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RADIACION Dosis Efectos Riesgos SOCIEDAD ARGENTINA DE RADIOPROTECCION Miembro de la International Radiation Protection Association Indice Prefacio 4 1 Introducción 6 2 Radiación y vida 8 3 Fuentes naturales 15 4 Fuentes artificiales 32 5 Efectos en el hombre 59 6 Aceptabilidad de los riesgos 74 Prefacio A principios de los años cincuenta se generó en todos los países una gran preocupación respecto a los efectos de las radiaciones ionizantes. No sólo el horror de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki se conservaba fresco en la memoria de todos, sino que también tres países, al realizar pruebas de nuevos dispositivos nucleares, habían comenzado a esparcir material radiactivo en todo el mundo. Los efectos de tal precipitación radiactiva eran bastante desconocidos, lo que aumentó la especulación sobre las consecuencias para la salud de una exposición tan extensa a la radiación. Para hacer frente a esa preocupación, la Asamblea General de las Naciones Unidas constituyó, en diciembre de 1955, el Comité Científico sobre los Efectos de las Radiaciones Atómicas, como uno de sus organismos auxiliares. La resolución por la que se establecía el Comité fue audaz, tanto podo que decía como por lo que callaba. Más que circunscribir su tarea al estudio de la precipitación radiactiva, asunto que se encontraba entonces en la mente de todos, la Asamblea pidió al Comité que revisara los niveles, efectos y riesgos de todas las fuentes de radiación, tanto naturales como artificiales, incluida la precipitación radiactiva. No se le encargó al Comité que sugiriese remedios o hiciese recomendaciones sobre las medidas a ser tomadas: tan sólo que estudiara la situación actual, desvinculándose de responsabilidades que llevaran a una toma de decisiones. Después de treinta años, en los que ha elaborado ocho extensos informes, el Comité constituye todavía uno de los pocos ejemplos de como un organismo sólidamente establecido puede realizar de forma consistente un trabajo sobresaliente y de gran valor, tanto para la comunidad científica, que continúa acudiendo a tales informes como fuente última y de máxima autoridad de datos y estudios referentes a la radiación, como para la comunidad política, que ha encontrado en los mismos sólidas bases de hecho para la elaboración de instrumentos tales como el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares. El folleto que tengo el placer de presentar ha sido publicado en el trigésimo aniversario del Comité, con el ánimo de hacer extensivos sus hallazgos a un público más amplio que el que hasta ahora tuvo acceso a ellos. En un campo tan complejo y controvertido como el de la radiación, el uso de la jerga científica es inevitable. Estoy agradecido al editor y al grupo de científicos que le ha ayudado, por mantener el lenguaje técnico en un nivel comprensible para el lector con educación general. Por supuesto, estas páginas pueden no resultar de fácil lectura, pero el esfuerzo invertido en dominar sus complejidades será rentable para el lector, al capacitarlo para comprender y participar inteligentemente en uno de los grandes debates de nuestro tiempo. Firmado: Mostara Kamal Tolba Director Ejecutivo Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Nairobi, diciembre de 1985. 1Introducción Pocos asuntos científicos han provocado tanta controversia pública como los efectos de la radiación. Parecería que no puede transcurrir más de una semana sin que en los países desarrollados se produzca al respecto una manifestación del sentir popular y, a medida que los países en desarrollo avancen en sus programas nucleares, ellos bien pueden llegar a tener la misma experiencia. Existen pocos indicios de que el debate sobre la radiación disminuya en un futuro cercano. Desafortunadamente, la información imparcial basada en los hechos ocupa. a menudo, un lugar secundario respecto de las opiniones propagadas. Demasiado a menudo, los activistas antinucleares se basan en emociones; demasiado a menudo, también, los defensores de los usos pacíficos de la energía nuclear sólo saben proporcionar amables reaseguros. El Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de las Radiaciones Atómicas (UNSCEAR) recopila y evalúa la información disponible sobre las fuentes y los. efectos de la radiación. El Comité considera una amplia gama de fuentes naturales y artificiales; sus conclusiones pueden sorprender incluso a quienes "hayan seguido el debate público muy de cerca. La radiación puede matar. Suministrada en grandes dosis causa daños severos a los tejidos. A niveles reducidos, puede originar cáncer e inducir efectos genéticos que afectan a hijos, nietos y descendientes de las personas irradiadas. Pero las fuentes de radiación más importantes para el público no son las que más atraen su atención. Las fuentes naturales aportan la mayor parte de la exposición. La energía nucleoeléctrica contribuye sólo en una pequeña proporción a la exposición a la radiación producida por otras actividades humanas. Actividades mucho menos controvertidas, como la utilización de rayos-X en medicina, producen dosis mucho mayores. Otras actividades cotidianas, como quemar carbón, viajar en avión y -en particular- vivir en casas térmicamente bien aisladas pueden causar un aumento sustancial de la exposición a la radiación natural. Las mayores causas de preocupación y las mayores posibilidades para reducir la exposición del hombre a la radiación están ligadas a algunas de estas actividades no controvertidas y ampliamente ignoradas en el debate. Este folleto pretende contener todas las respuestas. Nuestro conocimiento es todavía imperfecto, a pesar de que se sabe más sobre las fuentes, los efectos y los riesgos de la radiación que sobre los de prácticamente cualquier otro agente tóxico. Pero este folleto trata de resumir la información existente como para guiar el debate hacia un terreno más firme. El UNSCEAR fue creado por la Asamblea General de la ONU en 1955, para evaluar las dosis, efectos y riesgos de la radiación a escala mundial. Agrupa a eminentes científicos de 20 países y es uno de los organismos del mundo con mayor autoridad en la materia. No establece, ni siquiera recomienda, normas de seguridad; en cambio, proporciona información relativa a la radiación que permite que organismos como la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) y las autoridades nacionales respectivas se encarguen de ello. Con cierta periodicidad, elabora informes principales, evaluando con considerable detalle las dosis, efectos y riesgos de todas las fuentes a las que el hombre se encuentra expuesto. Este folleto constituye un intento de resumir para el lector con cultura general el material actualizado contenido en dichos informes, pero de ninguna manera puede considerarse sustitutivo de ellos. Los cuatro capítulos siguientes se basan en los informes más recientes presentados por el UNSCEAR a la Asamblea General de las Naciones Unidas, pero no han sido revisados ni aprobados por el Comité. El último capítulo es un intento de discusión sobre algunos tópicos generales en tomo a la aceptabilidad de los riesgos originados por la radiación, que no forman parte de los informes del Comité ni han sido abordados en ellos. 2 Radiación y vida No hay nada nuevo sobre la radiactividad, salvo los usos que el hombre ha ido aprendiendo a hacer de ella. Tanto los elementos radiactivos como la radiación que ellos emiten. existían en nuestro planeta mucho antes de la aparición de la vida sobre el mismo. Se encontraban presentes en el espacio incluso antes que la Tierra apareciese. La radiación intervino en la "gran explosión" ("big bang") que, según se cree, dio origen al universo hace unos 20.000 millones de años. Desde entonces, se ha dispersado por el cosmos. Los materiales radiactivos se convirtieronen parte integrante de la Tierra desde el mismo momento de su formación. Incluso el homb re es ligeramente radiactivo, ya que todo organismo vivo contiene vestigios de sustancias radiactivas. No obstante, hace menos de un siglo que la humanidad descubrió este fenómeno elemental y universal. En 1896, Henri Becquerel, un científico francés, colocó en un cajón varias placas fotográficas y partículas de mineral que contenía uranio. Al revelar las placas encontró, con sorpresa, que habían sido afectadas por radiación; atribuyó ello al uranio. Poco después, una joven física polaca, Marie Curie, prosiguió la investigación; fue ella quien acuñó la palabra "radiactividad". En 1898, ella y su marido Pierre, descubrieron que, a medida que el uranio emitía radiación, se transformaba misteriosamente en otros elementos. Denominaron a uno de ellos polonio -en referencia a su país natal- y a otro, radio -el elemento "brillante". Tanto el trabajo de Becquerel como el de los Curie se basó en gran medida en un hallazgo científico anterior, ocurrido en 1895 cuando un físico alemán, Wilhelm Roentgen -también por casualidad descubrió los rayos-X. No pasó mucho tiempo hasta que Becquerel experimentó la más perturbante desventaja de la radiación: el efecto que puede producir en los tejidos vivos. Un tubo de vidrio conteniendo radio que guardó en uno de sus bolsillos, produjo lesiones en su piel. Marie Curie murió de una enfermedad de la sangre probablemente -lo sabemos ahora- debido a su exposición a la radiación. Por lo menos 336 de los primeros trabajadores en este campo murieron a causas de las dosis recibidas. A pesar de ello, un pequeño grupo de brillantes y a menudo jóvenes científicos se embarcó en una de las búsquedas más apasionantes de todos los tiempos, internándose en los secretos más profundos de la materia misma. Su trabajo condujo a la explosión de las bombas atómicas al final de la 11 Guerra Mundial (1945), con grandes pérdidas humanas, y a la operación de la primera central nucleoelectrica Calder Hall, en el Reino Unido (1956). Mientras tanto, desde los descubrimientos de Roentgen se produjo una expansión continua de los usos médicos de la radiación. El foco de la investigación de los científicos era el átomo y más particularmente, su estructura. Hoy sabemos que los átomos se comportan como sistemas solares en miniatura; pequeños núcleos están rodeados por los "planetas" orbitales llamados electrones. El núcleo tiene tan sólo la cienmílésima parte del tamaño del átomo, pero es tan denso que contiene casi toda su masa. Es generalmente un conglomerado de partículas que se mantienen estrechamente unidas (figura 2.1). Algunas de estas partículas tienen una carga eléctrica positiva y se llaman protones. El numero de protones determina el elemento químico al que pertenece el átomo; un átomo de hidrógeno tiene un sólo protón; un átomo de oxígeno, ocho; un átomo de uranio, 92. Cada átomo tiene el mismo número de electrones orbitales que de protones. Los electrones están cargados negativamente y por ello se neutralizan con los protones, cargados positivamente. Como resultado, el átomo no es eléctricamente ni positivo ni negativo, sino neutro. El resto de las partículas en el núcleo se denominan neutrones porque no tienen carga eléctrica. Los átomos del mismo elemento químico tienen siempre el mismo número de protones en sus núcleos, pero pueden tener un número distinto de neutrones. Aquellos que tienen diferente número de neutrones, pero el mismo número de protones, pertenecen a diferentes variedades del mismo elemento y se denominan "isótopos". Se distinguen por un número resultante de la suma de las partículas de sus núcleos. Así, el uranio-238 tiene 92 protones y 146 neutrones; el uranio-235 tiene los mismos 92 protones pero 143 neutrones. El conjunto de átomos iguales, así caracterizados, se denomina "nucleido". Algunos nucleidos son estables, es decir, mantienen su estado de modo constante y continuo. Pero ellos son una minoría. La mayoría son inestables y tratan de ganar estabilidad transformándose paulatinamente en otros nucleidos. Para dar sólo un ejemplo, las partículas del núcleo del átomo de uranio-238 apenas son capaces de mantenerse unidas. De repente, al azar, un conjunto de dos protones y dos neutrones se desprende del núcleo. Cuando ello se produce, el uranio-238 se convierte en torio-234 (con 90 protones y 144 neutrones). Pero el torio-234 es también inestable y también "quiere" transformarse. Lo hace siguiendo un proceso diferente; uno de sus neutrones se transforma en un protón y un electrón, por lo que el átomo de torio-234 se convierte en protactinio-234, con 91 protones y 143 neutrones, y emite el electrón generado. El protactinio es extremadamente inestable y cambia su forma sin pérdida de tiempo. Así, una conversión tras otra, el átomo va transformándose y dispersando partículas hasta terminar . convirtiéndose en plomo estable (figura 2.2). Existen, por supuesto, muchas otras secuencias de transformación (o "decaimiento" como este proceso es llamado), con una gran variedad de esquemas y combinaciones. Tres clases de radiación y su poder de penetración En cada cambio ocurrido se produce una liberación de energía, la que se transmite como radiación. En una forma muy simple, la emisión simultánea de un conjunto de dos protones y dos neutrones, como la del uranio-238, es radiación "alfa"; la emisión de un electrón, como la del torio-234, es radiación "beta". Frecuentemente, el nucleido inestable queda en un estado excitado y la emisión de partículas no será suficiente para "calmarlo" completamente. En tal caso da lugar a un "estallido" de energía pura denominada radiación "gamma". Como los rayos-X, (que son parecidos a ella en muchos aspectos), la radiación gamma no involucra emisión alguna de partículas. El proceso completo de transformación se llama "radiactividad" y los nucleidos inestables, "radionucleidos". Pero aunque -por definición- todos los radionucleidos son inestables, algunos lo son más que otros. El protactinio-234, por ejemplo, "está ansioso" por transformarse, mientras el uranio_238 es extremadamente "perezoso". La mitad de los átomos de protactinio-234 se transforman en poco más de un minuto, mientras que la mitad de los átomos de uranio- 238 tarda cuatro mil quinientos millones de años en convertirse en torio-234. El intervalo de tiempo necesario para que una determinada cantidad de átomos de un radionucleido se reduzca a la mitad por desintegración, se denomina "período de semidesintegración". Este proceso se sucede sin interrupción. Después de un período, 50 de cada 100 átomos permanecerán invariables; durante el segundo período, 25 de ellos se desintegrarán, y así sucesivamente en una secuencia exponencial. El número de transformaciones que tiene lugar por unidad de tiempo en una cierta cantidad de un dado radionucleido se conoce como "actividad". La actividad se mide en una unidad llamada becquerel (el apellido en minúsculas del descubridor del fenómeno). Cada becquerel (Bq) equivale a una transformación por segundo. Las diversas formas de radiación son emitidas con diferentes energías y poder de penetración y, por lo tanto, producen efectos diferentes en los seres vivos (figura 2.3). Por ejemplo, la radiación alfa, con su pesada carga de neutrones y protones, es detenida por una hoja de papel y ---en el caso de irradiar seres vivos- apenas puede penetrar las capas exteriores de la piel, constituidas normalmente por células muertas. Por ello, no es peligrosa a menos que las sustancias que la emiten se introduzcan en el cuerpo a través de una herida abierta o sean ingeridas o inhaladas, siendo en estos casos especialmente peligrosa. La radiación beta es más penetrante: desde algunos milímetros hasta unos dos centímetros en los tejidos vivos, según cual sea su energía. La radiación gamma, que se desplazaa la velocidad de la luz, es muy penetrante: según la energía que posea puede llegar a atravesar gruesos bloques de plomo u hormigón. Es la energía de la radiación que es absorbida la que produce el daño; la cantidad de ésta que se absorbe por unidad de masa de material irradiado (por ejemplo, tejido vivo) se denomina "dosis" - que es un término que se presta a confusión por su conexión con las dosis de medicamentos. La dosis puede producida por cualquier radionucleido o conjunto de radionucleidos, situados fuera del cuerpo o en el interior del mismo, luego de ser retenidos del aire inhalado o de ser ingeridos con los alimentos o el agua. Las dosis se expresan en formas diversas, dependiendo de qué partes del cuerpo son irradiadas, del número de personas expuestas que desean evaluarse y del tiempo durante el cual la dosis se va acumulando. La cantidad de energía absorbida por gramo de tejido se denomina dosis absorbida (figura 2.4) y se mide en una unidad llamada gray (Gy). Pero esta magnitud no lo dice todo, por cuanto una dosis producida por radiación alfa es mucho más dañina que otra de igual valor producida por radiación reta o gamma. Por ello, la dosis debe ser ponderada en términos de la potencialidad de producir daño que tiene cada tipo de radiación, veinte veces mayor para la radiación alfa que para los otras. Esta dosis ponderada se denomina "dosis equivalente" y se mide en una unidad llamada sievert (Sv) (figura 2.5). Ciertas partes del cuerpo son más vulnerables que otras: por ejemplo, es más probable que una determinada dosis equivalente de radiación produzca un cáncer fatal en el pulmón que en la glándula tiroides, mientras que los órganos reproductores presentan el riesgo de los daños genéricos. Por lo tanto, se asigna una ponderación diferente a cada parte del cuerpo (figura 2.6). Una vez hecho esto, la dosis equivalente se convierte en "dosis equivalente efectiva", también expresada en sievert. Hasta aquí, sin embargo, las magnitudes están referidas exclusivamente a dosis individuales. Si se multiplica la dosis media en los miembros de una población por el número de integrantes de la misma, el resultado se denomina dosis equivalente efectiva colectiva, y se ,expresa en sievert.hombre. Se debe hacer una definición adicional, debido a que muchos nucleidos decaen tan lentamente que siguen siendo radiactivos por mucho tiempo. Esta es la dosis equivalente efectiva colectiva que será recibida por las generaciones venideras y a la que se denomina "dosis equivalente efectiva colectiva comprometida" . Esta sucesión de conceptos puede parecer complicada, pero lo cierto es que hace de ellos una estructura coherente, permitiendo registrar y comparar las dosis de manera consistente. Con el fin de facilitar las cosas, tanto como sea posible, en los capítulos siguientes se evitará el empleo de estos términos, siempre que sea factible. Fuentes naturales 3 La mayor parte de la radiación recibida por la población del mundo proviene, en su mayor parte, de fuentes naturales (fjgura 3.1). La exposición a la mayoría de ellas es inevitable. A lo largo de toda la historia de la Tierra, la radiación procedente del espacio exterior y de los materiales de la corteza ha afectado a la superficie de la Tierra. El hombre es irradiado en dos formas: las sustancias radiactivas pueden permanecer en el exterior del cuerpo humano, irradiándolo desde afuera o . "externamente", o pueden ser inhaladas con el aire o ingeridas con los alimentos y el agua, irradiándolo así desde adentro o "internamente". Sin embargo, aunque todos los habitantes del planeta están expuestos a las radiaciones naturales, algunos son mucho más irradiados que otros. Ello depende del lugar donde vivan. En zonas con rocas o suelos particularmente radiactivos, las dosis son muy superiores a la media, mientras que en otros lugares son muy inferiores. También depende de su forma de vida. La utilización de determinados materiales de construcción en sus viviendas, el cocinar con gas, el uso de hogares con carbón, la aislación térmica de los ambientes e, inclusive, los viajes en avión aumentan la exposición a la radiación natural. Las fuentes terrestres son especialmente responsables por la mayor parte de la exposición del hombre a la radiación natural. En circunstancias normales, producen más de cinco sextos de las dosis equivalentes efectivas individuales -la mayoría de ellas por irradiación interna. Los rayos cósmicos aportan el resto, fundamentalmente por irradiación externa (figura 3.2). Este capítulo contempla, en primer lugar, a la irradiación externa producida por fuentes cósmicas y terrestres, para referirse seguidamente, a la irradiación interna, prestando particular atención al rádón, un gas Radiactivo constituye la fuente individual más importante de las dosis promedio debidas a la radiación natural. Finalmente, analiza diversas actividades, desde la combustión de carbón hasta la utilización de fertilizantes, que acrecientan el grado de exposición del hombre a las fuentes terrestres. Rayos cósmicos. Los rayos cósmicos son causantes de poco menos de la mitad de la exposición del hombre _ la radiación natural externa (figura 3.2). La mayoría de ellos tienen su origen en las profundidades del espacio interestelar; algunos son una consecuencia de las deflagraciones solares. Los rayos cósmicos irradian la Tierra directamente e interaccionan con la atmósfera, produciendo tipos adicionales de radiación y diferentes materiales radiactivos. Aunque ningún lugar escapa a este bombardeo terráqueo invisible, algunas partes del globo son afectadas más que otras. Las zonas polares reciben un flujo mayor que las zonas ecuatoriales, al ser desviada la radiación por el campo magnético terrestre. La exposición aumenta también con la altitud sobre el nivel del mar -factor más importante que el anterior-, al disminuir la protección dispensada por la atmósfera. Una persona que vive al nivel del mar recibe, en promedio, una dosis equivalente de aproximadamente 300 microsievert (1 microsievert = 1 millonésima de sievert) de radiación cósmica por año, mientras que otra que se encuentra a 2.000 metros recibe una dosis varias veces mayor. Los viajes en avión exponen a pasajeros y tripulación a dosis todavía superiores, aunque por períodos más cortos.;Entre los 4.000 metros sobre el nivel del mar, la altitud de las aldeas más elevadas de los sherpas sobre las laderas del Everest, y los 12.000 metros, el nivel superior de altitud de los vuelos intercontinentales, la exp osición a la radiación cósmica se multiplica por 25. Esta aumenta aún más entre los 12.000 y los 25.000 metros, la altitud máxima alcanzada por los aviones supersónicos (figura 3.3). Un viaje Nueva York-París expondrá al pasajero a unos 50 microsieverts si lo realiza en un avión comercial y a unos 40 si lo hace en uno supersónico -aunque éste se encuentra expuesto a una irradiación más intensa- pues realiza la travesía en un tiempo mucho menor (figura 3.4). Los viajes aéreos generaron una dosis equivalente efectiva colectiva para la población mundial de 2.000 microsievert.hombre por año. Radiación terrestre Los principales materiales radiactivos presentes en las rocas son el potasio-40, el rubidio-87, y dos series de elementos radiactivos procedentes de la desintegración del uranio-238 y del torio-232, dos radionucleidos de larga' vida que existen en la Tierra desde su origen. Naturalmente, los niveles de radiación terrestre alrededor del mundo difieren de un lugar a otro, al variar la concentración de estos materiales en la corteza terrestre. Para la mayor parte de la población, tales diferencias no son especialmente dramáticas. Estudios llevados a cabo en los Estados Unidos, Francia, Italia, Japón y la República Federal de Alemania han revelado que aproximadamente el 95 por ciento de la población vive en áreas dondela dosis media oscila entre 0,3 y 0,6 milisievert (1 milisievert = 1 milésima de sievert) por año. Pero casi un 3% de esa población recibe 1 milisievert por año, y un 1,5%, por encima de 1,4 milisievert por año, existiendo lugares donde los niveles de radiación terrestre son todavía muy superiores (figura 3.5). Cerca de la ciudad de Pocos de Caldas, 200 kilómetros al norte de Sao Paulo, Brasil, existe una colina donde los investigadores han descubierto tasas de dosis de radiación unas ochocientas veces superiores a la media - 250 milisievert por año. La colina no está habitada, pero niveles tan sólo ligeramente inferiores han sido encontrados 600 kilómetros al este, en una zona costera. Guarapari es una pequeña ciudad de 12.000 habitantes que cada verano acoge a unos 30.000 visitantes. En determinadas zonas de sus playas han sido registrados 175 milisievert por año. Los niveles de radiación en sus calles son sensiblemente inferiores -entre 8 y 15 milisievert por año-. pero aún así varias veces superiores a los normales. Algo similar ocurre en el puerto de pescadores de Meaipe, 50 kilómetros al sur que, como Guarapari, también está asentado sobre arenas ricas en torio. En el otro extremo del mundo, en las costa sud- occidental de la India, 70.000 personas viven en una franja de terreno de 55 kilómetros que también contiene arenas ricas en torio. Los análisis realizados en 8.513 personas mostraron que reciben en promedio 3,8 milisievert por año. Más de 500 personas reciben más de 8,7 milisievert, alrededor de 60 reciben más de 17 milisievert -unas'50 veces la dosis promedio debida a la radiación terrestre. Estas áreas de Brasil y la India han sido las mejor estudiadas entre todas las que poseen un alto nivel de radiación natural terrestre. Pero niveles de hasta 400 milisievert por año han sido descubiertos en Ramsar, Irán, donde existen manantiales ricos en radio. Se sabe que existen otras regiones de elevada radiación natural terrestre en Francia, Madagascar y Nigeria. El UNSCEAR ha calculado que, en promedio, la población del mundo recibe de la radiación natural terrestre una dosis equivalente de unos 350 microsievert por año, ligeramente superior a la que recibe de los rayos cósmicos una persona que vive al nivel del mar. Aumento con la cantidad de la tasa de dosis equivalente procedente de la radiación cósmica. Nótese que se emplea en la figura una escala logarítmica Irradiación interna En promedio, dos tercios de la dosis equivalente efectiva recibida por el hombre de las fuentes naturales proceden de sustancias radiactivas que se encuentran en el aire que respira, los alimentos que come y el agua que bebe. Una parte muy pequeña de esta dosis proviene de radionucleidos como el carbono-14 y el tritio- producidos por la radiación cósmica, casi toda ella procede de fuentes terrestres. El hombre recibe en promedio unos 180 mícrosievert al año del potasio-40, incorporado junto con el potasio no radiactivo, que es un elemento químico esencial para el organismo. Sin embargo, la mayor parte de la dosis proviene de los nucleidos resultantes de la desintegración del uranio-238 y, en menor medida, del torio-232. Algunos de ellos, como el plomo 210 o el polonio-21O, se introducen en el organismo fundamentalmente con la comida. Ambos se encuentran concentrados en pescados y mariscos, por ende, quienes ingieren grandes cantidades de estos alimentos son susceptibles de recibir dosis correspondientemente más elevadas. Decenas de miles de personas en el extremo septentrional del hemisferio norte subsisten fundamentalmente en base a la carne de reno y caribú, animales que contienen elevadas concentraciones de los nucleidos radiactivos mencionados -en particular de polonio-210- porque en invierno se alimentan con líquenes que los acumulan. Estas personas reciben dosis de polonio"21O hasta 35 veces superiores a las normales. En el otro extremo del mundo, los habitantes de una región del oeste de Australia, rica en uranio, reciben dosis 75 veces superiores a las normales debido a la carne de ovino y canguro que consumen. Las sustancias radiactivas describen a menudo complicados itinerarios en el medio ambiente antes de alcanzar al hombre. Estos itinerarios o "vías" se utilizan a menudo para calcular las dosis recibidas de determinadas fuentes. La figura 3.6 muestra un ejemplo simplificado de un conjunto de tales "vías", El radón En los últimos años, los científicos han comenzado a darse cuenta de que la fuente más importante de radiación natural es un gas invisible, insípido e inodoro, siete veces y media más pesado que el aire, denominado ladón, El UNSCEAR ha estimado que el radón y sus "hijas" -los radionucleidos formados por su desintegración contribuyen con tres cuartas partes de la dosis equivalente efectiva anual recibida por el hombre de fuentes terrestres naturales- y aproximadamente la mitad de la recibida de la totalidad de las fuentes naturales. La mayoría de estas dosis provienen de la inhalación de los radionucleidos, especialmente en ambientes cerrados. Variación de la Concentración de radon en el interior de una casa El radón se presenta en dos formas principales ---el radón-222, uno de los radionucleidos presentes en el proceso de desintegración del uranio-238, y el radón- 220, producido en las series de desintegración del torio- 232. Aunque el radón-222 es unas 20 veces más importante que el radón-220, en lo sucesivo nos referiremos a ambas . formas, para simplificar, utilizando el término genérico "radón" -a pesar de que la mayor parte de las dosis son causadas no tanto por el gas como por sus propias "hijas" radiactivas. El radón fluye de la tierra en todas partes, pero sus niveles en el ambiente varían mucho de un lugar a otro (figura 3.7). Quizás paradójicamente, sin embargo, el grado de exposición al radón aumenta en ambientes cerrados. En las zonas templadas, las concentraciones de radón en el interior de los edificios son, en promedio, unas. ocho veces superiores a las existentes en el exterior. En los países tropicales no se han efectuado mediciones; sin embargo, dado que el clima es más cálido y por ende los edificios permanecen más tiempo abiertos, es probable que la concentración en el interior de éstos no difiera mucho de la existente en el exterior. Cuanto más cerrados son los edificios, más se concentra el radón dentro de ellos (figura 3.8). Una vez que el gas penetra, filtrándose a través del suelo o --en menor medida fluyendo de los materiales utilizados en su construcción, es difícil que salga. Los niveles de exposición a la radiación pueden alcanzar valores muy elevados, sobre todo si el edificio se encuentra asentado en un terreno particularmente radiactivo o ha sido construido con materiales especialmente radiactivos. El aislamiento térmico agrava la situación, al hacer más difícil la salida del gas. Cada vez con más frecuencia se determinan niveles muy elevados de radón. A finales de los años setenta se encontraron en casas de Suecia y Finlandia concentraciones 5.000 veces superiores a las normales en el exterior. En 1982, se descubrieron casas en el Reino Unido y en los Estados Unidos con niveles 500 veces superiores a los valores típicos en el exterior; desde entonces, se han encontrado en ambos países viviendas con niveles de radón que igualan a los más elevados encontrados en Escandinavia. A medida que aumenta la cantidad de viviendas examinadas, aumenta el número de ellas en las que se descubren altas concentraciones de ese gas. Los materiales de construcción más comunes -madera, ladrillos y hormigón- desprenden relativamente poco radón (figura 3.9). El granito es mucho más radiactivo, como también lo es la piedra pómez, utilizada, por ejemplo, en la Unión Soviética y Alemania Occidental. Algunos materiales, han dado desagradables sorpresas a constructores, científicos y residentes;al revelarse especialmente radiactivos. En Suecia, por ejemplo, se utilizaron durante varias décadas pizarras de alumbre en la elaboración del hormigón incorporado a un número de viviendas comprendido entre 350.000 y 700.000. Posteriormente, se descubrió que esas. pizarras eran altamente radiactivas. Su . empleo fue reducido a mediados de los años sesenta y más tarde suspendido. Los residuos de silicato de calcio -un subproducto altamente radiactivo del tratamiento de minerales de fosfato- se utilizan para elaborar hormigón y otros materiales de construcción en Norteamérica. Su presencia se ha detectado en edificios de los estados de Idaho y de Florida (Estados Unidos) y en el Canadá. El fosfoyeso, subproducto de otro proceso de tratamiento de minerales de fosfato, ha sido ampliamente utilizado en la confección de bloques huecos de hormigón, planchas de yeso y fieltro, sistemas de compartimentación y cemento. Es más barato que el yeso natural y fue bien recibido por los medioambientalistas por ser un desecho y porque su empleo contribuye a preservar las.. fuentes naturales y a reducir la contaminación. Sólo en Japón, tres millones de toneladas de este material fueron utilizadas en el sector de la construcción en 1974. Pero el fosfoyeso es varias veces más radiactivo que el yeso natural al que reemplaza, y las personas que viven en casas que lo incorporan están expuestas a un 30 por ciento de radiación adicional respecto de aquéllas que no lo hacen. En total, se estima que origina una dosis equivalente efectiva colectiva comprometida de unos 300.000 sievert.hombre. Otros subproductos altamente radiactivos empleados en la construcción son los óxidos de hierro, titanio y aluminio; las escorias derivadas del tratamiento del hierro en los altos hornos y las cenizas procedentes de la combustión del carbón.' Entre 1952 y 1966 se utilizaron incluso residuos derivados de la explotación del uranio en la construcción y cimentación de edificios, particularmente en Grand Junction (Colorado, Estados Unidos). En Port Hope (Ontario, Canadá), el material que provenía de una planta de recuperación de radio fue asimismo empleado en la construcción. En ambos casos, los gobiernos respectivos tuvieron que intervenir y poner remedio a la situación debido a las mayores dosis recibidas por los habitantes. Contribución relativa de la diferentes. Fuentes de radon en una casa tipo. A pesar de toda la atención dispensada a los materiales de construcción, el suelo en el que se asientan las viviendas es casi siempre la fuente de ladón más importante. En algunos casos, éstas han sido construidas sobre residuos radiactivos antiguos, incluyendo residuos de la explotación de uranio en Colorado (Estados Unidos), residuos de aluminio en Suecia, residuos originados por fábricas de radio en Australia y terrenos recuperados de la minería de fosfatos en Florida (Estados Unidos). Los niveles de radón más elevados encontrados en Helsinki (Finlandia) 5.000 veces superiores a los normales en el aire-- fueron detectados en casas cuya única fuente significativa era el terreno donde se asentaban. Incluso en Suecia, con las preocupaciones derivadas de la utilización de las pizarras de alumbre, las últimas investigaciones muestran que el mayor problema al respecto es el radón que emana del suelo. La concentración de radón en los pisos superiores de los edificios altos tiende a ser menor que en la planta baja. Un sondeo hecho en Noruega ha revelado, además, que las casas de madera presentan mayor concentración del gas que las de ladrillos, a pesar del hecho que la madera prácticamente no libera ladón. Esto se debe a que las casas de madera tienen normalmente menos pisos y, por lo tanto, sus habitaciones se encuentran más próximas al suelo emisor de radón. Concentraciones promedio de actividad del radon (kBq por metro cúbico) en el agua potable. El espesor y la integridad del piso de los edificios determina la cantidad del radón procedente del terreno que penetra en ellos, como han demostrado análisis practicados en casas construidas sobre terrenos fosfatados, en Florida. En Chicago, las casas edificadas directamente sobre el terreno, con sótanos no impermeabilizados, presentaron concentraciones de radón más de 100 veces superiores a las concentraciones normales en el exterior. Por esa razón, los niveles de radón presentes en los edificios pueden ser reducidos sellando pisos y paredes. Aunque los experimentos continúan, ya se han alcanzado algunos resultados prometedores. La utilización de ventiladores en los sótanos constituye un medio particularmente efectivo para reducir la cantidad de radón que se introduce en ellos. Otros medios son el recubrimiento de las paredes con materiales plásticos como poliamida, polivinilcloruro, polietileno y pintura epoxídica, o con tres manos de pintura a base de aceites. Inclusive, el empapelado de paredes puede reducir la emisión de radón en aproximadamente un 30 por ciento. El agua y el gas natural constituyen otras fuentes de radón en las viviendas, si bien menos importantes (figura 3.10). Las cantidades de radón existentes en el agua son generalmente pequeñas, pero algunos suministros, como los procedentes de pozos de gran profundidad, presentan concentraciones muy altas (figura 3.11). Han sido encontrados niveles muy elevados de radón en pozos que abastecen de agua a Helsinki (Finlandia) y Hot Springs (Arkansas, Estados Unidos), entre otros lugares. Los suministros de agua más radiactivos presentan concentraciones de actividad de cien millones de becquerel por metro cúbico; los menos radiactivos prácticamente no tienen radón. En resumen, el UNSCEAR estima que menos del uno por ciento de la población mundial consume agua que contiene más de un millón de becquerel de actividad por metro cúbico, y menos del diez por ciento bebe agua con más de 100.000 becquerel por metro cúbico. Concentraciones promedio de actividad del radon en el aire provocadas por el radon contenido en el agua, en un estudio de 20 casas Finlandesas. Quizás extrañamente, el consumo de agua que contiene radón no es el principal problema, incluso cuando presenta elevados índices de concentración. Por regla general, la mayor parte del agua se ingiere formando parte de los alimentos o bebidas calientes, como el té y el café. Al hervirse o cocinar con ella, se libera una gran proporción de radón y, por lo tanto, la ingestión principal ocurre cuando se bebe agua fría. Incluso ésta es eliminada rápidamente por el organismo. Un riesgo mayor es el causado por la inhalación del radón emitido por agua rica en dicho gas, especialmente en los cuartos de baño. Un estudio realizado en viviendas finlandesas mostró que, en promedio, las concentraciones de radón presentes en los cuartos de baño eran unas tres veces superiores a las existentes en las cocinas, donde se utilizaba menos agua, y unas 40 veces más altas que las detectadas en las salas de estar (figura 3.12). En el mismo sentido, un estudio llevado a cabo en Canadá reveló que la cantidad de radón y sus "hijas" presentes en el aire del cuarto de baño aumenta rápidamente durante una ducha caliente de siete minutos, y que, una vez finalizada ésta, debe transcurrir más de hora y media antes que los niveles de concentración puedan considerarse comparables con los iniciales (figura 3.13). Concentración de actividades del radon y sus “hijas” durante y después de una ducha caliente de 7 minutos en una casa canadiense (La concentración del radon en el agua era de 4.400 Bq por m3. El radón se incorpora también al gas natural en los yacimientos. Los procesos de tratamiento y almacenamiento del gas liberan parte del radón antes que aquél llegue al consumidor, pero su combustión en estufas sin chimenea, calentadores y otros artefactos domésticos, hace aumentar significativamente la concentración de radón en las viviendas.No obstante, si los artefactos" tienen ventilación al exterior, el aumento es despreciable. Gran parte del radón separado del gas natural en su purificación se incorpora al gas licuado que se obtiene como subproducto, pero el gas natural produce en las viviendas dosis diez a cien veces superiores que el licuado (pese a que éste es más radiactivo), dado que en general se quema mucho más gas natural que gas licuado. Las medidas de ahorro energético pueden aumentar sensiblemente la concentración de radón. El aislamiento térmico de las casas conserva el calor, pero también hace crecer los niveles de radón. El problema es particularmente grave en Suecia, donde las viviendas están fuertemente aisladas. Durante muchos años no se pensó que la presencia de radón en las casas fuese un problema, a pesar de la utilización de la pizarra de alumbre en la construcción. Un estudio efectuado en 1956 mostró que no existían serios motivos de preocupación atendiendo a los niveles de ventilación existentes entonces. Pero desde comienzo de los años cincuenta, tales niveles de ventilación han ido disminuyendo persistentemente con el fin de ahorrar energía. Entre 1950 y mediados de los años setenta, se redujeron a la mitad, triplicándose correlativamente las concentraciones de radón (figura 3.14). Se ha calculado que cada gigawatt.año de ahorro de energía eléctrica obtenido a costa de reducir la ventilación aumenta la exposición de los suecos en 5.600 sievert.hombre adicionales. Disminución de la ventilación y aumento de las concentraciones promedio de actividad de radon en casas suecas. Las medidas de ahorro energético, las importantes emisiones de radón por el terreno y el empleo de pizarra de " alumbre contribuyen a explicar la situación en Suecia. En 1982, el UNSCEAR proporcionó información relativa a otros países, indicando que, en ellos, el 90 por ciento de las casas presentaba concentraciones de actividad inferiores a 50 becquerel por metro cúbico, unas 25 veces los niveles típicos en el exterior, y sólo un pequeño porcentaje contenía cantidades superiores a unos 100 becquerel por metro cúbico. Sin embargo, en Suecia, el mismo informe señalaba que más del 30 por ciento de los edificios se encontraban por encima de este último nivel, y que, en promedio, las concentraciones eran cuatro veces superiores a las existentes en países de clima templado. Los indicadores recientes muestran, sin embargo, que la situación en Suecia puede ser no tan excepcional como se había pensado, a medida que otros países comienzan a darse cuenta de que para ellos el problema es más importante que lo que se había supuesto. Es posible que la mayor preocupación existente en Suecia obedezca, en buena medida, al hecho de haber sido el primer país en realizar análisis exhaustivos al respecto. La proporción de casas que presentan concentraciones de radón y sus "hijas" entre 1.000 y 10.000 becquerel por metro cúbico oscila, en los diversos países, entre el 0,01 y el 0,1 %. Esto significa que un importante número de personas se encuentra sometida a concentraciones elevadas en sus viviendas. A pesar de ello, en lugares con problemas menos agudos que en Suecia, tres cuartos de la dosis equivalente colectiva total se contabiliza en viviendas con concentraciones inferiores a los 100 becquerel por metro cúbico. La dosis equivalente efectiva total debida a la exposición al radón y sus "hijas" es de aproximadamente un milisievert por año, es decir, la mitad de la dosis total estimada para todas las fuentes de radiación natural. Otras fuentes El carbón, como la mayoría de los materiales naturales, contiene vestigios de radionucleidos primordiales. Su combustión produce la liberación de éstos --que hasta entonces yacían en las profundidades de la tierra- al medio ambiente, donde pueden afectar al hombre. Aunque las concentraciones varían en gran medida entre los diferentes yacimientos, el carbón contiene en general una cantidad de materiales radiactivos inferior a la media en la corteza terrestre. Pero cuando se quema, la mayor parte de él se convierte en cenizas, concentrándose en ellas las sustancias radiactivas. La mayoría de las cenizas pesadas se acumulan en el fondo de las calderas de las centrales térmicas convencionales. Pero las cenizas más livianas salen al exterior por las chimeneas. La cantidad de ellas que sale al ambiente depende de cuánto empeño se pone en utilizar filtros para reducir la contaminación. La nube procedente de las chimeneas irradia a las personas y se esparce sobre los campos, contaminando los cultivos. Parte de ella puede volver a la tierra en forma de polvo. Se estima que la producción de cada gigawatt.año de energía eléctrica origina una dosis equivalente efectiva colectiva comprometida total de 2 sievert.hombre, 10 que significa que en 1979 las centrales eléctricas a carbón de todo el mundo produjeron una dosis equivalente efectiva colectiva comprometida de unos 2.000 sievert.hombre. La cantidad de carbón utilizada para cocinar o calentar las viviendas es mucho menor, pero produce el escape de una mayor proporción de cenizas. Por ello, puede decirse que los hogares abiertos y cocinas del mundo emiten. una cantidad de cenizas equivalente a la liberada por las centrales térmicas. Es más, a diferencia de éstas, los edificios de viviendas tienen chimeneas bajas y se encuentran en el corazón de las ciudades, por lo que gran parte de la contaminación caerá sobre sus habitantes. Este tema ha despertado muy poca atención a pesar de que se estima que el empleo doméstico mundial del carbón en 1979 puede haber producido una dosis equivalente . efectiva colectiva comprometida de l00.000 sievert.hombre. Poco se sabe también sobre el efecto de las cenizas volátiles retenidas por los mecanismos de control de la contaminación. En diversos países, más de un tercio de ellas son reutilizables en la elaboración de cemento y concreto. Algunos concretos están formados por cuatro quintas partes de cenizas. También se emplean en la construcción de carreteras y para mejorar suelos agrícolas. Todas estas aplicaciones pueden contribuir a aumentar los niveles de exposición a la radiación, pero hay muy poca información publicada sobre este tema. La energía geotérmica constituye otra fuente de incremento de exposición a la radiación. En algunos países se extraen las reservas de vapor y agua caliente existentes en el interior de la Tierra para generar electricidad o calentar edificios. En Larderello (Italia), una fuente de este tipo es utilizada para mover las turbinas de una central eléctrica desde principios de siglo. El examen de las emisiones de ésta y otras dos centrales italianas de menor tamaño ha revelado que originan una dosis equivalente efectiva colectiva comprometida de 6 sievert.hombre por gigawatt.año de energía producida tres veces mayor que la causada por las centrales térmicas a carbón. Dado que en la actualidad representa tan solo 0,1 % de la producción eléctrica mundial, la energía geotérmica contribuye en muy pequeña medida a la exposición mundial a la radiación. Pero su importancia puede aumentar significativamente en el futuro, al ser enorme su potencial, según diversos estudios. Los fosfatos son explotados de manera extensiva en todo el mundo; se emplean sobre todo en la elaboración de fertilizantes -30 millones de toneladas se destinaron a tal fin en 1977. La mayoría de los yacimientos de fosfato en explotación contienen altas concentraciones de uranio. La extracción y transformación del mineral produce la liberación de radón, al tiempo que los fertilizantes obtenidos son radiactivos y contaminan los alimentos. Normalmente, esta contaminación es poco importante pero puede dejar de serIo si los fertilizantes son utilizados en forma líquida o si los productos derivados de los fosfatos se emplean para alimentar animales. Tales productos son, de hecho, ampliamenteempleados como complemento 'de la alimentación animal, produciendo aumentó!; significativos de los niveles de radio en la leche. Todos estos aspectos de la industria de los fosfatos causaron, en 1977, una dosis equivalente efectiva colectiva comprometida de unos 6.000 sievert.hombre, a ser comparada con los 300.000 sievert.hombre originados por el fosfoyeso. 4 Fuentes artificiales Durante las últimas décadas, el hombre ha producido artificialmente" varios cientos de radionucleidos y ha aprendido a utilizar la energía del átomo para los más variados propósitos," desde la medicina hasta las armas, desde la producción de energía eléctrica hasta la detección de incendios, desde la iluminación de relojes pulsera hasta la prospección de minerales. Todos ellos aumentan la dosis de radiación recibida tanto por individuos como por la humanidad en su conjunto. Las dosis individuales procedentes de fuentes artificiales de radiación varían en gran medida. La mayoría de la gente recibe una cantidad de radiación "artificial" relativamente pequeña; pero algunas personas reciben cantidades muchos miles de veces mayores que las recibidas de fuentes naturales. Esta variabilidad es generalmente mayor en el caso de las fuentes artificiales que de las naturales. Pero también la mayoría de aquéllas pueden ser controladas más eficazmente que la mayoría de éstas, aunque la exposición a la radiación externa debida a la precipitación radiactiva, procedentes de explosiones nucleares en la atmósfera es, por ejemplo, tan ineludible e incontrolable como la debida a los rayos cósmicos o a la radiación de la misma tierra. Fuentes médicas En la actualidad, la medicina es la fuente más importante de exposición del hombre a la radiación artificial (figuras 3.1 y 4.1). De hecho, en muchos países es responsable de casi toda la dosis recibida de fuentes artificiales. La radiación es utilizada tanto para diagnosticar como para tratar enfermedades. Los conocidos aparatos de rayos-X constituyen una de las herramientas más útiles al servicio de los médicos, a la vez que se desarrollan y extienden nuevas y complejas técnicas de diagnóstico basadas en el empleo de radioisótopos. La radiación es también, paradójicamente, uno de los medios fundamentales para combatir el cáncer. Obviamente, las dosis individuales varían enormemente, desde cero (en alguien que jamás ha sido examinado con rayos-X) hasta muchos miles de veces la dosis promedio anual de radiación natural (en algunos pacientes que reciben tratamiento contra el cáncer). Se dispone todavía de muy poca información confiable y representativa como la que el UNSCEAR necesitaría para calcular la dosis para la población mundial. No se sabe lo suficiente acerca del número de personas irradiadas por año, de las dosis que ellas reciben o de las partes de su organismo afectadas. Tendencia de las distintas fuentes de radiación. Las dosis equivalentes efectivas anuales se expresan como porcentaje de las procedentes de las fuentes naturales. Así, las dosis originadas por estas fuentes permanecen invariables en el 100 por ciento. Las dosis procedentes de las aplicaciones medicas en el diagnostico se consideran constantes, entre 1945 y 1980, en el 20%. Las dosis originadas por explosiones nucleares en la atmósfera, tras llegar a un máximo y situarse en torno al 7% al principio de la década del 60, decrecen tras el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares, situándose cerca de 0.8% en 1980. Las dosis procedentes de la energía nucleoelectrica aumentan desde 0.001% en 1965, hasta 0.035% en 1980. Nótese la escala logarítmica. Puede decirse, en principio, que la irradiación médica es beneficiosa, y que al parecer las personas reciben a menudo dosis innecesariamente elevadas que pueden ser reducidas considerablemente sin pérdida alguna eficiencia. Es más, el beneficio de tal acción sería grande, dada la alta proporción en la exposición a fuentes artificiales debida al empleo de la radiación en medicina. Frecuencia anual de exámenes de diversos órganos con rayos X en diferentes países. (en estomago se incluyen los exámenes de la parte superior del tracto gastrointestinal. La utilización de rayos-X en diagnóstico es, en la practica, la forma más común de irradiación médica. Las cifras relativas a los países industrializados indican que en ellos se llevan a cabo anualmente entre 300 a 900 exámenes diagnósticos anuales por cada 1.000 habitantes -excluyendo los practicados en clínicas dentales y los estudios radiográficos masivos. Datos más dispersos, referentes a países en desarrollo, muestran que los valores al respecto se encuentran comprendidos entre 100 Y 200 exámenes por cada 1.000 habitantes. Aproximadamente dos tercios de la población mundial vive en países donde la frecuencia media de exámenes radiológicos constituye la décima parte, o menos, de la presentada por las naciones desarrolladas. En la mayoría de los países, alrededor de la mitad de los exámenes médicos con rayos-X son los de tórax, aunque los estudios radiográficos masivos de tórax tienden a decrecer a medida que disminuye la incidencia de la tuberculosis. Es más, en la actualidad existen evidencias de que la detección prematura del cáncer de pulmón por esta vía no aumenta significativamente la esperanza de sobrevida del paciente. La frecuencia de tales exámenes ha decaído significativamente en países industrializados como Suecia, Reino Unido o los Estados Unidos. En algunos otros, sin embargo, cerca de un tercio de la población es todavía examinada anualmente en forma masiva. En los últimos años, se han producido avances técnicos que, si se aplican correctamente, deberían reducir las dosis innecesarias de radiación recibidas por los pacientes exa minados por rayos-X. A pesar de ello, algunos estudios practicados en Suecia y los Estados Unidos han revelado que de su empleo han resultado disminuciones de dosis insignificantes o nulas. Las dosis suministradas a los pacientes durante cada tipo de examen radiológico varían de hospital a hospital, incluso en un mismo país. Así lo han determinado diferentes investigaciones realizadas en la República Federal de Alemania, el Reino Unido y los Estados Unidos, en los que se han encontrado variaciones del orden de 100. Otros estudios han demostrado que el área irradiada es, en ocasiones, dos veces superior a la que debería ser utilizada. y que muchas instalaciones producen imágenes deficientes y suministran dosis innecesarias debido al funcionamiento imperfecto del equipo utilizado. Sin embargo, existen casos de disminución significativa de la exposición a la radiación gracias a la mejora tanto de los aparatos como de la técnica de empleo de los mismos. En otros, la eficiencia en el diagnóstico se ha incrementado considerablemente aumentando deliberadamente las dosis en pequeñas cantidades. El objetivo debe ser, en todo caso, mantener los niveles de exposición en los valores más reducidos que resulte posible. El UNSCEAR entiende que existe un gran potencial para la reducción significativa en las dosis suministradas. Las dosis causadas por la utilización de rayos- X en clínicas dentales parecen haber disminuido como resultado de los avances técnicos, lo cual es muy importante porque constituye la forma más frecuente de examen radiológico en muchos países industrializados. La limitación del haz de rayos-X, su filtración para evitar la irradiación innecesaria y la utilización de placas radiográficas más rápidas y de blindajes adecuados, contribuyen a reducir la exposición. El examen de mamas también se ha beneficiado por la reducción de dosis. Las técnicas mamográficas introducidas en la segunda mitad de la década de los setenta suministran, en general, dosis mucho menores que las producidas por los equipos más antiguos (figura 4.3), y es posible reducirlas aún más sin disminuir la calidad de las imágenesradiográficas. Tal reducción ha coincidido con el aumento del número de exámenes de mamas -{que se multiplicaron por dos entre 1977 y 1979 tanto en Suecia como en los Estados Unidos (figura 4.4). Otra técnica nueva, la tomografía computada, puede ser considerada como el mayor adelanto en la utilización de la radiación para el diagnóstico desde que Roentgen descubrió los rayos-X. Su empleo aumenta con gran rapidez: en Suecia se multiplicó por cien entre 1973 y 1979 (figura 4.5). Un estudio relativo a las exploraciones de riñón reveló que esta nueva técnica redujo la dosis de radiación suministrada a la piel cinco Disminución de las dosis promedio gracias a las mejoras en las técnicas mamograficas. veces, a los ovarios 25 veces, y a los testículos 50 veces, en relación con los procedimientos convencionales anteriores (figura 4.6). Calcular las dosis promedio recibidas por gran número de personas no es fácil, en parte porque los datos relativos a la frecuencia de los exámenes por rayos-X practicados son muy limitados particularmente los correspondientes a los países en desarrollo. La amplia variabilidad de las dosis entre los distintos hospitales contribuye a dificultar las cosas, puesto que los datos referentes a un hospital determinado no pueden, por lo general, considerarse representativos del conjunto. Hasta hace poco, los intentos de determinar la dosis promedio de la población debida a exámenes radiológicos han tenido solamente por objeto analizar los niveles que pudieran acarrear consecuencias genéticas. Se habla para ello de la dosis equivalente genéticamente significativa (GSD). Su magnitud depende fundamentalmente de dos factores: por un lado, de la edad del paciente y, por lo tanto, de la probabilidad posterior de tener hijos; por el otro, de la dosis de radiación recibida por las células reproductoras. Todo ello está estrechari1ente relacionado con el tipo de examen llevado a cabo. En el Reino Unido, los estudios radiológicos que más contribuyeron a la GSD en 1977 fueron los de pelvis, los de la parte inferior de la espalda, los de la parte superior del fémur y cadera, los de vejiga y tracto urinario y las enemas de bario. 4.5 Aumento del numero de exámenes mediante tomografía computada en Suecia por cada 1000 personas. 4.6 Comparación de las dosis recibidas en los exámenes de riñón mediante tomografía computada y urografías convencionales. La GSD estimada en el Reino Unido en dicho año fue de unos 120 microsievert, frente a los 150 microsievert en Australia en 1970 y en Japón entre 1974 y 1979, y los 230 microsievert en la URSS en los últimos años de la década del setenta. En su informe de 1982, el UNSCEAR trató de ir más allá al pretender establecer una dosis equivalente efectiva para los pacientes y determinar así el daño potencial para los diferentes tejidos del organismo en adición al de los órganos reproductores. Esto no es sencillo; los medios típicos de cálculo de dicha dosis no son fáciles de aplicar a la exposición médica. Además, la estimación de la dosis equivalente efectiva requiere información precisa relativa a la cantidad de radiación recibida por una docena de diferentes tejidos y órganos durante cada examen. La distribución de estas dosis puede diferir muy ampliamente, en factores de 1.000 o más, incluso entre exámenes radiológicos del mismo tipo -a pesar de los avances técnicos que se espera reduzcan tal variabilidad. De hecho, tan sólo dos países, Japón y Polonia, pudieron presentar al Comité información suficiente para el cálculo de esas dosis -unos 600 sievert.hombre por millón de habitantes en Polonia, en 1976, y 1.800 sieverthombre por millón de habitantes en Japón, en 1974: Ante la carencia de otros datos, el UNSCEAR ha asumido como hipótesis que la dosis equivalente efectiva colectiva anual procedente de los exámenes por rayos-X es de unos 1.000 sievert.hombre por millón de habitantes en los países industrializados. La cifra correspondiente a los países en desarrollo se supone inferior, a pesar que las dosis individuales recibidas pueden ser mayores. Los radioisótopos son -por su parte- empleados para estudiar diversos procesos orgánicos y para localizar tumores. Su utilización se ha incrementado extraordinariamente durante los últimos 30 años, pero todavía es mucho menos frecuente que los exámenes por rayos-X. La información al respecto es escasa, pero indica que en los países industrializados se producen entre 10 y 40 aplicaciones por cada mil habitantes. La estimación de dosis es también difícil; un estudio sobre el tema realizado en Japón mostró que la dosis equivalente efectiva anual era del orden de 20 microsievert por persona. Dosis colectivas equivalentes efectivas de 20 y 150 sieverLhombre han sido calculadas en Australia y en los Estados Unidos, respectivamente. Asimismo, existen en el mundo 4.000 equipos de radioterapia. Se utilizan en el tratamiento del cáncer mediante la irradiación de los tejidos malignos para tratar de matar las células tumorales. Todavía se dispone de poca información relativa a cuántas personas son irradiadas y al grado de exposición que recibe la población. Las dosis administradas a los pacientes son elevadas, pero generalmente son recibidas por personas con una esperanza de vida relativamente corta y --- consecuentemente- con baja probabilidad de tener hijos. El número de pacientes es comparativamente bajo, por 10 que la contribución de la radioterapia a la GSD puede considerarse poco significativa. Los cientos de millones de dosis bajas originadas en exámenes por rayos-X superan ampliamente en importancia a los miles de dosis altas suministradas a los enfermos de cáncer. La dosis equivalente efectiva media: procedente de la totalidad de las irradiaciones médicas en los países industrializados se sitúa en. tomo a un milisievert por habitante y por año aproximadamente la mitad de la suministrada por las fuentes naturales. Tal estimación promedia fuertes variaciones, ya que las dosis pueden fluctuar hasta en un 300 por ciento entre diferentes países. Dado que los países en desarrollo utilizan en mucho menor grado la radiación en medicina, la media mundial sería de unos 400 microsievert por persona y por año, de lo que resultaría una dosis equivalente efectiva colectiva total de aproximadamente 1.600.000 sieverLhombre por año. Ensayos nucleares en la atmósfera y sus rendimientos Explosiones nucleares Durante los últimos 40 años todos hemos estado expuestos a la radiación procedente de la precipitación radiactiva derivada de la explosión de.. armas nucleares. Virtualmente nada de esta exposición procede de las bombas lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki en 1945; prácticamente la totalidad resulta de las explosiones llevadas a cabo en la atmósfera para ensayar armas nucleares. Los ensayos alcanzaron dos puntos culminantes; el primero, entre 1954 y 1958, período en el que efectuaron explosiones los Estados Unidos, la URSS y el Reino Unido; el segundo, y más importante entre 1961 y 1962, siendo los Estados Unidos y la URSS los principales contribuyentes. Durante el primer período dominaron los ensayos de los Estados Unidos y durante el segundo, los de la Unión Soviética (figura 4.7). En 1963, estos tres países firmaban el Tratado de Prohibición Parcial de Ensayos Nucleares, comprometiéndose a no ensayar armas nucleares en la atmósfera, los océanos o el espacio exterior. Desde entonces, Francia y China han venido llevando a cabo una serie menor de ensayos en la atmósfera aunque con frecuencia decreciente las últimas en 1980. Los ensayos subterráneos continúan practicándose, sin que virtualmente produzcan precipitación radiactiva. Algunos de los productos radiactivos de los ensayos nucleares que se realizan en la atmósfera se depositan en lugares próximos a la explosión. Otros permanecen en la tropósfera (la capa inferior de la atmósfera), y son transportadosalrededor del mundo por los vientos. Permanecen en el aire aproximadamente por un mes (figura . 4.8); luego se depositan gradualmente sobre la tierra, casi todos a la misma latitud. Pero la mayor parte de ellos llega a la estratósfera (la capa siguiente de la atmósfera, entre los 10 y 50 kilómetros), donde permanecen durante muchos meses y desde donde descienden lentamente para esparcirse sobre la tierra. Estos diversos tipos de precipitación radiactiva contienen varios cientos de radionucleidos diferentes, pero sólo unos pocos inciden significativamente en la exposición del hombre, ya que la mayoría se produce en cantidades muy pequeñas o se desintegra a gran velocidad. Sólo cuatro de ellos contribuyen en más del uno por ciento a la dosis equivalente efectiva colectiva comprometida de la población mundial procedente de explosiones nucleares. Estos son, en orden decreciente de importancia, el _bono-14, el cesio137, el circonio-95 y el estroncio-90. La dosis de estos y otros radionucleidos son suministradas a lo largo de periodos diferentes, al producirse su decaimiento a ritmos distintos. Así, el circonio-95,cuyo período de semidesintegracion es de 64 días, ya ha suministrado prácticamente la totalidad de la dosis comprometida por los ensayos nucleares. El cesio-137 y el estroncio-90, que tienen períodos de unos 30 años, completarán la mitad de la dosis a [mes del siglo. Sólo el carbono-14, con su período de 5.730 años, permanecerá activo en el futuro lejano, aunque a una tasa de dosis muy baja: en el año 2000 habrá suministrado tan sólo el 7 por ciento de su contribución potencial. La evolución de las dosis anuales ha seguido de cerca los picos de los ensayos, alcanzados en 1958-1960 y, especialmente, en 1963-1964 (figuras 4.9,4.10 Y 4.11). En 1963, la dosis colectiva media anual equivalió aproximadamente al siete por ciento de la causada por la radiación natural. Tal proporción disminuyó al dos por ciento en 1966, y al uno por ciento en los primeros años de la década del ochenta. Si no se realizan más ensayos nucleares en la atmósfera, el porcentaje seguirá descendiendo año tras año. Detrás de los promedios mencionados, se enmascaran variaciones considerables. El hemisferio norte, donde han tenido lugar la mayor parte de los ensayos, ha recibido la mayor cantidad de precipitación radiactiva. Niveles de estroncio-90 y cesio-137 en la dieta total, comparados con el rendomiento anual de los ensayos nucleares en la atmosfera. Notese que las exposiciones son mucho mas elevadas en el hemisferio norte (Nueva York y Dinamarca) que en el hemisferio sur (Argentina) Los rebaños de renos de la zona septentrional reciben dosis debidas al cesio-137 entre cien y mil veces superiores a los niveles normales, así como también reciben una mayor dosis de fuentes naturales: el cesio se encuentra en los líquenes que le sirven de alimento. Desafortunadamente, algunas personas situadas en lugares próximos a los ensayos, como los habitantes de las Islas Marshall y la tripulación de un pesquero japonés que accidentalmente se encontraba cerca de uno de los emplazamientos, han recibido dosis elevadas. La dosis equivalente efectiva colectiva comprometida total debida a las explosiones nucleares efectuadas en la atmósfera alcanza a 30.000.000 sieverLhombre. Tan sólo el doce por ciento de ella había sido suministrada hasta 1980. El resto alcanzará al hombre durante los próximos millones de años. Variación de la presencia de Cesio-137 en diferentes alimentos daneses. El rendimiento anual de los ensayos nucleares en la atmosfera se presenta para comparación. Energía nucleoeléctrica La producción de energía nucleoelectrica es, sin duda, la más controvertida de las fuentes artificiales de radiación -aunque su contribución real a la exposición del hombre sea muy reducida. En operación normal, las descargas de las instalaciones nucleares producen una irradiación muy baja del medio ambiente. A fines de 1984, había en el mundo 345 centrales nucleares funcionando en 26 países. Con una potencia instalada de 220 gigawatt (figura 4.12), producían el 13 por ciento de la electricidad mundial. Tal capacidad se había duplicado en cinco años. Las tasas futuras de crecimiento son menos claras. Los valores estimados para fines del siglo han ido disminuyendo en los últimos años debido al impacto producido por la recesión económica, el ahorro energético y la oposición pública. Las centrales nucleares son tan sólo una etapa del ciclo de combustible nuclear. Este se inicia con la extracción y tratamiento del mineral de uranio y sigue en la elaboración del combustible nuclear. Tras su utilización en las centrales nucleares, el combustible irradiado es en ocasiones "reprocesado" para recuperar el uranio y el plutonio. El proceso concluye eventualmente con el almacenamiento de los desechos radiactivos (figura 4.13). En cada fase de este ciclo se liberan materiales radiactivos. El UNSCEAR ha tratado de evaluar las dosis al público debidas a cada una de ellas, tanto a corto plazo como durante cientos de años. La tarea es complicada y difícil. En primer lugar, las emisiones fluctúan ampliamente, incluso las producidas por instalaciones similares; la cantidad de gases radiactivos liberada por los reactores de 'agua en ebullición (BWR), por ejemplo, puede variar en más de un millón de veces de central a central y de año a año. Las dosis. varían asimismo en el espacio y en el tiempo. En general, puede decirse que cuanto más lejos viven las personas de una instalación nuclear determinada, menor será la dosis de radiación que reciben. Mientras algunas instalaciones se localizan en áreas aisladas, otras se encuentran cerca de centros de población. Las mismas emiten varios tipos de radionucleidos que se desintegran a ritmos diferentes; la mayoría de ellos tienen sólo importancia local, pues se desintegran rápidamente; algunos "viven" lo suficiente como para esparcirse alrededor del mundo mientras decaen; otros permanecen en el ambiente prácticamente para siempre. Los diversos radionucleidos se comportan también de manera diferente en el ambiente; algunos se dispersan rápidamente y otros se mueven muy poco. El ciclo de combustible nuclear y las dosis ambientales y ocupacionales procedentes de las diversas fases. Las dosis se expresan como la dosis colectiva comprometida normalizada por gigawatt.año de electricidad producida. En un intento de aclarar una situación tan complicada, el UNSCEAR ha diseñado modelos hipotéticos aplicables a instalaciones de cada fase del ciclo de combustible: instalaciones típicas, en áreas geográficas típicas y rodeadas de densidades de población típicas. Ha estudiado asimismo la información disponible relativa a las descargas de material radiactivo procedentes de las distintas centrales existentes en el mundo, para calcular la emisión promedio por gigawatt.año de energía producida. Estas generalizaciones dan una idea del impacto total del programa nuclear, pero no pueden ser aplicadas indiscriminadamente a cada instalación en particular. Esos modelos deben utilizarse con extrema precaución, nunca al pie de la letra, teniendo en cuenta que están sujetos a un gran número de suposiciones, tal como se detalla en los informes del UNSCEAR. Aproximadamente la mitad de la producción mundial de uranio procede de explotaciones a cielo abierto; la otra mitad, de explotaciones subterráneas. Desde allí el mineral de Uranio se transporta su concentración a instalaciones normalmente próximas. Tanto las minas como las plantas de concentración producen descargas radiactivas al ambiente. Las minas contribuyen en casi la totalidad de la dosis a corto plazo procedente de ambas fuentes. Pero las instalaciones de concentración son responsables de un problema mayor a largo plazo: en muchas de ellas, se producen grandes cantidades de residuos o "colas". Cientoveinte millones de toneladas se encuentran almacenadas ya en ellas, fundamentalmente en América del Norte. Si la tendencia actual no varía, habrá 500 millones de toneladas de residuos en el año 2000. Estos residuos se mantienen radiactivos durante millones de años, constituyendo potencialmente la mayor contribución a la exposición del hombre derivada de la energía nucleoeléctrica en el largo plazo. Pero dicha contribución puede ser reducida en gran medida, al menos por lapsos cortos, cubriendo las "colas" regularmente con capas de asfalto o cloruro de polivinilo. Tales coberturas deben, por supuesto, ser sustituidas regularmente. Después de abandonar las instalaciones de tratamiento, el uranio es transformado en combustible nuclear en procesos ulteriores de purificación y, . en algunos casos, es pasado a través de plantas de enriquecimiento, para ser luego envainado y dispuesto en forma de elementos combustibles. Aquellos procesos producen descargas tanto líquidas como gaseosas, aunque las dosis originadas son muy inferiores a las resultantes de otras etapas del ciclo. El combustible se encuentra entonces listo para ser utilizado en los reactores para producir energía. Existen cinco tipos fundamentales de reactores: reactores de agua a presión y reactores de agua en ebullición, que fueron desarrollados en los Estados Unidos y constituyen en la actualidad la variedad más común en el mundo; reactores refrigerados por gas, desarrollados y utilizados predominantemente en el Reino Unido y Francia; reactores de agua pesada (*), usados mayormente en Canadá; y reactores de agua liviana con moderador de grafito, en funcionamiento en la URSS. Junto a ellos, existen cuatro reactores rápidos, que se supone constituirán la nueva generación de centrales nucleares. La cantidad de diferentes materiales radiactivos liberados por los reactores varía ampliamente, tanto entre los diversos tipos, como entre los distintos reactores del mismo tipo. También varía de año en año para un mismo reactor, en parte debido a que los trabajos de mantenimiento (los que originan las mayores descargas de rutina) varían anualmente. En los últimos años, la descarga de. . las centrales nucleares tiende a disminuir, a pesar de la mayor producción de electricidad. Ello es consecuencia tanto de las mejoras tecnológicas introducidas como de la aplicación de medidas de protección radiológicas más estrictas. Tras su empleo en las centrales nucleares, menos de una décima parte del combustible irradiado es reprocesada separando para su reutilización el uranio y el plutonio. En la actualidad, sólo se encuentran en funcionamiento tres plantas de reprocesamiento de combustible: en Marcoule y La Hague, en Francia, y en Windscale (Sellafield), en el Reino Unido. Marcoule, estrechamente controlada porque descarga al Ródano, es la más "limpia". De las otras dos, que descargan al mar, Windscale es mucho más contaminante, aunque la mayor parte del material radiactivo que libera no proviene del reprocesamiento sino de la corrosión de los contenedores del combustible, almacenado en espera de tratamiento. Entre 1975 y 1979, las descargas procedentes de Windscale causaron una contaminación de emisores- beta tres veces y media mayor -y de emisores alfa 75 veces mayor-, por gigawatt.año de electricidad producida, que la originada por La Hague en el mismo período (figura 4.13). Desde entonces, Windscale ha reducido considerablemente sus descargas, pero continúa siendo más contaminante por unidad de combustible procesado que La Hague. Previsiblemente, las futuras plantas de reprocesamiento serán menos. contaminantes que cualquiera de ellas. Existen proyectos cuya puesta en funcionamiento originaría descargas muy reducidas al agua; el UNSCEAR ha basado su instalación modelo en uno de ellos, propuesto para la nueva planta de Windscale. Ninguna acción definitiva ha sido tomada en lo concerniente a los desechos altamente radiactivos derivados de la producción de energía eléctrica-la última fase del ciclo del combustible. LaS autoridades de los distintos países los almacenan transitoriamente, y algunas han investigado métodos para solidificarlos y depositarlos en formaciones geológicamente estables en tierra, sobre lechos marinos o debajo de éstos. Una vez almacenados definitivamente, se supone que la actividad de los desechos no alcanzará al hombre en un futuro predecible. El UNSCEAR no ha evaluado aún la dosis comprometida debida a estos desechos, aunque en ocasión de los análisis realizados por los distintos grupos de trabajo que participaron en la Evaluación Internacional del Ciclo del Combustible (INFCE), reunión de expertos celebrada en 1979, se estimó que pasarán entre cien mil y un millón de años antes que una cantidad significativa de materiales radiactivos procedentes de desechos confinados bajo tierra alcancen la biosfera. El UNSCEAR calcula que el ciclo del combustible en su conjunto origina una dosis equivalente efectiva colectiva comprometida a corto plazo de unos 5,5 sievert.hombre por cada gigawatt.año de electricidad producida por la totalidad de las centrales nucleares del mundo (figura 4.14). La explotación del uranio contribuye con 0,5 sieverLhombre; su transformación con 0,04 sievert.hombre; y la fabricación del combustible sólo con 0,002 sieverLhombre. Las centrales nucleares son responsables de la mayor parte de la dosis, contribuyendo con unos 4 sievert.hombre; el reprocesamiento aporta 1 sievert.hombre. Esta ultima cifra refleja, como se indica más arriba, los efectos estimados q¡¡e producir_ las plantas correspondientes en el futuro. Las existentes hoy en día originan dosis entre diez y veinte veces superiores, pero como en ellas se procesa menos del diez por ciento del total mundial de combustible, su contribución total es . prácticamente la misma. El 90 por ciento de la dosis a corto plazo es recibida durante el año en el que se produce la liberación de los materiales radiactivos, y el 98 por ciento durante los primeros cinco años. Prácticamente la totalidad de ella es recibida por la población local y regional, que viven en un entorno de unos pocos cientos de kilómetros de las instalaciones. Asimismo, las diferentes etapas del ciclo de combustible producen la emisión de algunos radionucleidos de larga vida que se distribuyen alrededor del globo. El UNSCEAR estima que la dosis equivalente efectiva colectiva comprometida derivada de esta fuente es de unos 670 sievert.hombre por cada gigawatt.año de electricidad producida, y que menos de un tercio de ella será suministrada durante los primeros 500 años. Estos radionucleidos de larga vida producen dosis promedio anuales sobre el total de la población muy similares a las que los radionucleidos de corta vida producen sobre los habitantes locales y regionales, aunque lo harán durante un período mucho más largo: el 90 por ciento de la dosis se recibirá entre mil y cien millones de años después de las descargas. Por lo tanto, las personas que viven cerca de una central recibirán normalmente toda la dosis a corto plazo y una parte muy pequeña de la dosis a largo plazo. . Las cifras anteriores no incluyen las dosis originadas por las "colas" de la explotación del uranio y por los desechos radiactivos de alta actividad. Los efectos de estos últimos serán insignificantes en los próximos miles de años, contribuyendo posteriormente en tan sólo el 0,1 por ciento de la dosis comprometida total. Pero las "colas" constituirán, sin discusión, un problema serio si no son adecuadamente consideradas. Teniendo en cuenta también estas dos fuentes, la dosis equivalente efectiva colectiva comprometida total derivada de los radionucleidos de larga vida se sitúa en tomo a los 4.000 sievert.hombre por cada gigawatt.año de energía eléctrica producida. Pero estas estimaciones son necesariamente inciertas. Su evaluación tropieza con numerosas dificultades,
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