Radiación
El fenómeno de la radiación es la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.
Introducción
La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, rayos X, etc.) se llama radiación electromagnética, mientras que la llamada radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma de partículas subatómicas (partículas α, partículas β, neutrones, etc.) que se mueven a gran velocidad, con apreciable transporte de energía.
Si la radiación transporta energía suficiente como para provocar ionización en el medio que atraviesa, se dice que es una radiación ionizante. En caso contrario se habla de radiación no ionizante. El carácter ionizante o no ionizante de la radiación es independiente de su naturaleza corpuscular u ondulatoria.
Son radiaciones ionizantes los rayos X, rayos γ, partículas α y parte del espectro de la radiación UV entre otros. Por otro lado, radiaciones como los rayos de luz visible, las ondas de radio, TV o de telefonía móvil, son algunos ejemplos de radiaciones no ionizantes.
Elementos radiactivos
Algunas sustancias químicas están formadas por elementos químicos cuyos núcleos atómicos son inestables. Como consecuencia de esa inestabilidad, sus átomos emiten partículas subatómicas de forma intermitente y aleatoria.[1] En general son radiactivas las sustancias que presentan un exceso de protones o neutrones. Cuando el número de neutrones difiere del número de protones, se hace más difícil que la fuerza nuclear fuerte debida al efecto del intercambio de piones pueda mantenerlos unidos.[1] Eventualmente el desequilibrio se corrige mediante la liberación del exceso de neutrones o protones, en forma de partículas α que son realmente núcleos de helio, partículas β que pueden ser electrones o positrones. Estas emisiones llevan a dos tipos de radiactividad:
- Radiación α, que aligera los núcleos atómicos en 4 unidades básicas, y cambia el número atómico en dos unidades.[1]
- Radiación β, que no cambia la masa del núcleo, ya que implica la conversión de un protón en un neutrón o viceversa, y cambia el número atómico en una sola unidad (positiva o negativa, según la partícula emitida sea un electrón o un positrón).[1]
Además existe un tercer tipo de radiación en que simplemente se emiten fotones de alta frecuencia, llamada radiación γ. En este tipo de radiación lo que sucede es que el núcleo pasa de un estado excitado de mayor energía a otro de menor energía, que puede seguir siendo inestable y dar lugar a la emisión de más radiación de tipo α, β o γ. La radiación γ es un tipo de radiación electromagnética muy penetrante debido a que los fotones no tienen carga eléctrica.[1]
Radiación térmica
Cuando un cuerpo está más caliente que su entorno, puede ceder parte de su Energía Interna (un indicador de su Temperatura) al entorno en forma de Calor (Primera Ley de la Termodinámica), este proceso se produce de forma pasiva o espontánea hasta que su temperatura se equilibra con la de dicho entorno (Ley Cero de la Termodinàmica). Este proceso de transferencia de energía se puede producir de tres formas: conducción (o contacto), convección y radiación. De hecho, la emisión de radiación puede llegar a ser el proceso dominante cuando los cuerpos están relativamente aislados del entorno o cuando están a temperaturas muy elevadas. Así, un cuerpo muy caliente emitirá, por norma general, gran cantidad de ondas electromagnéticas. La cantidad de energía radiante emitida o calor radiado viene dada por la Ley de Stefan-Boltzmann. De acuerdo con esta ley, dicho calor radiado es proporcional a su temperatura absoluta elevada a la cuarta potencia:
donde
- P es la potencia radiada.
- α es un coeficiente que depende de la naturaleza del cuerpo; α = 1 para un cuerpo negro perfecto.
- S es el área de la superficie que radia.
- σ es la constante de Stefan-Boltzmann, que tiene un valor de 5,67 × 10−8 W/m²K4
- T es la temperatura absoluta.
Tipos de radiación
Efectos de la radiación ionizante en los seres vivos
- Efectos sobre el ser humano
Según la intensidad de la radiación y en que parte del cuerpo se produjo, puede ser inócua, o por encima de los 250 mSv (mili sievert) de dosis equivalente producir diversos efectos. Síntomas en los humanos a causa de la radiación acumulada durante un mismo día[2] (los efectos se reducen si el mismo número de Siéverts se acumula en un periodo más largo):
| Dosis recibida | Efecto |
|---|---|
| 0 - 0,25 Sv | Ninguno |
| 0,25 - 1 Sv | Algunas personas sienten náuseas y pérdida de apetito, y pueden sufrir daños en la médula ósea, ganglios linfáticos o en el bazo. |
| 1 - 3 Sv | Náuseas entre leves y agudas, pérdida de apetito, infección[nota 1], pérdida de médula ósea más severa, así como daños en ganglios linfáticos , bazo, con recuperación solo probable. |
| 3 - 6 Sv | Náusea severa, pérdida de apetito, hemorragias, infección, diarrea, descamación, esterilidad, y muerte si no se trata. |
| 6 - 10 Sv | Mismos síntomas, más deterioro del sistema nervioso central. Muerte probable. |
| > 10 Sv | parálisis y muerte. |
Síntomas en humanos por radiación acumulada durante un año,[3] en milisieverts (1 Sv=1000 mSv):
- 2.5 mSv: Radiación media anual global.
- 5.5 - 10.2 mSv: Valores naturales medios en Guarapari (Brasil) y en Ramsar (Iran).[4] Sin efectos nocivos.
- 6.9 mSv: Escáner CT.
- 50 - 250 mSv: Límite para trabajadores de prevención y emergencia, respectivamente.
Transferencia lineal de energía (LET)
La transferencia lineal de energía o LET (Linear Energy Transfer) es una medida que indica la cantidad de energía «depositada» por la radiación en el medio continuo que es atravesado por ella. Técnicamente se expresa como la energía transferida por unidad de longitud. El valor de la LET depende tanto del tipo de radiación como de las características del medio material traspasado por ella.
Haz de radiación y su capacidad de penetración
La LET se relaciona de manera directa con dos propiedades muy importantes en el análisis de las radiaciones: la capacidad de penetración y la cantidad de "dosis" que depositan:
- Un haz de radiación de alta LET (e. g. partículas α) depositará toda su energía en una región pequeña del medio, por lo que perderá su energía rápidamente y no podrá atravesar grosores considerables. Por el mismo motivo dejará una dosis alta en el material.
- Un haz de radiación de baja LET (e. g. la radiación electromagnética y γ-radiación gamma-) depositará su energía lentamente, por lo que antes de haber perdido toda su energía será capaz de atravesar un gran espesor de material. Por ello dejará una dosis baja en el medio que atraviesa.
Esto explica por qué podemos protegernos de las partículas α con una simple capa de aire y, sin embargo, es necesario un gran espesor de plomo u otro metal pesado para protegernos de los rayos gamma.
Biológicamente estas medidas son importantes, ya que diversas radiaciones pueden causar daños a la salud según la intensidad de la radiación o la LET a la que se exponga el cuerpo humano. Además es importante notar que las dosis no solo dependen de la LET.
Véase también
Referencias
- ↑ Kwan-Hoong Ng (20–22 de octubre de 2003). «Non-Ionizing Radiations – Sources, Biological Effects, Emissions and Exposures». Proceedings of the International Conference on Non-Ionizing Radiation at UNITEN ICNIR2003 Electromagnetic Fields and Our Health.
- «Nuclear Energy: the Good, the Bad, and the Debatable». National Institutes of Health. Archivado desde el original el 9 de mayo de 2012.
- . Ministry of Education, Culture, Sports, Science MEXT). Archivado desde el original el 14 de septiembre de 2015.
- «High Background Radiation Areas of Ramsar, Iran».
Notas
- La radiación reduce el número de glóbulos blancos, por lo que el organismo es más vulnerable a las infecciones
Enlaces externos
- Sitio web de educación pública de la Sociedad de Física de la Salud (en inglés).
- , by Prof. Richard Muller.