NUCLEAR -3. ¿CÓMO SE MIDE LA RADIACTIVIDAD Y CUÁLES SON SUS EFECTOS?

24/03/2011
Una nueva pregunta que me plantearon los alumnos del IES donde fui a dar la charla:

6. ¿Cómo se mide la radiactividad y qué efectos tiene?

Hay magnitudes fáciles de medir, porque son inmediatas o porque estamos muy acostumbrados a ellas: la estatura, la temperatura, la velocidad… pero hay otras magnitudes que, porque no son tan habituales, o porque son muy abstractas y poco “tocables”, nos cuesta mucho más. Las medidas relacionadas con la radiactividad son de este segundo grupo.

La radiactividad es un desprendimiento de energía en una forma específica, y por lo tanto las unidades de energía serían adecuadas para medir cantidades de radiactividad liberadas. Se puede medir en joules o en calorías. Y esto valdría también para medir cantidades de luz, cantidades de calor, cantidades de trabajo: todas las formas de energía son, en cierta medida, equivalentes, y se miden en las mismas unidades.

Pero cada forma de energía tiene peculiaridades, que hacen que se inventen formas de medirla más cercanas a la necesidad que tenemos de conocerla mejor y de medir sus efectos. Por eso se han inventado unidades nuevas, que suelen ser poco conocidas.

La radiactividad se origina por la desintegración de núcleos radiactivos, de forma espontánea o provocada. En el Sistema Internacional de unidades, vigente en España y en la mayor parte de paises, se define el becquerel (Bq) como la unidad de actividad radiactiva, equivalente a 1 desintegración por segundo. Este valor es muy bajo en muchos casos. Antes se había definido la unidad de actividad denominada curie (Ci). 1 curie equivale a 37000 millones de becquereles.

Esta unidad no da idea de la cantidad total de energía absorbida por un cuerpo (la dosis absorbida), que es el valor importante a los efectos prácticos. Por eso se ha definido, en el SI, el gray (Gy), que es la dosis absorbida de radiación ionizante equivalente a 1 joule por kg de sustancia. Antes se usaba otra unidad, denominada rad. 1 Gy = 100 rad.

Una dosis de 20 Gy de radiación ionizante recibida de golpe es mortal. Si una persona de 70 kg la recibiera, habría recibido 1400 joules, que equivalen a solo 336 calorías. Este valor es muy pequeño: equivale a la energía química que se ingiere al comer 84 mg de azúcar, o 37 mg de aceite. Es la forma de recibirla, en forma de radiación ionizante, lo que provoca la muerte.

Pero tampoco esta unidad es suficiente para darnos idea de qué efectos tiene la radiación sobre los seres vivos, porque no es lo mismo una dosis de radiación recibida en forma de fotones (rayos gamma o X) que la misma dosis recibida en forma de partículas más pesadas (neutrones, protones, radiación alfa), que tienen efectos más nocivos. Por ello se ha tenido que inventar otra unidad, denominada sievert (Sv), que se define como la dosis equivalente de radiación ionizante. 1 Sv es igual a 1 Gy si la radiación se absorbe en forma de fotones (radiación electromagnética) o electrones, pero 1 Sv equivale a 2 Gy si se absorben protones, de 5 a 10 Gy si se absorben neutrones, y 20 Gy si son partículas alfa. Antes se usaba otra unidad, denominada rem. 1 Sv son 100 rem.

Por otro lado, no es lo mismo que la dosis se reciba de forma difusa por todo el cuerpo que en un órgano concreto. La forma de recibir la radiación también es importante. La piel actua como barrera y frena más la radiación que si ésta se ingiere con los alimentos o si se respira. Hay muchas tablas basadas en datos experimentales (fruto de incidentes o accidentes de centrales nucleares o de la radiación recibida de bombas nucleares en pruebas) que indican qué efectos tiene una dosis de radiación equivalente recibida en 1 hora, 1 día o 1 año.

Por ejemplo, dosis en un día menores de 0,2 Sv no se considera que produzcan efectos medibles. Suelen ser los límites autorizados para trabajadores de instalaciones con radiaciones ionizantes (operadores de rayos X, de centrales, de submarinos con propulsión nuclear, etc). Dosis entre 0,2 y 1 Sv reducen la producción de glóbulos rojos de forma transitoria, y generan dolores de cabeza. Dosis entre 1 y 2 Sv generan vómitos, cansancio, y mortalidad de un 10% en el próximo mes.

Estos síntomas van agravándose con pérdida del cabello, hemorragias, infertilidad, mutaciones genéticas, hasta los valores superiores a 10 Sv, que provocan la muerte casi segura en una semana, aunque haya tratamiento médico.

Si la radiación se recibe de forma paulatina a lo largo del tiempo los efectos son menores cuanto menos radiación se reciba. Hay muchas formas de recibir radiaciones ionizantes: rayos X o TACs, rayos cósmicos recibos en vuelos a gran altura, respirar el gas radón que desprenden muchos edificios de forma cotidiana, vivir en determinadas regiones del planeta en que hay radiactividad natural más intensa que en otros lugares, o ingerir determinadas verduras.

Con cierta frivolidad se ha definido otra unidad de dosis radiactiva: la dosis equivalente en plátanos (BED o Banana Equivalent Dosis). Efectivamente, los plátanos contienen de forma natural una cierta cantidad de potasio (unos 600 mg en un plátano de 150 g), una pequeña parte del cual (0,070 mg) es potasio-40, radiactivo. Equivale a 18,5 Bq. Es poca cosa, pero medible. También son moderadamente radiactivas las judías, las huevos, las pipas, los aguacates y sobre todo las nueces del Brasil. Esta unidad en plátanos se usa a veces para comparar la ingesta de alimentos levemente contaminados.

Por ejemplo, en la leche de una granja junto a Fukushima (que no se ha comercializado) se ha encontrado que la leche contenía 1510 Bq/kg. Beberse un vaso de esta leche (200 mg) seria, desde el punto de vista de la radiactividad ingerida, equivalente a comerse 16 plátanos normales. La ley japonesa autoriza que la leche tenga valores de actividad de 300 Bq. En las espinacas se autoriza hasta 2000 Bq/kg, y se han detectado en Fukushima algunas muestras que llegaban a 15000. Estos valores no son en sentido estricto peligrosos, porque los valores legales están por debajo de los valores que se sabe que producen efectos medibles. Por ahora (21-3-11) son simples indicativos de los escapes radiactivos que ha habido a la central.

Nota lingüística: Gray, Sievert, Curie y Becquerel han sido científicos vinculados al estudio de la radiactividad. De hecho, Madame Curie inventó el concepto de radiactividad, y probablemente murió por sus efectos


NB 13-9-12  Se han corregido algunas erratas que contenía este post. Más detalles aquí