Contaminación radiactiva

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 no es intencional o no es deseable (del Organismo Internacional de Energía Atómica (International Atomic Energy Agency) OIEA) definición).

Tal contaminación presenta un peligro debido a la desintegración radiactiva de los contaminantes, que produce efectos nocivos como la radiación ionizante (es decir, los rayos alfa, beta y gamma) y los neutrones libres. El grado de peligro 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. Después de una descarga atmosférica de un arma nuclear o una brecha en la contención de un reactor nuclear, el aire, el suelo, las personas, las plantas y los animales en las inmediaciones se contaminarán con combustible nuclear y productos de fisión. Un vial derramado de material radiactivo como el nitrato de uranilo puede contaminar el piso y cualquier trapo usado para limpiar el derrame. Los casos de contaminación radiactiva generalizada incluyen el atolón de Bikini, la planta de Rocky Flats en Colorado, el área cercana al desastre nuclear de Fukushima Daiichi, el área cercana al desastre de Chernobyl y el área cercana al desastre de Mayak.

Fuentes de contaminación

Las fuentes de contaminación radiactiva pueden ser naturales o artificiales.

La contaminación radiactiva puede deberse a una variedad de causas. Puede ocurrir debido a la liberación de gases radiactivos, líquidos o partículas. Por ejemplo, si un radionúclido utilizado en medicina nuclear se derrama (accidentalmente o, como en el caso del accidente de Goiânia, por ignorancia), el material puede ser esparcido por las personas que caminan.

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 el material radiactivo no se pueda contener, se puede diluir a concentraciones seguras. Para una discusión sobre la contaminación ambiental por emisores alfa, consulte actínidos en el medio ambiente.

La lluvia radiactiva es la distribución de la contaminación radiactiva por las 520 explosiones nucleares atmosféricas que tuvieron lugar entre las décadas de 1950 y 1980.

En los accidentes nucleares, una medida del tipo y la cantidad de radiactividad liberada, como la de una falla en la contención de un reactor, se conoce como término fuente. La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos define esto como "Tipos y cantidades de materiales radiactivos o peligrosos liberados al medio ambiente después de un accidente".

La contaminación no incluye el material radiactivo residual que queda en un sitio después de la finalización de la clausura. Por lo tanto, el material radiactivo en contenedores sellados y designados no se denomina adecuadamente contaminación, aunque las unidades de medida pueden ser las mismas.

Contención

La contención es la forma principal de evitar que la contaminación se libere en el medio ambiente o entre en contacto con los seres humanos o sea ingerida por ellos.

Estar dentro de la Contención prevista diferencia el material radiactivo de la contaminación radiactiva. Cuando los materiales radiactivos se concentran a un nivel detectable fuera de una contención, el área afectada generalmente se denomina "contaminada".

Hay un gran número de técnicas para contener materiales radiactivos de manera que no se extiendan más allá de la contención y se contaminen. En el caso de líquidos, esto es mediante el uso de tanques o contenedores de alta integridad, generalmente con un sistema de sumidero para que la fuga pueda detectarse mediante instrumentación radiométrica o convencional.

Cuando es probable que el material se disperse por el aire, se hace un uso extensivo de la caja de guantes, que es una técnica común en operaciones de proceso y laboratorios peligrosos en muchas industrias. Las cajas de guantes se mantienen bajo una ligera presión negativa y el gas de venteo se filtra en filtros de alta eficiencia, que son monitoreados por instrumentación radiológica para asegurar su correcto funcionamiento.

Radiactividad natural

Una variedad de radionucleidos ocurren naturalmente en el medio ambiente. Elementos como el uranio y el torio, y sus productos de descomposición, están presentes en la roca 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 presentan poco peligro pero pueden confundir la medición. Se encuentra un problema particular con el gas radón generado naturalmente que puede afectar a los instrumentos que están configurados para detectar contaminación cercana a los niveles de fondo normales y puede causar falsas alarmas. Debido a esta habilidad, el operador del equipo de exploración radiológica requiere habilidad para diferenciar entre la radiación de fondo y la radiación que emana de la contaminación.

Los materiales radiactivos naturales (NORM) pueden salir a la superficie o concentrarse mediante actividades humanas como la minería, la extracción de petróleo y gas y el consumo de carbón.

Control y seguimiento de la contaminación

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.

Monitoreo de contaminación

La vigilancia de la contaminación depende por completo del despliegue y la utilización correctos y apropiados de los instrumentos de vigilancia de la radiación.

Contaminación superficial

La contaminación superficial puede ser fija o "gratuita". En el caso de una contaminación fija, el material radiactivo por definición no puede propagarse, pero su radiación sigue siendo medible. En el caso de contaminación libre, existe el peligro de que la contaminación se propague a otras superficies, como la piel o la ropa, o que se arrastre por el aire. Una superficie de hormigón contaminada por radiactividad se puede rasurar a una profundidad específica, eliminando el material contaminado para su eliminación.

Para los trabajadores ocupacionales se establecen áreas controladas donde puede haber riesgo de contaminación. El acceso a tales áreas está controlado por 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 la detección de cualquier posible propagación de la 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 gamma de área. La detección y medición de la contaminación de la superficie del personal y de la planta se realiza normalmente 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. 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 suelen tener ventanas pequeñas, que son más adecuadas para áreas pequeñas de contaminación.

Supervisión de salida

La propagación de la contaminación por parte del personal que sale de las áreas controladas en las que se utilizan o procesan materiales nucleares se supervisa mediante instrumentos especializados de control de salida instalados, como sondas de registro, monitores de contaminación de manos y monitores de salida de cuerpo entero. Se utilizan para comprobar que las personas que salen de las zonas controladas no llevan contaminación en el cuerpo o la ropa.

En el Reino Unido, HSE ha publicado una nota de orientación para el usuario sobre la selección del instrumento de medición de radiación portátil correcto para la aplicación en cuestión. Cubre todas las tecnologías de instrumentos de radiación y es una guía comparativa útil para seleccionar la tecnología correcta para el tipo de contaminación.

El NPL del Reino Unido publica una guía sobre los niveles de alarma que se utilizarán con los instrumentos para controlar al personal que sale de áreas controladas en las que se puede encontrar contaminación. La contaminación superficial suele expresarse en unidades de radiactividad por unidad de área para emisores alfa o beta. Para SI, esto es bequerelios por metro cuadrado (o Bq/m). Se pueden utilizar otras unidades como picoCuries por 100 cm o desintegraciones por minuto por centímetro cuadrado (1 dpm/cm = 167 Bq/m).

Contaminación en el aire

El aire puede estar contaminado con isótopos radiactivos en forma de partículas, lo que representa un peligro particular por inhalación. Los respiradores con filtros de aire adecuados o trajes completamente autónomos con su propio suministro de aire pueden mitigar estos peligros.

La contaminación del aire se mide con instrumentos radiológicos especializados que bombean continuamente el aire muestreado a través de un filtro. Las partículas en el aire se acumulan en el filtro y se pueden medir de varias maneras:

1. El papel de filtro se retira periódicamente de forma manual a un instrumento como un "scaler" que mide cualquier radiactividad acumulada.
2. El papel de filtro es estático y se mide in situ mediante un detector de radiación.
3. El filtro es una tira que se mueve lentamente y se mide con un detector de radiación. Estos se denominan comúnmente dispositivos de "filtro móvil" y automáticamente hacen avanzar el filtro para presentar un área limpia para la acumulación y, por lo tanto, permiten una gráfica de la concentración en el aire a lo largo del tiempo.

Por lo general, se usa un sensor de detección de radiación de semiconductores que también puede proporcionar información espectrográfica sobre la contaminación que se recolecta.

Un problema particular con los monitores de contaminación en el aire diseñados para detectar partículas alfa es que el radón natural puede ser bastante frecuente y puede aparecer como contaminación cuando se buscan niveles bajos de contaminación. En consecuencia, los instrumentos modernos tienen "compensación de radón" para superar este efecto.

Consulte el artículo sobre monitoreo de radiactividad de partículas en el aire para obtener más información.

Contaminación humana interna

La contaminación radiactiva puede ingresar al cuerpo por ingestión, inhalación, absorción o inyección. Esto dará como resultado una dosis comprometida.

Por esta razón, es importante utilizar equipo 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 contaminada de animales expuestos. Después de un incidente de contaminación importante, se deben considerar todas las posibles vías de exposición interna.

Utilizado con éxito en Harold McCluskey, la terapia de quelación y otros tratamientos existen para la contaminación interna por radionúclidos.

Descontaminación

La limpieza de la contaminación da como resultado desechos radiactivos, a menos que el material radiactivo pueda volver a utilizarse comercialmente mediante el reprocesamiento. En algunos casos de grandes áreas de contaminación, la contaminación se puede mitigar enterrando y cubriendo las sustancias contaminadas con concreto, tierra o roca para evitar una mayor propagación de la contaminación al medio ambiente. Si el cuerpo de una persona está contaminado por ingestión o por lesión y la limpieza estándar no puede reducir más la contaminación, entonces la persona puede estar permanentemente contaminada.

El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y la industria nuclear comercial han utilizado productos para el control de la contaminación durante décadas para minimizar la contaminación en equipos y superficies radiactivos y reparar la contaminación en su lugar. "Productos para el control de la contaminación" es un término amplio que incluye fijadores, recubrimientos removibles y geles descontaminantes. Un producto fijador funciona como un recubrimiento permanente para estabilizar la contaminación radiactiva residual suelta/transferible fijándolo en su lugar; esto ayuda a prevenir la propagación de la contaminación y reduce la posibilidad de que la contaminación se propague por el aire, lo que reduce la exposición de la fuerza laboral y facilita las futuras actividades de desactivación y desmantelamiento (D&D). Recubrimiento despegableLos productos se adhieren ligeramente a películas similares a pinturas y se utilizan por sus capacidades de descontaminación. Se aplican sobre superficies con contaminación radiactiva suelta/transferible y luego, una vez secas, 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 revestimiento desprendible. Los revestimientos desprendibles modernos muestran una alta eficiencia de descontaminación y pueden rivalizar con los métodos tradicionales de descontaminación mecánica y química. Geles descontaminantesfuncionan de la misma manera que otros recubrimientos desprendibles. Los resultados obtenidos mediante el uso de productos para el control de la contaminación son variables y dependen del tipo de sustrato, el producto para el control de la contaminación seleccionado, los contaminantes y las condiciones ambientales (p. ej., temperatura, humedad, etc.).[2]

Algunas de las áreas más grandes comprometidas para ser descontaminadas se encuentran 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 del 80 al 95 % del cesio del suelo contaminado y otros materiales, de manera eficiente y sin destruir el contenido orgánico del suelo. Uno 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).El objetivo es reducir la exposición anual del entorno contaminado a un milisievert (mSv) por encima del fondo. El área más contaminada donde las dosis de radiación superan los 50 mSv/año debe permanecer fuera de los límites, pero algunas áreas que actualmente tienen menos de 5 mSv/año pueden descontaminarse permitiendo el regreso de 22.000 residentes.

Para ayudar a proteger a las personas que viven en áreas 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 para la protección de las personas que viven en áreas contaminadas a largo plazo después de un accidente nuclear". o una emergencia radiológica".

Riesgos de contaminación

Contaminación de bajo nivel

Los peligros 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 bajos niveles de contaminación radiactiva presentan poco riesgo, pero aún pueden detectarse mediante instrumentación de radiación. Si se hace un estudio o un mapa de un área contaminada, los lugares de muestreo al azar se pueden etiquetar con su actividad en becquereles o curies al contacto. Los niveles bajos pueden informarse en conteos por minuto utilizando un contador de centelleo.

En el caso de contaminación de bajo nivel por isótopos con una vida media corta, el mejor curso de acción puede ser simplemente dejar que el material se descomponga naturalmente. Los isótopos de vida más larga deben limpiarse y eliminarse adecuadamente porque incluso un nivel muy bajo de radiación puede poner en peligro la vida cuando se expone a ella durante mucho tiempo.

Las instalaciones y ubicaciones físicas que se consideren contaminadas pueden ser acordonadas por un físico de la salud y rotuladas como "Área contaminada". Las personas que se acerquen a una zona de este tipo normalmente necesitarán ropa anticontaminación ("anti-C").

Contaminación de alto nivel

Los altos niveles de contaminación pueden plantear riesgos importantes para las personas y el medio ambiente. Las personas pueden estar expuestas a niveles de radiación potencialmente letales, tanto externa como internamente, debido a la propagación de la contaminación luego de un accidente (o un inicio deliberado) que involucre 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 involucra materiales radiactivos, como las máquinas de rayos X, y dependen de la dosis absorbida.

Cuando se mide o mapea la contaminación radiactiva in situ, es probable que cualquier lugar que parezca ser una fuente puntual de radiación esté muy contaminado. Un lugar altamente contaminado se conoce coloquialmente como un "punto caliente". En un mapa de un lugar contaminado, los puntos calientes pueden etiquetarse con su tasa de dosis "en contacto" en mSv/h. En una instalación contaminada, los puntos calientes pueden marcarse con un letrero, protegerse con bolsas de perdigones de plomo o acordonarse con cinta de advertencia que contenga el símbolo del trébol radiactivo.

El peligro de la contaminación es la emisión de radiación ionizante. Las principales radiaciones que se encontrarán son alfa, beta y gamma, pero estas 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 dosis absorbida.

La vigilancia de la radiación implica la medición de la dosis de radiación o la contaminación por radionúclidos por motivos relacionados con la evaluación o el control de la exposición a la radiación oa las sustancias radiactivas, y la interpretación de los resultados. Los detalles metodológicos y técnicos del diseño y funcionamiento de los programas y sistemas de vigilancia de la radiación ambiental para diferentes radionucleidos, medios ambientales y tipos de instalaciones figuran en la Colección de Normas de Seguridad del OIEA N° RS-G-1.8 y en la Colección de Informes de Seguridad del OIEA N° 64..

Efectos de la contaminación en la salud

Efectos biológicos

La contaminación radiactiva por definición emite radiación ionizante, que puede irradiar el cuerpo humano desde un origen externo o interno.

Irradiación externa

Esto se debe a la radiación de la contaminación ubicada fuera del cuerpo humano. La fuente puede estar cerca del cuerpo o puede estar en la superficie de la piel. El nivel de riesgo para la salud depende de la duración y del tipo y fuerza de la irradiación. La radiación penetrante, como los rayos gamma, los rayos X, los neutrones o las partículas beta, representan el mayor riesgo de una fuente externa. La radiación de baja penetración, como las partículas alfa, tiene 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.

Irradiación interna

La contaminación radiactiva se puede ingerir en el cuerpo humano si está en el aire o se ingiere como contaminación de alimentos o bebidas, e irradiará el cuerpo internamente. El arte y la ciencia de evaluar la dosis de radiación generada internamente es la 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 depende de su forma química, el tamaño de las partículas y la ruta de entrada. Los efectos también pueden depender de la toxicidad química del material depositado, independientemente de su radiactividad. Algunos radionucleidos pueden distribuirse generalmente por todo el cuerpo y eliminarse rápidamente, como es el caso del agua tritiada.

Algunos órganos concentran ciertos elementos y, por lo tanto, variantes de radionúclidos de esos elementos. Esta acción puede conducir a tasas de eliminación mucho más bajas. Por ejemplo, la glándula tiroides absorbe un gran porcentaje del yodo que ingresa al 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-131 radiactivo es un producto de fisión común; fue un componente importante de la radiactividad liberada por el desastre de Chernobyl, que provocó nueve casos fatales de cáncer de tiroides e hipotiroidismo pediátricos. Por otro lado, el yodo radiactivo se usa en el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades de la tiroides precisamente debido a la captación selectiva de yodo por parte de la tiroides.

El riesgo de radiación propuesto por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) predice que una dosis efectiva de un sievert (100 rem) conlleva un 5,5% de posibilidades de desarrollar cáncer. Tal riesgo es la suma de las dosis de radiación interna y externa.

La ICRP establece que "los radionucleidos incorporados en el cuerpo humano irradian los tejidos durante períodos de tiempo determinados por su vida media 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 ingesta. La necesidad de regular las exposiciones a radionúclidos y la acumulación de dosis de radiación durante largos períodos de tiempo ha llevado a la definición de cantidades de dosis comprometidas". La ICRP establece además: "Para la exposición interna, las dosis efectivas comprometidas generalmente se determinan a partir de una evaluación de las incorporaciones de radionucleidos a partir de mediciones de bioensayos u otras cantidades (p. ej., actividad retenida en el cuerpo o en las excretas diarias). La dosis de radiación se determina a partir de la ingesta utilizando los coeficientes de dosis recomendados".

La ICRP define dos cantidades de dosis para la dosis comprometida individual:

Dosis equivalente comprometida, H _T (t) es la integral temporal de la tasa de dosis equivalente en un tejido u órgano en particular que recibirá un individuo después de la incorporación de material radiactivo en el cuerpo por parte de una Persona de referencia, donde t es el tiempo de integración en años. Se refiere específicamente a la dosis en un tejido u órgano específico, de forma similar a la dosis externa equivalente.

Dosis efectiva comprometida, E(t) es la suma de los productos de las dosis equivalentes comprometidas en órganos o tejidos y los factores de ponderación de tejido apropiados WT , donde t es _el tiempo de integración en años posteriores a la incorporación. Se considera que el período de compromiso es de 50 años para los adultos y de 70 años para los niños. Esto se refiere específicamente a la dosis para todo el cuerpo, de manera similar a la dosis efectiva externa.

Efectos sociales y psicológicos

Un informe de 2015 en Lancet explicó que los impactos graves de los accidentes nucleares a menudo no se pueden atribuir directamente a la exposición a la radiación, sino a los efectos sociales y psicológicos. Las consecuencias de la radiación de bajo nivel suelen ser más psicológicas que radiológicas. Debido a que el daño causado por la radiación de muy bajo nivel no se puede detectar, las personas expuestas a ella quedan angustiosas e inseguras sobre lo que les sucederá. Muchos creen que han estado fundamentalmente contaminados de por vida y pueden negarse a tener hijos por temor a defectos de nacimiento. Pueden ser rechazados por otros en su comunidad que temen una especie de contagio misterioso.

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 Chernobyl de 1986 en Ucrania. Un estudio completo de 2005 concluyó que "el impacto en la salud mental de Chernobyl es el mayor problema de salud pública desatado por el accidente hasta la fecha". Frank N. von Hippel, un científico estadounidense, comentó sobre el desastre nuclear de Fukushima de 2011 y dijo 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". La evacuación y el desplazamiento a largo plazo de las poblaciones afectadas crean problemas para muchas personas, especialmente para los ancianos y los pacientes hospitalizados.

Un peligro psicológico tan grande no acompaña a otros materiales que ponen a las personas en riesgo de cáncer y otras enfermedades mortales. El miedo visceral no se despierta ampliamente, por ejemplo, por las emisiones diarias de la quema de carbón, aunque, como encontró un estudio de la Academia Nacional de Ciencias, esto causa 10,000 muertes prematuras al año en la población estadounidense de 317,413,000. Se estima que los errores médicos que conducen a la muerte en los hospitales de EE. UU. oscilan entre 44.000 y 98.000. Es "solo la radiación nuclear la que lleva una enorme carga psicológica, ya que lleva un legado histórico único".