RADIACIÓN IONIZANTE

ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 48.1 SUMARIO 48.1

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RADIACIONES IONIZANTES RIESGOS GENERALES

Director del captuloRobert N. Cherry, Jr. 48

SumarioSUMARIO

IntroduccinRobert N. Cherry, Jr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48.2

Biologa radiolgica y efectos biolgicosArthur C. Upton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48.4

Fuentes de radiacin ionizanteRobert N. Cherry, Jr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48.11

Diseo de puestos de trabajo para seguridad radiolgicaGordon M. Lodde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48.18

Seguridad radiolgicaRobert N. Cherry, Jr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48.26

Planificacin de medidas y gestin de accidentesradiolgicosSydney W. Porter, Jr. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48.34

INTRODUCCIONINTRODUCCION

Robert N. Cherry, Jr.

La radiacin ionizante est en todas partes. Llega desde elespacio exterior en forma de rayos csmicos. Est en el aire enforma de emisiones del radn radiactivo y su progenie. Losistopos radiactivos que se originan de forma natural entran ypermanecen en todos los seres vivos. Es inevitable. De hecho,todas las especies de este planeta han evolucionado en presenciade la radiacin ionizante. Aunque los seres humanos expuestos adosis pequeas de radiacin pueden no presentar de inmediatoningn efecto biolgico aparente, no hay duda de que la radia-cin ionizante, cuando se administra en cantidades suficientes,puede causar daos. El tipo y el grado de estos efectos son bienconocidos.

Si bien la radiacin ionizante puede ser perjudicial, tambintiene muchas aplicaciones beneficiosas. El uranio radiactivogenera electricidad en centrales nucleares instaladas en muchospases. En medicina, los rayos X permiten obtener radiografaspara el diagnstico de lesiones y enfermedades internas. Losmdicos especializados en medicina nuclear utilizan materialradiactivo como trazadores para formar imgenes detalladas deestructuras internas y estudiar el metabolismo. En la actualidadse dispone de radiofrmacos teraputicos para tratar trastornoscomo el hipertiroidismo y el cncer. Los mdicos utilizan enradioterapia rayos gamma, haces de piones, haces de electrones,neutrones y otros tipos de radiacin para tratar el cncer. Losingenieros emplean material radiactivo en la operaciones deregistro de pozos petrolferos y para medir la densidad de lahumedad en los suelos. Los radilogos industriales se valen derayos X en el control de calidad para observar las estructurasinternas de aparatos fabricados. Las seales de las salidas deedificios y aviones contienen tritio radiactivo para que brillen enla oscuridad en caso de fallo de la energa elctrica. Muchosdetectores de humos en viviendas y edificios comercialescontienen americio radiactivo.

Estos numerosos usos de la radiacin ionizante y de los mate-riales radiactivos mejoran la calidad de vida y ayudan a lasociedad de muchas maneras. Pero siempre se deben sopesar losbeneficios de cada uso con sus riesgos. Estos pueden afectar a lostrabajadores que intervienen directamente en la aplicacin de laradiacin o el material radiactivo, a la poblacin en general, alas generaciones futuras y al medio ambiente, o a cualquiercombinacin de los grupos enumerados. Ms all de considera-ciones polticas y econmicas, los beneficios siempre debensuperar a los riesgos cuando se trate de utilizar la radiacinionizante.

Radiacin ionizanteLa radiacin ionizante consiste en partculas, incluidos losfotones, que causan la separacin de electrones de tomos ymolculas. Pero algunos tipos de radiacin de energa relativa-mente baja, como la luz ultravioleta, slo puede originar ioniza-cin en determinadas circunstancias. Para distinguir estos tiposde radiacin de la radiacin que siempre causa ionizacin, seestablece un lmite energtico inferior arbitrario para la radiacinionizante, que se suele situar en torno a 10 kiloelectronvol-tios (keV).

La radiacin ionizante directa consta de partculas cargadas,que son los electrones energticos (llamados a veces negatrones),los positrones, los protones, las partculas alfa, los mesonescargados, los muones y los iones pesados (tomos ionizados). Estetipo de radiacin ionizante interacta con la materia sobre todomediante la fuerza de Coulomb, que les hace repeler o atraerelectrones de tomos y molculas en funcin de sus cargas.

La radiacin ionizante indirecta es producida por partculassin carga. Los tipos ms comunes de radiacin ionizante indi-recta son los generados por fotones con energa superior a10 keV (rayos X y rayos gamma) y todos los neutrones.

Los fotones de los rayos X y gamma interactan con lamateria y causan ionizacin de tres maneras diferentes comomnimo:

1. Los fotones de energa ms baja interactan sobre todomediante el efecto fotoelctrico, por el que el fotn cede todasu energa a un electrn, que entonces abandona el tomo omolcula. El fotn desaparece.

2. Los fotones de energa intermedia interactan fundamental-mente mediante el efecto Compton, en virtud del cual elfotn y un electrn colisionan esencialmente como partculas.El fotn contina su trayectoria en una nueva direccin consu energa disminuida, mientras que el electrn liberadoparte con el resto de la energa entrante (menos la energa deunin del electrn al tomo o a la molcula).

3. La produccin de pares slo es posible con fotones cuyaenerga sea superior a 1,02 MeV. (Sin embargo, cercade 1,02 MeV, el efecto Compton predomina todava. Laproduccin de pares predomina con energas ms altas.)El fotn desaparece, y en su lugar aparece una pareja elec-trn-positrn (este fenmeno slo ocurre en la proximidad deun ncleo, por consideraciones de conservacin del momentocintico y de la energa). La energa cintica total del parelectrn-positrn es igual a la energa del fotn menos lasuma de las energas de la masa residual de electrn y posi-trn (1,02 MeV). Estos electrones y positrones energticos secomportan entonces como radiacin ionizante directa. Amedida que pierde energa cintica, un positrn puede llegara encontrarse con un electrn, y las partculas se aniquilarnentre s. Entonces se emiten dos fotones de 0,511 MeV (por logeneral) desde el punto de aniquilacin, a 180 grados uno deotro.

Con un fotn dado puede ocurrir cualquiera de estossupuestos, salvo que la produccin de pares slo es posible confotones de energa superior a 1,022 MeV. La energa del fotn yel material con el que interacta determinan qu interaccin esla ms probable.

La Figura 48.1 muestra las regiones en las que predominacada tipo de interaccin en funcin de la energa del fotn y delnmero atmico del absorbente.

48.2 INTRODUCCION ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO

RIESGOS GENERALES

Figura 48.1 Importancia relativa de las tresinteracciones principales de los fotones conla materia.

Las interacciones ms comunes del neutrn con la materiason colisiones inelsticas, captura (o activacin) de neutrn yfisin. Todas ellas son interacciones con ncleos. Un ncleo quecolisiona inelsticamente con un neutrn queda en un nivel deenerga ms alto. Entonces puede liberar esta energa en formade un rayo gamma, mediante la emisin de una partcula beta ode ambas formas. En la captura de neutrones, un ncleo afec-tado puede absorber el neutrn y expulsar energa en forma derayos gamma o X o partculas beta, o ambas cosas. Las part-culas secundarias causan despus ionizacin, como se ha vistoantes. En la fisin, un ncleo pesado puede absorber al neutrny se desdobla en dos ncleos ms ligeros, que casi siempre sonradiactivos.

Cantidades, unidades y definicionesLa Comisin Internacional de Unidades y Medidas de Radiacin(ICRU) desarrolla definiciones formales de cantidades y unidadesde radiacin y radiactividad que tienen aceptacin internacional.La Comisin Internacional de Proteccin Radiolgica (CIPR)tambin establece normas para la definicin y utilizacin dediversas cantidades y unidades empleadas en seguridad radiol-gica. A continuacin se da la descripcin de algunas cantidades,unidades y definiciones que se suelen emplear en seguridadradiolgica.

Dosis absorbida. Es la cantidad dosimtrica fundamental de laradiacin ionizante. En esencia, es la energa que la radiacinionizante imparte a la materia por unidad de masa. Se expresapor,

D =m

dd

donde D es la dosis absorbida, d es la energa media impartida ala materia de masa dm. La unidad de dosis absorbida es el juliopor kilogramo (J kg1). El nombre especial de la unidad de dosisabsorbida es el gray (Gy).

Actividad. Esta cantidad representa el nmero de transforma-ciones nucleares desde un estado energtico nuclear dado porunidad de tiempo. Se expresa con:

A =Nt

dd

donde A es la actividad, dN es el valor esperado del nmero detransiciones nucleares espontneas desde el estado de energadado durante el intervalo de tiempo dt. Est relacionada con elnmero de ncleos radiactivos N mediante:

A N= donde es la constante de desintegracin. La actividad seexpresa por segundo. El nombre especial de la unidad de acti-vidad es el bequerelio (Bq).

Constante de desintegracin (). Esta cantidad representa la proba-bilidad por unidad de tiempo de que ocurra una transformacinnuclear para un radionucleido dado. La constante de desintegra-cin se mide por segundo. Est relacionada con el perodo desemidesintegracin t de un radionucleido por:

= ln ,t1/ 2 1/ 2

2 0 693t

La constante de desintegracin est relacionada con la vidamedia, , de un radionucleido por:

=

1

La dependencia del tiempo de la actividad A(t) y del nmero dencleos radiactivos N(t) se puede expresar por A(0)et y N(0)etrespectivamente.

Efecto biolgico determinista. Se trata de un efecto biolgicocausado por la radiacin ionizante y cuya probabilidad de apari-cin es cero con dosis absorbidas pequeas, pero que aumentaraceleradamente hasta uno (probabilidad 100 %) cuando la dosisabsorbida supere un nivel determinado (el umbral). La induc-cin de cataratas es un ejemplo de efecto biolgico estocstico.

Dosis efectiva. La dosis efectiva E es la suma de las dosis equiva-lentes ponderadas en todos los tejidos y rganos del cuerpo. Esuna magnitud utilizada en seguridad radiolgica, de manera quesu empleo no es adecuado para medir grandes dosis absorbidassuministradas en un perodo de tiempo relativamente corto.Viene dada por:

E w H= T TT

donde wT es la factor de ponderacin tisular y HT es la dosis equi-valente del tejido T. La dosis efectiva se mide en J kg1. Elnombre especial de la unidad de dosis efectiva es el sievert (Sv).

Dosis equivalente. La dosis equivalente HT es la dosis absorbidapromediada para un tejido u rgano (y no en un punto) y ponde-rada respecto de la cualidad de la radiacin que interese. Es unamagnitud utilizada en seguridad radiolgica, de manera que suempleo no es adecuado para medir grandes dosis absorbidasgrandes suministradas en un perodo de tiempo relativamentecorto. Viene dada por:

H w DT R T, RR

= donde DT,R es la dosis absorbida promediada para todo el tejido urgano T debida a la radiacin R y wR es el factor de pondera-cin radiolgica. La dosis equivalente tiene las unidades de J kg1.El nombre especial de la unidad de dosis equivalente es elsievert (Sv).

Perodo de semidesintegracin. Esta magnitud es la cantidad detiempo necesario para que la actividad de una muestra de radio-nucleido se reduzca a la mitad. Equivale al tiempo necesariopara que un nmero dado de ncleos en un estado radiactivodado se vea reducido a la mitad. Su unidad fundamental es elsegundo (s), pero se suele expresar en horas, das y aos. Para unradionucleido dado, el perodo de semidesintegracin t estrelacionado con la constante de desintegracin por:

t1/ 2 = ln ,2 0 693

Transferencia lineal de energa. Esta cantidad es la energa que unapartcula cargada imparte a la materia por unidad de longitud amedida que la atraviesa. Se expresa por,

L =l

dd

donde L es la transferencia lineal de energa (llamada tambinpoder de parada lineal de la colisin) y d es la energa media perdidapor la partcula al atravesar una distancia dl. La transferencialineal de energa (TLE) se mide en J m1.

Vida media. Esta cantidad es el tiempo medio que un estadonuclear sobrevivir antes de experimentar una transformacinhasta un estado de energa ms baja mediante la emisin deradiacin ionizante. Su unidad fundamental es el segundo (s),pero tambin puede expresarse en horas, das o aos. Est rela-cionada con la constante de desintegracin por:

=

1

donde es la vida media y es la constante de desintegracin deun nucleido dado en un estado energtico dado.

ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 48.3 INTRODUCCION 48.3

RIESGOS GENERALES

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Factor de ponderacin radiolgica. Se trata de un nmero wR que,para un tipo y una energa de radiacin R dados, es representa-tivo de los valores de la eficacia biolgica relativa de dicha radia-cin para inducir efectos estocsticos en dosis bajas. Los valoresde wR estn relacionados con la transferencia lineal de energa(TLE) y se dan en la Tabla 48.1. La Figura 48.2 muestra la rela-cin entre wR y TLE para neutrones.

Eficacia biolgica relativa (EBR). La EBR de un tipo de radiacincomparado con otro es la inversa de la relacin de dosis absor-bidas que producen el mismo grado de un punto final biolgicodefinido.

Efecto biolgico estocstico. Es un efecto biolgico causado por laradiacin ionizante cuya probabilidad de aparicin aumenta alaumentar la dosis absorbida, probablemente sin ningn umbral,pero cuya gravedad es independiente de la dosis absorbida. Elcncer es un ejemplo de efecto biolgico estocstico.

Factor de ponderacin tisular wT. Representa la contribucin deltejido u rgano T al efecto lesivo total debido a todos los efectosestocsticos resultantes de la irradiacin uniforme de todo elcuerpo. Se utiliza porque la probabilidad de efectos estocsticosdebidos a una dosis equivalente depende del tejido u rganoirradiado. Una dosis equivalente uniforme por todo el cuerpo

debe originar una dosis efectiva numricamente igual a la sumade las dosis eficaces de todos los tejidos y rganos del cuerpo.Por lo tanto, la suma de todos los factores de ponderacin tisu-lares se iguala a la unidad. En la Tabla 48.2 se ofrecen losvalores de los factores de ponderacin tisular.

BIOLOGIA RADIOLOGICA Y EFECTOSBIOLOGICOSBIOLOGIA Y EFECTOS BIOLOGICOS DE LA RADIACION

Arthur C. Upton

Tras su descubrimiento por Roentgen en 1895, los rayos Xfueron introducidos con tanta rapidez para el diagnstico y trata-miento de las enfermedades que casi en seguida comenzaron aencontrarse lesiones debidas a exposicin excesiva a la radiacinentre los primeros radilogos, que todava no eran conscientes desus riesgos (Brown 1933). Las primeras lesiones fueron sobre todoreacciones cutneas en las manos de quienes trabajaban con losprimeros equipos de radiologa, pero ya en el primer decenio sehaban comunicado otros tipos de lesin, incluidos los primeroscnceres atribuidos a la radiacin (Stone 1959).

En el curso del siglo transcurrido desde estos primeroshallazgos, el estudio de los efectos biolgicos de la radiacinionizante ha recibido un impulso permanente como conse-cuencia del uso cada vez mayor de la radiacin en medicina,ciencia e industria, as como de las aplicaciones pacficas y mili-tares de la energa atmica. El resultado es que los efectos biol-gicos de la radiacin se han investigados ms a fondo que los deprcticamente cualquier otro agente ambiental. El desarrollo delos conocimientos sobre los efectos de la radiacin ha

48.4 BIOLOGIA Y EFECTOS BIOLOGICOS DE LA RADIACION ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO

RIESGOS GENERALES

Tipo y rango de la energa wRFotones, todas las energas 1

Electrones y muones, todas las energas2 1

Neutrones, energa 100 keV a 2 MeV 20

>2 MeV a 20 MeV 10

>20 MeV 5

Protones, distintos de los protones de retroceso, energa >2 MeV 5

Partculas alfa, fragmentos de fisin, ncleos pesados 20

1 Todos los valores se refieren a la radiacin incidente en el cuerpo o, si las fuentes son internas, a laemitida desde la fuente.2 Excluidos los electrones Auger emitidos desde ncleos unidos a DNA.

Tabla 48.1 Factores de ponderacin de la radiacin wR1.

Tejido u rgano wTGnadas 0,20

Mdula sea (roja) 0,12

Colon 0,12

Pulmn 0,12

Estmago 0,12

Vejiga 0,05

Mama 0,05

Hgado 0,05

Esfago 0,05

Tiroides 0,05

Piel 0,01

Superficie sea 0,01

Resto 0,052, 3

1 Los valores se han deducido de una poblacin de referencia con igual nmero de personas de ambossexos y una amplia gama de edades. En la definicin de dosis efectiva, los valores se aplican a trabaja-dores, a toda la poblacin y a cualquier sexo.2 A efectos de clculo, el resto se compone de los tejidos y rganos adicionales siguientes: glndulassuprarrenales, cerebro, intestino grueso superior, intestino delgado, riones, tejido muscular, pncreas,bazo, timo y tero. La lista incluye rganos que es probable que se irradien selectivamente. Se sabeque algunos rganos de la lista son susceptibles a la induccin de cncer.3 En los casos excepcionales en que uno de los tejidos u rganos restantes recibe una dosis equiva-lente superior a la dosis mxima en cualquiera de los doce rganos para los cuales se especifica unfactor de ponderacin, se debe aplicar un factor de ponderacin de 0,025 a ese tejido u rgano y unfactor de ponderacin de 0,025 a la dosis media de los dems rganos del resto antes definido.

Tabla 48.2 Factores de ponderacin de tejidos wT1.

Figura 48.2 Factores de ponderacin de la radiacinpara neutrones (la curva suave debeconsiderarse una aproximacin).

determinado el perfeccionamiento de medidas para proteger lasalud humana contra muchos otros peligros medioambientales,adems de la radiacin.

Naturaleza y mecanismos de los efectosbiolgicos de la radiacinDeposicin de energa. A diferencia de otras formas de radiacin, laradiacin ionizante es capaz de depositar suficiente energa loca-lizada para arrancar electrones de los tomos con los que inte-racta. As, cuando la radiacin colisiona al azar con tomos ymolculas al atravesar clulas vivas, da lugar a iones y radicaleslibres que rompen los enlaces qumicos y provoca otros cambiosmoleculares que daan las clulas afectadas. La distribucin espa-cial de los fenmenos ionizantes depende del factor de pondera-cin radiolgica, wR de la radiacin (vanse la Tabla 48.1 y laFigura 48.3).

Efectos sobre el ADN. Cualquier molcula de la clula puede seralterada por la radiacin, pero el ADN es el blanco biolgicoms crtico, debido a la redundancia limitada de la informa-cin gentica que contiene. Una dosis absorbida de radiacinlo bastante grande para matar la clula media en divisin2 gray (Gy) basta para originar centenares de lesiones ensus molculas de ADN (Ward 1988). La mayora de estaslesiones son reparables, pero las producidas por una radiacinionizante concentrada (por ejemplo, un protn o una partculaalfa) son en general menos reparables que las generadas por unaradiacin ionizante dispersada (por ejemplo, un rayo X o unrayo gamma) (Goodhead 1988). Por lo tanto, las radiacionesionizantes concentradas (alta TLE) tienen por lo comn unmayor efecto biolgico relativo (EBR) que las radiaciones ioni-zantes dispersadas (baja TLE) en casi todas las formas de lesin(CIPR 1991).

Efectos sobre los genes. El dao del ADN que queda sin reparar oes mal reparado puede manifestarse en forma de mutaciones,cuya frecuencia parece aumentar como una funcin lineal de ladosis, sin umbral, en alrededor de 105 a 106 por locus y por Gy(NAS 1990). El hecho de que la tasa de mutaciones parezca serproporcional a la dosis se considera indicativo de que una solapartcula ionizante que atraviese el ADN es suficiente, en prin-cipio, para causar una mutacin (NAS 1990). En las vctimas del

accidente de Chernbil, la relacin dosis-respuesta de las muta-ciones de la glicoforina de clulas de la mdula sea es muysimilar a la observada en supervivientes de la bomba atmica(Jensen, Langlois y Bigbee 1995).

Efectos sobre los cromosomas. Las lesiones por radiacin delaparato gentico pueden causar tambin cambios en el nmeroy la estructura de los cromosomas, modificaciones cuyafrecuencia se ha observado que aumenta con la dosis en trabaja-dores expuestos, en supervivientes de la bomba atmica y enotras personas expuestas a la radiacin ionizante. La relacindosis-respuesta para las aberraciones cromosmicas en linfocitos

ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 48.5 BIOLOGIA Y EFECTOS BIOLOGICOS DE LA RADIACION 48.5

RIESGOS GENERALES

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Figura 48.3 Diferencias entre el poder penetrante en lostejidos de distintos tipos de radiacinionizante.

Figura 48.4 Frecuencia de aberraciones cromosmicasdicntricas en linfocitos humanos enrelacin con la dosis, la tasa de dosis y lacalidad de la irradiacin in vitro.

Figura 48.5 Inhibicin mittica inducida por rayos X enclulas del epitelio corneal de ratas.

de sangre humana (Figura 48.4) se ha determinado con bastanteexactitud, de manera que la frecuencia de aberraciones en esasclulas puede servir de dosmetro biolgico til (OIEA 1986).

Efectos sobre la supervivencia celular. Entre las reacciones mstempranas a la irradiacin figura la inhibicin de la divisincelular, que aparece en seguida tras la exposicin, aunque sugrado y duracin varan con la dosis (Figura 48.5). Si bien lainhibicin de la mitosis es caractersticamente pasajera, la lesinradiolgica de genes y cromosomas puede ser letal para lasclulas en divisin, que en conjunto son muy sensibles a la radia-cin (CIPR 1984). Medida en trminos de capacidad prolifera-tiva, la supervivencia de las clulas en divisin tiende a disminuirexponencialmente con el aumento de la dosis, de manera que1-2 Gy bastan por lo general para reducir la poblacin supervi-viente en alrededor del 50 % (Figura 48.6).

Efectos sobre los tejidos. Las clulas maduras que no estn endivisin son relativamente radiorresistentes, pero las que sedividen dentro de un tejido son radiosensibles, por lo que la irra-diacin intensiva puede matar un nmero suficiente para que eltejido se atrofie (Figura 48.7). La rapidez de esta atrofia dependede la dinmica de la poblacin celular dentro del tejido afec-tado; es decir, en rganos caracterizados por un recambiocelular lento, como el hgado y el endotelio vascular, el procesoes tpicamente mucho ms lento que en rganos caracterizadospor un recambio celular rpido, como la mdula sea, laepidermis y la mucosa intestinal (CIPR 1984). Por otra parte,conviene subrayar que si el volumen de tejido irradiado es lobastante pequeo, o si la dosis se acumula con la lentitud sufi-ciente, la gravedad de la lesin puede reducirse notablementepor la proliferacin compensatoria de las clulas supervivientes.


RIESGOS GENERALES

Figura 48.6 Curvas tpicas dosis-supervivencia declulas de mamferos expuestas a rayos X yneutrones rpidos.

Figura 48.7 Secuencia caracterstica de acontecimientosen la patogenia de efectos no estocsticosde la radiacin ionizante.

Organo Lesin a los 5 aos Dosisumbral(Gy)*

Campo deirradiacin(rea)

Piel Ulcera, fibrosis grave 55 100 cm2

Mucosa oral Ulcera, fibrosis grave 60 50 cm2

Esfago Ulcera, estenosis 60 75 cm2

Estmago Ulcera, perforacin 45 100 cm2

Intestino delgado Ulcera, estenosis 45 100 cm2

Colon Ulcera, estenosis 45 100 cm2

Recto Ulcera, estenosis 55 100 cm2

Glndulas salivales Xerostoma 50 50 cm2

Hgado Insuficiencia heptica,ascitis

35 todo

Rin Nefrosclerosis 23 todoVejiga urinaria Ulcera, contractura 60 todoTestculos Esterilidad permanente 5-15 todoOvario Esterilidad permanente 2-3 todoUtero Necrosis, perforacin >100 todoVagina Ulcera, fstula 90 5 cm2

Mama, nio Hipoplasia 10 5 cm2

Mama, adulto Atrofia, necrosis >50 todoPulmn Neumona, fibrosis 40 lbuloCapilares Telangiectasia, fibrosis 50-60 Corazn Pericarditis, pan-

carditis40 todo

Hueso, nio Crecimiento detenido 20 10 cm2

Hueso, adulto Necrosis, fractura 60 10 cm2

Cartlago, nio Crecimiento detenido 10 todoCartlago, adulto Necrosis 60 todoSistema nervioso

central (cerebro)Necrosis 50 todo

Mdula espinal Necrosis, seccin 50 5 cm2

Ojo Panoftalmitis,hemorragia

55 todo

Crnea Queratitis 50 todoCristalino Catarata 5 todoOdo (interno) Sordera >60 todoTiroides Hipotiroidismo 45 todoGlndula suprarrenal Hipoadrenalismo >60 todoHipfisis Hipopituitarismo 45 todoMsculo, nio Hipoplasia 20-30 todoMsculo, adulto Atrofia >100 todoMdula sea Hipoplasia 2 todoMdula sea Hipoplasia, fibrosis 20 localizadaGanglios linfticos Atrofia 33-45 Vasos linfticos Esclerosis 50 Feto Muerte 2 todo

* Dosis que causa en el 1 a 5 % de las personas expuestas.Fuente: Rubin y Casarett 1972.

Tabla 48.3 Dosis umbral aproximadas de radiacin Xteraputica en fracciones convencionales queoriginan efectos clnicos no estocsticosperjudiciales en diversos tejidos.

Manifestaciones clnicas de la lesinTipos de efectos. Los efectos de la radiacin abarcan una ampliavariedad de reacciones, que varan de modo notable en sus rela-ciones dosis-respuesta, manifestaciones clnicas, cronologa ypronstico (Mettler y Upton 1995). Los efectos suelen subdivi-dirse por comodidad en dos amplios grupos: (1) efectos heredables,que se manifiestan en los descendientes de los individuosexpuestos, y (2) efectos somticos, que se manifiestan en los propiosindividuos expuestos. En estos ltimos se incluyen los efectosagudos, que aparecen relativamente pronto despus de la irradia-cin, as como los efectos tardos (o crnicos), como el cncer, quepuede no aparecer hasta que han transcurrido meses, aos odecenios.

Efectos agudos. Los efectos agudos de la radiacin se debensobre todo a la deplecin de clulas progenitoras en los tejidosafectados (Figura 48.7), y slo pueden inducirse por dosis lobastante grandes para matar muchas de estas clulas (porejemplo, Tabla 48.3). Por este motivo, tales efectos se considerande naturaleza no estocstica, o determinista (CIPR 1984 y 1991), encontraste con los efectos mutgenos y cancergenos de la radia-cin, que se consideran fenmenos estocsticos resultantes de alte-raciones moleculares aleatorias en clulas individuales queaumentan como funciones lineales, sin umbral, de la dosis (NAS1990; CIPR 1991).

Las lesiones agudas de los tipos que predominaban en losprimeros trabajadores expuestos y en los pacientes tratadosinicialmente con radioterapia han desaparecido prcticamentegracias a las mejoras introducidas en las precauciones de segu-ridad y en los mtodos de tratamiento. Sin embargo, la mayorade los pacientes tratados con radiacin en la actualidad experi-mentan tambin alguna lesin del tejido normal irradiado.Adems, siguen ocurriendo accidentes radiolgicos graves.Por ejemplo, entre 1945 y 1987 se inform de unos 285 acci-dentes en reactores nucleares (excluido el de Chernbil)ocurridos en diversos pases, en los que resultaron irradiadasms de 1.350 personas, 33 de ellas con resultado mortal(Lushbaugh, Fry y Ricks 1987). El accidente de Chernbil, por ssolo, liber material radiactivo suficiente para exigir la evacua-cin de decenas de millares de personas y animales domsticosdel rea circundante, y origin enfermedades radiolgicas yquemaduras en ms de 200 personas entre componentes deequipos de emergencia y bomberos, de las que 31 fallecieron(UNSCEAR 1988). Los efectos a largo plazo del material radiac-tivo liberado sobre la salud no pueden predecirse con certeza,pero las estimaciones de los riesgos resultantes de efectos cance-rgenos, basadas en modelos de incidencia de dosis sin umbral(comentados a continuacin), suponen que pueden producirsehasta 30.000 muertes adicionales por cncer en la poblacin delhemisferio norte durante los 70 prximos aos a consecuenciadel accidente, aunque es probable que los casos adicionales decncer en cualquier pas sean demasiado escasos para permitirsu deteccin epidemiolgica (USDOE 1987).

Menos catastrficos, pero mucho ms numerosos que los acci-dentes de reactores, han sido los accidentes en que han interve-nido fuentes de rayo gamma mdicas e industriales, que tambinhan sido causa de lesiones y prdida de vidas. Por ejemplo, laeliminacin inadecuada de una fuente de radioterapia de cesio137 en Goinia, Brasil, en 1987 origin la irradiacin dedocenas de vctimas confiadas, cuatro de las cuales murieron(UNSCEAR 1993).

Una exposicin amplia de las lesiones por radiacin escapa almbito de esta revisin, pero las reacciones agudas de los tejidosms radiosensibles son de inters general, por lo que sedescriben brevemente en las secciones siguientes.

Piel. Las clulas de la capa germinal de la epidermis son muysensibles a la radiacin. En consecuencia, la rpida exposicin

de la piel a una dosis de 6 Sv o ms provoca eritema (enrojeci-miento) de la zona expuesta, que aparece dentro del primer da,suele durar unas cuantas horas y va seguido al cabo de dos acuatro semanas de una o ms oleadas de un eritema msprofundo y prolongado, as como de depilacin (prdida depelo). Si la dosis supera los 10 a 20 Sv, en dos o cuatro semanaspueden surgir ampollas, necrosis y ulceracin, seguidas defibrosis de la dermis y los vasos subyacentes, que pueden desem-bocar en atrofia y una segunda oleada de ulceracin meses oaos despus (CIPR 1984).

Mdula sea y tejido linfoide. Los linfocitos tambin son muyradiosensibles; una dosis de 2 a 3 Sv irradiada en poco tiempo atodo el cuerpo puede destruir un nmero suficiente de ellos paraque disminuya el recuento de linfocitos perifricos y la respuestainmunitaria se deteriore en pocas horas (UNSCEAR 1988). Lasclulas hematopoyticas de la mdula sea tienen una sensibi-lidad similar a la radiacin y su deplecin con una dosis compa-rable es suficiente para causar granulocitopenia y trombo-citopenia en las tres a cinco semanas siguientes. Si la dosis esmayor, estas disminuciones del recuento de granulocitos yplaquetas pueden ser lo bastante graves para originar hemo-rragia o una infeccin mortal (Tabla 48.4).

Intestino. Las clulas progenitoras del epitelio que reviste elintestino delgado tambin tienen extraordinaria sensibilidad a la


RIESGOS GENERALES

48.R

AD

IACIO

NES

ION

IZA

NTE

S

Tiempo desde lairradiacin

Formacerebral(>50 Gy)

Formagastro-intestinal(10-20 Gy)

Forma hemato-poytica(2-10 Gy)

Formapulmonar(>6 Gy apulmones)

Primer da nuseas nuseas nuseas nuseasvmitos vmitos vmitos vmitosdiarrea diarrea diarreacefaleadesorien-

tacinataxiacomaconvulsionesmuerte

Segunda semana nuseasvmitosdiarreafiebreeritemapostracinmuerte

Tercera a sexta debilidadsemanas fatiga

anorexiafiebrehemorragiaepilacinrecuperacin (?)muerte (?)

Segundo a octavomeses tos

disneafiebredolor

torcicofallo

respira-torio (?)

Fuente: UNSCEAR 1988.

Tabla 48.4 Formas y caractersticas principales delsndrome de radiacin agudo.

radiacin. La exposicin aguda a 10 Sv disminuye su nmeroen grado suficiente para causar la denudacin de las vellosidadesintestinales suprayacentes en unos das (CIPR 1984;UNSCEAR 1988). La denudacin de una superficie grande dela mucosa puede dar lugar a un sndrome fulminante similar a ladisentera que causa rpidamente la muerte (Tabla 48.4).

Gnadas. Los espermatozoides maduros pueden sobrevivir adosis grandes (100 Sv), pero los espermatogonios son tan radio-sensibles que una dosis de slo 0,15 Sv aplicada rpidamente aambos testculos basta para causar oligospermia, y una dosis de2 a 4 Sv puede provocar esterilidad permanente. Tambin losoocitos son radiosensibles. Una dosis rpida de 1,5 a 2,0 Sv apli-cada a ambos ovarios origina esterilidad temporal, y una dosismayor, esterilidad permanente, en funcin de la edad de lamujer en el momento de la exposicin (CIPR 1984).

Aparato respiratorio. El pulmn no es muy radiosensible, pero laexposicin rpida a una dosis de 6 a 10 Sv puede hacer que enla zona expuesta se desarrolle neumona aguda en el plazo deuno a tres meses. Si se afecta un volumen grande de tejidopulmonar, el proceso puede originar insuficiencia respiratoria alcabo de unas semanas, o conducir a fibrosis pulmonar ycor pulmonale meses o aos despus (CIPR 1984; UNSCEAR1988).

Cristalino del ojo. Las clulas del epitelio anterior del cristalino,que continan dividindose toda la vida, son relativamenteradiosensibles. El resultado es que una exposicin rpida delcristalino a una dosis superior a 1 Sv puede generar en unosmeses la formacin de una opacidad polar posterior microsc-pica; y 2 a 3 Sv recibidos en una sola exposicin breve (o laexposicin a 5,5 a 14 Sv acumulada a lo largo de meses) puedenproducir cataratas que dificulten la visin (CIPR 1984).

Otros tejidos. En comparacin con los tejidos ya mencionados,la sensibilidad de otros tejidos del cuerpo a la radiacin es engeneral bastante inferior (por ejemplo, Tabla 48.4); pero, comose ver a continuacin, el embrin constituye una notable excep-cin. Tambin conviene destacar que la radiosensibilidad decualquier tejido aumenta cuando se encuentra en estado decrecimiento rpido (CIPR 1984).

Lesin radiolgica de todo el cuerpo. La exposicin rpida de unaparte importante del cuerpo a una dosis superior a 1 Gy puedeproducir el sndrome de radiacin agudo, que comprende: (1) unafase inicial prodrmica, caracterizada por malestar general,anorexia, nuseas y vmitos, (2) seguida de un perodo latente,(3) una segunda fase (principal) de enfermedad y (4) por ltimo,la recuperacin o la muerte (Tabla 48.4). La fase principal de laenfermedad adopta por lo general una de las formas siguientes,segn la localizacin predominante de la lesin radiolgica:(1) hematolgica, (2) gastrointestinal, (3) cerebral o (4) pulmonar(Tabla 48.4).

Lesin radiolgica localizada. A diferencia de las manifestacionesclnicas de la lesin radiolgica aguda de todo el cuerpo, quesuelen ser dramticas e inmediatas, la reaccin a la irradiacinmuy localizada, tanto si procede de una fuente de radiacinexterna como de un radionucleido depositado en el interior delcuerpo, tiende a evolucionar con lentitud y a producir pocossntomas o signos a menos que el volumen de tejido irradiadoy/o la dosis sean relativamente grandes (por ejemplo,Tabla 48.4).

Efectos de los radionucleidos. Algunos radionucleidosporejemplo, el tritio (3H), el carbono 14 (14C) y el cesio 137(137Cs)tienden a distribuirse sistmicamente y a irradiar latotalidad del cuerpo, mientras que lo caracterstico de otrosradionucleidos es que sean captados por y se concentren enrganos especficos, donde producen lesiones localizadas. Porejemplo, el radio y estroncio 90 (90Sr) se depositan sobre todo en

los huesos, por lo que lesionan primordialmente los tejidos delesqueleto, mientras que el yodo radiactivo se concentra en laglndula tiroides, localizacin principal de cualquier lesinresultante (Stannard 1988: Mettler y Upton 1995).

Efectos cancergenosCaractersticas generales. La carcinogenicidad de la radiacin ioni-zante, que se manifest por primera vez a principios de este siglocuando aparecieron cnceres de la piel y leucemias en lasprimeras personas que trabajaron con la radiacin (Upton 1986),ha sido documentada desde entonces sin lugar a dudas por losexcesos proporcionales a las dosis de numersosos tipos de neopla-sias en pintores de esferas con radio, en mineros de galeras deroca viva, en supervivientes de la bomba atmica, en pacientessometidos a radioterapia y en animales irradiados en experi-mentos de laboratorio (Upton 1986; NAS 1990).

Los tumores benignos y malignos inducidos por la irradiacinse caracterizan porque tardan aos o decenios en manifestarse yno presentan ningn rasgo conocido que permita distinguirlosde los producidos por otras causas. Es ms, con pocas excep-ciones, su induccin slo ha podido detectarse despus de dosisequivalentes relativamente grandes (0,5 Sv), y ha variado con eltipo de neoplasia, as como con la edad y sexo de las personasexpuestas (NAS 1990).

Mecanismos. Los mecanismos moleculares de la cancernog-nesis radiolgica todava no se han determinado con tododetalle, pero en animales de laboratorio y en clulas cultivadasse ha observado que los efectos cancergenos de la radiacinincluyen efectos iniciadores, efectos promotores y efectos sobrela progresin de la neoplasia, que dependen de las condicionesexperimentales en cuestin (NAS 1990). Los efectos parecenincluir tambin la activacin de oncogenes y/o la inactivacin oprdida de genes supresores de tumores en muchas ocasiones,por no decir en todas ellas. Adems, los efectos cancergenos dela radiacin se parecen a los de los cancergenos qumicos enque tambin son modificables por hormonas, variables nutricio-nales y otros factores modificadores (NAS 1990). Por otra parte,hay que destacar que los efectos de la radiacin pueden seraditivos, sinrgicos o antagonistas con los de los agentes cancer-genos qumicos, y que dependen de las sustancias qumicas espe-cficas y de las condiciones de exposicin en cuestin(UNSCEAR 1982 y 1986).

Relacin dosis-efecto. Los datos existentes no bastan paradescribir de modo inequvoco la relacin dosis-incidencia decualquier tipo de neoplasia o para definir durante cunto tiempotras la irradiacin continuar siendo elevado el riesgo de untumor en una poblacin expuesta. Por lo tanto, los riesgos atri-buibles a una irradiacin de bajo nivel slo pueden estimarsepor extrapolaciones, basadas en modelos que incorporan hip-tesis sobre dichos parmetros (NAS 1990). De los diversosmodelos de dosis-efecto que se han utilizado para estimar losriesgos de la irradiacin de bajo nivel, el que se ha consideradoque se ajusta mejor a los datos disponibles es de la forma:

[ ]R D R f D g b( ) ( ) ( )= + 0 1donde R0 denota el riesgo bsico en funcin de la edad de falleci-miento por un determinado tipo de cncer, D la dosis de radia-cin, f(D) una funcin de la dosis que es cuadrtico-lineal para laleucemia y lineal para algunos otros tipos de cncer y g(b) es unafuncin de riesgo dependiente de otros parmetros, como el sexo,la edad en el momento de la exposicin y el tiempo transcurridodesde sta (NAS 1990).


RIESGOS GENERALES

Modelos sin umbral de este tipo se han aplicado a datosepidemiolgicos de los supervivientes japoneses de la bombaatmica y a otras poblaciones irradiadas para deducir estima-ciones de los riesgos de por vida de diferentes formas de cncerinducido por radiacin (por ejemplo, Tabla 48.5). Pero estas esti-maciones han de interpretarse con precaucin cuando se intentapredecir los riesgos de cncer atribuibles a dosis pequeas o quese acumulan a lo largo de semanas, meses o aos, puesto que losexperimentos con animales de laboratorio han demostrado quela potencia cancergena de los rayos X y gamma disminuyehasta en un orden de magnitud cuando la exposicin es muyprolongada. En realidad, como se ha subrayado en otro lugar(NAS 1990), los datos disponibles no excluyen la posibilidad deque haya un umbral en el rango de los milisievert (mSv) de dosisequivalente, por debajo del cual la radiacin carecera decarcinogenicidad.

Tambin conviene mencionar que las estimaciones tabuladasse basan en promedios de poblacin y no son aplicables necesa-riamente a cualquier individuo; es decir, la susceptibilidad adeterminados tipos de cncer (por ejemplo, cnceres de tiroidesy mama) es mucho mayor en nios que en adultos, y la suscepti-bilidad a determinados cnceres aumenta tambin en asociacincon algunas alteraciones hereditarias, como el retinoblastoma yel sndrome de carcinoma de clulas nevoides basales(UNSCEAR 1988, 1994; NAS 1990). A pesar de estas diferen-cias de susceptibilidad, se han propuesto estimaciones basadasen poblaciones para usarlas en casos de indemnizacin comobase para calibrar la probabilidad de que un cncer queaparezca en una persona irradiada con anterioridad puedahaber sido causado por la exposicin en cuestin (NIH 1985).

Evaluacin del riesgo con dosis bajas. Hasta ahora, los estudiosepidemiolgicos para determinar si los riesgos de cncer deri-vados de exposiciones a radiacin de bajo nivel varan realmenteen funcin de la dosis del modo pronosticado por las estima-ciones anteriores no han llegado a conclusiones definitivas. Las

poblaciones de zonas en las que existen niveles elevados deradiacin de fondo natural no presentan aumentos de las tasasde cncer atribuibles a ella de modo definitivo (NAS 1990;UNSCEAR 1994); por el contrario, algunos estudios han suge-rido incluso una relacin inversa entre niveles de radiacin defondo y tasas de cncer, lo que algunos observadores interpretancomo demostracin de la existencia de efectos beneficiosos(u hormticos) de la irradiacin de bajo nivel, acordes con lasrespuestas adaptativas de determinados sistemas celulares(UNSCEAR 1994). Ahora bien, la importancia de la relacininversa es cuestionable, puesto que no ha persistido trascontrolar los efectos de variables que pudieran inducir a confu-sin (NAS 1990). De manera similar, en los trabajadoresexpuestos actualmente a la racin salvo determinados gruposde mineros en galeras de roca viva (NAS 1994; Lubin, Boice yEdling 1994) ya no se detectan aumentos de las tasas decnceres distintos de la leucemia (UNSCEAR 1994), gracias alos avances en proteccin radiolgica; por lo dems, las tasas deleucemia en estos trabajadores son coherentes con las estima-ciones antes tabuladas (IARC 1994). En resumen, podemosconcluir que los datos disponibles en la actualidad son cohe-rentes con las estimaciones tabuladas (Tabla 48.5), que indicanque menos del 3 % de los casos de cncer en la poblacingeneral son atribuibles a radiacin natural de fondo (NAS 1990;IARC 1994), aunque hasta el 10 % de los cnceres de pulmnpueden atribuirse al radn de los recintos cerrados (NAS 1990;Lubin, Boice y Edling 1994).

Se ha observado que los elevados niveles de lluvia radiactivaprocedente de una prueba de armas termonucleares realizadaen Bikini en 1954 produjeron un aumento de la frecuencia decncer de tiroides en los habitantes de las Islas Marshall propor-cional a la dosis que recibieron en la glndula tiroides cuandoeran nios (Robbins y Adams 1989). De modo similar, se hainformado de que entre los nios que vivan en zonas de Bielo-rrusia y Ucrania contaminadas por los radionucleidos liberadosen el accidente de Chernbil se ha manifestado un aumento deincidencia del cncer de tiroides (Prisyazhuik, Pjatak y Buzanov1991; Kasakov, Demidchik y Astakhova 1992), pero los hallazgosestn en desacuerdo con los del Proyecto Internacional Cher-nbil, que no encontr un exceso de ndulos tiroideos benignoso malignos en los nios que vivan en las zonas ms contami-nadas en torno a Chernbil (Mettler, Williamson y Royal 1992).Falta por determinar la base de la discrepancia, y si el excesodetectado puede ser nicamente resultado del aumento de lavigilancia. A este respecto, hay que resaltar que los nios delsuroeste de Utah y Nevada que estuvieron expuestos a la lluviaradiactiva de las pruebas de armas nucleares en Nevada duranteel decenio de 1950 han presentado aumento en la frecuencia detodo tipo de cncer de tiroides (Kerber y cols. 1993), y la inci-dencia de la leucemia aguda parece haberse elevado en los niosque fallecieron entre 1952 y 1957, el perodo de mxima exposi-cin a la lluvia radiactiva (Stevens y cols. 1990).

Tambin se ha sugerido la posibilidad de que el exceso deleucemia entre los nios que vivan en la proximidad decentrales nucleares del Reino Unido pueda haber sido provo-cado por la radiactividad liberada por las centrales. No obstante,se estima que el incremento de la dosis total de radiacin reci-bida por esos nios ha sido inferior al 2 %, de donde se infiereque hay otras explicaciones ms probables (Doll, Evans yDarby 1994). La existencia de excesos comparables de leucemiainfantil en lugares del Reino Unido que carecen de instalacionesnucleares, pero que por lo dems se parecen a los emplaza-mientos nucleares en que tambin han experimentado grandesinflujos de poblacin en los ltimos tiempos, denota una etio-loga ineficaz de las agrupaciones de casos de leucemia obser-vadas (Kinlen 1988; Doll, Evans y Darby 1994). Tambin se ha


RIESGOS GENERALES

48.R

AD

IACIO

NES

ION

IZA

NTE

S

Tipo o lugar del cncer Exceso de muertes por cncer por 100.000

(n) (%)*

Estmago 110 18

Pulmn 85 3

Colon 85 5

Leucemia (excluida LLC) 50 10

Vejiga urinaria 30 5

Esfago 30 10

Mama 20 1

Hgado 15 8

Gnadas 10 2

Tiroides 8 8

Osteosarcoma 5 5

Piel 2 2

Resto 50 1

Total 500 2

* Aumento porcentual de la expectativa de fondo en una poblacin no irradiada.Fuente: CIPR 1991.

Tabla 48.5 Riesgos estimados de contraer cncer durantela vida atribuibles a una irradiacin rpidade 0,1 Sv.

sugerido otra hiptesis (a saber, que las leucemias en cuestinpueden haber sido causadas por la irradiacin profesional reci-bida por los padres de los nios afectados) basada en los resul-tados de un estudio de casos y controles (Gardner y cols. 1990),pero esta hiptesis se desecha en general por motivos que seexplican en la seccin siguiente.

Efectos hereditariosLos efectos hereditarios de la irradiacin, aunque bien documen-tados en otros organismos, no se han observado todava en sereshumanos. Por ejemplo, el estudio intensivo de ms de 76.000hijos de supervivientes japoneses de la bomba atmica, llevado acabo a lo largo de cuatro decenios, no ha logrado desvelar efectoshereditarios de la radiacin en esta poblacin, medidos pordesenlaces indeseados de la gestacin, muertes neonatales,procesos malignos, reordenaciones cromosmicas equilibradas,aneuploidia de los cromosomas sexuales, alteraciones de los feno-tipos de protenas del suero o eritrocitos, cambios en la relacinde sexos o alteraciones del crecimiento y del desarrollo (Neel,Schull y Awa 1990). Por lo tanto, las estimaciones de los riesgosde efectos hereditarios de la radiacin deben basarse en granmedida en la extrapolacin a partir de hallazgos en ratones delaboratorio y otros animales de experimentacin (NAS 1990;UNSCEAR 1993).

De los datos experimentales y epidemiolgicos disponibles sededuce que la dosis necesaria para doblar la tasa de mutacioneshereditarias en clulas embrionarias humanas debe ser de 1,0 Svcomo mnimo (NAS 1990; UNSCEAR 1993). En consecuencia,se estima que menos del 1 % de las enfermedades determinadasgenticamente en la poblacin humana pueden atribuirse a lairradiacin de fondo natural (Tabla 48.6).

Como se ha mencionado antes, los resultados de un estudio decasos y controles han sugerido la hiptesis de que el exceso deleucemia y del linfoma no Hodgkin en jvenes residentes en lalocalidad de Seascale fue resultado de los efectos oncognicoshereditables causados por la irradiacin profesional de suspadres en la instalacin nuclear de Sellafield (Gardner ycols. 1990). Sin embargo, contradicen esta hiptesis los argu-mentos siguientes:

1. La ausencia de cualquier exceso comparable en gran nmerode nios nacidos fuera de Seascale de padres que haban reci-bido dosis profesionales similares, o incluso mayores, en lamisma central nuclear (Wakeford y cols. 1994a)

2. La falta de excesos similares en nios franceses (Hill yLaPlanche 1990), canadienses (McLaughlin y cols. 1993) oescoceses (Kinlen, Clarke y Balkwill 1993) nacidos de padrescon exposiciones profesionales comparables

3. La falta de excesos en los hijos de supervivientes de la bombaatmica (Yoshimoto y cols. 1990)

4. La falta de excesos en condados de EE.UU. donde haycentrales nucleares instaladas (Jablon, Hrubec y Boice 1991)

5. El hecho de que la frecuencia de mutaciones inducidas porradiacin que implica la interpretacin sea mucho mselevada que las tasas observadas (Wakeford y cols. 1994b).

Por lo tanto, los datos de conjunto disponibles no respaldan lahiptesis de la irradiacin de gnadas paternas (Doll, Evans yDarby 1994; Little, Charles y Wakeford 1995).

Efectos de la irradiacin prenatalLa radiosensibilidad es relativamente alta en toda la vidaprenatal, pero los efectos de una dosis determinada varan demodo notable y dependen de la fase evolutiva del embrin o fetoen el momento de la exposicin (UNSCEAR 1986). Durante elperodo anterior a la implantacin, el embrin es especialmentesensible a la muerte por irradiacin, mientras que durante lasfases crticas de la organognesis es sensible a la induccin demalformaciones y otras alteraciones del desarrollo (Tabla 48.7).Estos ltimos efectos se demuestran de modo dramtico por elaumento proporcional a la dosis de la frecuencia de retrasomental grave (Figura 48.8) y el descenso proporcional a la dosis


RIESGOS GENERALES

Tipo de trastorno Prevalencianatural(por millnde nacidos vivos)

Contribucin de la radiacin defondo natural1(por milln de nacidos vivos)2

Primerageneracin

Generacioneshastael equilibrio3

Dominanteautosmico

180.000 20-100 300

Ligado a X 400

de las puntuaciones en la prueba del CI en supervivientes de labomba atmica que estuvieron expuestos entre las semanasoctava y dcimoquinta (y, en menor medida, entre las semanasdcimosexta y vigsimoquinta) (UNSCEAR 1986 y 1993).

La sensibilidad a los efectos cancergenos de la radiacintambin parece ser relativamente alta en todo el perodoprenatal, a juzgar por la asociacin entre cncer infantil(incluida la leucemia) y exposicin prenatal a rayos X diagns-ticos comunicada en estudios de casos y controles (NAS 1990).De los resultados de estos estudios se deduce que la irradiacinprenatal puede originar un incremento del 4.000 % por Sv delriesgo de leucemia y otros cnceres infantiles (UNSCEAR 1986;NAS 1990), lo que es un aumento bastante mayor que el atri-buible a la irradiacin posnatal (UNSCEAR 1988; NAS 1990).Aunque, paradjicamente, no se registrase ningn exceso de

cncer infantil en supervivientes de la bomba atmica irradiadosen el perodo prenatal (Yoshimoto y cols. 1990), como se hamencionado antes, fueron demasiado pocos estos supervivientespara excluir un exceso de la magnitud en cuestin.

Resumen y conclusionesLos efectos perjudiciales de la radiacin ionizante sobre la saludhumana son de una gran diversidad, y abarcan desde lesionescon resultado fatal rpido a cnceres, defectos de nacimiento ytrastornos hereditarios que aparecen meses, aos o deceniosdespus. La naturaleza, frecuencia y gravedad de los efectosdependen de la radiacin en cuestin, as como de la dosis y lascondiciones de exposicin. La mayora de esos efectos exigenniveles relativamente altos de exposicin y slo se encuentran,por lo tanto, en vctimas de accidentes, pacientes sometidos aradioterapia u otras personas que recibieron irradiacionesintensas. En cambio, se supone que los efectos genotxicos ycancergenos de la radiacin ionizante aumentan en frecuenciacomo funciones lineales, sin umbral, de la dosis; por consiguiente,si bien no puede excluirse la existencia de umbrales para estosefectos, se supone que su frecuencia aumenta con cualquier nivelde exposicin. Para la mayora de los efectos de la radiacin, lasensibilidad de las clulas expuestas vara segn su tasa de prolife-racin y en relacin inversa con su grado de diferenciacin, porlo que el embrin y el nio en crecimiento son los msvulnerables.

FUENTES DE RADIACION IONIZANTEFUENTES DE RADIACION IONIZANTE

Robert N. Cherry, Jr.

Tipos de radiacin ionizante

Partculas alfaUna partcula alfa es un conjunto de dos protones y dosneutrones estrechamente unidos. Es idntica a un ncleo de helio4 (4He). De hecho, su destino ltimo despus de haber perdido lamayora de su energa cintica es capturar dos electrones yconvertirse en un tomo de helio.

Los radionucleidos emisores de partculas alfa son en generalncleos relativamente pesados. Casi todos los emisores alfatienen nmeros atmicos iguales o superiores al del plomo(82Pb). Cuando un ncleo se desintegra y emite una partculaalfa, su nmero atmico (el nmero de protones) y su nmero deneutrones disminuyen en dos, mientras que su nmero msico sereduce en cuatro. Por ejemplo, la desintegracin alfa del uranio238 (238U) a torio 234 (234Th) se representa por:

92238

90234

24

U Th

= He126 124

2

+

El superndice de la izquierda es el nmero msico (nmerode protones ms neutrones), el subndice de la izquierda es elnmero atmico (nmero de protones) y el subndice de laderecha es el nmero de neutrones.

Los emisores alfa corrientes emiten partculas alfa con ener-gas cinticas entre unos 4 y 5,5 MeV. El alcance de estas part-culas alfa en el aire no sobrepasa los 5 cm (vase la Figura 48.9).Se necesitan partculas alfa con una energa de 7,5 MeV parapenetrar la epidermis (capa protectora de la piel, de 0,07 mm deespesor). Los emisores alfa no plantean por lo general ningnpeligro de radiacin externa. Slo son peligrosos si se captan alinterior del cuerpo. Como depositan su energa a corta

ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 48.11 FUENTES DE RADIACION IONIZANTE 48.11

RIESGOS GENERALES

48.R

AD

IACIO

NES

ION

IZA

NTE

S

Cerebro

Anencefalia Porencefalia Microcefalia*

Encefalocele Mongolismo* Bulbo reducido

Atrofia cerebral Retraso mental* Neuroblastoma

Acueducto estrecho Hidrocefalia* Dilatacin de ventrculos*

Anomalas de mdulaespinal*

Anomalas de parescraneales

Ojos

Anoftalma Microftalma* Microcrnea*

Coloboma* Iris deformado Ausencia de cristalino

Ausencia de retina Prpados abiertos Estrabismo*

Nistagmo* Retinoblastoma Hipermetropa

Glaucoma Cataratas* Ceguera

Coriorretinitis* Albinismo parcial Anquiloblfaron

Esqueleto

Atrofia general Crneo de tamao reducido Deformidades craneales*

Defectos de osificacinde la cabeza*

Crneo abovedado Cabeza estrecha

Burbujas craneales Fisura palatina* Trax en embudo

Luxacin de cadera Espina bfida Coxis deforme

Pies deformes Pie zambo* Anomalas digitales*

Calcneo en valgo Odontognesis imperfecta* Exostosis tibial

Amelanognesis* Necrosis esclerotmica

Varios

Situs inversus Hidronefrosis Hidrourter

Hidrocele Ausencia de rin Gnadas anormales*

Cardiopatacongnita

Deformidades faciales Alteraciones hipofisarias

Deformidades de orejas Alteraciones motoras Necrosis dermatmicas

Necrosis miotmicas Anormalidades depigmentacin de lapiel

* Estas anomalas se han observado en seres humanos expuestos a grandes dosis de radiacin en elperodo prenatal y, por lo tanto, se han atribuido hipotticamente a la irradiacin.Fuente: Brill and Forgotson 1964.

Tabla 48.7 Principales anomalas del desarrolloproducidas por irradiacin prenatal.

distancia, las partculas alfa constituyen una radiacin de altatransferencia lineal de energa (TLE) y tienen un factor deponderacin radiolgica elevado, cuyo valor tpico es wR = 20.

Partculas betaUna partcula beta es un electrn o positrn muy energtico.(El positrn es la antipartcula del electrn. Tiene la misma masay la mayora de las dems propiedades del electrn, salvo sucarga, cuya magnitud es exactamente la misma que la del elec-trn, pero de signo positivo.) Los radionucleidos emisores betapueden ser de peso atmico alto o bajo.

Los radionucleidos que tienen exceso de protones en compa-racin con nucleidos estables de nmero msico similar al suyopueden desintegrarse cuando un protn del ncleo se convierteen neutrn. Cuando as sucede, el ncleo emite un positrn yuna partcula extraordinariamente ligera y que muy rara vezinteracta llamada neutrino. (El neutrino y su antipartculacarecen de inters en proteccin radiolgica.) Cuando ha cedidola mayora de su energa cintica, el positrn termina por coli-sionar con un electrn, con lo que se aniquilan ambos. La radia-cin de aniquilacin producida es casi siempre la de dos fotonesde 0,511 keV (kiloelectronvoltios) que se desplazan en sentidosseparados por 180 grados. La desintegracin tpica con emisinde un positrn se representa por:

1122

1022Na Ne v11 12 + +

+

donde el positrn est representado por + y el neutrino por .Obsrvese que el nucleido resultante tiene el mismo nmero

msico que el nucleido padre y un nmero atmico (de protones)menor en una unidad y un nmero de neutrones mayor en unaunidad que los del nucleido original.

En la desintegracin, la captura de un electrn compite con laprdida de un positrn. En la desintegracin con captura deelectrn, el ncleo absorbe un electrn orbital y emite unneutrino. Una desintegracin tpica con captura de electrnviene dada por:

2757

10

2657Co e Fe v30 0 31+ +

La captura de un electrn es posible siempre que el ncleoresultante tenga una energa total menor que la del ncleoinicial. En cambio, la desintegracin con positrn exige que laenerga total del tomo inicial sea mayor que la del tomo resul-tante en ms de 1,02 MeV (dos veces la energa msica residualdel positrn).

De manera similar a la desintegracin con positrn y concaptura de electrn, la desintegracin con negatrn () ocurreen ncleos que tengan exceso de neutrones en comparacin conncleos estables del mismo nmero msico. En este caso, elncleo emite un negatrn (electrn energtico) y un antineu-trino. Una desintegracin tpica con negatrn se representa por:

2760

2860Co Ni v33 32 + +

donde el negatrn se representa por y el antineutrino por .Aqu, el ncleo resultante gana un protn a expensas de unneutrn, pero tampoco cambia su nmero msico.

La desintegracin alfa es una reaccin de dos cuerpos, demanera que las partculas se emiten con energas cinticasdiscretas. En cambio, la desintegracin beta es una reaccin detres cuerpos, de forma que las partculas beta se emiten en unespectro de energas. La energa mxima del espectro dependedel radionucleido que se desintegra. La energa beta media delespectro es de alrededor de un tercio de la energa mxima(vase la Figura 48.10).

Las energas beta mximas tpicas oscilan desde 18,6 keVpara el tritio (3H) a 1,71 MeV para el fsforo 32 (32P).

El alcance de las partculas beta en el aire es de unos 3,65 mpor MeV de energa cintica. Se necesitan partculas beta de70 keV de energa como mnimo para atravesar la epidermis.Las partculas beta son radiacin de baja TLE.

Radiacin gammaLa radiacin gamma es radiacin electromagntica emitida porun ncleo cuando experimenta una transicin de un estado deenerga ms alta a un estado energtico ms bajo. El nmero deprotones y neutrones del ncleo no vara en estas transiciones. El

48.12 FUENTES DE RADIACION IONIZANTE ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO

RIESGOS GENERALES

Figura 48.9 Relacin entre alcance y energa departculas alfa lentas en el aire a 15y 760 mm.

Figura 48.10 Espectro de energa de negatrones emitidospor el 32P.

ncleo puede haber quedado en el estado de ms energa despusde una desintegracin alfa o beta anterior. Es decir, los rayosgamma se emiten a menudo inmediatamente despus de unadesintegracin alfa o beta. Los rayos gamma tambin pueden serel resultado de la captura de un neutrn y de la dispersin inels-tica de partculas subatmicas por ncleos. Los rayos gamma msenergticos se han observado en los rayos csmicos.

En la Figura 48.11 se representa el esquema de desintegracindel cobalto 60 (60Co). Muestra una cascada de dos rayos gammaemitidos para transformarse en nquel 60 (60Ni), con energasde 1,17 MeV y 1,33 MeV, despus de la desintegracin betadel 60Co.

La Figura 48.12 ilustra el esquema de desintegracin delmolibdeno 99 (99Mo). Obsrvese que el ncleo de tecnecio 99resultante (99Tc) tiene un estado excitado que dura un tiempoexcepcionalmente prolongado (t = 6 h). Un ncleo excitadode este tipo se denomina ismero. La mayora de los estadosnucleares excitados tienen perodos de semidesintegra-cin comprendidos entre algunos picosegundos (ps) y 1 microse-gundo (s).

La Figura 48.13 ilustra el esquema de desintegracin del ars-nico 74 (74As), que demuestra que algunos radionucleidos sedesintegran en ms de una forma.

Mientras que las partculas alfa y beta tienen alcances defi-nidos en la materia, los rayos gamma experimentan una atenua-cin exponencial (si se pasa por alto la acumulacin que resultade la dispersin dentro de un material) a medida que atraviesanla materia. Cuando puede prescindirse de la acumulacin, laatenuacin de los rayos gamma viene dada por:

I x I( ) ( )= 0 e- x

donde I(x) es la intensidad de los rayos gamma en funcin de ladistancia x en el material y es el coeficiente msico de atenua-cin. El coeficiente msico de atenuacin depende de la energade los rayos gamma y del material con el que interactan losrayos gamma. Los valores del coeficiente msico de atenuacinestn tabulados en numerosos documentos de referencia.La Figura 48.14 muestra la absorcin de rayos gamma en lamateria en condiciones de buena geometra (puede ignorarse laacumulacin).

La acumulacin tiene lugar cuando un haz ancho de rayosgamma interacta con la materia. La intensidad medida enpuntos dentro del material aumenta en relacin con el valoresperado en buena geometra (haz estrecho) a causa de losrayos gamma que se dispersan por los lados del haz directo en elinterior del dispositivo de medicin. El grado de acumulacindepende de la geometra del haz, del material y de la energa delos rayos gamma.

La conversin interna compite con la emisin gamma cuandoun ncleo se transforma de un estado de ms energa a otro deenerga menor. En la conversin interna, en lugar de emitirse unrayo gamma desde el ncleo, se expulsa un electrn de unarbita interior del tomo. El electrn expulsado es ionizante


RIESGOS GENERALES

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Figura 48.11 Esquema de desintegracin radiactivadel 60Co.

Figura 48.12 Esquema de desintegracin radiactivadel 99Mo.

Figura 48.13 Esquema de desintegracin radiactiva del74As, que ilustra los procesos competidoresde emisin de negatrones, emisin depositrones y captura de electrones (m0 es lamasa residual del electrn).

directamente. A medida que los electrones de las rbitas exte-riores caen a niveles de energa ms bajos para llenar el huecodejado por el electrn expulsado, el tomo emite rayos X. Laprobabilidad de conversin interna frente a la probabilidad deemisin gamma aumenta con el nmero atmico.

Rayos XLos rayos X son una radiacin electromagntica y, en ese sentido,son idnticos a los rayos gamma. La distincin entre rayos X yrayos gamma radica en su origen. Mientras que los rayos gammase originan en el ncleo atmico, los rayos X resultan de interac-ciones entre electrones. Aunque a menudo los rayos X tienenenerga inferior a la de los rayos gamma, ste no es el criterio quelos diferencia. Se pueden producir rayos X con energas muchoms elevadas que las de los rayos gamma procedentes de la desin-tegracin radiactiva.

La conversin interna antes explicada es uno de los mtodosde produccin de rayos X. En este caso, los rayos X resultantestienen energas discretas iguales a la diferencia de los niveles deenerga entre los que saltan los electrones orbitales.

Las partculas cargadas emiten radiacin electromagnticasiempre que son aceleradas o frenadas. La cantidad de radiacinemitida es inversamente proporcional a la cuarta potencia de lamasa de la partcula. Por consiguiente, los electrones emitenmucha ms radiacin X que partculas ms pesadas, como losprotones, si todas las dems condiciones son iguales. Lossistemas de rayos X producen rayos X mediante la aceleracinde electrones que circulan a travs de una gran diferencia depotencial elctrico, de muchos kV o MV. Los electrones sondespus frenados rpidamente en un material denso y resistenteal calor, como el tungsteno (W).

Los rayos X emitidos desde estos sistemas tienen energas quese extienden en un espectro que va desde alrededor de cerohasta la energa cintica mxima adquirida por los electronesantes de la deceleracin. A menudo, a este espectro continuo sesuperponen rayos X de energa discreta, que se producencuando los electrones frenados ionizan el material del blanco oantictodo. Como otros electrones orbitales saltan para llenar loshuecos dejados tras la ionizacin, emiten rayos X de energasdiscretas similares a los rayos X que se emiten despus de la

conversin interna. Reciben el nombre de rayos X caractersticosporque son caractersticos del material del blanco (antictodo).Vase en la Figura 48.15 un espectro tpico de rayos X. En laFigura 48.16 se ofrece un esquema de un tubo de rayos X tpico.

Los rayos X interactan con la materia de igual manera quelos rayos gamma, pero una simple ecuacin de atenuacin expo-nencial no describe con precisin la atenuacin de rayos X conuna gama continua de energas (vase la Figura 48.14). Sinembargo, como los rayos X de energa ms baja son eliminadosdel haz a medida que atraviesan el material con ms rapidez quelos de mayor energa, la descripcin de la atenuacin se apro-xima a una funcin exponencial.


RIESGOS GENERALES

Figura 48.14 Atenuacin de rayos gamma de 667 keVen Al y Pb en condiciones de buenageometra (la lnea discontinua representala atenuacin de un haz polienergtico defotones).

Figura 48.15 Espectro de rayos X que ilustra lacontribucin de los rayos X caractersticosproducidos a medida que los electronesllenan los huecos de la capa K de W(la longitud de onda de los rayos X esinversamente proporcional a su energa).

Figura 48.16 Dibujo simplificado de un tubo de rayos Xcon un nodo estacionario y un filamentocalentado.

NeutronesPor lo general, los neutrones no son emitidos como resultadodirecto de la desintegracin radiactiva natural, sino que seproducen durante reacciones nucleares. Los reactores nuclearesson los que generan neutrones con mayor abundancia, pero losaceleradores de partculas y las fuentes especiales de neutrones,denominadas fuentes (, n), tambin pueden producir neutrones.

Los reactores nucleares producen neutrones cuando losncleos del uranio (U) que constituye el combustible nuclear sedesdoblan o fisionan. De hecho, la produccin de neutrones esesencial para mantener la fisin nuclear en un reactor.

Los aceleradores de partculas producen neutrones mediantela aceleracin de partculas cargadas, como protones o elec-trones, hasta que alcanzan altas energas, para bombardear conellas los ncleos estables de un blanco. Las partculas quepueden resultar de estas reacciones nucleares no son nicamenteneutrones. Por ejemplo, la siguiente reaccin produce neutronesen un ciclotrn que acelera iones deuterio para bombardear unblanco de berilio:

49Be+ H B+ n1

25

1001

Los emisores alfa mezclados con berilio son fuentes deneutrones porttiles. Estas fuentes (, n) producen neutronesmediante la reaccin:

49Be+ C+ n2

46

1201

La fuente de las partculas alfa puede ser de istopos como elpolonio 210 (210Po), el plutonio 239 (239Pu) y el americio 241(241Am).

Los neutrones se clasifican en general por su energa, como seilustra en la Tabla 48.8. Esta clasificacin es un tanto arbitrariay puede variar en contextos diferentes.

Existen varios modos posibles de interaccin del neutrn conla materia, pero las dos formas principales a efectos de seguridadradiolgica son la dispersin elstica y la captura de neutrones.

La dispersin elstica es el medio por el que los neutrones demayor energa son reducidos para producir energa trmica. Losneutrones de mayor energa interactan sobre todo por disper-sin elstica y en general no causan fisin ni producen materialradiactivo por captura de neutrones. Los neutrones trmicos sonlos principales responsables de los ltimos tipos de interaccin.

La dispersin elstica se produce cuando un neutrn inte-racta con un ncleo y rebota con menos energa. El ncleo conel que ha chocado capta la energa cintica que el neutrnpierde. Despus de ser excitado de este modo, el ncleo liberapronto esta energa en forma de radiacin gamma.

Si el neutrn llega a alcanzar energas trmicas (llamadas asporque el neutrn est en equilibrio trmico con su entorno), escapturado fcilmente por la mayora de los ncleos. Al no tenercarga, los neutrones no son repelidos por los ncleos con cargas

positivas, como les ocurre a los protones. Cuando un neutrntrmico se aproxima a un ncleo y se sita dentro del radio deaccin de la fuerza nuclear potente, del orden de algunosfm (1 fm = 1015 metros), el ncleo captura el neutrn.El producto resultante puede ser un ncleo radiactivo que emiteun fotn u otra partcula o bien, en el caso de ncleos fisionablescomo 235U y 239Pu, el ncleo captador puede fisionarse en dosncleos ms pequeos y ms neutrones.

Las leyes de la cinemtica indican que los neutrones alcan-zarn energas trmicas con mayor rapidez si en el medio dedispersin elstica existe un gran nmero de ncleos ligeros. Unneutrn que rebota en un ncleo ligero pierde un porcentajemucho mayor de su energa cintica que si rebota en un ncleopesado. Por este motivo, el agua y los materiales hidrogenadosson el mejor material de blindaje para frenar neutrones.

Un haz de neutrones monoenergtico experimentar unaatenuacin exponencial en el material segn una ecuacinsimilar a la indicada antes para los fotones. La probabilidad deque un neutrn interacte con un ncleo dado se describe enfuncin del valor de la seccin eficaz. La seccin eficaz se mide enunidades de superficie. La unidad especial utilizada para laseccin eficaz es el barn (b), definido por:

1b =10 cm-24 2

Es extremadamente difcil producir neutrones sin acompaa-miento de rayos gamma y rayos X. En general, cabe suponerque, si hay presentes neutrones, tambin hay fotones de altaenerga.

Fuentes de radiacin ionizante

Radionucleidos primordialesEn la naturaleza se encuentran radionucleidos primordialesporque sus perodos de semidesintegracin son comparables conla edad de la Tierra. En la Tabla 48.9 se recogen los radionu-cleidos primordiales ms importantes.

Los istopos del uranio y del torio encabezan una largacadena de radioistopos descendientes que estn presentestambin en la naturaleza. La Figura 48.17, A-C, ilustra lascadenas de desintegracin de 232Th, 238U y 235U, respectiva-mente. Como la desintegracin alfa es comn paranmeros msicos superiores a 205 y el nmero msico de lapartcula alfa es 4, hay cuatro cadenas de desintegracindistintas de los ncleos pesados. Una de estas cadenas (vase laFigura 48.17, D), la del 237Np, no ocurre en la naturaleza,debido a que no contiene un radionucleido primordial (es decir,ningn radionucleido de esta cadena tiene un perodo de semi-desintegracin comparable con la edad de la Tierra).


RIESGOS GENERALES

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Tipo Escala energtica

Lentos o trmicos 0-0,1 keV

Intermedios 0,1-20 keV

Rpidos 20 keV-10 MeV

De alta energa >10 MeV

Tabla 48.8 Clasificacin de los neutrones por su energacintica. Radioistopo Perodo de semidesinte-

gracin (109 Y)Abundancia (%)

238U 4,47 99,3232Th 14,0 100235U 0,704 0,72040K 1,25 0,011787Rb 48,9 27,9

Tabla 48.9 Radionucleidos primordiales.

Obsrvese que en todas las cadenas hay istopos del radn(Rn) (219Rn, 220Rn y 222Rn). Como el Rn es un gas, una vez quese produce Rn ste tiene la oportunidad de escapar a la atms-fera desde la matriz donde se form. Ahora bien, el perodo desemidesintegracin del 219Rn es demasiado corto para quelleguen cantidades significativas del mismo a una zona donde sele puede respirar. El relativamente corto perodo de semidesinte-gracin del 220Rn lo suele convertir en un peligro para la saludmenor que el representado por el 222Rn.

Sin contar el Rn, los radionucleidos primordiales externos alcuerpo humano entregan una dosis efectiva media de unos0,3 mSv anuales a la poblacin humana. La dosis efectiva realanual vara entre lmites amplios y est determinada sobre todopor la concentracin de uranio y torio en el suelo local. Enalgunas partes del mundo en que son corrientes las arenas demonacita, la dosis efectiva anual recibida por un miembro de lapoblacin es de hasta unos 20 mSv. En otros lugares, como en

atolones de coral y cerca de la orilla del mar, este valor puedebajar hasta 0,03 mSv (vase la Figura 48.17).

El radn suele considerarse por separado de otros radionu-cleidos terrestres presentes en la naturaleza. Aflora al aire desdeel suelo. Una vez en el aire, el Rn se desintegra an ms aistopos radiactivos de Po, bismuto (Bi) y Pb. Esta progenie deradionucleidos se une a partculas de polvo que pueden serrespiradas y quedar atrapadas en los pulmones. Como sonemisores alfa, ceden casi toda su energa de radiacin a lospulmones.

Se estima que la dosis equivalente media anual recibida porlos pulmones debida a esta exposicin se sita en torno a20 mSv. Esta dosis equivalente en los pulmones es comparablecon una dosis efectiva de unos 2 mSv en todo el cuerpo. Esevidente que el Rn y su progenie de radionucleidos son loscontribuyentes ms importantes a la dosis efectiva de radiacinde fondo (vase la Figura 48.17).


RIESGOS GENERALES

Figura 48.17 Series de desintegracin (Z = nmero atmico; N = nmero msico).

Rayos csmicosLa radiacin csmica se compone de partculas energticas deorigen extraterrestre que inciden en la atmsfera de la Tierra(fundamentalmente partculas y en su mayor parte protones).Tambin incluye partculas secundarias, casi todas fotones,neutrones y muones generados por las interacciones de las part-culas primarias con gases de la atmsfera.

En virtud de estas interacciones, la atmsfera sirve de escudocontra la radiacin csmica, y cuanto ms delgado sea esteescudo, mayor ser la tasa de dosis efectiva. Es decir, la tasa dedosis efectiva de rayos csmicos aumenta con la altitud. Porejemplo, la tasa de dosis a 1.800 metros de altura es alrededordel doble que al nivel del mar.

Como la radiacin csmica primaria consta esencialmente departculas cargadas, recibe la influencia del campo magnticoterrestre. As, los habitantes de latitudes altas reciben dosiseficaces de radiacin csmica mayores que los que se encuentranms cerca del Ecuador. La variacin debida a este efecto es delorden del 10 %.

Por ltimo, la tasa de dosis efectiva de rayos csmicos varacon la modulacin de la salida de rayos csmicos desde el Sol.En promedio, los rayos csmicos contribuyen en alrededor de0,3 mSv a la dosis efectiva de radiacin de fondo en todo elcuerpo.

Radionucleidos cosmgenosLos rayos csmicos producen radionucleidos cosmgenos en laatmsfera. Los ms destacados de stos son el tritio (3H), el berilio7 (7Be), el carbono 14 (14C) y el sodio 22 (22Na). Son producidospor rayos csmicos que interactan con gases atmosfricos. Los

radionucleidos cosmgenos entregan una dosis efectiva anual deunos 0,01 mSv, que en su mayor parte procede del 14C.

Lluvia radiactivaDesde el decenio de 1940 hasta el de 1960, se realizaron nume-rosas pruebas de armas nucleares sobre la superficie terrestre.Estas pruebas produjeron grandes cantidades de materialesradiactivos y los distribuyeron al medio ambiente de todo elmundo en forma de lluvia radiactiva. Aunque muchos de estosdesechos se han transformado desde entonces en istopos esta-bles, las pequeas cantidades que permanecen sern todava unafuente de exposicin durante muchos aos. Adems, las nacionesque siguen realizando pruebas ocasionales de armas nucleares enla atmsfera aaden radiactividad a las existencias mundiales.

Los contribuyentes principales de la lluvia radiactiva a la dosisefectiva son en la actualidad el estroncio 90 (90Sr) y el cesio 137(137Cs), los dos con perodos de semidesintegracin de alrededorde 30 aos. La dosis efectiva media anual debida a la lluviaradiactiva es de unos 0,05 mSv.

Material radiactivo en el organismoLa acumulacin de radionucleidos naturales en el cuerpohumano es sobre todo resultado de la inhalacin e ingestin deestos materiales del aire, los alimentos y el agua. Entre estosnucleidos se encuentran radioistopos de Pb, Po, Bi, Ra, K(potasio), C, H, U y Th. De ellos, el 40K es el contribuyentemximo. Los radionucleidos naturales depositados en el cuerpocontribuyen en unos 0,3 mSv a la dosis efectiva anual.

Radiacin producida por mquinasLa utilizacin de rayos X en las artes curativas es la mayor fuentede exposicin a la radiacin producida por mquinas. Millonesde sistemas de rayos X mdicos estn en uso en todo el mundo.La exposicin media a estos sistemas de rayos X mdicosdepende en gran medida del acceso de una poblacin a los servi-cios sanitarios. En los pases desarrollados, la dosis efectiva mediaanual debida a radiacin de rayos X por prescripcin mdica y amaterial radiactivo para diagnstico y tratamiento es del ordende 1 mSv.

Los rayos X son un subproducto de la mayora de los acelera-dores de partculas en la fsica de altas energas, sobre todo losque aceleran electrones y positrones. Sin embargo, un blindaje yunas medidas de seguridad adecuadas, ms la escasa poblacinen riesgo, convierten a esta fuente de exposicin a la radiacinen menos importante que las fuentes anteriores.

Radionucleidos producidos por mquinasLos aceleradores de partculas pueden producir una granvariedad de radionucleidos en cantidades variables mediantereacciones nucleares. Las partculas aceleradas son protones,deuterones (ncleos de 2H), partculas alfa, mesones cargados,iones pesados y otros. Los materiales que hacen de blancopueden ser de casi cualquier istopo.

Los aceleradores de partculas son prcticamente la nicafuente de radioistopos emisores de positrones. (Los reactoresnucleares tienden a producir radioistopos ricos en neutronesque se desintegran por emisin de negatrones.) Tambin seutilizan cada vez ms para producir istopos de vida corta desti-nados a aplicaciones mdicas, en especial para tomografa poremisin de positrones (TEP).

Materiales y productos de consumo de tecnologa avanzadaEn gran nmero de actividades de la vida moderna aparecenrayos X y materiales radiactivos, unos deseados y otros indesea-bles. En la Tabla 48.10 se enumeran estas fuentes de radiacin.


RIESGOS GENERALES

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Grupo IComprende un gran nmero de personas y la dosis efectiva indivi-dual es muy amplia

Productos del tabaco Combustibles

Suministro domstico de agua Vidrio y cermica

Materiales de construccin Vidrio oftlmico

Minera y productos agrcolas

Grupo IIComprende un gran nmero de personas pero la dosis efectiva esrelativamente pequea o est limitada a una pequea parte del cuerpo

Receptores de televisin Materiales de construccinde carreteras y autopistas

Productos radioluminosos Transporte areo de materialesradiactivos

Sistemas de inspeccin de aeropuertos Irradiadores de chispas y tuboselectrnicos

Detectores de gases y aerosoles(humos)

Productos de toriocebadores delmparas fluorescentes y camisas delmparas de gas

Grupo IIIComprende relativamente pocas personas y la dosis efectiva colec-tiva es pequea

Productos de toriovarillas para soldarde tungsteno

Fuente: NCRP 1987.

Tabla 48.10 Fuentes y estimaciones de las dosis efectivasasociadas a la poblacin debidas amateriales y a productos de consumo detecnologa avanzada.

DISEO DE PUESTOS DE TRABAJOPARA SEGURIDAD RADIOLOGICADISEO DE PUESTOS DE TRABAJO

Gordon M. Lodde

Caractersticas bsicas del diseo de lasinstalaciones radiolgicasLos peligros que entraan la manipulacin y el uso de fuentes deradiacin exigen caractersticas especiales de diseo y construc-cin de estas instalaciones que no se requieren en laboratorios oreas de trabajo normales. Estas caractersticas especiales dediseo se incorporan de tal forma que los trabajadores nosoporten incomodidades pero tengan la seguridad de que noestn expuestos a peligros radiolgicos externos o internosexcesivos.

El acceso a todas las zonas en las que pueda producirse expo-sicin a fuentes de radiacin o a materiales radiactivos deberestar controlado, y no slo en relacin con los trabajadores de lainstalacin a quienes se puede permitir la entrada en dichas

reas de trabajo, sino tambin con respecto al tipo de ropa oequipo protector que deben llevar y a las precauciones quedeben adoptar en las zonas controladas. En la administracin deestas medidas de control, sirve de gran ayuda clasificar las zonasde trabajo en funcin de que exista o no radiacin ionizante,contaminacin radiactiva o ambas. La introduccin de estosconceptos clasificatorios de las zonas de trabajo en las primerasfases de la planificacin permitir que la instalacin poseadespus todas las caractersticas necesarias para hacer menospeligrosas las operaciones con fuentes de radiacin.

Clasificacin de las zonas de trabajo y los tipos de laboratorioLa base de la clasificacin de la zona de trabajo es la agrupacinde los radionucleidos segn sus radiotoxicidades relativas porunidad de actividad. En el grupo I deben entrar los radionu-cleidos de toxicidad muy alta, en el grupo II los de toxicidadmoderada a alta, en el grupo III los radionucleidos de toxicidadmoderada y en el grupo IV los de toxicidad baja. La Tabla 48.11muestra la clasificacin de numerosos radionucleidos por gruposde toxicidad.

48.18 DISEO DE PUESTOS DE TRABAJO ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO

RIESGOS GENERALES

Grupo I: Toxicidad muy alta210Pb 210Po 223Ra 226Ra 228Ra 227Ac 227Th 228Th 230Th 231Pa230U 232U 233U 234U 237Np 238Pu 239Pu 240Pu 241Pu 242Pu241Am 243Am 242Cm 243Cm 244Cm 245Cm 246Cm 249Cm 250Cf 252Cf

Grupo II: Toxicidad alta22Na 36Cl 45Ca 46Sc 54Mn 56Co 60Co 89Sr 90Sr 91Y95Zr 106Ru 110Agm 115Cdm 114Inm 124Sb 125Sb 127Tem 129Tem 124I126I 131I 133I 134Cs 137Cs 140Ba 144Ce 152Eu (13 a) 154Eu 160Tb170Tm 181Hf 210Bi 182Ta 192Ir 204Tl 207Bi 230Pa 211At 212Pb224Ra 228Ac 234Th 236U 249Bk

Grupo III: Toxicidad moderada7Be 14C 18F 24Na 38Cl 31Si 32P 35S 41A 42K43K 47Sc 48Sc 48V 51Cr 52Mn 56Mn 52Fe 55Fe 59Fe57Co 53Ni 65Ni 64Cu 65Zn 69Znm 72Ga 73As 74As 76As77As 82Br 85Krm 87Kr 86Rb 85Sr 91Sr 90Y 92Y 93Y97Zr 95Nb 99Mo 96Tc 97Tcm 97Tc 99Tc 97Ru 103Ru 105Ru105Rh 109Pd 105Ag 111Ag 109Cd 115Cd 115Inm 113Sn 125Sn 122Sb125Tem 129Te 131Tem 132Te 130I 132I 134I 135I 135Xe 131Cs136Cs 140La 141Ce 143Ce 142Pr 143Pr 147Nd 149Nd 147Pm 149Pm151Sm 152Eu (9,2 h) 155Eu 153Gd 159Gd 165Dy 166Dy 166Ho 169Er 171Er171Tm 177Lu 181W 185W 187W 183Re 186Re 188Re 185Os 191Os193Os 190Ir 195Ir 191Pt 193Pt 197Pt 196Au 198Au 199Au 197Hg197Hgm 203Hg 200Tl 201Tl 202Tl 203Pb 206Bi 212Bi 220Rn 222Rn231Th 233Pa 239Np

Grupo IV: Toxicidad baja3H 15O 37A 58Com 59Ni 69Zn 71Ge 85Kr 85Srm 87Rb91Ym 93Zr 97Nb 96Tcm 99Tcm 103Rhm 133Inm 129I 131Xem 133Xe134Csm 135Cs 147Sm 187Re 191Osm 193Ptm 197Ptm natTh 232Th 235U238U natU

(IAEA 1973)

Tabla 48.11 Clasificacin de los radionucleidos por la radiotoxicidad relativa de una unidad de actividad.

Los laboratorios pueden dividirse en tres tipos amplios basn-dose en consideraciones relativas a la radiotoxicidad, en lascantidades de materiales radiactivos que se manipularn en lazona de trabajo y en el tipo de operaciones que se realizan.

La Tabla 48.12 describe los laboratorios por su tipo y poneejemplos de cada uno de ellos. En la Tabla 48.13 se muestran lostipos de laboratorios junto con la clasificacin de las zonas detrabajo y del control del acceso (OIEA 1973).

Los peligros que se derivan del trabajo con material radiactivono slo dependen del nivel de radiotoxicidad o de toxicidadqumica y de la actividad de los radionucleidos, sino tambin dela forma fsica y qumica del material radiactivo y de la natura-leza y complejidad de la operacin o de los procedimientos quese realizan.

Emplazamiento de una instalacin radiolgica en un edificioCuando una instalacin radiolgica forma parte de un edificiogrande, se deben aplicar los criterios siguientes en el momento dedecidir su emplazamiento:

La instalacin radiolgica debe situarse en una parte pocofrecuentada del edificio, de manera que el acceso a la zonapueda controlarse con facilidad.

El riesgo de incendio debe ser mnimo en la zona elegida. El emplazamiento de la instalacin radiolgica y de la calefac-

cin y ventilacin deben ser tales que sean mnimas las posibili-dades de difusin superficial y area de la contaminacinradiactiva.

El emplazamiento de la instalacin radiolgica debe elegirsecon buen juicio, de manera que con un gasto mnimo en blin-daje, los niveles de radiacin puedan mantenerse dentro de loslmites establecidos en la proximidad inmediata.

Planificacin de instalaciones radiolgicasCuando se prevea una gradacin de niveles de actividad, el labo-ratorio deber estar situado de manera que el acceso a las zonasdonde existan niveles elevados de radiacin o de contaminacinradiactiva tenga que ser gradual; es decir, que se entre primero auna zona sin radiacin, despus a otra de baja actividad, a conti-nuacin a otra de actividad media, etc.

Puede evitarse la necesidad de controles de ventilacincomplejos en laboratorios pequeos si se utilizan campanas ocajas con guantes para manipular fuentes no selladas de materialradiactivo. Pero el sistema de ventilacin debe disearse demanera que facilite la circulacin del aire en una direccin, deforma que el material radiactivo que pueda quedar suspendidoen el aire se aleje del trabajador expuesto. La circulacin del aire

ENCICLOPEDIA DE SALUD Y SEGURIDAD EN EL TRABAJO 48.19 DISEO DE PUESTOS DE TRABAJO 48.19

RIESGOS GENERALES

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Tipo Definicin Control de acceso Operaciones tpicas

1 Zonas en las que los niveles de dosis absorbidade radiacin externa o los de contaminacinradiactiva pueden ser altos

Acceso controlado slo para trabajadores expuestos,en condiciones de trabajo con controles estrictos yequipo protector adecuado

Laboratorios de fuentes radiactivas, zonas muycontaminadas

2 Zonas en las que pueden existir niveles de radiacinexterna y la posibilidad de contaminacinexige instrucciones de operacin

Acceso limitado a trabajadores expuestos con ropay calzado protectores adecuados

Fbricas de luminizacin y otras instalacionesequivalentes

3 Zonas en las que el nivel medio de radiacin externaes inferior a 1 mGysem-1 y la posibilidadde contaminacin radiactiva exigeinstrucciones de operacin especiales

Acceso limitado a trabajadores expuestos, no esprecisa ropa protectora

Zonas de trabajo en la vecindad inmediata de opera-cin radiolgica; por ejemplo, salas de control

4 Zonas dentro de los confines de una instalacin deirradiacin donde los niveles de radiacin externosson inferiores a 0,1 mGysem-1 y no existe conta-minacin radiactiva

Acceso no controlado Zonas de administracin y de espera de los pacientes

(ICRP 1977, IAEA 1973)

Tabla 48.12 Clasificacin de zonas de trabajo.

Grupo deradio-nucleidos

Tipo de laboratorio necesario para cada actividad

Tipo 1 Tipo 2 Tipo 3

I 37 MBq

II 37 GBq

III 370 GBq

IV 37 Tbq

Factores operativos para uso de material radiactivoen laboratorio

Factores demultiplicacin delos niveles deactividad

Almacenamiento simple 100

Operaciones simples en hmedo (por ejemplo, preparacinde alcuotas de solucin madre)

10

Operaciones qumicas normales (por ejemplo, preparacin yanlisis qumicos simples)

1

Operaciones complejas en hmedo (por ejemplo, opera-ciones mltiples u operaciones con cristalera compleja)

0,1

Operaciones simples en seco (por ejemplo, manipulacionesde polvos de compuestos radiactivos voltiles)

0,1

Operaciones en seco y con polvo (por ejemplo, trituracin) 0,0

RADIACIÓN IONIZANTE

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