesis de radiación, y se sugirió que pequeñas dosis de radiación pueden actuar sobre animales y humanos superiores no dañinos, sino más bien favorables. Algunos experimentos confirman esto: se observa una mayor esperanza de vida de los roedores irradiados en comparación con el control y un aumento de la inmunidad. Los experimentos en humanos son contradictorios: los resultados de algunos muestran la presencia de hormesis, mientras que otros lo niegan.
La hipótesis opuesta es que las dosis pequeñas, que solo exceden ligeramente el entorno natural, acortan la esperanza de vida, reducen la inmunidad, causan enfermedades cardiovasculares e incluso neurológicas, y ralentizan el desarrollo de los niños y empeoran su salud. Esta hipótesis tiene sus partidarios, se han publicado varios artículos que parecen confirmarlo, pero siempre en muestras muy pequeñas, en las que las estadísticas pueden ser una broma muy mala. En muestras grandes, de nuevo, no hay correlación entre el fondo de radiación natural en el área y la esperanza de vida.Con esto terminaremos de discutir los efectos de la radiación en el cuerpo y tomaremos protección y seguridad.Sobre el nivel de radiación aceptable
Las opiniones sobre las instrucciones para los dosímetros domésticos, las notas en los periódicos y los mensajes en la televisión, y otras fuentes "confiables" varían: los números eran populares a 30, 50, 60 μR / h. No encontré un solo documento regulatorio que indicara tales cifras. Además, la tasa de dosis por sí sola no importa: la dosis que una persona recluta durante largos intervalos de tiempo, años y décadas, importa. En cualquier caso, mientras que la situación de radiación es relativamente tranquila.Es decir, no existe tal cosa que si el dosímetro muestra, por ejemplo, 0.15 μSv / h, puede caminar con seguridad aquí, y de repente mostró 1.2 μSv / hy la terrible placa roja "Peligro" - necesita enjuagarse rápidamente. De hecho, 1.2 µSv / h: las cifras, por supuesto, no son muy buenas, pero solo en el caso de una larga estadía: durante meses, durante años.En nuestro país, el documento que establece los estándares de exposición aceptables son los Estándares de Seguridad Radiológica o NRB y las Reglas Sanitarias Básicas para la Seguridad Radiológica - OSPRB. Las versiones actuales actuales de estos documentos son SanPin 2.6.1.2523-09 NRB-99/2009 y SP 2.6.1.2612-10 OSPORB-99/2010. El NRB considera dos grupos: “civiles”, la población que no trabaja con fuentes de radiación y aquellos cuyo trabajo con radiación es el tema de su actividad profesional. La población durante un año (en promedio durante cinco años) puede recolectarse de fuentes de radiación hechas por el hombre.solo 1 mSv. En términos de tasa de dosis, si cuenta es solo 0.11 μSv / h, lo que no incluye el fondo natural. Y esto último puede ser cualquier cosa. En este sentido, el NRB se lava las manos y solo ofrece "limitar la exposición a fuentes naturales individuales" (en primer lugar, se trata de restricciones a la concentración de radón en el aire y la actividad específica de los radionucleidos naturales en los materiales utilizados en la construcción). Entonces, si el fondo natural se toma aproximadamente como 0.1 μSv / h, entonces el nivel aceptable de radiación que actúa de manera continua y continua puede considerarse 0.21 μSv / h.Sabiendo que cada sievert tiene un 5% de posibilidades de desarrollar cáncer, obtenemos que 1 mSv / año de fuentes antropogénicas, permitidas por la UXR, es un riesgo oncológico adicional del 0,35% para la vida (aproximadamente 70 mSv).
Por un lado, este enfoque es comprensible en el sentido de que la radiación de fondo natural, así como la irradiación interna asociada con el potasio-40, es un hecho con el que no hay nada que hacer, y es necesario minimizar exactamente esa parte de la dosis que puede verse afectada. Pero por otro lado, en este enfoque hay un cierto engaño.Sin embargo, en la OSPRB, se presta un poco más de atención a proteger a la población de las fuentes naturales: allí, 5 mSv / año se toma como un nivel aceptable de exposición de este último, y en un nivel superior a 10 mSv / año, se requieren medidas prioritarias para reducirlo. 5 mSv / año es 0.55 μSv / h, pero no olvide que esto incluye exposición interna. Si suponemos que representará aproximadamente la mitad de la dosis, entonces el dosímetro mostrará 0.23 μSv / h.Es decir, si, donde vive, las lecturas del dosímetro superan aproximadamente 0.2-0.25 μSv / h (o 20-25 μR / h), esta es una ocasión para pensar en cambiar su lugar de residencia, pero si de repente se paseó a caminar un lugar donde el dosímetro mostró valores incluso diez o veinte veces mayores: no debe entrar en pánico y correr a casa para beber vodka en vasos para "eliminar la radiación". Esto es lo que debe hacer para verificar si queda suciedad radiactiva en sus plantas.Todos estos estándares no se aplican al personal que trabaja con fuentes de radiación ionizante; sus estándares de exposición permisibles son mucho más altos: hasta 20 mSv / año en promedio durante 5 años, pero no más de 50 mSv / año, y para toda la carrera, no más de 1 Sv .Sobre el tiempo, el espacio y los ladrillos de plomo
Pero, ¿qué pasa si el nivel de radiación es demasiado alto? Entonces necesitas protección. Y la protección más simple y barata se llama "protección por tiempo y distancia", para mantenerse alejado de la fuente y minimizar el tiempo de contacto con ella.El papel del tiempo, como creo, no requiere explicación. Con distancia, más interesante. Si el tamaño de la fuente es pequeña en comparación con la distancia a la misma, la intensidad de radiación de la misma obedece a la ley del cuadrado inverso. Tomemos por ejemplo una ampolla con un miligramo de radio. Como sabemos, a una distancia de un centímetro de la misma, la tasa de dosis de exposición es 8.4 R / h. Aumentando esta distancia en 100 veces, es decir, a un metro, reduciremos el nivel de radiación en 10 mil veces, a 840 μR / h. Pero si, en violación de todas las reglas de TB, tomamos esta ampolla en la mano, reduciremos la distancia al grosor de la pared de la ampolla, por ejemplo, a 0.5 mm. Y nuestros dedos estarán en el campo de radiación con una tasa de dosis 400 veces mayor: ¡3360 R / h! Eso es realmente "¡algo que no necesita ser tocado"! A modo de comparación, si toma la misma ampolla con pinzas con una longitud de mango de 30 cm, esto reducirá el nivel de radiación enLa radiación alfa y beta prácticamente no tiene poder de penetración y la protección contra ellos no es un problema. El primero se absorbe en varios centímetros de aire, y el rango de partículas alfa en medios sólidos o líquidos se mide en decenas, o incluso en unidades de micras. Las partículas beta suelen ser de mayor alcance, pero incluso para ellas una placa impermeable de aluminio, vidrio o plástico de espesor, dependiendo de la energía, desde fracciones de un milímetro a un centímetro. Es mucho más difícil defenderse contra la radiación gamma y los neutrones.La radiación gamma es absorbida principalmente por los electrones. Cuanto más haya en su camino, es decir, cuanto mayor sea el número atómico de la sustancia, más fuerte será la absorción. En la región de baja energía, donde el efecto fotoeléctrico es el principal mecanismo de absorción, es proporcional al número atómico al quinto (!) Grado; al aumentar la energía, la fracción de absorción de Compton aumenta gradualmente, lo que depende linealmente del número atómico. Por eso, para protegerse contra la radiación, intentan tomar sustancias con el mayor número atómico. El plomo es el material más conocido para la protección contra la radiación, pero se utilizan hormigón e incluso agua, porque su capa puede ser mucho más gruesa que la capa de plomo, que, aunque no es el metal más caro, sigue siendo caro y dañino. Y viceversa: para protegerse contra fuentes pequeñas pero malignas utilizadas en detectores de fallas,el uranio empobrecido se usa a menudo en plantas de esterilización, dispositivos de radioterapia, RTG; Por supuesto, también es radiactivo, pero su peligro de radiación no es comparable con la radiación de su contenido: una pequeña ampolla mortal con iridio-192, cesio-137 o cobalto-60. A veces usan tungsteno: absorbe la radiación gamma más débil que el plomo, pero casi el doble de densidad elimina esta diferencia.Pero para los neutrones ocurre lo contrario: el plomo es prácticamente transparente para ellos, pero están bien retenidos por sustancias que consisten en átomos ligeros, especialmente aquellos que contienen mucho hidrógeno. Cuando un neutrón colisiona con un protón, permanece en su lugar y luego vuela un protón. Pero este último no volará muy lejos: con una carga, transfiere su energía cinética a los electrones y núcleos de los átomos que lo rodean. El poder de penetración de los protones no excede en gran medida el de las partículas alfa. Es cierto que esto no es suficiente para proteger contra los neutrones: al detenerse, no dejan de ser en absoluto y, en particular, nocivos. Pero con tan poca energía, los llamados neutrones térmicos adquieren la propiedad de estar bien reflejados por los materiales ligeros: berilio, aluminio, etc. Y otro elemento importante en la protección contra los neutrones es el boro.Su núcleo con un número de masa de 10 (que es aproximadamente el 20% de todos los átomos de boro) captura con avidez un neutrón, después de lo cual el núcleo resultante se descompone inmediatamente en una partícula alfa y litio-7 estable. Es cierto que el resultado sigue siendo la formación de radiación gamma con una energía de 0,48 MeV, que también debe protegerse. Por lo tanto, los materiales compuestos modernos para la protección de neutrones incluyen plástico, que incluye boro, y el relleno es óxido de plomo. También absorbe la radiación gamma dura (2,18 MeV) de las reacciones de colisión inelástica de un neutrón con un protón que ocurren con poca frecuencia, con la formación de un núcleo de deuterio.Para concluir esta sección, proporcionaré un enlace útil a una calculadora para calcular la tasa de dosis a una u otra distancia de la fuente detrás y sin protección.,
Una fuente de radiación radioactiva ubicada en una ampolla herméticamente sellada o aislada de manera confiable de la salida de la sustancia activa al exterior se denomina fuente cerrada. Él (en cualquier caso, hasta que fue destruido, aplastado, aserrado o derretido, ya que las piezas suceden con fuentes que entraron en chatarra) es la fuente de radiación externa.
La situación es diferente con fuentes abiertas de radiación. Una solución de una sustancia radiactiva en un vaso o matraz, mineral radiactivo, lluvia, aerosoles, aguas residuales en el medio ambiente: todas estas son fuentes radiactivas. Se diferencian de los cerrados en que es posible que una sustancia radiactiva pueda ingresar al cuerpo. En este caso, tenemos el caso extremo opuesto a la "protección por tiempo y distancia": la distancia es cero y cada acto de descomposición causa daño, el tiempo es largo o incluso tiende al infinito.
En este sentido, se considera el concepto de
radiotoxicidad de un radionúclido. Teniendo en cuenta la "farmacocinética" y la "farmacodinámica" de la sustancia radioactiva introducida en el cuerpo y su disminución debido a la excreción y la descomposición, así como la energía liberada durante cada acto de descomposición, es posible determinar qué dosis le dará esta o aquella actividad de este nucleido a varios órganos a lo largo de la vida, y a partir de esto, evalúe el riesgo de efectos estocásticos y deterministas dependiendo de la cantidad de nucleido recibido.
El coeficiente de dosis
de un radionúclido es el valor de la dosis adicional de exposición interna que recibirá una persona, por unidad de actividad de este radionúclido. En base a este valor, puede calcular el límite anual de la ingesta de este radionúclido en el cuerpo. He dado los coeficientes de dosis y los ingresos anuales limitantes de algunos radionucleidos para la población cuando se ingieren con aire y alimentos en la mesa.
Los isótopos alfa-activos tienen la radiotoxicidad más alta. Esto se debe a la alta energía de las partículas alfa y al alto coeficiente de calidad de las partículas alfa, igual a 20. En el otro extremo de la escala se encuentran el tritio y el carbono 14, durante cuya descomposición la energía liberada es pequeña (especialmente para el tritio) y, por lo tanto, la dosis creada también es pequeña. Además de la energía de descomposición, el lugar donde se produce esta descomposición juega un papel importante. Entonces, el cesio 137, que se distribuye de manera casi uniforme en todo el cuerpo, tiene una radiotoxicidad mucho menor que el estroncio 90, que se concentra alrededor de la médula ósea o el yodo 131, que casi todos se concentra en la glándula tiroides.
Es interesante que la radiotoxicidad del uranio (especialmente empobrecido) casi se puede descuidar en el contexto de su toxicidad química, por lo que es comparable al mercurio. Sin embargo, los efectos tóxicos causados por el uranio son similares a los causados por la radiación: este metal pesado es un mutágeno y un carcinógeno.
¿Un artefacto peligroso o un juguete seguro para un radiófilo?
A menudo puede encontrar en la red una discusión sobre la cuestión: qué tan peligrosa es la posesión de un tema radiactivo en particular. Vamos a resolverlo.
Varios objetos que poseen una mayor radioactividad periódicamente caen en manos de los "radiophiles", "radiophobes" y otros ciudadanos. Aquí hay una lista incompleta de lo que tuve que conocer directamente:
- Productos que contienen luz continua, generalmente basados en radio 226: relojes, brújulas de Adrianov, interruptores de palanca, dispositivos e indicadores de aviones y tanques, dispositivos de navegación marina (en particular, sextante);
- Vidrio de uranio para diversos fines y cerámica recubierta con esmalte que contiene uranio;
- Minerales de uranio y torio y productos de procesamiento de minerales de uranio y torio;
- Se destacan especialmente las lámparas que contienen torio, entre las que destacan las lámparas de bomba de las series DNP e INP, así como las lámparas de xenón de ultra alta presión;
- Óptica con vidrio de torio (lentes japonesas Takumar, etc.);
- Rejillas para lámparas de gas (contienen torio - aproximadamente 1 kBq por rejilla)
- Detectores de humo que contienen americio.
La única categoría de estos artefactos radiactivos que podría aumentar significativamente la radiación de fondo a una distancia considerable (más de un par de decenas de centímetros) son los productos que contienen SPD. Entre ellos hay especímenes muy "radiantes". Pero incluso entre ellos no encontré aquellos que no serían suficientes para eliminar de ti una distancia de un metro (
no los he encontrado, pero los
hay ). A ellos solo puedo agregar un caso completo de "Takumarov" radiactivo, con el que un comerciante de fotos se reunió con uno de mis amigos. ¡Un medidor de este caso transportó la alarma del dosímetro con confianza, mostrando un exceso del nivel de 50 μR / h! Todos los otros objetos radiactivos que encontré fueron encontrados por el dosímetro casi de cerca y son completamente seguros en el sentido de radiación externa, a menos que se transporten en bolsillos o en el cuerpo como joyas.
Pero con respecto a la exposición interna, solo el vidrio de uranio, las lámparas y los lentes pueden reconocerse como completamente seguros. Los radionucleidos contenidos en ellos están aislados de manera confiable en una masa de vidrio fuerte y químicamente inerte o tungsteno toriado (en lámparas). Y la mayor amenaza es la composición de luz radiactiva. Casi todos los productos que lo contienen son de
código abierto y son muy peligrosos. En algunos de ellos, el SPD no está protegido por nada y se aplica directamente a las partes accesibles para el tacto; por lo general, dichos dispositivos están literalmente manchados con radio-226. Aquellos que intentan abrir, reparar, eliminar SPD de ellos están en mayor riesgo. Es probable que la única mota de esta composición ligera que ha entrado en los pulmones cause cáncer. Además, la descomposición del radio en la masa de luz es una fuente poderosa de radón.
Minerales peligrosos y radiactivos. Especialmente aquellos que tienen una forma terrosa, cristales suaves y fácilmente colapsables con una escisión muy perfecta, solubles en agua: estas son todas las micas de uranio que adoran los coleccionistas, otenitas y otras bellezas. Circonita, monazita, uraninita no erosionada, menos terrible.
Conclusión
Se garantiza que grandes dosis de radiación lo enfermarán. Se enfermará y la gravedad de esta enfermedad estará determinada por la cantidad de radiografías que tome.
Pero a partir de dosis más bajas, incluso decenas de veces más grandes que el máximo permitido permitido, lo
más probable es que no sea nada. Nada en absoluto
Lo más probable es que no te conviertas en un
superhéroe para sentirte peor, no te enfermarás con más frecuencia, envejecerás más rápido y no morirás antes de tiempo. La única consecuencia será
un aumento en el riesgo : contraer cáncer o transmitir una mutación grave a los niños. Y lo más probable es que sea muy pequeño (¡pero proporcional a la dosis!).
Sin embargo, existe este riesgo, no debe olvidarse de él y, por lo tanto, si no puede ingresar al rayo, no necesita hacerlo.
Es imposible cubrir todos los aspectos de la seguridad radiológica en un solo artículo. Deliberadamente no abordé el tema del peligro del radón, así como el tema de la criticidad y el SCR, ya que planeo escribir artículos separados al respecto.
Todos los artículos de la serie.
Radiación: Laboratorio radioquímico de lunes a viernes.Radiación: unidadesRadiación: fuentes