D'on ve la radiació, radiactivitat natural?
Actualitzat: Oct 13
Radiactivitat natural que acompanya la Terra des del seu origen
La paraula radiació se sol associar immediatament a hospitals, centrals nuclears, accidents o situacions que semblen allunyades de la vida quotidiana.
No obstant això, la realitat d'on ve la radiació, radiactivitat natural és molt diferent.
La radiació forma part de l'entorn natural des de molt abans que existís l'ésser humà. És present a les roques, al sòl, a l'aigua, als aliments, a l'aire i fins i tot en el propi organisme. També arriba des de l'espai en forma de radiació còsmica.
Cada persona està exposada diàriament a una combinació d'aquestes fonts naturals. A elles s'hi sumen determinades exposicions produïdes per activitats humanes, especialment les relacionades amb el diagnòstic i el tractament mèdic.
Per tant, viure en un món amb radiació no és una situació excepcional: és la situació normal.
La qüestió important des del punt de vista de la protecció radiològica no consisteix a intentar eliminar tota radiació (cosa impossible), sinó a comprendre d'on prové, com interactua amb l'organisme, quins nivells d'exposició es poden produir i quines situacions poden ser controlades o reduïdes.
Entre totes les fonts naturals n'hi ha una d'especialment important per a la població: el gas radó.
Per comprendre per què el radó pot acumular-se a l'interior d'un habitatge, una escola o un lloc de treball, primer cal entendre què és la radiació, què significa que un àtom sigui radioactiu i per què la pròpia Terra és una font natural de radiació.
Què és realment la radiació?
En termes generals, la radiació és energia que es desplaça d'un lloc a un altre en forma d'ones electromagnètiques o partícules.
La llum visible, les ones de ràdio, les microones, els raigs X o les partícules emeses per determinats nuclis atòmics són exemples de fenòmens que pertanyen a l'ampli concepte de radiació.
No tota radiació té les mateixes característiques ni produeix els mateixos efectes.
Una primera classificació fonamental distingeix entre:
radiació no ionitzant;
radiació ionitzant.
La diferència està relacionada amb l'energia que transporta la radiació i amb la seva capacitat per produir ionització en la matèria.
Radiació ionontzant i no ionitzant, no són el mateix
La radiació no ionitzant no disposa, individualmente, d'energia suficient per ionitzar àtoms o molècules en les condicions habituals d'interacció.
Dins d'aquest grup es troben, entre d'altres, les ones de ràdio, les microones, la radiació infraroja i la llum visible.
La radiació ionitzant, en canvi, posseeix suficient energia per produir la ionització d'àtoms o molècules, és a dir, pot arrencar-ne electrons i modificar la seva estructura electrònica.
L'Organització Mundial de la Salut defineix la radiació ionitzant com una forma d'energia alliberada pels àtoms que es desplaça en forma d'ones electromagnètiques o partícules. Entre elles es troben els raigs X i gamma i les partícules alfa, beta i els neutrons.
Aquesta capacitat d'ionització és la raó per la qual la radiació ionitzant pot produir canvis químics i biològics en els teixits.
Quan la radiació ionitzant travessa matèria viva pot produir ionitzacions i excitacions que, directament o indirectament, poden afectar molècules biològiques, inclòs l'ADN.
Això no significa que tota exposició produeixi necessàriament un dany apreciable.
Els efectes depenen, entre altres factors, del tipus de radiació, de la quantitat d'energia dipositada, del teixit afectat i de la magnitud i distribució de l'exposició.
D'on procedeix la radiació ionitzant?
Les fonts de radiació ionitzant que afecten les persones poden classificar-se, de forma senzilla, en dos grans grups:
Fonts naturals
Són aquelles que existeixen a l'entorn sense necessitat d'una activitat humana que les generi.
Entre elles es troben:
la radiació còsmica;
els radionúclids presents al sòl i les roques;
els materials radioactius presents a l'aigua;
els radionúclids incorporats als aliments;
els radionúclids presents de forma natural a l'organisme;
i el radó i els seus productes de desintegració.
Fonts artificiales
Són aquelles associades a activitats humanes.
Entre les més importants per a la població es troben les aplicacions mèdiques de la radiació ionitzant:
radiografies;
tomografia computada (TAC);
medicina nuclear;
determinats tractaments mèdics.
També existeixen aplicacions industrials, científiques i tecnològiques.
L'OMS assenyala que les persones estan exposades diàriament tant a fonts naturals com a fonts artificiales i que, entre aquestes últimes, les aplicacions mèdiques constitueixen actualment la principal font d'exposició per a la població.
Radiació natural: l'exposició que acompanya la vida
L'anomenada radiació de fons natural és l'exposició permanent que procedeix de l'entorn.
No depèn que una persona visqui a prop d'una instal·lació industrial ni de que hagi realitzat una prova mèdica.
Existeix perquè la Terra conté materials radioactius naturals i perquè el planeta rep contínuament radiació procedent de l'espai.
L'OMS estima que l'exposició mitjana mundial a fonts naturals de radiació ionitzant és aproximadament de 2,4 mSv a l'any, tot i que aquesta xifra és una mitjana i pot variar considerablement entre regions. En determinats llocs del món, les diferències poden ser molt importants degut principalment a les característiques geològiques i a l'altitud.
En altres paraules:
no totes les persones reben exactament la mateixa dosi de radiació natural.
La geologia del lloc on es viu, l'altitud, els materials de construcció i les característiques dels edificis poden modificar l'exposició.
I existeix un component especialment rellevant: el radó.
Per què la Terra és radioactiva?
La resposta es troba en la pròpia composició del planeta.
Quan es va formar la Terra van quedar incorporats als seus minerals determinats elements els nuclis atòmics dels quals són inestables i es desintegren molt lentament.
Entre els principals radionúclids naturals es troben:
urani-238
urani-235
tori-232
potassi-40
Alguns d'ells tenen vides mitjanes de milers de milions d'anys.
L'urani-238, per exemple, té una vida mitjana d'aproximadament 4.470 milions d'anys, comparable a l'edat de la Terra.
Això explica per què encara existeix una quantitat significativa d'urani a l'escorça terrestre.
Els radionúclids naturals poden emetre radiació directament o transformar-se mitjançant successives desintegracions en altres radionúclids.
Aquestes transformacions formen les anomenades cadenes o sèries radioactives.
I és precisament dins d'una d'aquestes cadenes on apareix el radó.
Un àtom pot ser estable o inestable
Per comprendre la radioactivitat cal acostar-se durant un moment a l'estructura de l'àtom.
Un àtom està format per:
un nucli compost per protons i neutrons;
electrons que es troben al voltant del nucli.
Els protons tenen càrrega elèctrica positiva, mentre que els neutrons no tenen càrrega elèctrica.
El nombre de protons determina quin element químic és.
Per exemple:
1 protó → hidrogen;
6 protons → carboni;
8 protons → oxigen;
86 protons → radó.
Però un mateix element pot tenir diferents quantitats de neutrons.
Aquestes variants s'anomenen isótopos.
Alguns isòtops són estables.
Altres són inestables.
Quan un nucli és inestable, tendeix espontàniament a transformar-se en un altre nucli més estable mitjançant un procés anomenat desintegració radioactiva.
Durant aquest procés es pot emetre radiació.
¿Qué significa que un núcleo sea radiactivo?
Un nucli radioactiu no necessita una causa externa per començar a desintegrar-se.
La desintegració és un procés espontani.
Un nucli concret es pot desintegrar en qualsevol moment, però no és possible predir exactament quan ho farà.
El que sí que es pot descriure estadísticament és el comportament d'una enorme quantitat de nuclis.
Aquesta propietat permet definir la vida mitjana o període de semidesintegració d'un radionúclid.
Què és la vida mitjana?
La vida mitjana o període de semidesintegració és el temps necessari perquè es desintegri aproximadament la meitat dels nuclis radioactius inicialment presents en una mostra.
No significa que després d'aquest període hagi desaparegut tota la radioactivitat.
Per exemple, si es parteix de 1.000 nuclis d'un determinat radionúclid:
després d'una vida mitjana en quedarien aproximadament 500;
després de dues vides mitjanes, uns 250;
després de tres, uns 125;
després de quatre, uns 62;
i així successivament.
L'activitat disminueix progressivament.
Cada radionúclid té la seva pròpia vida mitjana, que pot ser extremadament curta o extremadament llarga.
Alguns radionúclids tenen vides mitjanes de fraccions de segon.
Altres romanen durant milions o milers de milions d'anys.
Aquesta diferència és fonamental per comprendre el comportament de les diferents fonts naturals de radiació.
Quins tipus de radiació es poden emetre?
Les desintegracions radioactives poden produir diferents tipus de radiació.
Entre les més importants des del punt de vista de la protecció radiològica es troben les partícules alfa, les partícules beta i la radiació gamma.
Partícules alfa
Les partícules alfa estan formades per dos protons i dos neutrons.
Són relativament pesades i tenen una capacitat de penetració molt baixa.
Un full de paper o la capa superficial de la pell les pot aturar.
Però existeix una particularitat fonamental:
una radiació amb poca capacitat de penetració externa pot ser molt rellevant quan la font es troba dins de l'organisme.
Les partícules alfa dipositen la seva energia en distàncies molt petites i produeixen una ionització intensa al llarg del seu recorregut.
Aquesta característica serà especialment important quan s'estudiï el radó i els seus descendents radioactius.
Radiació beta
La radiació beta està formada per partícules, generalment electrons o positrons, emeses durant determinats processos de desintegració.
Té major capacitat de penetració que la radiació alfa, encara que inferior a la de la radiació gamma.
Depenent de la seva energia, pot travessar una certa quantitat de matèria i requereix mesures de protecció adequades quan les exposicions són significatives.
Radiació gamma
La radiació gamma és una radiació electromagnètica d'alta energia.
A diferència de les partícules alfa i beta, no està formada per matèria expulsada del nucli, sinó per fotons.
Té una capacitat de penetració considerablement major i pot travessar el cos humà.
Per això, la protecció davant la radiació gamma pot requerir materials de blindatge adequats.
L'IAEA descriu els raigs gamma com fotons de molt alta energia emesos per nuclis inestables i en destaca la seva capacitat de penetració.
I els raigs X?
Els raigs X també són radiació electromagnètica ionitzant.
Físicament tenen característiques similars als raigs gamma, però el seu origen és diferent.
Els raigs X utilitzats en radiologia mèdica es generen mitjançant equips que produeixen radiació a partir de processos relacionats amb electrons.
La radiació gamma, en canvi, procedeix de transformacions del nucli atòmic.
Per tant:
raigs X i raigs gamma són ambdós radiació electromagnètica ionitzant, però no tenen necessàriament el mateix origen.
Les radiografies mèdiques constitueixen un dels exemples més coneguts d'exposició artificial a radiació ionitzant.
Radiació còsmica: la radiació que arriba des de l'espai
La Terra no està aïllada de la radiació procedent de l'univers.
L'espai està travessat per partícules i radiació d'alta energia conegudes com a radiació còsmica.
Una part important procedeix del Sol i una altra de fenòmens astrofísics molt més energètics.
Quan aquestes partícules arriben a l'atmosfera terrestre interactuen amb els seus components i generen cascades de partícules secundàries.
L'atmosfera actua com una protecció natural davant d'una part important d'aquesta radiació.
Per això l'exposició augmenta amb l'altitud.
Una persona que viu a gran altitud rep, en general, més radiació còsmica que una altra que viu al nivell del mar.
El mateix passa durant els vols comercials: en trobar-se l'avió a diversos quilòmetres d'altura, existeix una major exposició a radiació còsmica que a terra.
No es tracta d'una situació extraordinària.
Forma part de l'exposició normal associada a viatjar a gran altitud.
El sòl també és una font de radiació
L'escorça terrestre conté quantitats variables de radionúclids naturals.
L'urani, el tori, el potassi-40 i altres radionúclids es troben distribuïts en diferents proporcions en roques i sòls.
La composició geològica és, per tant, important.
No totes les regions presenten la mateixa concentració de radionúclids naturals.
El Consell de Seguretat Nuclear indica que la dosi procedent de la radiació gamma terrestre depèn del tipus de roques que formen el sòl i dels materials utilitzats en els edificis. Per a Espanya, recull una dosi mitjana anual deguda a la radiació gamma terrestre d'aproximadament 0,48 mSv, amb valors que poden arribar a uns 1,4 mSv/any en determinades zones amb major presència d'urani.
Això permet comprendre una idea fonamental:
La geology pot influir directament en l'exposició radiològica natural d'una població.
I aquesta mateixa geologia també està relacionada amb la generació de radó.
També existeix radioactivitat dins del cos humà
La radioactivitat natural no acaba al sòl.
Alguns radionúclids naturals entren a l'organisme a través dels aliments, l'aigua i l'aire.
Un dels exemples més coneguts és el potassi-40.
El potassi és un element essencial per a la vida i forma part dels teixits humans. Una petita fracció del potassi natural correspon a l'isòtop radioactiu potassi-40.
Això significa que totes les persones contenen petites quantitats de radionúclids naturals.
No és una anomalia.
És part de la pròpia naturalesa de la matèria.
UNSCEAR identifica el potassi-40 com una de les fonts importants d'irradiació interna natural i assenyala que els radionúclids primordials inclouen també les sèries de l'urani-238, urani-235 i tori-232.
Radiació externa i radiació interna
Des del punt de vista de l'exposició, també és important distinguir entre irradiació externa i exposició interna.
Irradiació externa
La font de radiació es troba fora de l'organisme.
Por exemple:
radiació gamma procedent del terreny;
radiació còsmica;
una radiografia mèdica.
La persona rep radiació procedent d'una font externa.
Exposició interna
El radionúclid entra a l'organisme.
Es pot produir mitjançant:
inhalació;
ingestió;
incorporació a través de determinades vies biològiques.
En aquest cas, la font radioactiva es pot trobar dins de l'organisme i emetre radiació des de l'interior.
El radón introdueix una combinació especialment interessant: el gas pot ser inhalat, mentre que els seus productes de desintegració es poden dipositar a les vies respiratòries.
L'OMS distingeix igualment entre exposició externa e interna, i utilitza el radó com a exemple d'una situació d'exposició existent que pot ser objecte de control.
Com es mesura la radioactivitat?
Aquí apareixen dos conceptes que posteriorment seran fonamentals per comprendre el radó:
Activitat i dosi.
No signifiquen el mateix.
Becquerel: quanta activitat radioactiva existeix?
L'activitat s'expressa en becquerels (Bq).
Un becquerel equival a:
una desintegració radioactiva per segon.
Per exemple, una substància amb una activitat de 1.000 Bq experimenta estadísticament unes 1.000 desintegracions per segon.
Quan es parla de radó en edificis, normalment s'utilitza:
Bq/m³
és a dir, becquerels per metre cúbic d'aire.
Aquesta unitat expressa la concentració d'activitat radioactiva associada al radó a l'aire.
Però no expressa directament la dosi que rep una persona.
El becquerel no és el mil·lisievert
Aquesta distinció serà fonamental en tots els articles posteriors d'aquesta sèrie.
Bq/m³ = concentració de radó.
mSv = magnitud relacionada amb la dosi rebuda.
No són unitats intercanviables.
Per exemple, dir que un edifici presenta 300 Bq/m³ no significa per si mateix que una persona rebi automàticament una determinada dosi anual.
Per estimar la dosi és necessari considerar, entre altres factors:
concentració;
durada de l'exposició;
tipus de radiació;
energia dipositada;
característiques de l'exposició;
i els models dosimètrics utilitzats.
L'OMS explica que la dosi absorbida s'expressa en gray (Gy), mentre que el sievert (Sv) s'utilitza per expressar magnituds de dosi que tenen en compte l'efecte biològic relatiu dels diferents tipus de radiació.
Per això, en protecció radiològica, un nombre aïllat mai explica tota la història.
Què es un gray?
El gray (Gy) és la unitat del Sistema Internacional utilitzada per expressar la dosi absorbida.
Un gray equival a l'absorció d'un joule d'energia de radiació per quilogram de matèria.
En termes simplificats:
1 Gy = 1 J/kg
Però l'energia absorbida no descriu per si sola tot l'efecte biològic.
Dos tipus de radiació que dipositin la mateixa quantitat d'energia poden produir efectes biològics diferents degut a la diferent densitat d'ionització que generen.
Per això s'utilitzen altres magnituds dosimètriques.
¿Què és un sievert?
El sievert (Sv) s'utilitza en protecció radiològica per expressar magnituds relacionades amb l'efecte biològic de la radiació.
En la pràctica quotidiana s'empra freqüentment el:
mil·lisievert (mSv)
on:
1 Sv = 1.000 mSv
El sievert permet tenir en compte factors relacionats amb el tipus de radiació i la sensibilitat dels diferents teixits i òrgans.
Això converteix l'mSv en una unitat especialment útil per comunicar i comparar determinades exposicions radiològiques.
No obstant això, les comparacions de dosis sempre s'han de realitzar amb criteri, perquè exposicions amb la mateixa dosi efectiva es poden produir mitjançant mecanismes físics i distribucions temporals diferents.
Quanta radiació rep una persona?
La resposta depèn de la persona, del lloc on viu i de les seves circumstàncies.
Existeix una exposició natural inevitable.
A ella es poden afegir:
radiació mèdica;
vols;
exposició laboral;
característiques geològiques del lloc;
materials de construcció;
radó;
i altres fonts.
L'OMS utilitza com a referència una exposició mitjana mundial d'aproximadament 2,4 mSv/any procedent de fonts naturals, tot i que existeixen variacions geogràfiques importants.
Però aquesta xifra és una mitjana.
Una mitjana mundial no permet conèixer l'exposició d'un habitatge concret.
Tampoco permet conèixer l'exposició d'un treballador concret.
I molt menys permet saber quant radó existeix dins d'un edifici.
Per a això cal mesurar.
La radiació no sempre significa perill
Aquest punt mereix especial atenció.
L'existència de radiació no implica automàticament que existeixi una situació perillosa.
La radiació ionitzant té aplicacions fonamentals en medicina, investigació i indústria.
Una radiografia pot proporcionar informació diagnòstica essencial.
La medicina nuclear permet diagnosticar i tractar determinades malalties.
La radioteràpia utilitza dosis molt majors de radiació amb un objectiu terapèutic.
La qüestió no és simplement:
"Existeix radiació?"
La pregunta correcta és:
"Quina radiació, quina dosi, durant quant de temps i en quines circumstàncies?"
La protecció radiològica es basa precisament a comprendre i gestionar aquestes exposicions.
L'OMS reconeix les importants aplicacions beneficioses de la radiació ionitzant, al mateix temps que assenyala que les dosis elevades poden produir efectes aguts i que les exposicions baixes poden incrementar el risc d'efectes a llarg termini, inclòs el càncer.
La Terra és radioactiva i això, és normal !
La radioactivitat natural no va aparèixer amb la tecnologia nuclear.
No va començar amb les centrals nuclears.
No va començar amb les radiografies.
No va començar amb la indústria moderna.
La Terra ja era radioactiva abans que existís la vida.
Els radionúclids primordials van quedar incorporats als materials que van formar el nostre planeta i alguns continuen desintegrant-se milers de milions d'anys després.
La radiació còsmica arriba constantment des de l'espai.
Els minerals del sòl contenen radionúclids.
Los aliments contenen radionúclids naturals.
El propi cos humà conté petites quantitats de materials radioactius naturals.
I dins de les cadenes de desintegració naturals apareix un element especialment singular:
el radó.
De l'interior de la Terra a l'aire que respirem
El radó ocupa una posició molt particular dins d'aquest fenomen.
És un element químic.
És un gas.
És un gas noble.
I, a diferència dels gasos nobles estables que es troben a l'atmosfera, els seus nuclis són radioactius.
El radó-222 es genera en la cadena de desintegració de l'urani-238, a partir del radi-226.
Una vegada produït, pot escapar dels minerals i desplaçar-se pels porus i fractures del terreny fins a arribar a l'aire.
En espais oberts es dilueix ràpidament.
En determinades condicions, no obstant això, es pot introduir en els edificis i acumular-se.
L'OMS assenyala que el radó es produeix per la desintegració natural de l'urani present en roques i sòls, que pot escapar a l'aire i que tendeix a assolir concentracions superiors en espais interiors poc ventilats.
I aquí comença una història diferent.
Perquè comprendre el radó requereix seguir el procés des del nucli atòmic fins a l'edifici:
urani → radi → radó → progènie → exposició.
A tenir en compte
La radiació no és una cosa extraordinària que aparegui únicament en situacions excepcionals.
La radiació forma part de la naturalesa.
La Terra conté radionúclids naturals, l'espai aporta radiació còsmica i el nostre propi organisme conté petites quantitats de radionúclids.
La qüestió no és viure en un món sense radiació.
Això no és possible.
La qüestió és conèixer les fonts, comprendre les exposicions i controlar aquelles que poden ser controlades.
I entre les fonts naturals d'exposició n'hi ha una que mereix una atenció especial perquè pot entrar en els edificis i romandre durant llargs períodes de temps:
el gas radó.
Fonts de referència (radiactivitat natural)
Consell de Seguretat Nuclear (CSN) - informació sobre dosis i radiació d'origen natural.
Organització Mundial de la Salut (OMS) - efectes en la salut de les radiacions ionitzants.
Organització Mundial de la Salut (OMS) - radiació i salut.
Organització Mundial de la Salut (OMS) - radó i efectes sobre la salut.
International Atomic Energy Agency (IAEA) - fonaments de radiació ionitzant.
UNSCEAR - fonts naturals de radiació i radionúclids primordials.
Comentaris