Protección Radiológica: conceptos fundamentales y principios, Universidad Pontificia de Salamanca

RADIOACTIVIDAD

Átomos

Toda la materia está formada por átomos. Cada átomo tiene un núcleo, que contiene protones y neutrones, alrededor del cual se encuentran los electrones girando en determinadas órbitas. Todos los átomos de un mismo elemento químico tienen el mismo número de protones. Pueden, no obstante, tener diferente numero de neutrones; entonces se llaman isótopos de ese elemento. El hidrógeno, por ejemplo, tiene tres isótopos: hidrógeno, deuterio y tritio.

Los átomos se identifican por el nombre del elemento y el número de protones más el de neutrones del núcleo. Por ejemplo: litio-7 es el átomo del elemento que tiene cuatro protones y tres neutrones en su núcleo.

Los átomos del mismo o de distinto elemento se pueden combinar formando moléculas. Por ejemplo, un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno forman una molécula de agua: H2O.

Núcleo electrón ++ protón neutrón Mª Teresa Garzón Guiteria. UPSA. 1TEMA 1 .PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DRA.MARÍA TERESA GARZÓN GUITERIA

Protón Neutrón Electrón Átomos de hidrógeno (un protón y un electrón), deuterio (un protón más un neutrón en su núcleo) y tritio (con un protón y dos neutrones en su núcleo). @Consejo de Seguridad Nuclear, 2012

Radiactividad y radiación

Los núcleos de ciertos átomos son inestables y se transforman en otros núcleos más estables dando lugar a átomos estables.

Estas transformaciones (llamadas también desintegraciones) se caracterizan por la emisión de partículas o energía y este fenómeno se conoce con el nombre de radiactividad, descubierta por Becquerel en 1886.

Esas emisiones -también denominadas radiaciones- pueden ser principalmente de tres tipos:

• partículas alfa: constituidas por dos neutrones y dos protones.
• partículas beta: electrones, tanto positivos como negativos, que se crean en el núcleo de los átomos mediante determinados procesos
• radiación gamma: constituida por fotones, es decir, radiación electromagnética similar a los rayos X y a la luz, pero más energética.

Los rayos X, son radiación electromagnética de más baja energía, de origen atómico y se producen como consecuencia de una reordenación de los electrones en las órbitas de la corteza, resultado de interacciones con origen en el exterior o en el interior del átomo.

Se denominan radiaciones de fondo o naturales a las fuentes de radiaciones ionizantes como los rayos cósmicos, materiales radiactivos presentes en la corteza terrestre no alterada, en el aire o incorporados a los alimentos, e incluso sustancias radiactivas que se encuentran en el interior del organismo humano (K40, C14, etc) El ser humano, además de estar expuesto a la radiación de fondo natural, también está expuesto a fuentes artificiales de radiaciones.

La utilización de fuentes de radiaciones ionizantes, aparatos de rayos X, sustancias radiactivas naturales o radioisótopos producidos artificialmente, en actividades de la medicina, la industria, la agricultura o la investigación, reportan muchos beneficios a la humanidad, pero también da Mª Teresa Garzón Guiteria. UPSA. 2TEMA 1 .PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DRA.MARÍA TERESA GARZÓN GUITERIA lugar a ciertos riesgos que no quedan limitados a un pequeño grupo de personas, sino que pueden incidir sobre grupos de trabajadores y sobre la población en su conjunto.

Radiación y tejido biológico

La radiación, cuando penetra en la materia suele arrancar electrones de la corteza de los átomos circundantes dando lugar a un proceso que se conoce con el nombre de ionización. Los neutrones, partículas neutras (sin carga eléctrica) que se producen en determinados procesos, interaccionan con la materia mediante reacciones nucleares que pueden dan lugar, a su vez, a partículas cargadas y fotones.

Dado que el mecanismo fundamental de interacción con la materia es el de ionización, estas radiaciones se conocen con el nombre de radiaciones ionizantes.

Los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes derivan del daño que producen en la estructura química de las células, fundamentalmente en la molécula de ADN que puede producirse de dos maneras:

" Directa: Cuando la radiación interacciona directamente con el ADN sin reacciones químicas intermedias. (35%) Indirecta: La radiación interacciona con el agua (componente mayoritario del organismo) y genera reacciones químicas (ionización) que producen radicales libres con alta reactividad química que daña al ADN. (65%)

EFECTOS DE LA RADIACIÓN

El sistema de protección radiológica vigente se basa en la suposición de que, por muy pequeña que sea la dosis de radiación, siempre hay algún riesgo. Esta presunción se hace tomando como base los estudios realizados en las personas que se han expuesto a altas dosis de radiación, tales como los supervivientes de las bombas atómicas en Japón.

La información de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes es revisada periódicamente por el Comité de las Naciones Unidas sobre los efectos de las radiaciones atómicas (UNSCEAR).

Los efectos de la radiación se clasifican en deterministas y estocásticos.

Efectos deterministas o reacciones tisulares

Los que ocurren con seguridad al superarse un valor determinado de la dosis (umbral) de radiación recibida. Pueden variar desde la muerte en días o semanas (para niveles muy altos de radiación recibida por todo el cuerpo) a simple enrojecimiento de la piel (para dosis elevadas de Mª Teresa Garzón Guiteria. UPSA. 3TEMA 1 .PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DRA.MARÍA TERESA GARZÓN GUITERIA radiación recibidas durante un corto período de tiempo por una zona del cuerpo de tamaño limitado) como consecuencia de la muerte celular.

• Efectos estocásticos o probabilísticos Los que tienen una probabilidad de ocurrencia creciente al aumentar la dosis de radiación. Pueden ser somáticos si afectan a las células somáticas y hereditarios si afectan a las células germinales.

Cuando el cuerpo humano es sometido a bajas dosis de radiación o a una dosis mayor pero que es recibida a lo largo de un gran período de tiempo, no existen efectos deterministas apreciables pero, se supone que es posible la existencia de efectos estocásticos a largo plazo tales como el cáncer o la aparición de enfermedades congénitas.

Efectos deterministas o reacciones tisulares

Tejido Efecto Periodo de latencia aproximado Umbral aproximado (Gy) Dosis efectos severos Causa Sistema hematopoyético Infecciones Hemorragias 2 semanas 0,5 2,0 Leucopenia Plaquetopenia Linfopenia Sistema Inmune Inmunosupresión Infección sistémica Algunas horas 0,1 1,0 Sistema Deshidratación Desnutrición 1 semana 2,0 5,0 Lesión del epitelio intestinal gastrointestinal Piel Escamación 3 semanas 3,0 10,0 Daño en la capa basal Testículo Esterilidad 2 meses 0,2 3,0 Aspermia celular Ovario Esterilidad < 1 mes 0,5 3,0 Muerte interfasica del oocito Pulmón Neumonía 3 meses 8,0 10,0 Fallos en la barrera alveolar Cristalino Cataratas > 1 año 0,2 5,0 Fallos en la maduración Tiroides Deficiencias metabólicas < 1 año 5,0 10,0 Hipotiroidismo Sistema nervioso central Encefalopatías y mielopatías Muy variable según dosis 15,0 30,0 Demielinización y daño vascular

Diferencias entre efectos deterministas y estocásticos-probabilísticos

Efectos deterministas Efectos estocásticos Mecanismo Lesión letal (muchas células) Lesión subletal (una o pocas células) Naturaleza Somática Somática o hereditaria Gravedad Dependiente de dosis Independiente de dosis Dosis umbral Sí No Relación Dosis-Efecto Lineal Lineal-cuadrática; Lineal Aparición Inmediata o a corto plazo Tardía Mª Teresa Garzón Guiteria. UPSA. 4TEMA 1 .PROTECCIÓN RADIOLÓGICA DRA.MARÍA TERESA GARZÓN GUITERIA

DAÑO Y SENSIBILIDAD

La radiosensibilidad se define como la mayor o menor afectación celular de los diferentes tejidos por las radiaciones ionizantes. Puede producirse de forma precoz (latencia de meses) o tardía (latencia de años). El grado de radiosensibilidad se establece no con la rapidez de la respuesta sino con la gravedad del efecto producido. En general los efectos tardíos suelen ser irreversibles y, por tanto, más graves que los precoces.

Cuando las personas están sometidas a radiaciones, a consecuencia de haber incorporado a su propio cuerpo algunos materiales radiactivos (contaminación interna), la dosis que recibirán durante los 50 años siguientes a esa incorporación se denomina dosis comprometida.

En los casos en que las personas están sometidas a radiaciones procedentes del exterior de la propia persona se habla de irradiación.

Tipos de exposición a la radiación

• Planificadas: introducción y operación deliberada de fuentes de radiación para la obtención de algún beneficio.
• De emergencia: pueden ocurrir en exposiciones planificadas, por ejemplo, cuando hay accidentes, requieren acciones urgentes para evitar consecuencias no deseadas.
• Existentes: exposiciones que ya se están produciendo cuando se plantea la necesidad de decidir si hay que protegerse contra ellas. Son habitualmente consecuencia de actividades planificadas o accidentes del pasado o de la presencia de radiación de origen natural.

Categorías de exposición

• Exposición ocupacional: la que se produce durante el desarrollo del trabajo con fuentes radiactivas artificiales o naturales incrementadas por la acción humana.
• Exposición médica: la que es consecuencia de los procedimientos de diagnóstico o de tratamiento a que pueden ser sometidos los individuos.
• Exposición del público: comprende todas las exposiciones no incluidas en las ocupacionales ni en las médicas, y que son consecuencia de las actividades que dan lugar a las dos anteriores, así como las derivadas de fuentes naturales que produzcan una irradiación significativa.

Por otra parte, hay una clara diferenciación entre las denominadas "exposiciones normales" con certeza de que se produzcan a causa de las actividades que se desarrollan en una práctica o intervención y las "exposiciones potenciales", que sólo se producirán en caso de fallo o accidente de los sistemas de seguridad y protección. Mª Teresa Garzón Guiteria. UPSA. 5