La contaminación radiactiva , también llamada contaminación radiológica , es la deposición o presencia de sustancias radiactivas en superficies o dentro de sólidos, líquidos o gases (incluido el cuerpo humano), donde su presencia es involuntaria o indeseable (según la definición del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA)). [3]
Este tipo de contaminación presenta un riesgo porque la desintegración radiactiva de los contaminantes produce radiación ionizante (a saber, rayos alfa , beta , gamma y neutrones libres ). El grado de riesgo está determinado por la concentración de los contaminantes, la energía de la radiación emitida, el tipo de radiación y la proximidad de la contaminación a los órganos del cuerpo. Es importante tener claro que la contaminación da lugar al riesgo de radiación y que los términos "radiación" y "contaminación" no son intercambiables.
Las fuentes de contaminación radiactiva se pueden clasificar en dos grupos: naturales y artificiales. Tras la descarga atmosférica de un arma nuclear o la ruptura de la contención de un reactor nuclear , el aire, el suelo, las personas, las plantas y los animales de las inmediaciones se contaminarán con combustible nuclear y productos de fisión . Un frasco derramado de material radiactivo como el nitrato de uranilo puede contaminar el suelo y los trapos utilizados para limpiar el derrame. Entre los casos de contaminación radiactiva generalizada se incluyen el atolón de Bikini , la planta de Rocky Flats en Colorado, la zona cercana al desastre nuclear de Fukushima Daiichi , la zona cercana al desastre de Chernóbil y la zona cercana al desastre de Mayak .
Las fuentes de contaminación radiactiva pueden ser naturales o provocadas por el hombre.
La contaminación radiactiva puede deberse a diversas causas. Puede ocurrir debido a la liberación de gases, líquidos o partículas radiactivas. Por ejemplo, si se derrama un radionucleido utilizado en medicina nuclear (accidentalmente o, como en el caso del accidente de Goiânia , por desconocimiento), el material puede ser esparcido por las personas que caminan por el lugar.
La contaminación radiactiva también puede ser un resultado inevitable de ciertos procesos, como la liberación de xenón radiactivo en el reprocesamiento de combustible nuclear . En los casos en que no se puede contener el material radiactivo, se lo puede diluir a concentraciones seguras. Para un análisis de la contaminación ambiental por emisores alfa , consulte actínidos en el medio ambiente .
La lluvia radiactiva es la distribución de contaminación radiactiva causada por las 520 explosiones nucleares atmosféricas que tuvieron lugar entre los años 1950 y 1980.
En los accidentes nucleares, la medida del tipo y la cantidad de radiactividad liberada, como por ejemplo en el caso de un fallo en la contención de un reactor, se conoce como término fuente. La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos lo define como "Tipos y cantidades de material radiactivo o peligroso liberado al medio ambiente después de un accidente". [7]
La contaminación no incluye el material radiactivo residual que queda en un sitio después de finalizar el desmantelamiento . Por lo tanto, el material radiactivo en contenedores sellados y designados no se denomina propiamente contaminación, aunque las unidades de medida puedan ser las mismas.
La contención es la forma principal de evitar que la contaminación se libere al medio ambiente o entre en contacto con los seres humanos o sea ingerida por ellos.
El hecho de estar dentro del confinamiento previsto diferencia el material radiactivo de la contaminación radiactiva . Cuando los materiales radiactivos se concentran a un nivel detectable fuera de un confinamiento, el área afectada generalmente se denomina "contaminada".
Existen numerosas técnicas para contener los materiales radiactivos de forma que no se extiendan más allá del contenedor y se contaminen. En el caso de los líquidos, se utilizan tanques o contenedores de alta integridad, generalmente con un sistema de sumidero para que las fugas puedan detectarse mediante instrumentación radiométrica o convencional.
Cuando es probable que el material se disperse en el aire, se hace un uso extensivo de la caja de guantes , que es una técnica común en operaciones de laboratorio y procesos peligrosos en muchas industrias. Las cajas de guantes se mantienen bajo una ligera presión negativa y el gas de ventilación se filtra en filtros de alta eficiencia, que se controlan mediante instrumentación radiológica para garantizar que funcionan correctamente.
En el medio ambiente se producen de forma natural diversos radionucleidos . Elementos como el uranio y el torio , y sus productos de desintegración , están presentes en las rocas y el suelo. El potasio-40 , un nucleido primordial , constituye un pequeño porcentaje de todo el potasio y está presente en el cuerpo humano. Otros nucleidos, como el carbono-14 , que está presente en todos los organismos vivos, son creados continuamente por los rayos cósmicos .
Estos niveles de radiactividad plantean un pequeño peligro, pero pueden confundir las mediciones. Un problema particular se presenta con el gas radón generado naturalmente , que puede afectar a los instrumentos que están configurados para detectar contaminación cerca de los niveles de fondo normales y puede causar falsas alarmas. Por este motivo, el operador del equipo de investigación radiológica debe tener la habilidad de diferenciar entre la radiación de fondo y la radiación que emana de la contaminación.
Los materiales radiactivos de origen natural (NORM) pueden ser llevados a la superficie o concentrados por actividades humanas como la minería, la extracción de petróleo y gas y el consumo de carbón.
La contaminación radiactiva puede existir en superficies o en volúmenes de material o aire, y se utilizan técnicas especializadas para medir los niveles de contaminación mediante la detección de la radiación emitida.
El control de la contaminación depende enteramente del correcto y apropiado despliegue y utilización de instrumentos de monitoreo de radiación.
La contaminación superficial puede ser fija o "libre". En el caso de la contaminación fija, el material radiactivo no puede, por definición, propagarse, pero su radiación es medible. En el caso de la contaminación libre, existe el riesgo de que la contaminación se propague a otras superficies, como la piel o la ropa, o que se introduzca en el aire. Una superficie de hormigón contaminada con radiactividad puede rasparse hasta una profundidad específica, retirando el material contaminado para su eliminación.
Para los trabajadores ocupacionales, se establecen áreas controladas donde puede haber un peligro de contaminación. El acceso a dichas áreas se controla mediante una variedad de técnicas de barrera, que a veces implican cambios de ropa y calzado según sea necesario. La contaminación dentro de un área controlada normalmente se monitorea regularmente. La instrumentación de protección radiológica (RPI) juega un papel clave en el monitoreo y detección de cualquier propagación potencial de contaminación, y a menudo se instalan combinaciones de instrumentos de inspección portátiles y monitores de área instalados permanentemente, como monitores de partículas en el aire y monitores de área gamma. La detección y medición de la contaminación de la superficie del personal y la planta normalmente se realiza mediante un contador Geiger , un contador de centelleo o un contador proporcional . Los contadores proporcionales y los contadores de centelleo de fósforo dual pueden discriminar entre contaminación alfa y beta, pero el contador Geiger no puede. Los detectores de centelleo generalmente se prefieren para los instrumentos de monitoreo portátiles y están diseñados con una ventana de detección grande para hacer que el monitoreo de áreas grandes sea más rápido. Los detectores Geiger tienden a tener ventanas pequeñas, que son más adecuadas para áreas pequeñas de contaminación.
La propagación de la contaminación por parte del personal que sale de las zonas controladas en las que se utiliza o procesa material nuclear se controla mediante instrumentos especializados de control de salida instalados, como sondas de cacheo, monitores de contaminación de manos y monitores de salida de cuerpo entero. Estos se utilizan para comprobar que las personas que salen de las zonas controladas no lleven contaminación en el cuerpo o la ropa.
En el Reino Unido , HSE ha publicado una nota de orientación para el usuario sobre cómo seleccionar el instrumento de medición de radiación portátil correcto para la aplicación en cuestión. [8] Esta nota abarca todas las tecnologías de instrumentos de radiación y es una guía comparativa útil para seleccionar la tecnología correcta para el tipo de contaminación.
La NPL del Reino Unido publica una guía sobre los niveles de alarma que se deben utilizar con instrumentos para controlar al personal que sale de áreas controladas en las que puede encontrarse contaminación. [9] La contaminación de la superficie se expresa generalmente en unidades de radiactividad por unidad de área para emisores alfa o beta. Para el SI , esto es becquerelios por metro cuadrado (o Bq/m 2 ). Se pueden utilizar otras unidades como picoCuries por 100 cm 2 o desintegraciones por minuto por centímetro cuadrado (1 dpm/cm 2 = 167 Bq/m 2 ).
El aire puede estar contaminado con isótopos radiactivos en forma de partículas, lo que supone un riesgo especial por inhalación. Los respiradores con filtros de aire adecuados o los trajes completamente autónomos con su propio suministro de aire pueden mitigar estos peligros.
La contaminación atmosférica se mide mediante instrumentos radiológicos especializados que bombean continuamente el aire muestreado a través de un filtro. Las partículas suspendidas en el aire se acumulan en el filtro y se pueden medir de varias maneras:
Comúnmente se utiliza un sensor de detección de radiación semiconductor que también puede proporcionar información espectrográfica sobre la contaminación que se está recolectando.
Un problema particular de los monitores de contaminación atmosférica diseñados para detectar partículas alfa es que el radón presente de forma natural puede ser bastante frecuente y aparecer como contaminación cuando se buscan niveles bajos de contaminación. Por lo tanto, los instrumentos modernos cuentan con una "compensación del radón" para superar este efecto.
La contaminación radiactiva puede entrar en el organismo por ingestión , inhalación , absorción o inyección , lo que dará lugar a una dosis comprometida .
Por este motivo, es importante utilizar equipos de protección personal cuando se trabaja con materiales radiactivos. La contaminación radiactiva también puede ingerirse como resultado de comer plantas y animales contaminados o beber agua o leche contaminadas de animales expuestos. Después de un incidente de contaminación importante, se deben considerar todas las posibles vías de exposición interna.
La terapia de quelación y otros tratamientos para la contaminación interna por radionúclidos , utilizados con éxito en el caso de Harold McCluskey , existen. [10]
La limpieza de la contaminación produce residuos radiactivos , a menos que el material radiactivo pueda volver a utilizarse comercialmente mediante su reprocesamiento . En algunos casos de grandes áreas contaminadas, la contaminación puede mitigarse enterrando y cubriendo las sustancias contaminadas con hormigón, tierra o rocas para evitar que la contaminación se siga propagando al medio ambiente. Si el cuerpo de una persona se contamina por ingestión o por una lesión y la limpieza estándar no puede reducir aún más la contaminación, la persona puede quedar contaminada de forma permanente. [ cita requerida ]
El Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) y la industria nuclear comercial han utilizado productos de control de la contaminación durante décadas para minimizar la contaminación en equipos y superficies radiactivas y fijar la contaminación en su lugar. "Productos de control de la contaminación" es un término amplio que incluye fijadores, recubrimientos desprendibles y geles descontaminantes . Un producto fijador funciona como un recubrimiento permanente para estabilizar la contaminación radiactiva residual suelta/transferible fijándola en su lugar; esto ayuda a prevenir la propagación de la contaminación y reduce la posibilidad de que la contaminación se transmita por el aire, lo que reduce la exposición de la fuerza laboral y facilita las futuras actividades de desactivación y desmantelamiento (D&D). Los productos de recubrimiento desprendible se adhieren de forma suelta a películas similares a la pintura y se utilizan por sus capacidades de descontaminación. Se aplican a superficies con contaminación radiactiva suelta/transferible y luego, una vez secos, se despegan, lo que elimina la contaminación suelta/transferible junto con el producto. La contaminación radiactiva residual en la superficie se reduce significativamente una vez que se retira el recubrimiento desprendible. Los recubrimientos desprendibles modernos muestran una alta eficiencia de descontaminación y pueden rivalizar con los métodos de descontaminación mecánica y química tradicionales. Los geles descontaminantes funcionan de manera muy similar a otros recubrimientos desprendibles. Los resultados obtenidos mediante el uso de productos de control de la contaminación son variables y dependen del tipo de sustrato, el producto de control de la contaminación seleccionado, los contaminantes y las condiciones ambientales (por ejemplo, temperatura, humedad, etc.).[2]
Algunas de las mayores áreas comprometidas a ser descontaminadas están en la Prefectura de Fukushima , Japón. El gobierno nacional está bajo presión para limpiar la radiactividad debido al accidente nuclear de Fukushima de marzo de 2011 de la mayor cantidad de tierra posible para que algunas de las 110.000 personas desplazadas puedan regresar. Eliminar el radioisótopo clave que amenaza la salud ( cesio-137 ) de los desechos de bajo nivel también podría reducir drásticamente el volumen de desechos que requieren una eliminación especial. Un objetivo es encontrar técnicas que puedan eliminar entre el 80 y el 95% del cesio del suelo contaminado y otros materiales, de manera eficiente y sin destruir el contenido orgánico del suelo. Una que se está investigando se denomina voladura hidrotermal. El cesio se separa de las partículas del suelo y luego se precipita con ferricianuro férrico ( azul de Prusia ). Sería el único componente de los desechos que requiere lugares de entierro especiales. [11] El objetivo es reducir la exposición anual del entorno contaminado a un milisievert (mSv) por encima del fondo. La zona más contaminada, donde las dosis de radiación son superiores a 50 mSv/año, debe permanecer fuera de los límites, pero algunas áreas donde actualmente las dosis de radiación son inferiores a 5 mSv/año podrán ser descontaminadas, lo que permitirá el regreso de 22.000 residentes.
Para ayudar a proteger a las personas que viven en zonas geográficas que han sido contaminadas radiactivamente, la Comisión Internacional de Protección Radiológica ha publicado una guía: “Publicación 111 – Aplicación de las recomendaciones de la Comisión a la protección de las personas que viven en zonas contaminadas a largo plazo después de un accidente nuclear o una emergencia radiológica”. [12]
Los riesgos para las personas y el medio ambiente derivados de la contaminación radiactiva dependen de la naturaleza del contaminante radiactivo, el nivel de contaminación y la extensión de la propagación de la contaminación. Los niveles bajos de contaminación radiactiva plantean poco riesgo, pero aun así pueden detectarse mediante instrumentación de radiación. [ cita requerida ] Si se realiza un estudio o un mapa de un área contaminada, se pueden etiquetar los lugares de muestreo aleatorios con su actividad en bequerelios o curios al contacto. Los niveles bajos se pueden informar en cuentas por minuto utilizando un contador de centelleo .
En caso de contaminación de bajo nivel por isótopos con una vida media corta, la mejor medida puede ser simplemente dejar que el material se descomponga de forma natural . Los isótopos de vida media más larga deben limpiarse y eliminarse adecuadamente porque incluso un nivel muy bajo de radiación puede ser mortal si se está expuesto a él durante un tiempo prolongado.
Las instalaciones y los lugares físicos que se consideren contaminados pueden ser acordonados por un físico sanitario y etiquetados como "Área contaminada". Las personas que se acerquen a una de esas áreas normalmente necesitarán ropa anticontaminación ("anti-C").
Los niveles elevados de contaminación pueden suponer riesgos importantes para las personas y el medio ambiente. Las personas pueden verse expuestas a niveles de radiación potencialmente letales, tanto externa como internamente, debido a la propagación de la contaminación tras un accidente (o una iniciación deliberada ) en el que se hayan utilizado grandes cantidades de material radiactivo. Los efectos biológicos de la exposición externa a la contaminación radiactiva son generalmente los mismos que los de una fuente de radiación externa que no implique materiales radiactivos, como los aparatos de rayos X , y dependen de la dosis absorbida .
Cuando se mide o se mapea la contaminación radiactiva in situ , cualquier lugar que parezca ser una fuente puntual de radiación es probable que esté muy contaminado. Un lugar muy contaminado se conoce coloquialmente como un "punto caliente". En un mapa de un lugar contaminado, los puntos calientes pueden estar etiquetados con su tasa de dosis "en contacto" en mSv/h. En una instalación contaminada, los puntos calientes pueden estar marcados con un cartel, protegidos con bolsas de perdigones de plomo o acordonados con cinta de advertencia que contenga el símbolo del trébol radiactivo .
El peligro de contaminación es la emisión de radiaciones ionizantes. Las principales radiaciones que se encuentran son alfa, beta y gamma, pero tienen características muy diferentes. Tienen poderes de penetración y efectos de radiación muy diferentes, y el diagrama adjunto muestra la penetración de estas radiaciones en términos simples. Para comprender los diferentes efectos ionizantes de estas radiaciones y los factores de ponderación aplicados, consulte el artículo sobre la dosis absorbida .
La vigilancia de la radiación implica la medición de la dosis de radiación o la contaminación por radionucleidos por razones relacionadas con la evaluación o el control de la exposición a la radiación o a sustancias radiactivas, y la interpretación de los resultados. Los detalles metodológicos y técnicos del diseño y el funcionamiento de los programas y sistemas de vigilancia de la radiación ambiental para diferentes radionucleidos, medios ambientales y tipos de instalaciones se presentan en la Colección de Normas de Seguridad del OIEA Nº RS–G-1.8 [13] y en la Colección de Informes de Seguridad del OIEA Nº 64 [14].
La contaminación radiactiva por definición emite radiación ionizante, que puede irradiar el cuerpo humano desde un origen externo o interno.
Esto se debe a la radiación procedente de contaminantes que se encuentran fuera del cuerpo humano. La fuente puede estar en las proximidades del cuerpo o en la superficie de la piel. El nivel de riesgo para la salud depende de la duración y del tipo y la intensidad de la radiación. Las radiaciones penetrantes, como los rayos gamma, los rayos X, los neutrones o las partículas beta, suponen el mayor riesgo si provienen de una fuente externa. Las radiaciones poco penetrantes, como las partículas alfa, presentan un riesgo externo bajo debido al efecto protector de las capas superiores de la piel. Consulte el artículo sobre sievert para obtener más información sobre cómo se calcula.
La contaminación radiactiva puede ser ingerida por el cuerpo humano si se encuentra en el aire o se ingiere como contaminación de alimentos o bebidas, y se irradiará internamente al cuerpo. El arte y la ciencia de evaluar la dosis de radiación generada internamente se denomina dosimetría interna .
Los efectos biológicos de los radionucleidos ingeridos dependen en gran medida de la actividad, la biodistribución y las tasas de eliminación del radionucleido, que a su vez dependen de su forma química, el tamaño de las partículas y la vía de entrada. Los efectos también pueden depender de la toxicidad química del material depositado, independientemente de su radiactividad. Algunos radionucleidos pueden distribuirse de forma general por todo el cuerpo y eliminarse rápidamente, como es el caso del agua tritiada .
Algunos órganos concentran determinados elementos y, por tanto, variantes radionucleídicas de dichos elementos. Esta acción puede dar lugar a tasas de eliminación mucho más bajas. Por ejemplo, la glándula tiroides absorbe un gran porcentaje de cualquier yodo que entra en el cuerpo. Grandes cantidades de yodo radiactivo inhalado o ingerido pueden dañar o destruir la tiroides, mientras que otros tejidos se ven afectados en menor medida. El yodo radiactivo-131 es un producto de fisión común ; fue un componente importante de la radiactividad liberada por el desastre de Chernóbil , lo que provocó nueve casos fatales de cáncer de tiroides e hipotiroidismo pediátrico . Por otro lado, el yodo radiactivo se utiliza en el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades de la tiroides precisamente debido a la absorción selectiva de yodo por parte de la tiroides.
El riesgo de radiación propuesto por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIPR) predice que una dosis efectiva de un sievert (100 rem) conlleva una probabilidad del 5,5% de desarrollar cáncer. Este riesgo es la suma de las dosis de radiación interna y externa. [15]
La CIPR afirma que "los radionucleidos incorporados al cuerpo humano irradian los tejidos durante períodos de tiempo determinados por su semivida física y su retención biológica dentro del cuerpo. Por lo tanto, pueden dar lugar a dosis en los tejidos corporales durante muchos meses o años después de la ingestión. La necesidad de regular las exposiciones a los radionucleidos y la acumulación de dosis de radiación durante períodos prolongados de tiempo ha llevado a la definición de cantidades de dosis comprometidas". [16] La CIPR afirma además que "para la exposición interna, las dosis efectivas comprometidas se determinan generalmente a partir de una evaluación de la ingestión de radionucleidos a partir de mediciones de bioensayos u otras cantidades (por ejemplo, la actividad retenida en el cuerpo o en los excrementos diarios). La dosis de radiación se determina a partir de la ingestión utilizando coeficientes de dosis recomendados". [17]
La CIPR define dos cantidades de dosis para la dosis individual comprometida:
La dosis equivalente comprometida , H T ( t ), es la integral temporal de la tasa de dosis equivalente en un tejido u órgano particular que recibirá un individuo tras la ingesta de material radiactivo en el cuerpo por una Persona de Referencia, donde t es el tiempo de integración en años. [18] Esto se refiere específicamente a la dosis en un tejido u órgano específico, de manera similar a la dosis equivalente externa.
La dosis efectiva comprometida, E( t ), es la suma de los productos de las dosis equivalentes comprometidas en el órgano o tejido y los factores de ponderación tisulares apropiados W T , donde t es el tiempo de integración en años posteriores a la ingesta. El período de compromiso se considera de 50 años para los adultos y de 70 años para los niños. [18] Esto se refiere específicamente a la dosis para todo el cuerpo, de manera similar a la dosis efectiva externa.
Un informe de 2015 publicado en Lancet explicaba que los graves efectos de los accidentes nucleares no se debían a menudo directamente a la exposición a la radiación, sino más bien a efectos sociales y psicológicos. [19] Las consecuencias de la radiación de bajo nivel suelen ser más psicológicas que radiológicas. Como los daños causados por la radiación de nivel muy bajo no se pueden detectar, las personas expuestas a ella quedan en una angustiada incertidumbre sobre lo que les sucederá. Muchas creen que han sido contaminadas de por vida y pueden negarse a tener hijos por miedo a los defectos de nacimiento . Es posible que otras personas de su comunidad las rechacen por temor a una especie de contagio misterioso. [20]
La evacuación forzada de un accidente radiológico o nuclear puede provocar aislamiento social, ansiedad, depresión, problemas médicos psicosomáticos, comportamiento imprudente e incluso suicidio. Tal fue el resultado del desastre nuclear de Chernóbil en Ucrania en 1986. Un estudio exhaustivo de 2005 concluyó que "el impacto de Chernóbil en la salud mental es el mayor problema de salud pública desencadenado por el accidente hasta la fecha". [20] Frank N. von Hippel , un científico estadounidense, comentó sobre el desastre nuclear de Fukushima en 2011 , diciendo que "el miedo a la radiación ionizante podría tener efectos psicológicos a largo plazo en una gran parte de la población en las áreas contaminadas". [21] La evacuación y el desplazamiento a largo plazo de las poblaciones afectadas crean problemas para muchas personas, especialmente los ancianos y los pacientes hospitalizados. [19]
Este gran peligro psicológico no acompaña a otros materiales que exponen a las personas al riesgo de cáncer y otras enfermedades mortales. Por ejemplo, las emisiones diarias de la quema de carbón no despiertan un miedo visceral generalizado, aunque, como descubrió un estudio de la Academia Nacional de Ciencias, ésta causa 10.000 muertes prematuras al año en la población estadounidense de 317.413.000 habitantes . Se estima que los errores médicos que conducen a la muerte en los hospitales estadounidenses ascienden a entre 44.000 y 98.000. "Sólo la radiación nuclear conlleva una enorme carga psicológica, ya que conlleva un legado histórico único". [20]
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