1. Las Radiaciones Ionizantes Concepto. Unidades y Magnitudes. Efectos Biolgicos. Aplicaciones. Reglamentacin 2. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 2 Objetivos: Definir el concepto de radiacin ionizante. Identificar los diferentes tipos de radiacin ionizante. Reconocer las unidades y magnitudes asociadas con las radiaciones ionizantes. Identificar los usos y aplicaciones. Reconocer la reglamentacin correspondiente. 3. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 3 Concepto La radiacin ionizante est constituida por partculas u ondas electromagnticas energticas, capaces de producir la ionizacin de un tomo o una molcula, es decir, la ruptura del equilibrio elctrico (formacin de iones). Un in es un tomo o grupo de tomos, que poseen carga elctrica debido a que han ganado o perdido electrones. La ionizacin depende de la energa de las partculas u ondas, y no de su nmero. 4. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 4 Por qu es importante conocerlas? Por su origen Por sus tipos y su forma de interactuar con la materia Por su utilidad Por sus efectos para la salud Por su reglamentacin 5. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 5 Orgenes de la radiacin Natural: rayos csmicos, materiales existentes en la corteza terrestre, en el aire, en los materiales para construccin, en los alimentos y hasta en el cuerpo humano. Artificial: producida por actividades humanas. 6. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 6 De dnde vienen? Decaimiento radiactivo (ncleos inestables que logran su estabilidad emitiendo radiaciones y productos) Fisin nuclear (ncleos que se parten) Fusin nuclear (ncleos que se funden) Aceleradores de partculas (partculas que son aceleradas en campos electromagnticos) 7. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 7 Cules son sus tipos? Es posible agruparlas por: Su estructura Por su naturaleza onda o partcula Por la forma con la que interactan con la materia Por su capacidad de penetracin Por su capacidad de ionizacin. 8. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 8 Tipos de radiaciones ionizantes Alfas o ncleos de helio, de bajo poder de penetracin. Betas (electrones y positrones), poder de penetracin medio) Gammas (alto poder de penetracin) 9. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 9 Radiaciones Ionizantes Para que una radiacin provoque ionizacin, adems de poseer la energa suficiente, debe interactuar con los ncleos de la materia. Las partculas cargadas interactan fuertemente con la materia, provocando ionizacin directa y experimentando baja penetracin. Las partculas sin carga (fotones y neutrones) interactan en un grado menor, provocando ionizacin indirecta y manifestando altas penetraciones. 10. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 10 Interaccin con la materia 11. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 11 Neutrones Los neutrones interactan con los ncleos atmicos, dependiendo de su velocidad y del tamao del ncleo blanco, provocando as un ncleo inestable y excitado, o produciendo protones de retroceso. El ncleo compuesto excitado (neutrn incidente + ncleo original) puede recuperar su estado original de energa, emitiendo un fotn gamma (captura radiativa). Por otra parte, el ncleo compuesto puede tambin recuperar su estabilidad y un estado energtico menor a travs del decaimiento radiactivo o de la fisin. 12. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 12 Gammas Interactan fuertemente con las partculas cargadas, por lo que si poseen energa suficiente, pueden provocar ionizacin mediante dispersin. Su interaccin es a travs de tres formas: efecto fotoelctrico, efecto Compton y produccin de pares. 13. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 13 Betas Los eventos de ionizacin producen iones positivos y electrones. Un electrn de alta energa puede interactuar con la materia produciendo radiacin de frenado (bremsstrahlung), o puede tambin generar electrones de retroceso d, los que a su vez provocarn ms eventos de ionizacin. 14. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 14 Alfas Formadas por un par de neutrones y un par de protones (ncleo de helio) Interactan fuertemente con otras partculas cargadas, por lo que provocan ionizacin directa Poseen bajo poder de penetracin por su gran masa 15. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 15 Decaimiento Radiactivo Proceso en el que los ncleos radiactivos inestables liberan energa emitiendo radiaciones, transformndose en ncleos estables. Estas radiaciones pueden ser partculas u ondas electromagnticas. La Radiactividad fue descubierta por Henri Becquerel en 1896. 16. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 16 Radiactividad Durante su trabajo con materiales fosforescentes, descubri que sales de uranio velaban placas fotogrficas envueltas en papel oscuro. 17. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 17 Radiactividad Posteriores trabajos de investigacin realizados por Marie y Pierre Curie, demostraron que la naturaleza de la radiactividad era ms compleja que el fenmeno de la fosforescencia. Becquerel y los Curie recibieron por ello el Premio Nobel de Fsica de 1903. 18. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 18 Radiactividad Ernest Rutherford contribuy a esclarecer la estructura del tomo (experimento de Geiger-Marsden). Acu los trminos de rayos a y b para las emisiones del torio y del uranio. Reconocido como el padre de la fsica nuclear. 19. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 19 Radiactividad. Procesos Nucleares Decaimiento a: un ncleo inestable emite una partcula formada por dos protones y dos neutrones. El ncleo hijo ser dos unidades menor que el padre en su nmero atmico, y cuatro unidades menor en su masa atmica. 20. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 20 Decaimiento a 21. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 21 Decaimiento b Decaimiento b-: el tomo emite un electrn y un antineutrino, por lo que su nmero atmico aumenta en 1. 22. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 22 Decaimiento b Decaimiento b+: el tomo emite un positrn y un neutrino, por lo que su nmero atmico disminuye en 1. 23. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 23 Decaimiento g Despus de ocurrir un decaimiento a o b, el ncleo hijo permanece en un estado excitado. Para llegar a su estado base, emite entonces un fotn y libera energa. 24. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 24 Fisin Nuclear Un ncleo se fisiona o parte al recibir una partcula incidente, generando productos, energa y partculas subatmicas. 25. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 25 Fisin Nuclear La fisin nuclear puede ser contenida y aprovechada para generar energa, a travs de una reaccin nuclear en cadena 26. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 26 Fisin Nuclear Dicha generacin puede usarse para producir electricidad en centrales nucleoelctricas: 27. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 27 Fisin Nuclear O para construir armamento 28. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 28 Fusin Nuclear Varias partculas atmicas se unen para formar un ncleo ms pesado. Dependiendo de la masa de las partculas, se liberar o absorber energa. 29. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 29 Fusin Nuclear Tambin existe la fusin nuclear en cadena, proceso que en diversas formas ocurre en las estrellas y en el Sol. 30. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 30 Fusin Nuclear La generacin de energa por este medio se encuentra todava en etapa de investigacin. 31. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 31 Fusin Nuclear Aunque para el desarrollo de armamento, los avances y pruebas han sido considerables. 32. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 32 Crossroads-Baker (24-julio-1946) 33. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 33 Utilidad y Aplicaciones Las radiaciones ionizantes y la energa nuclear, se han aplicado en diversos campos de la actividad humana, para satisfacer un amplio espectro de necesidades. Existen aplicaciones en investigacin, en la industria y en la medicina. 34. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 34 Ejemplos de Aplicaciones Una de las primeras aplicaciones fue la radiografa para diagnstico (utilizando rayos-x) 35. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 35 Aplicaciones Mdicas Diagnstico (radiografa, fluoroscopa, tomografa computarizada) 36. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 36 Aplicaciones Mdicas Diagnstico e Investigacin 37. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 37 Aplicaciones Mdicas Terapia (tele- y braqui-) 38. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 38 Aplicaciones Industriales Radiografa de soldaduras y juntas en vasijas de presin, motores de aeronaves, tuberas. 39. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 39 Aplicaciones Industriales Irradiacin de alimentos 40. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 40 Aplicaciones Industriales Irradiacin y esterilizacin de equipos y materiales 41. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 41 Aplicaciones Industriales Medidores de nivel 42. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 42 Aplicaciones Industriales Prospeccin geolgica Densitometra de suelos 43. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 43 Aplicaciones Espaciales 44. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 44 Aplicaciones Meteorolgicas y de Navegacin 45. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 45 Aplicaciones Varias 46. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 46 ?! The Radium Girls vs U. S. Radium Corporation (relojes militares luminosos; Orange, New Jersey, USA; 1917-1926) 47. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 47 Ouch! Accidente en un irradiador industrial (60Co en lpices), cuyo bastidor se ator y fue desatascado sin seguir procedimientos apropiados (5 de febrero de 1989, irradiador industrial cerca de San Salvador) 48. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 48 Ouch! Gilan, Irn, 24 de julio de 1996. Un trabajador recogi un objeto brillante metlico (185 GBq de 192Ir), lo guard en la bolsa derecha de su overol, y lo manipul varias veces. 49. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 49 Mmmm! Sobre exposicin de los pacientes (San Jos, Costa Rica, agosto y septiembre de 1996) 50. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 50 Hummm! Generadores termoelctricos parcialmente desmantelados y abandonados en diversos lugares de la ex- Unin Sovitica. 51. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 51 Precaucin! El uso de material radiactivo y el aprovechamiento de las radiaciones ionizantes, exige competencias desarrolladas (conocimientos, habilidades y actitudes). El mal uso y el abuso siempre provocarn problemas. 52. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 52 Efectos Biolgicos La radiacin ionizante puede cambiar la estructura atmica y molecular (se rompen molculas y se forman nuevos enlaces intermoleculares). Se da lugar a la produccin de radicales libres. Se manifiestan daos a molculas necesarias para el desarrollo de los procesos celulares (DNA, RNA, protenas). 53. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 53 Efectos a nivel celular Los radicales libres pueden interactuar con la membrana celular, o con los organelos celulares Las radiaciones pueden daar el ncleo de la clula. 54. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 54 Efectos a nivel celular La clula puede recuperarse reparando su DNA y las dems molculas que requiere para vivir, La clula muere (apoptosis), o La clula sobrevive, pero con daos en su DNA (mutacin). 55. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 55 Clasificacin de los efectos Somticos: se manifiestan durante la vida del individuo irradiado; estos efectos a su vez, pueden ser de manifestacin inmediata o retardada. Genticos o hereditarios: los efectos se manifiestan en la descendencia del individuo. 56. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 56 Clasificacin de los efectos Estocsticos: aqullos para los cuales la probabilidad de que un efecto ocurra, ms que su severidad, es funcin de la dosis, sin que exista un umbral. No estocsticos: aqullos en los que la severidad del efecto vara con la dosis; existe un valor umbral. 57. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 57 Somticos inmediatos: Aparecen en el individuo irradiado, en un lapso de das o pocas semanas. Son no estocsticos. Se pueden manifestar en un rgano o parte del cuerpo, o en todo el organismo (sndromes agudos). 58. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 58 Somticos tardos: Se manifiestan entre diez y cuarenta aos. Ocurren aleatoriamente en un grupo de individuos irradiados. Son estocsticos; no es posible establecer una relacin dosis-efecto individual. La relacin entre el efecto y la dosis, slo puede establecerse sobre grandes grupos de poblacin irradiada, como un incremento en la probabilidad de que ocurra dicho efecto por encima de su incidencia natural. 59. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 59 Genticos: Afectan a la descendencia. Pueden aparecer en la primera generacin, en cuyo caso el dao se dice que son dominantes. Con mayor frecuencia, el efecto se manifiesta en individuos de las generaciones sucesivas (enfermedades hereditarias, defectos mentales, anormalidades del esqueleto, etctera). Son estocsticos: dependen de la probabilidad de que una clula germinal, con una mutacin relevante, tome parte en la reproduccin. 60. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 60 Magnitudes y Unidades Magnitud: actividad o nmero de desintegraciones nucleares por unidad de tiempo. Smbolo: A Unidad anterior: curie (Ci); aproximadamente la actividad de un gramo de 226Ra (3.7X107 desintegraciones por segundo) Unidad actual (SI): becquerel (Bq): una desintegracin por segundo) 61. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 61 Magnitudes y Unidades Mangitud: exposicin o capacidad de ionizacin. Cargas elctricas generadas por unidad de volumen en un material. Smbolo: X Unidad: rntgen (R): liberacin de una unidad de carga electrosttica por centmetro cbico de aire. 1 R = 1sC/cm3 Unidad SI: C/kg de aire 62. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 62 Magnitudes y Unidades Magnitud: dosis absorbida. Energa depositada por la radiacin, en un volumen de material, por unidad de masa de dicho material. Smbolo: D rad: cien ergs de energa depositada en un gramo de masa. gray (Gy): un joule de energa depositada en un kilogramo de masa. 1 Gy = 100 rad 63. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 63 Magnitudes y Unidades Magnitud: dosis equivalente para el rgano o tejido T. Considera los efectos que diferentes radiaciones tienen sobre diferentes tejidos u rganos. Smbolo: HT rem SI: sievert (Sv) 1 Sv = 100 rem 64. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 64 Reglamentacin y Normatividad Para evitar que las dosis sean perjudiciales para la salud, se establecen lmites. Los lmites se establecen para evitar que aparezcan los efectos no estocsticos, y para disminuir la probabilidad a un valor aceptable, de ocurrencia de los efectos estocsticos. 65. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 65 Reglamentacin y Normatividad Desde los tiempos iniciales en los que descubridores y experimentadores trabajaron con radiaciones ionizantes, los daos provocados por tubos catdicos y sustancias radiactivas fueron padecidos. Se identific as la necesidad de establecer un concepto de proteccin contra las radiaciones ionizantes. 66. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 66 Reglamentacin y Normatividad 1915: British Roentgen Society. Primera accin organizada para la proteccin contra la radiacin 1921 y 1927: primeras recomendaciones emitidas por el X-ray and Radium Protection Committee. 1950: el X-ray and Radium Protection Committee cambia su denominacin a International Commission on Radiation Protection. Hasta la fecha, es la organizacin aceptada a nivel mundial en materia de proteccin radiolgica. 1956: el Organismo Internacional de Energa Atmica fundamenta sus normas bsicas de seguridad en las recomendaciones de la ICRP. 1962: Safety Series No. 1: publicacin de Safe Handling of Radionuclides, por el Organismo Internacional de Energa Atmica. 67. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 67 Valores Dosis superficial: 600 mrem/semana (6 mSv/semana) y dosis profunda: 300 mrem/semana (3 mSv/semana), para evitar daos evidentes. 5 rem/ao (ICRP-2, 1959) para evitar daos genticos. 50 mSv (5000 mrem) anuales (ICRP-26, 1977) para considerar exposicin interna y externa; cncer considerado como el efecto a evitar. 68. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 68 Valores 20 mSv (2000 mrem) para exposicin ocupacional (ICRP-60, 1990), promediados en un lapso de cinco aos (100 mSv en cinco aos), con un lmite de 50 mSv en un ao cualesquiera. Se correga la subestimacin de la probabilidad de aparicin de cncer (estudios de sobrevivientes de Japn). 69. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 69 Efectos agudos por sobre exposicin a cuerpo entero Sndrome cerebro-vascular: ms de 100 Gy; nuseas, vmito, dolor abdominal y de cabeza; desorientacin y prdida de coordinacin muscular; muerte en horas. Sndrome del Sistema Nervioso Central: 20 Gy; dao al sistema nervioso central y rganos; desorientacin en segundos; inconciencia en minutos; muerte en horas o semanas. Sndrome gastrointestinal: 8 Gy o ms; vmito, dolor de estmago y diarrea; septicemia; muerte segura si dosis mayor a 10 Gy. Sndrome hematopoytico: 2 a 8 Gy; nusea y vmito en horas; fase latente sin sntomas; enfermedad manifiesta en semanas con escalofros, lceras en mucosas, hemorragia en piel; si el 70. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 70 Efectos retardados Aumento en la incidencia de leucemia en radilogos norteamericanos: 1 Gy/ao. Aumento en la incidencia de leucemia en los sobrevivientes de Hiroshima y Nagasaki ubicados en un radio de 1500 metros del hipocentro. 71. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 71 Efectos retardados Cncer en los huesos por incorporacin de radio (Radium Girls). Elementos buscadores de huesos, como el estroncio-90, el cerio-144 y el prometio-144, tienden a acumularse en la estructura sea y provocar dosis tanto a las clulas seas y a los rganos formadores de sangre. 72. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 72 Efectos retardados Cncer de pulmn: enfermedad de los mineros de los Montes Crpatos debida a la exposicin al radn. Aumento en la incidencia de cncer pulmonar en trabajadores mineros de Estados Unidos, Canad y Suecia. 73. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 73 Efectos retardados Cncer de tiroides: aumento en la incidencia de nios y adolescentes tratados con rayos X, para combatir tia y acn. Aumento en la incidencia por precipitacin debida a pruebas nucleares (Castle Bravo) 74. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 74 Efectos retardados Aumento en la incidencia de cncer de tiroides en habitantes jvenes de Ucrania (Chernobyl, 1986) 75. 13/04/2015 Curso de Induccin a la CNSNS 75 Proteccin contra las radiaciones La proteccin contra las radiaciones debe considerarse: Como un aspecto fundamental de salud pblica. Como un problema que requiere soluciones tcnicas eficientes y eficaces. Como un tema de investigacin cientfica continua. 76. Gracias! Guillermo Alcocer galcocer@cnsns.gob.mx Extensin 418