Protección Radiológica y Seguridad en el Manejo de Radiaciones Ionizantes

26 Sep

Por profesor
En Salud
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Marco Legal

Legislación y Normas Argentinas

Ley Nac. de la Actividad Nuclear N°24.804/97
Normas Regulatorias de Seguridad Radiológica AR
Norma AR 10.16.1 “Transporte de materiales radiactivos”
Decretos N°255/96 y N°236/98 (Sanciones)

Radiaciones Ionizantes

La radiación es energía en forma de partículas sub-atómicas (protones, neutrones y electrones) u ondas electromagnéticas. Estas poseen suficiente energía para romper enlaces químicos, es decir, remover electrones del átomo con el que interactúan, provocando que el átomo se cargue o se ionice.

Radioactividad

La radioactividad es la característica de algunos materiales de emitir de forma espontánea radiación ionizante.

Vida Media

La vida media es el tiempo en que una fuente decae a la mitad de su actividad inicial. Cada material tiene una vida media característica, algunas muy largas y otras extremadamente cortas.

Unidades de Medición

El Roentgen

Es una unidad utilizada para la medición de la exposición a la radiación. Solamente puede ser usada con propiedad para medir cantidades de radiación ionizante electromagnética, es decir, rayos gamma o X, y solamente en el aire. Un roentgen es la energía radiante que deposita 2.58 * 10⁴ culombios por kilogramo de aire seco. Es realmente una medida de la ionización existente en las moléculas de una masa de aire. A pesar de las mencionadas limitaciones, la ventaja de esta unidad es que es fácil de medir de forma directa.

El Rad

Es una unidad de medida de la dosis de radiación absorbida. Se relaciona con la cantidad de energía absorbida por un material, y puede ser utilizada para cualquier tipo de radiación y para cualquier material. Se define como la absorción de 100 ergios por gramo de material. No describe los efectos biológicos de las diferentes radiaciones.

El Rem (Rad Equivalent Man)

Es una unidad utilizada para cuantificar los efectos biológicos de la radiación. No todas las radiaciones tienen el mismo efecto biológico, incluso con la misma cantidad de dosis absorbida. Para determinar la dosis equivalente -rem- hay que multiplicar la dosis absorbida en rads por un factor de calidad q, propio de cada tipo de radiación. Para las radiaciones electromagnéticas, el rad y el rem coinciden en su valor, puesto que se les asigna un valor q de 1. Las dosis suelen expresarse en términos de milésimas de rem, o mrem.

Unidades SI

Gray (Gy)

Es una medida de la dosis absorbida. Como el rad, su equivalente en el sistema tradicional, puede utilizarse para cualquier tipo de radiación, y para cualquier material. Un Gray es igual a un Julio de energía depositado en un kilogramo de materia. No describe los efectos biológicos de la radiación. La dosis absorbida se expresa a menudo en centésimas de Gray o centigrays. Un Gy es equivalente a 100 rads.

Sievert (Sv)

Es una unidad utilizada para describir la dosis equivalente en efectos biológicos. Es pues paralela al rem, y equivalente a 100 rem. A menudo debe utilizarse en unidades fraccionarias, hasta de millonésimas de Sievert, o micro-Sievert.

Tipos de Radiaciones

Radiación Corpuscular

Formado por partículas muy pequeñas que se mueven a altas velocidades y poseen masa y energía (partículas Beta, Alfa y Neutrones).

Radiación Ondulatoria

Son energía pura, sin masa ni carga eléctrica. Está formada por ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz y en línea recta, siendo su energía inversamente proporcional a su longitud de onda. En su conjunto se llaman radiaciones electromagnéticas (rayos X y rayos Gamma).

Radiación Corpuscular

Partículas Alfa

La emisión de radiactividad tipo alfa ocurre en general en átomos de elementos muy pesados, como el uranio, el torio o el radio. El núcleo de estos átomos es bastante rico en neutrones y ello los hace inestables. Al emitir una partícula alfa, el átomo cambia la composición de su núcleo y queda transformado en otro distinto, con dos protones y dos neutrones menos. Se dice que ha tenido lugar una transmutación de los elementos.

Partículas Beta

Las partículas beta se originan en un proceso de reorganización nuclear en que el núcleo emite un electrón, junto con una partícula no usual, casi sin masa, denominada antineutrino que se lleva algo de la energía perdida por el núcleo. Como la radiactividad alfa, la beta tiene lugar en isótopos ricos en neutrones, y suelen ser elementos producidos en reacciones nucleares naturales, y más a menudo, en las plantas de energía nuclear. Cuando un núcleo expulsa una partícula beta, un neutrón es transformado en un protón. El núcleo aumenta así en una unidad su número atómico, Z, y por tanto, se transmuta en el elemento siguiente de la Tabla Periódica de los Elementos.

Neutrones

Son partículas procedentes del espacio exterior, de colisiones entre átomos en la propia atmósfera o de desintegraciones radiactivas espontáneas o artificiales dentro de reactores nucleares. Son partículas de masa cuatro veces inferior a la de las partículas alfa, y sin carga, por lo que tienen una gran energía y son muy penetrantes, al no sufrir apenas interacciones con la materia que van atravesando. Para detenerlas deben utilizarse gruesas capas de hormigón, plomo o agua.

Radiación Ondulatoria

Rayos X

Los rayos X se producen por fotones de alta energía generados por la interacción de las partículas cargadas eléctricamente y la materia. Al igual que las radiaciones alfa, tienen en esencia propiedades semejantes, pero diferente origen ya que los rayos X se producen por procesos externos al núcleo atómico mientras que los beta se producen dentro del núcleo.

Fotones

Partículas de luz que se propagan en el vacío.

Rayos Gamma

Suelen tener su origen en el núcleo excitado. A menudo, tras emitir una partícula alfa o beta, el núcleo tiene todavía un exceso de energía, que elimina en forma de ondas electromagnéticas de elevada frecuencia. Como todas las demás formas de radiación electromagnética, estas ondas no tienen masa ni carga, e interaccionan con la materia colisionando con las capas electrónicas de los átomos con los que se cruzan, perdiendo muy lentamente su energía, por lo que pueden atravesar grandes distancias.

Límites de Dosis Permisibles

Dosis Absorbida

Es la cantidad dosimétrica fundamental en protección radiológica que indica la energía absorbida por unidad de masa. La unidad es el J/kg y recibe el nombre de gray (Gy).

D = dE/dm

D: Dosis absorbida

dE: Energía media transportada por la radiación ionizante a la materia en un volumen dado

dm: Masa de la materia existente en ese volumen

Dosis Equivalente

Es la cantidad utilizada en protección radiológica para el riesgo asociado a un determinado tipo de radiación. Se define como la dosis absorbida promediada en un tejido u órgano y ponderada para la calidad de la radiación de interés. La unidad es el J/kg y recibe el nombre de sievert (Sv).

H_T = Σ D_T.R W_R

D_T.R: Dosis absorbida ponderada en el tejido u órgano T y producida por la radiación R

Factor de Ponderación de la Radiación (w_R)

Es un valor modificado de la dosis absorbida que permite determinar el riesgo producido por los diferentes tipos de radiaciones ionizantes.

Dosis Efectiva

Es la sumatoria de las dosis equivalentes ponderadas en todos los órganos y tejidos del cuerpo humano. La unidad es el J/kg y recibe el nombre de sievert (Sv).

E = Σ H_T W_T

H_T: Dosis equivalente en órgano o tejido

W_T: Factor de ponderación para el órgano o tejido

Factor de Ponderación del Tejido (w_T)

Es un valor que representa la proporción del riesgo estocástico resultante del tejido (T) con relación al riesgo total cuando se irradia el cuerpo entero uniformemente.

Límites de Dosis Permisibles

En el caso de exposición uniforme a cuerpo entero, el límite anual de dosis efectiva es de 20 mSv para el personal ocupacionalmente expuesto (P.O.E.).
En el caso de exposición parcial de órganos o tejidos individuales, el límite anual de dosis equivalente es de 500 mSv, excepto en el caso del cristalino de los ojos, el cual es de 150 mSv.
Para mujeres embarazadas, durante el periodo comprendido desde la concepción hasta el nacimiento se debe garantizar que la dosis recibida por el embrión no exceda de 5 mSv.
Los estudiantes y las personas en formación que sigan un curso en materias relacionadas con las radiaciones ionizantes y las personas sometidas a ellas con fines de investigación y que no reciban un beneficio directo para su salud, será igual a los puntos 1 y 2.
El límite anual de dosis efectiva para miembros individuales del público es de 1 mSv.
El límite anual de dosis efectiva en operaciones planificadas* es de 50 mSv y 250 mSv en toda la vida profesional.
Los límites anuales de dosis no se aplican a las exposiciones médicas si la práctica está justificada y la protección del paciente optimizada.
Los procedimientos de diagnóstico y terapéutico que produzcan una exposición del abdomen de una paciente del sexo femenino que se sospeche pueda estar embarazada debe evitarse a menos que exista una justificación clínica prioritaria.

Efectos Biológicos de las Radiaciones

Clasificación

Somáticos: No se transmiten hereditariamente.
Genéticos: Se transmiten hereditariamente.

Estocásticos: La gravedad no depende de la dosis. Ocurren al azar, por lo que no tienen umbral y su efecto puede aparecer independientemente de la dosis recibida. Al estar basados en probabilidades, la posibilidad de aparición del efecto aumenta con el incremento de las dosis. Un ejemplo es la mayor incidencia de cáncer.

No Estocásticos: La gravedad depende de la dosis. Están directamente relacionados con la cantidad de la radiación recibida, con lo que el efecto es más severo cuanto mayor sea la dosis, por ejemplo, las quemaduras. Típicamente tienen una dosis umbral, por debajo de la cual, se estima que el efecto nocivo no aparece.

Efectos Estocásticos

Presentan una relación dosis-efecto de naturaleza probabilística.
Estos efectos aparecen en algunos individuos y ello sucede al azar.
Su frecuencia varía con el nivel de vida, el medio ambiente, los caracteres ligados a la herencia y otros factores.
La forma de la curva dosis-efecto sólo se conoce para dosis bastante elevadas.
Son siempre tardíos.

Efectos No Estocásticos

La severidad del efecto varía con la dosis existiendo un umbral para ello.
Algunos efectos son somáticos y específicos para algunos tejidos.
Se manifiestan siempre que la dosis recibida alcanza o sobrepasa cierto valores y no aparecen nunca en caso contrario.

Manifestaciones Clínicas de la Lesión

Eritema, catarata, disminución celular en la médula ósea.
Mutaciones como la polidactilia, la acondroplasia, el Corea de Huntington, la distrofia muscular.
Síndrome agudo de irradiación (cáncer, efectos genéticos).
Pérdida de leucocitos, disminución o falta de resistencia ante procesos infecciosos.
Esterilidad temporal o permanente.
Hepatitis de radiación.

Señalización

Toda zona de trabajo donde se operen y/o almacenen fuentes de radiaciones ionizantes debe estar delimitada por una barrera (cadena, cuerda, pared, reja o equivalente).
Las barreras deben colocarse a una distancia tal de la fuente de radiaciones ionizantes, que se garantice el límite anual de dosis efectiva para miembros individuales del público establecido en la NVC 2259.
El acceso a una Zona Controlada debe restringirse y sólo se permitirá el paso al personal autorizado que conozca plenamente los procedimientos de trabajo seguro que se deben seguir en el interior de la misma.

Técnicas de Protección Contra la Radiación Externa

La protección contra la radiación se puede lograr con el uso de las siguientes técnicas:

Tiempo
Blindaje
Distancia

Ley del Cuadrado de las Distancias

Desde una fuente puntual de radiación, la intensidad de la energía emitida es directamente proporcional al inverso del cuadrado de la distancia a la fuente.

I₁d₁² = I₂d₂²

Donde:

I₁ = Intensidad de la radiación a la distancia d₁

d₁ = Distancia inicial a la fuente

I₂ = Intensidad de la radiación a la distancia d₂

d₂ = Distancia a la cual la intensidad es I₂