Guía Rápida de las Unidades de Radiación Ionizante
Introducción
La radiación es energía que existe de manera natural y forma parte de nuestra vida cotidiana. Entre las fuentes de radiaciones más conocidas, se encuentran el sol –que produce radiaciones dentro del espectro visible además de las radiaciones ultravioleta–, nuestros microondas, el radio y los equipos de rayos X.
Las radiaciones tienen muchas aplicaciones productivas muy útiles cuando se utilizan de manera segura y con las medidas de control adecuadas: desde médicas hasta energéticas, y la mayoría no presentan gran riesgo a la salud de los seres humanos.
Sin embargo, existe un tipo de radiaciones conocidas como radiaciones ionizantes que desprenden niveles de energía tan altos, que tienen la capacidad de ionizar átomos y alterar nuestro ADN. Es decir, que a dosis elevadas, estas radiaciones pueden causar daños a nivel celular y molecular que, a su vez, pueden detonar el desarrollo de tumores.
Para poder medir la exposición de un trabajador, un paciente, o del público general a radiaciones ionizantes, es importante primero entender las diferentes maneras en que se puede caracterizar esta exposición.
Caracterizaciones de la radiación
En el ámbito de la higiene industrial, es común ver cinco maneras distintas de caracterizar la radiación ionizante:
- La capacidad radiactiva;
- El nivel de radiación ambiental;
- La dosis recibida;
- La dosis equivalente, y
- La dosis efectiva.
Cada caracterización tiene un propósito distinto y, en algunos casos, también utilizan unidades diferentes. Así, para poder interpretar las mediciones de manera adecuada, es importante conocer sus diferencias y para qué se utiliza cada caracterización.
La capacidad radiactiva
Las unidades de actividad, también conocidas como capacidad radiactiva, son la cuantificación de la radiación ionizante emitida por una fuente cuyos átomos se desintegran espontáneamente. Esta medida es inherente de la fuente emisora y no es influida por las características del ambiente que la rodea o del organismo que absorbe la radiación.
La capacidad radiactiva se mide en Bequereles (Bq) en el sistema métrico y en Curies (Ci) en el sistema inglés.
Cuando se adquiere una fuente radiactiva, por ejemplo, para propósitos de calibración, el estándar vendrá etiquetado con su capacidad radiactiva en Becquereles o Curies, como mostramos en esta imagen:
En este ejemplo, una de las fuentes es cobalto 60, con una capacidad radiactiva de 1.0 micro Curies, equivalente a 37,000 Becquereles. Esto significa que el cobalto contenido dentro de esa unidad se está decayendo a una tasa de 37,000 desintegraciones por segundo. En otras palabras, cada segundo 37,000 núcleos de cobalto 60 decaen por desintegración beta al isótopo estable níquel 60:
Las unidades de actividad radiactiva también son comúnmente utilizadas para medir los niveles de radiación en el suelo o en el agua.
Por ejemplo, la NOM-201-SSA1-2015, que regula las especificaciones sanitarias del agua y hielo para consumo humano, define un límite máximo de 1.85 Bq/L de radiactividad beta total, y 0.56 Bq/L de radiactividad alfa total en el caso de que se trate de agua mineral natural.
El nivel de radiación ambiental
El nivel de radiación ambiental expresa la capacidad de la fuente radiactiva para ionizar el aire que la rodea, y se mide en unidades de exposición. Dicho de otra manera, el nivel de radiación ambiental es la cantidad de radiación a la que está expuesto un objeto cerca de la fuente radiactiva.
Esta cantidad, a diferencia de la capacidad radiactiva, depende de las condiciones ambientales en las que se encuentra la fuente, la distancia del objeto a la fuente, y del tiempo durante el cual el objeto está expuesto a la fuente.
El nivel de radiación ambiental por lo general se mide en Roentgen (R), que es una unidad inglesa. El sistema métrico no define una unidad equivalente.
Los equipos de medición directa de radiación, como los contadores Geiger Müller, por lo general miden la radiación ambiental en Roentgen por hora (R/hr), que es equivalente a la tasa de radiación ambiental. Para convertir esta cantidad en Roentgen, se multiplica por el tiempo de exposición (en horas).
La dosis recibida
La dosis recibida, como el nombre lo dice, se expresa en unidades de dosis. Esta medida cuantifica la cantidad de radiación ionizante a la que está expuesta una masa y depende de las características de la materia expuesta.
La dosis recibida se mide en Grays (Gy) en el sistema métrico y en rads (radiation absorbed doses) en el sistema inglés. Comúnmente es utilizada para medir la dosis que recibe un tejido durante tomografías médicas. Por ejemplo, durante una tomografía del pecho, la tiroides recibe alrededor de 10 miliGrays (o 1 rad) de radiación.
Para poder convertir Roentgens a rads, se necesita saber la energía de ionización correspondiente al medio expuesto. Por ejemplo, en condiciones normales (20 °C y 101.325 kPa) el aire seco expuesto a 1 Roentgen de radiación produce una dosis absorbida de 0.00876 Grays.
La dosis equivalente
La dosis equivalente es otra manera de expresar la dosis de radiación. Sin embargo, mientras que la dosis recibida no toma en cuenta las diferencias en la respuesta biológica a diferentes tipos de radiación, la dosis equivalente sí.
No todas las formas de radiación (alfa, beta, gamma, rayos X) producen los mismos efectos en los organismos expuestos a ellas, por eso existe una tabla de ponderaciones RBE (Radiation Biological Effectivity) que traduce la dosis recibida en una medida más adecuada a la respuesta biológica producida por la radiación absorbida.
| Tipo de Radiación | RBE |
|---|---|
| Rayos X , Gamma , Beta | 1 |
| Partículas con > 0.3 MeV | 1 |
| Partículas con < 0.3 MeV | 1.7 |
| Neutrones térmicos | 3 |
| Neutrones rápidos | 10 |
| Partículas alfa | 20 |
Las formas de radiación con niveles más bajos de energía y con menor capacidad de penetración tienen factores de ponderación RBE más altos, porque corresponden a un nivel de riesgo a la salud más alto.
La dosis equivalente se mide en Sieverts (Sv) en el sistema métrico y en rems (Roentgen equivalent man) en el sistema inglés. Para convertir la dosis recibida a dosis biológica, se tiene que multiplicar la dosis recibida por la ponderación de la efectividad biológica (RBE).
Los dosímetros personales que utilizan los trabajadores expuestos a radiaciones ionizantes miden la dosis equivalente que han recibido y, por lo general, la reportan en miliSieverts.
La dosis efectiva
La dosis efectiva cuantifica la cantidad de radiación ionizante que absorbe una masa y depende de las características de absorción del tejido expuesto. Esta medida corresponde al nivel de riesgo de manifestar efectos estocásticos a raíz de la exposición a radiaciones ionizantes. En pocas palabras, la dosis efectiva describe la probabilidad de que la radiación induzca efectos genéticos o cancerígenos.
La dosis efectiva, al igual que la dosis equivalente, se mide en Sieverts (Sv) y en rems (Roentgen equivalent man). Sin embargo, para poder convertir de dosis equivalente a dosis efectiva, se necesita utilizar una tabla de ponderaciones según los tejidos expuestos a la radiación:
| Tejido | WT |
|---|---|
| Gónadas (glándulas sexuales) | 0.2 |
| Médula ósea | 0.12 |
| Colon | 0.12 |
| Pulmones | 0.12 |
| Estómago | 0.12 |
| Pecho | 0.12 |
| Vejiga | 0.04 |
| Hígado | 0.04 |
| Esófago | 0.04 |
| Tiroides | 0.04 |
| Piel (exposición cuerpo completo) | 0.01 |
| Superficie del hueso, cerebro | 0.01 |
| Órganos / tejidos no incluidos arriba | 0.12 |
| Cuerpo completo | 1.0 |
Ejemplo: calculando la radiación de los rayos X
Como mencionamos anteriormente, durante una tomografía del pecho, la tiroides recibe alrededor de 10 miliGrays. Como una tomografía produce rayos X, la dosis equivalente corresponde a:
10 mGy ×1 RBE=10 mSv
Donde 1 RBE es la ponderación de efectividad biológica que corresponde a los rayos X. Para convertir esta dosis equivalente a la dosis efectiva correspondiente a la tiroides, multiplicamos por el factor de ponderación de 0.04:
10 mSv ×0.04 =0.4 mSv
Según el Informe 103 (2007) de la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP), un Sievert de dosis efectiva equivale a un mayor riesgo de aproximadamente 5% de desarrollar cáncer. En este caso, esta breve exposición de la tiroides corresponde a un riesgo de cáncer de:
0.04 mSv= 0.0004 Sv
0.0004 Sv ×0.05=0.00002=0.002%
En los casos en los cuales el cuerpo completo ha sido expuesto a radiaciones ionizantes, el factor de ponderación es 1 y la dosis efectiva es igual a la dosis equivalente.
Como esta medida toma en cuenta la respuesta biológica del cuerpo humano a la radiación, es comúnmente utilizada para imponer límites máximos permitidos para la conservación de la salud de grupos de personas expuestas. Por ejemplo, el límite máximo de exposición anual para un trabajador expuesto a radiaciones ionizantes en México es de 50 mSv (o 5 rems).
Conclusión
Dado el riesgo a la salud que puede existir a raíz de la exposición descontrolada a radiaciones ionizantes, es importante, primero, conocer las diversas maneras que existen de caracterizar la radiación para saber cómo interpretarlas correctamente.
Para propósitos de la higiene industrial y el control de la exposición a radiaciones en el ambiente laboral, existen 5 maneras de caracterizar la radiación ionizante, con 4 unidades distintas:
| Tipo de Caracterización | Unidades (Sistema Métrico) | Unidades (Sistema Inglés) |
|---|---|---|
| Capacidad Radiactiva | Becquerel (Bq) | Curies (Ci) |
| Nivel de Exposición Ambiental | Coulombs / Kilogramo (C/kg) | Roentgen (R) |
| Dosis Recibida | Grays (Gy) | rads |
| Dosis Equivalente | Sieverts (Sv) | rems |
| Dosis Efectiva | Sieverts (Sv) | rems |
Para medir, por ejemplo, la radiación que emite una fuente, es adecuado utilizar unidades de capacidad radiactiva (Becquereles o Curies). En el caso del límite máximo de exposición laboral, se utilizan unidades de dosis efectiva, (Sieverts o rems). Cada tipo de caracterización tiene un propósito específico.
Es importante conocer el contexto dentro del cuál se presenta una caracterización de radiaciones ionizantes para poder interpretar el dato correctamente. Una interpretación correcta de esta información lleva a la implementación adecuada de medidas de control y, por ende, a la reducción de riesgos presentes en el ambiente laboral.
Fuentes
2022 Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents & Biological Exposure Indices (ACGIH)
Industrial Hygiene Reference and Study Guide, 4th Edition (AIHA)
Información básica sobre la radiación (EPA)
Radiación ionizante – Ionizing Radiation (CDC)Radiaciones ionizantes: efectos en la salud y medidas de protección (OMS).
