Lluvia radiactiva

La lluvia radiactiva es el material radiactivo residual impulsado hacia la atmósfera superior después de una explosión nuclear, llamado así porque "cae" del cielo después de la explosión y la onda de choque ha pasado. Comúnmente se refiere al polvo y las cenizas radiactivos que se crean cuando explota un arma nuclear. La cantidad y la dispersión de la lluvia radioactiva es producto del tamaño del arma y la altitud a la que se detona. La lluvia radiactiva puede arrastrarse con los productos de una nube de pirocúmulos y caer como lluvia negra (lluvia oscurecida por hollín y otras partículas, que cayó entre 30 y 40 minutos después de los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki). Este polvo radiactivo, que generalmente consiste en productos de fisión mezclados con átomos circundantes que se activan con neutrones por exposición, es una forma de contaminación radiactiva.

Tipos de lluvia radiactiva

Fallout viene en dos variedades. El primero es una pequeña cantidad de material cancerígeno con una vida media larga. El segundo, dependiendo de la altura de la detonación, es una gran cantidad de polvo y arena radiactivos con una vida media corta.

Todas las explosiones nucleares producen productos de fisión, material nuclear no fisionado y residuos de armas vaporizados por el calor de la bola de fuego. Estos materiales se limitan a la masa original del dispositivo, pero incluyen radioisótopos con vidas largas. Cuando la bola de fuego nuclear no llega al suelo, esta es la única lluvia radiactiva que se produce. Su cantidad se puede estimar a partir del diseño de fisión-fusión y el rendimiento del arma.

Consecuencias globales

Después de la detonación de un arma en o por encima de la altitud libre de lluvia radiactiva (una ráfaga de aire), los productos de fisión, el material nuclear no fisionado y los residuos de armas vaporizados por el calor de la bola de fuego se condensan en una suspensión de partículas de 10 nm a 20 µm. en diámetro. Este tamaño de material particulado, elevado a la estratosfera, puede tardar meses o años en asentarse, y puede hacerlo en cualquier parte del mundo. Sus características radiactivas aumentan el riesgo estadístico de cáncer. La radiactividad atmosférica elevada sigue siendo medible después de las pruebas nucleares generalizadas de la década de 1950.

La lluvia radiactiva ha ocurrido en todo el mundo; por ejemplo, las personas han estado expuestas al yodo-131 de las pruebas nucleares atmosféricas. Las lluvias radiactivas se acumulan en la vegetación, incluidas frutas y verduras. A partir de 1951, las personas pueden haber estado expuestas, dependiendo de si estaban afuera, el pronóstico del tiempo y si consumieron leche, verduras o frutas contaminadas. La exposición puede ser en una escala de tiempo intermedia o de largo plazo. La escala de tiempo intermedia resulta de la lluvia radiactiva que ha sido depositada en la troposfera y expulsada por la precipitación durante el primer mes. La lluvia radiactiva a largo plazo a veces puede ocurrir por la deposición de partículas diminutas transportadas en la estratosfera.En el momento en que la lluvia radiactiva estratosférica ha comenzado a llegar a la tierra, la radiactividad ha disminuido mucho. Además, después de un año se estima que una cantidad considerable de productos de fisión se mueven de la estratosfera norte a la sur. La escala de tiempo intermedia es entre 1 y 30 días, con consecuencias a largo plazo después de eso.

Después del accidente de Chernobyl se produjeron ejemplos de consecuencias a medio y largo plazo. Chernobyl era una instalación de energía nuclear en la Unión Soviética. En 1986 contaminó accidentalmente más de 5 millones de acres (20 000 kilometros) en Ucrania y Bielorrusia. El combustible principal del reactor era uranio, y alrededor de este había grafito, los cuales fueron vaporizados por la explosión de hidrógeno que destruyó el reactor y rompió su contención. Se estima que 31 personas murieron a las pocas semanas de que esto sucediera, incluidos dos trabajadores de la planta que murieron en el lugar. Aunque los residentes fueron evacuados dentro de las 36 horas, la gente comenzó a quejarse de vómitos, migrañas y otros signos importantes de enfermedad por radiación. Los funcionarios de Ucrania tuvieron que cerrar un área de 18 millas. Los efectos a largo plazo incluyeron al menos 6.000 casos de cáncer de tiroides, principalmente entre niños. Las lluvias radiactivas se extendieron por toda Europa occidental, y el norte de Escandinavia recibió una gran dosis, lo que contaminó los rebaños de renos en Laponia y las verduras para ensalada casi no estaban disponibles en Francia.

Lluvia radiactiva local

Durante las detonaciones de dispositivos a nivel del suelo (explosión superficial), por debajo de la altitud libre de lluvia radiactiva, o en aguas poco profundas, el calor vaporiza grandes cantidades de tierra o agua, que son absorbidas por la nube radiactiva. Este material se vuelve radiactivo cuando se combina con productos de fisión u otros radiocontaminantes, o cuando es activado por neutrones.

La siguiente tabla resume las capacidades de los isótopos comunes para formar lluvia radiactiva. Algunas radiaciones contaminan grandes cantidades de tierra y agua potable causando mutaciones formales a lo largo de la vida animal y humana.

Isótopo	señor	señor	Zr	Mes	ru	Sb	los	los	cs	Licenciado en Letras	La	Ce
Índice refractario	0.2	1.0	1.0	1.0	0.0	0.1	0.0	0.0	0.0	0.3	0.7	1.0

Un estallido en la superficie genera grandes cantidades de material particulado, compuesto de partículas desde menos de 100 nm hasta varios milímetros de diámetro, además de partículas muy finas que contribuyen a la lluvia radiactiva en todo el mundo. Las partículas más grandes se derraman fuera del tallo y caen en cascada por el exterior de la bola de fuego en una corriente descendente incluso cuando la nube se eleva, por lo que la lluvia radiactiva comienza a llegar cerca de la zona cero en una hora. Más de la mitad del total de escombros de bombas cae al suelo en aproximadamente 24 horas como lluvia radiactiva local. Las propiedades químicas de los elementos en la lluvia radioactiva controlan la velocidad a la que se depositan en el suelo. Los elementos menos volátiles se depositan primero.

La contaminación local severa por lluvia radiactiva puede extenderse mucho más allá de la explosión y los efectos térmicos, particularmente en el caso de detonaciones superficiales de alto rendimiento. La trayectoria terrestre de la lluvia radiactiva de una explosión depende del clima desde el momento de la detonación en adelante. Con vientos más fuertes, la lluvia radiactiva viaja más rápido pero tarda el mismo tiempo en descender, por lo que, aunque cubre un camino más amplio, está más dispersa o diluida. Por lo tanto, el ancho del patrón de precipitación radiactiva para cualquier tasa de dosis dada se reduce cuando la distancia a favor del viento aumenta debido a vientos más fuertes. La cantidad total de actividad depositada hasta un momento dado es la misma independientemente del patrón del viento, por lo que las cifras generales de víctimas por precipitación son generalmente independientes de los vientos. Pero las tormentas eléctricas pueden reducir la actividad ya que la lluvia permite que las lluvias radiactivas caigan más rápidamente,

Siempre que las personas permanecen en un área radiológicamente contaminada, dicha contaminación conduce a una exposición inmediata a la radiación externa, así como a un posible riesgo interno posterior por inhalación e ingestión de radiocontaminantes, como el yodo-131 de vida bastante corta, que se acumula en la tiroides..

Factores que afectan la precipitación

Ubicación

Hay dos consideraciones principales para la ubicación de una explosión: la altura y la composición de la superficie. Un arma nuclear detonada en el aire, llamada ráfaga de aire, produce menos lluvia radiactiva que una explosión similar cerca del suelo. Una explosión nuclear en la que la bola de fuego toca el suelo atrae tierra y otros materiales hacia la nube y los neutrones la activan antes de que vuelva a caer al suelo. Una ráfaga de aire produce una cantidad relativamente pequeña de los componentes de metales pesados ​​altamente radiactivos del propio dispositivo.

En caso de estallidos en la superficie del agua, las partículas tienden a ser bastante más ligeras y pequeñas, produciendo menos lluvia radiactiva local pero extendiéndose sobre un área mayor. Las partículas contienen principalmente sales marinas con algo de agua; estos pueden tener un efecto de siembra de nubes que causa lluvia local y áreas de alta precipitación local. La lluvia radiactiva de un estallido de agua de mar es difícil de eliminar una vez que ha penetrado en las superficies porosas porque los productos de fisión están presentes como iones metálicos que se unen químicamente a muchas superficies. El lavado con agua y detergente elimina de forma eficaz menos del 50 % de esta actividad ligada químicamente del hormigón o el acero. La descontaminación completa requiere un tratamiento agresivo como limpieza con chorro de arena o tratamiento ácido. Después de la encrucijadaprueba subacuática, se encontró que la lluvia radiactiva húmeda debe eliminarse inmediatamente de los barcos mediante un lavado continuo con agua (como el sistema de rociadores contra incendios en las cubiertas).

Partes del fondo del mar pueden convertirse en lluvia radiactiva. Después de la prueba de Castle Bravo, el polvo blanco (partículas de óxido de calcio contaminadas que se originan de los corales pulverizados y calcinados) cayó durante varias horas, provocando quemaduras beta y exposición a la radiación a los habitantes de los atolones cercanos y a la tripulación del barco pesquero Daigo Fukuryū Maru. Los científicos llamaron a la lluvia radiactiva nieve de Bikini.

Para las explosiones del subsuelo, existe un fenómeno adicional presente llamado "oleada de base". El oleaje de base es una nube que rueda hacia afuera desde la parte inferior de la columna que se hunde, que es causada por una densidad excesiva de polvo o gotas de agua en el aire. Para los estallidos submarinos, el oleaje visible es, en efecto, una nube de gotas de líquido (generalmente agua) con la propiedad de fluir casi como si fuera un fluido homogéneo. Después de que el agua se evapora, puede persistir una oleada de base invisible de pequeñas partículas radiactivas.

Para los estallidos de tierra bajo la superficie, el oleaje se compone de pequeñas partículas sólidas, pero aún se comporta como un fluido. Un medio suelo-tierra favorece la formación de oleaje de base en un estallido subterráneo. Aunque la oleada de base generalmente contiene solo alrededor del 10% del total de los desechos de la bomba en un estallido bajo la superficie, puede crear dosis de radiación más grandes que la lluvia radiactiva cerca de la detonación, porque llega antes que la lluvia radiactiva, antes de que haya ocurrido mucha desintegración radiactiva.

Meteorológico

Las condiciones meteorológicas influyen en gran medida en las lluvias radiactivas, en particular las precipitaciones locales. Los vientos atmosféricos pueden traer lluvia radiactiva sobre grandes áreas. Por ejemplo, como resultado de la explosión de un dispositivo termonuclear de 15 Mt en la superficie de Castle Bravo en el atolón de Bikini el 1 de marzo de 1954, un área del Pacífico con forma de cigarro se extiende más de 500 km a favor del viento y varía en ancho hasta un máximo de 100 km estaba severamente contaminado. Hay tres versiones muy diferentes del patrón de lluvia radiactiva de esta prueba, porque la lluvia radiactiva se midió solo en una pequeña cantidad de atolones del Pacífico ampliamente espaciados. Las dos versiones alternativas atribuyen los altos niveles de radiación en el norte de Rongelap a un punto caliente a favor del viento causado por la gran cantidad de radiactividad transportada por las partículas de lluvia radiactiva de un tamaño de aproximadamente 50 a 100 micrómetros.

Después de Bravo, se descubrió que la lluvia radiactiva que cae sobre el océano se dispersa en la capa superior del agua (por encima de la termoclina a 100 m de profundidad), y la tasa de dosis equivalente en tierra puede calcularse multiplicando la tasa de dosis en el océano dos días después de la explosión por una factor de aproximadamente 530. En otras pruebas de 1954, incluidas Yankee y Nectar, los puntos calientes fueron mapeados por barcos con sondas sumergibles, y puntos calientes similares ocurrieron en pruebas de 1956 como Zuni y Tewa. Sin embargo, los principales cálculos informáticos "DELFIC" (Código Interpretativo de Fallout de Tierras de Defensa) de EE. UU. utilizan las distribuciones de tamaño natural de las partículas en el suelo en lugar del espectro de barrido posterior al viento, y esto da como resultado patrones de lluvia radiactiva más sencillos que carecen del punto caliente a favor del viento.

La nieve y la lluvia, especialmente si vienen de alturas considerables, aceleran la lluvia radiactiva local. En condiciones meteorológicas especiales, como una lluvia local que se origina por encima de la nube radiactiva, se pueden formar áreas limitadas de fuerte contaminación a favor del viento de una explosión nuclear.

Efectos

Una amplia gama de cambios biológicos puede seguir a la irradiación de animales. Estos varían desde la muerte rápida después de altas dosis de radiación penetrante en todo el cuerpo, hasta vidas esencialmente normales durante un período de tiempo variable hasta el desarrollo de efectos de radiación retardados, en una parte de la población expuesta, después de exposiciones a dosis bajas.

La unidad de exposición real es el röntgen, definido en ionizaciones por unidad de volumen de aire. Todos los instrumentos basados ​​en ionización (incluidos los contadores Geiger y las cámaras de ionización) miden la exposición. Sin embargo, los efectos dependen de la energía por unidad de masa, no de la exposición medida en el aire. Un depósito de 1 julio por kilogramo tiene la unidad de 1 gray (Gy). Para rayos gamma de energía de 1 MeV, una exposición de 1 röntgen en el aire produce una dosis de alrededor de 0,01 gray (1 centigray, cGy) en agua o tejido superficial. Debido a la protección del tejido que rodea los huesos, la médula ósea solo recibe alrededor de 0,67 cGy cuando la exposición al aire es de 1 röntgen y la dosis en la superficie de la piel es de 1 cGy. Se informaron algunos valores más bajos para la cantidad de radiación que mataría al 50% del personal (LD ₅₀) se refieren a la dosis en la médula ósea, que es solo el 67% de la dosis en el aire.

Término corto

La dosis que sería letal para el 50 % de una población es un parámetro común que se utiliza para comparar los efectos de varios tipos o circunstancias de lluvia radiactiva. Por lo general, el término se define para un tiempo específico y se limita a estudios de letalidad aguda. Los períodos de tiempo comunes utilizados son de 30 días o menos para la mayoría de los animales de laboratorio pequeños y de 60 días para los animales grandes y los seres humanos. La cifra de LD ₅₀ supone que las personas no recibieron otras lesiones ni tratamiento médico.

En la década de 1950, la LD ₅₀ para los rayos gamma se fijó en 3,5 Gy, mientras que en condiciones de guerra más extremas (mala dieta, poca atención médica, enfermería deficiente) la LD ₅₀fue de 2,5 Gy (250 rad). Ha habido pocos casos documentados de supervivencia más allá de 6 Gy. Una persona en Chernóbil sobrevivió a una dosis de más de 10 Gy, pero muchas de las personas expuestas allí no estuvieron expuestas uniformemente en todo el cuerpo. Si una persona está expuesta de manera no homogénea, es menos probable que una dosis dada (promediada en todo el cuerpo) sea letal. Por ejemplo, si una persona recibe una dosis en la mano o la parte baja del brazo de 100 Gy, lo que le da una dosis total de 4 Gy, es más probable que sobreviva que una persona que recibe una dosis de 4 Gy en todo el cuerpo. Una dosis manual de 10 Gy o más probablemente provocaría la pérdida de la mano. Un radiólogo industrial británico que se estimó que recibió una dosis manual de 100 Gy a lo largo de su vida perdió la mano debido a una dermatitis por radiación. La mayoría de las personas se enferman después de una exposición a 1 Gy o más. Los fetos de mujeres embarazadas suelen ser más vulnerables a la radiación y pueden sufrir un aborto espontáneo, especialmente en el primer trimestre.

Una hora después de un estallido en la superficie, la radiación de la lluvia radiactiva en la región del cráter es de 30 grises por hora (Gy/h). Las tasas de dosis civiles en tiempos de paz oscilan entre 30 y 100 µGy por año.

La radiación radiactiva decae relativamente rápido con el tiempo. La mayoría de las áreas se vuelven bastante seguras para viajar y descontaminarse después de tres a cinco semanas.

Para rendimientos de hasta 10 kt, la radiación inmediata es el principal productor de bajas en el campo de batalla. Los seres humanos que reciben una dosis incapacitante aguda (30 Gy) tienen un rendimiento degradado casi inmediatamente y se vuelven ineficaces en varias horas. Sin embargo, no mueren hasta cinco o seis días después de la exposición, suponiendo que no reciban otras lesiones. Las personas que reciben menos de un total de 1,5 Gy no están incapacitadas. Las personas que reciben dosis superiores a 1,5 Gy quedan discapacitadas y algunas eventualmente mueren.

Una dosis de 5,3 Gy a 8,3 Gy se considera letal pero no incapacitante de inmediato. El personal expuesto a esta cantidad de radiación ve degradado su rendimiento cognitivo en dos o tres horas, dependiendo de cuán exigentes físicamente sean las tareas que debe realizar, y permanece en este estado de discapacidad al menos dos días. Sin embargo, en ese momento experimentan un período de recuperación y pueden realizar tareas no exigentes durante unos seis días, después de lo cual recaen durante unas cuatro semanas. En este momento, comienzan a mostrar síntomas de envenenamiento por radiación de suficiente gravedad como para volverlos totalmente ineficaces. La muerte sigue aproximadamente seis semanas después de la exposición, aunque los resultados pueden variar.

A largo plazo

Los efectos tardíos o diferidos de la radiación ocurren después de una amplia gama de dosis y tasas de dosis. Los efectos retardados pueden aparecer meses o años después de la irradiación e incluyen una amplia variedad de efectos que afectan a casi todos los tejidos u órganos. Algunas de las posibles consecuencias tardías de la lesión por radiación, con tasas superiores a la prevalencia de fondo, según la dosis absorbida, incluyen carcinogénesis, formación de cataratas, radiodermatitis crónica, disminución de la fertilidad y mutaciones genéticas.

Actualmente, el único efecto teratológico observado en humanos después de ataques nucleares en áreas densamente pobladas es la microcefalia, que es la única malformación comprobada, o anomalía congénita, que se encuentra en fetos humanos en desarrollo en el útero presentes durante los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki. De todas las mujeres embarazadas que estuvieron lo suficientemente cerca como para estar expuestas al rápido estallido de intensas dosis de neutrones y rayos gamma en las dos ciudades, el número total de niños nacidos con microcefalia fue inferior a 50. No se encontró un aumento estadísticamente demostrable de malformaciones congénitas entre los más tarde concibió niños nacidos de sobrevivientes de las detonaciones nucleares en Hiroshima y Nagasaki.Las mujeres sobrevivientes de Hiroshima y Nagasaki que pudieron concebir y estuvieron expuestas a cantidades sustanciales de radiación continuaron y tuvieron hijos sin una mayor incidencia de anormalidades que el promedio japonés.

El Baby Tooth Survey, fundado por el equipo formado por marido y mujer de los médicos Eric Reiss y Louise Reiss, fue un esfuerzo de investigación centrado en detectar la presencia de estroncio-90, un isótopo radiactivo causante de cáncer creado por las más de 400 pruebas atómicas realizadas en la superficie. que se absorbe del agua y los productos lácteos en los huesos y dientes dada su similitud química con el calcio. El equipo envió formularios de recolección a escuelas en el área de St. Louis, Missouri, con la esperanza de recolectar 50,000 dientes cada año. Finalmente, el proyecto recolectó más de 300,000 dientes de niños de varias edades antes de que finalizara el proyecto en 1970.

Los resultados preliminares de la Encuesta de dientes de leche se publicaron en la edición del 24 de noviembre de 1961 de la revista Science y mostraron que los niveles de estroncio-90 habían aumentado constantemente en los niños nacidos en la década de 1950, y los nacidos más tarde mostraban los aumentos más pronunciados. Los resultados de un estudio más completo de los elementos encontrados en los dientes recolectados mostraron que los niños nacidos después de 1963 tenían niveles de estroncio-90 en sus dientes de leche que eran 50 veces más altos que los encontrados en los niños nacidos antes de que comenzaran las pruebas atómicas a gran escala. Los hallazgos ayudaron a convencer al presidente de los EE. UU., John F. Kennedy, de firmar el Tratado de Prohibición Parcial de Pruebas Nucleares con el Reino Unido y la Unión Soviética, que puso fin a las pruebas de armas nucleares en la superficie que crearon la mayor cantidad de lluvia nuclear atmosférica.

La encuesta sobre dientes de leche fue una "campaña [que] empleó efectivamente una variedad de estrategias de defensa de los medios" para alarmar al público y "galvanizó" el apoyo contra las pruebas nucleares atmosféricas, y poner fin a dichas pruebas se considera comúnmente como un resultado positivo para un multitud de otras razones. La encuesta no pudo mostrar en ese momento, ni en las décadas que han transcurrido, que los niveles de estroncio-90 global o la lluvia radiactiva en general fueran de alguna manera una amenaza para la vida, principalmente porque "50 veces el estroncio-90 de antes"pruebas nucleares" es un número minúsculo, y la multiplicación de números minúsculos da como resultado solo un número minúsculo ligeramente mayor. Además, el Proyecto de Radiación y Salud Pública, que actualmente conserva los dientes, ha tenido su postura y publicaciones muy criticadas: un artículo de 2003 en The New York Times afirma que el trabajo del grupo ha sido controvertido y tiene poca credibilidad con el establecimiento científico. De manera similar, en un artículo de abril de 2014 en Popular Science, Sarah Fecht explica que el trabajo del grupo, específicamente el caso ampliamente discutido de seleccionar datos para sugerir que las consecuencias del accidente de Fukushima en 2011 causaron muertes infantiles en Estados Unidos, es "ciencia basura", ya que a pesar de que sus artículos fueron revisados ​​por pares, todos los intentos independientes de corroborar sus resultados arrojan hallazgos que no están de acuerdo con lo que sugiere la organización. Anteriormente, la organización también había tratado de sugerir que sucedió lo mismo después del accidente de Three Mile Island en 1979, pero también se expuso que esto no tenía fundamento.La encuesta dental y la expansión de la organización para intentar el mismo enfoque de prohibición de pruebas con las centrales eléctricas nucleares de EE. UU. Como nuevo objetivo, también se detallan y etiquetan críticamente como el "problema del hada de los dientes" por parte de la Comisión Reguladora Nuclear.

Efectos sobre el medio ambiente

En el caso de un intercambio nuclear a gran escala, los efectos serían drásticos en el medio ambiente y directamente en la población humana. Dentro de las zonas de explosión directa, todo sería vaporizado y destruido. Las ciudades dañadas pero no completamente destruidas perderían su sistema de agua debido a la pérdida de energía y la ruptura de las líneas de suministro. Dentro del patrón local de lluvia radiactiva, los suministros de agua de las áreas suburbanas se contaminarían extremadamente. En este punto, el agua almacenada sería la única agua segura para usar. Toda el agua superficial dentro de la lluvia radiactiva estaría contaminada por los productos de fisión que caen.

Dentro de los primeros meses del intercambio nuclear, la lluvia radiactiva continuará desarrollándose y perjudicando el medio ambiente. El polvo, el humo y las partículas radiactivas caerán cientos de kilómetros a favor del viento del punto de explosión y contaminarán los suministros de agua superficial. El yodo-131 sería el producto de fisión dominante en los primeros meses, y en los meses siguientes el producto de fisión dominante sería el estroncio-90. Estos productos de fisión permanecerían en el polvo de la lluvia radiactiva, lo que provocaría la contaminación de ríos, lagos, sedimentos y suelos con la lluvia radiactiva.

Los suministros de agua de las áreas rurales estarían un poco menos contaminados por partículas de fisión en lluvias radiactivas a mediano y largo plazo que las ciudades y las áreas suburbanas. Sin contaminación adicional, los lagos, embalses, ríos y escorrentías estarían gradualmente menos contaminados a medida que el agua continuara fluyendo a través de su sistema.

Sin embargo, los suministros de agua subterránea, como los acuíferos, permanecerían inicialmente sin contaminar en caso de una lluvia radiactiva. Con el tiempo, el agua subterránea podría contaminarse con partículas radiactivas y permanecería contaminada durante más de 10 años después de un enfrentamiento nuclear. Tomaría cientos o miles de años para que un acuífero se vuelva completamente puro. El agua subterránea seguiría siendo más segura que los suministros de agua superficial y tendría que consumirse en dosis más pequeñas. A largo plazo, el cesio-137 y el estroncio-90 serían los principales radionúclidos que afectarían los suministros de agua dulce.

Los peligros de la lluvia radiactiva no se limitan al aumento de los riesgos de cáncer y enfermedad por radiación, sino que también incluyen la presencia de radionucleidos en los órganos humanos provenientes de los alimentos. Un evento de lluvia radiactiva dejaría partículas de fisión en el suelo para que los animales las consuman, seguidas por los humanos. La leche, la carne, el pescado, las verduras, los cereales y otros alimentos contaminados radiactivamente serían peligrosos debido a la lluvia radiactiva.

Desde 1945 hasta 1967, EE. UU. realizó cientos de pruebas de armas nucleares. Las pruebas atmosféricas se llevaron a cabo en los EE. UU. continentales durante este tiempo y, como consecuencia, los científicos han podido estudiar el efecto de la lluvia radiactiva en el medio ambiente. Las detonaciones realizadas cerca de la superficie de la tierra irradiaron miles de toneladas de suelo. Del material arrastrado a la atmósfera, porciones de material radiactivo serán transportadas por vientos de baja altitud y depositadas en áreas circundantes como polvo radiactivo. El material interceptado por los vientos de gran altura seguirá su viaje. Cuando una nube de radiación a gran altura está expuesta a la lluvia, la lluvia radiactiva contaminará el área a favor del viento que se encuentra debajo.

Los campos agrícolas y las plantas absorberán el material contaminado y los animales consumirán el material radiactivo. Como resultado, la lluvia radiactiva puede hacer que el ganado se enferme o muera y, si se consume, el material radiactivo se transmitirá a los humanos.

El daño a otros organismos vivos como resultado de la lluvia radiactiva depende de la especie. Los mamíferos en particular son extremadamente sensibles a la radiación nuclear, seguidos de aves, plantas, peces, reptiles, crustáceos, insectos, musgos, líquenes, algas, bacterias, moluscos y virus.

El climatólogo Alan Robock y el profesor de ciencias atmosféricas y oceánicas Brian Toon crearon un modelo de una hipotética guerra nuclear a pequeña escala que tendría aproximadamente 100 armas utilizadas. En este escenario, los incendios generarían suficiente hollín en la atmósfera para bloquear la luz solar, lo que reduciría las temperaturas globales en más de un grado centígrado. El resultado tendría el potencial de crear una inseguridad alimentaria generalizada (hambruna nuclear). Como resultado, las precipitaciones en todo el mundo se verían interrumpidas. Si se introdujera suficiente hollín en la atmósfera superior, la capa de ozono del planeta podría agotarse, lo que afectaría el crecimiento de las plantas y la salud humana.

La radiación de la lluvia radiactiva permanecería en el suelo, las plantas y las cadenas alimentarias durante años. Las cadenas alimentarias marinas son más vulnerables a la lluvia radiactiva y a los efectos del hollín en la atmósfera.

El detrimento de los radionúclidos radiactivos en la cadena alimentaria humana es evidente en los estudios de líquenes, caribúes y esquimales en Alaska. El efecto primario observado en humanos fue la disfunción tiroidea. El resultado de una lluvia radiactiva nuclear es increíblemente perjudicial para la supervivencia humana y la biosfera. La lluvia radiactiva altera la calidad de nuestra atmósfera, suelo y agua y provoca la extinción de especies.

Protección contra lluvia radioactiva

Durante la Guerra Fría, los gobiernos de los EE. UU., la URSS, Gran Bretaña y China intentaron educar a sus ciudadanos sobre cómo sobrevivir a un ataque nuclear proporcionando procedimientos para minimizar la exposición a corto plazo a la lluvia radiactiva. Este esfuerzo se conoció comúnmente como Defensa Civil.

La protección contra la lluvia radiactiva se ocupa casi exclusivamente de la protección contra la radiación. La radiación de una lluvia radiactiva se encuentra en las formas de radiación alfa, beta y gamma, y ​​como la ropa común brinda protección contra la radiación alfa y beta, la mayoría de las medidas de protección contra la lluvia radiactiva tratan de reducir la exposición a la radiación gamma. A los efectos del blindaje contra la radiación, muchos materiales tienen un grosor característico que se reduce a la mitad.: el espesor de una capa de un material suficiente para reducir la exposición a la radiación gamma en un 50%. Los espesores a la mitad de los materiales comunes incluyen: 1 cm (0,4 pulgadas) de plomo, 6 cm (2,4 pulgadas) de hormigón, 9 cm (3,6 pulgadas) de tierra apisonada o 150 m (500 pies) de aire. Cuando se construyen múltiples espesores, el blindaje se multiplica. Un escudo de lluvia práctico es diez espesores reducidos a la mitad de un material dado, como 90 cm (36 pulgadas) de tierra compactada, lo que reduce la exposición a los rayos gamma en aproximadamente 1024 veces (2). Un refugio construido con estos materiales con el fin de protegerse contra la lluvia radioactiva se conoce como refugio contra la lluvia radioactiva.

Equipo de protección personal

A medida que el sector de la energía nuclear continúa creciendo, la retórica internacional en torno a la guerra nuclear se intensifica y persiste la amenaza siempre presente de que los materiales radiactivos caigan en manos de personas peligrosas, muchos científicos están trabajando arduamente para encontrar la mejor manera de proteger los órganos humanos de los efectos nocivos de la radiación de alta energía. El síndrome de radiación aguda (ARS) es el riesgo más inmediato para los humanos cuando se exponen a radiación ionizante en dosis superiores a alrededor de 0,1 Gy/h. Es poco probable que la radiación en el espectro de baja energía (radiación alfa y beta) con un poder de penetración mínimo cause daño significativo a los órganos internos. Sin embargo, el alto poder de penetración de la radiación gamma y de neutrones penetra fácilmente en la piel y muchos mecanismos de protección delgados para causar la degeneración celular en las células madre que se encuentran en la médula ósea. Si bien el blindaje de cuerpo completo en un refugio anticaída seguro como se describe anteriormente es la forma más óptima de protección contra la radiación, requiere estar encerrado en un búnker muy grueso durante una cantidad significativa de tiempo. En caso de una catástrofe nuclear de cualquier tipo, es imperativo contar con equipos de protección móviles para el personal médico y de seguridad para realizar la contención, evacuación y cualquier otro objetivo importante de seguridad pública. La masa del material de blindaje requerido para proteger adecuadamente todo el cuerpo de la radiación de alta energía haría esencialmente imposible el movimiento funcional. Esto ha llevado a los científicos a comenzar a investigar la idea de la protección parcial del cuerpo: una estrategia inspirada en el trasplante de células madre hematopoyéticas (TPH).Se puede encontrar más información sobre el blindaje de la médula ósea en el artículo de Health Physics Radiation Safety Journal Selective Shielding of Bone Marrow: An Approach to Protecting Humans from External Gamma Radiation, o en la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) y la Nuclear Informe de 2015 de la Agencia de Energía (NEA): Protección radiológica ocupacional en la gestión de accidentes graves.

La regla siete-diez

El peligro de radiación por lluvia radiactiva también disminuye rápidamente con el tiempo debido en gran parte a la desintegración exponencial de los radionucleidos individuales. Un libro de Cresson H. Kearny presenta datos que muestran que durante los primeros días después de la explosión, la tasa de dosis de radiación se reduce en un factor de diez por cada aumento de siete veces en el número de horas desde la explosión. Presenta datos que muestran que "la tasa de dosis tarda aproximadamente siete veces más en decaer de 1000 roentgens por hora (1000 R/h) a 10 R/h (48 horas) que en decaer de 1000 R/h a 100 R /h (7 horas)". Esta es una regla empírica basada en datos observados, no una relación precisa.

Guías del gobierno de los Estados Unidos para la protección contra lluvia radiactiva

El gobierno de los Estados Unidos, a menudo la Oficina de Defensa Civil del Departamento de Defensa, proporcionó guías para la protección contra lluvia radiactiva en la década de 1960, con frecuencia en forma de folletos. Estos folletos proporcionaron información sobre cómo sobrevivir mejor a la lluvia radiactiva. También incluyeron instrucciones para varios refugios contra lluvia radiactiva, ya sea para una familia, un hospital o un refugio escolar. También había instrucciones sobre cómo crear un refugio antiaéreo improvisado y qué hacer para aumentar mejor las posibilidades de supervivencia de una persona si no estaba preparada.

La idea central de estas guías es que los materiales como el concreto, la tierra y la arena son necesarios para proteger a una persona de las partículas y la radiación. Se necesita una cantidad significativa de materiales de este tipo para proteger a una persona de la radiación radiactiva, por lo que la ropa de seguridad no puede proteger a una persona de la radiación radiactiva. Sin embargo, la ropa protectora puede evitar que las partículas de la lluvia radiactiva lleguen al cuerpo de una persona, pero la radiación de estas partículas seguirá penetrando a través de la ropa. Para que la ropa de seguridad pueda bloquear la radiación radiactiva, tendría que ser tan gruesa y pesada que una persona no pudiera funcionar.

Estas guías indicaron que los refugios contra lluvia radiactiva deberían contener suficientes recursos para mantener con vida a sus ocupantes hasta por dos semanas. Se prefirieron los albergues comunitarios a los albergues unifamiliares. Cuantas más personas haya en un albergue, mayor cantidad y variedad de recursos con los que estará equipado ese albergue. Los refugios de estas comunidades también ayudarían a facilitar los esfuerzos para recuperar la comunidad en el futuro. Los refugios unifamiliares deben construirse bajo tierra si es posible. Se podrían hacer muchos tipos diferentes de refugios contra lluvia radiactiva por una cantidad de dinero relativamente pequeña.Un formato común para los refugios contra precipitaciones radiactivas era construir el refugio bajo tierra, con bloques de concreto sólido para que sirvieran como techo. Si un refugio solo podía estar parcialmente bajo tierra, se recomendaba amontonar sobre ese refugio con la mayor cantidad de tierra posible. Si una casa tiene un sótano, es mejor que se construya un refugio antinuclear en una esquina del sótano. El centro de un sótano es donde habrá la mayor parte de la radiación porque la forma más fácil de que la radiación ingrese a un sótano es desde el piso de arriba. Las dos paredes del refugio en una esquina del sótano serán las paredes del sótano que están rodeadas de tierra afuera. Se recomendaron bloques de hormigón rellenos de arena o tierra para las otras dos paredes.Se deben usar bloques de concreto, o algún otro material denso, como techo para un refugio contra la lluvia radiactiva en el sótano porque el piso de una casa no es un techo adecuado para un refugio contra la lluvia radiactiva. Estos refugios deben contener agua, alimentos, herramientas y un método para tratar los desechos humanos.

Si una persona no tenía un refugio construido previamente, estas guías recomendaban intentar meterse bajo tierra. Si una persona tenía un sótano pero no un refugio, debería poner comida, agua y un contenedor de basura en la esquina del sótano. Luego, los elementos, como los muebles, deben apilarse para crear paredes alrededor de la persona en la esquina. Si no se puede llegar al subsuelo, se recomienda un edificio alto de apartamentos al menos a diez millas de la explosión como un buen refugio contra la lluvia radioactiva. Las personas en estos edificios deben acercarse lo más posible al centro del edificio y evitar las plantas superiores y bajas.

Las escuelas fueron los refugios radiactivos preferidos según la Oficina de Defensa Civil. Las escuelas, sin incluir las universidades, contenían una cuarta parte de la población de los Estados Unidos cuando estaban en sesión en ese momento. La distribución de las escuelas en todo el país reflejaba la densidad de la población y, a menudo, era el mejor edificio de una comunidad para actuar como refugio contra la lluvia radiactiva. Las escuelas también ya tenían una organización con líderes establecidos. La Oficina de Defensa Civil recomendó modificar las escuelas actuales y la construcción de escuelas futuras para incluir paredes y techos más gruesos, sistemas eléctricos mejor protegidos, un sistema de ventilación purificadora y una bomba de agua protegida.La Oficina de Defensa Civil determinó que se necesitaban 10 pies cuadrados de área neta por persona en las escuelas que iban a funcionar como refugio contra lluvia radiactiva. Un aula normal podría proporcionar un espacio para dormir a 180 personas. Si ocurriera un ataque, todos los muebles innecesarios se sacarían de las aulas para hacer más espacio para las personas. Se recomendó mantener una o dos mesas en la sala, si es posible, para usarlas como estación de servicio de alimentos.

La Oficina de Defensa Civil llevó a cabo cuatro estudios de casos para determinar el costo de convertir cuatro escuelas permanentes en refugios antiaéreos y cuál sería su capacidad. El costo de las escuelas por ocupante en la década de 1960 era de $66,00, $127,00, $50,00 y $180,00. La capacidad de personas que estas escuelas podían albergar como albergues era de 735, 511, 484 y 460 respectivamente.

El Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU. y la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias, en coordinación con otras agencias relacionadas con la protección pública después de una detonación nuclear, han desarrollado documentos de orientación más recientes que se basan en los marcos de Defensa Civil más antiguos. La Guía de planificación para la respuesta a una detonación nuclear se publicó en 2022 y proporcionó un análisis detallado y una planificación de la respuesta para las jurisdicciones del gobierno local.

Accidente de reactor nuclear

Fallout también puede referirse a accidentes nucleares, aunque un reactor nuclear no explota como un arma nuclear. La firma isotópica de la lluvia radiactiva de una bomba es muy diferente de la lluvia radiactiva de un accidente grave en un reactor de potencia (como Chernobyl o Fukushima).

Las diferencias clave están en la volatilidad y la vida media.

Volatilidad

El punto de ebullición de un elemento (o sus compuestos) es capaz de controlar el porcentaje de ese elemento que libera un accidente en un reactor de potencia. La capacidad de un elemento para formar un sólido controla la velocidad a la que se deposita en el suelo después de haber sido inyectado a la atmósfera por una detonación o un accidente nuclear.

Media vida

Una vida media es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de la radiación de una sustancia específica. Una gran cantidad de isótopos de vida corta, como el Zr, están presentes en la lluvia radiactiva de las bombas. Este isótopo y otros isótopos de vida corta se generan constantemente en un reactor de potencia, pero debido a que la criticidad ocurre durante un largo período de tiempo, la mayoría de estos isótopos de vida corta se desintegran antes de que puedan liberarse.

Medidas preventivas

La lluvia radiactiva puede ocurrir debido a un número de fuentes diferentes. Una de las fuentes potenciales más comunes de lluvia radiactiva es la de los reactores nucleares. Debido a esto, se deben tomar medidas para garantizar que se controle el riesgo de lluvia radiactiva en los reactores nucleares. En las décadas de 1950 y 1960, la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos (AEC, por sus siglas en inglés) comenzó a desarrollar normas de seguridad contra la lluvia radiactiva para los reactores nucleares civiles. Debido a que los efectos de la lluvia radiactiva son más generalizados y más duraderos que otras formas de accidentes de producción de energía, la AEC deseaba una respuesta más proactiva que nunca ante posibles accidentes.Un paso para prevenir accidentes en reactores nucleares fue la Ley Price-Anderson. Aprobada por el Congreso en 1957, la Ley Price-Anderson aseguró la asistencia del gobierno por encima de los $60 millones cubiertos por las compañías de seguros privadas en el caso de un accidente en un reactor nuclear. El objetivo principal de la Ley Price-Anderson era proteger a las empresas multimillonarias que supervisan la producción de reactores nucleares. Sin esta protección, la industria de los reactores nucleares podría llegar a detenerse y las medidas de protección contra la lluvia radiactiva se reducirían. Sin embargo, debido a la experiencia limitada en tecnología de reactores nucleares, los ingenieros tuvieron dificultades para calcular el riesgo potencial de la radiación liberada.Los ingenieros se vieron obligados a imaginar cada accidente improbable y las posibles consecuencias asociadas con cada accidente. Las regulaciones de la AEC contra la potencial lluvia radiactiva del reactor nuclear se centraron en la capacidad de la planta de energía para el Accidente Máximo Creíble, o MCA. El MCA involucró una "gran liberación de isótopos radiactivos después de una fusión sustancial del combustible del reactor cuando el sistema de refrigeración del reactor falló debido a un accidente por pérdida de refrigerante".La prevención de la MCA permitió una serie de nuevas medidas preventivas de lluvia radiactiva. Se habilitaron sistemas de seguridad estáticos, o sistemas sin fuentes de energía o entrada del usuario, para evitar posibles errores humanos. Los edificios de contención, por ejemplo, fueron confiablemente efectivos para contener una liberación de radiación y no necesitaron ser alimentados o encendidos para operar. Los sistemas de protección activos, aunque mucho menos confiables, pueden hacer muchas cosas que los sistemas estáticos no pueden. Por ejemplo, un sistema para reemplazar el escape de vapor de un sistema de enfriamiento con agua de enfriamiento podría evitar que el combustible del reactor se derrita. Sin embargo, este sistema necesitaría un sensor para detectar la presencia de vapor liberado. Los sensores pueden fallar, y los resultados de la falta de medidas preventivas darían lugar a una lluvia radiactiva local. La AEC tuvo que elegir, entonces, entre sistemas activos y estáticos para proteger al público de la lluvia radiactiva. Con la falta de estándares establecidos y cálculos probabilísticos, la AEC y la industria se dividieron sobre las mejores precauciones de seguridad para usar. Esta división dio origen a la Comisión Reguladora Nuclear, o NRC. La NRC estaba comprometida con las 'regulaciones a través de la investigación', lo que le dio al comité regulador un banco de conocimientos de investigación sobre el cual elaborar sus regulaciones. Gran parte de la investigación realizada por la NRC buscó mover los sistemas de seguridad de un punto de vista determinista a un nuevo enfoque probabilístico. El enfoque determinista buscaba prever todos los problemas antes de que surgieran. El enfoque probabilístico utiliza un enfoque más matemático para sopesar los riesgos de posibles fugas de radiación.Hoy en día, la NRC sigue siendo el principal comité regulador de las centrales eléctricas de reactores nucleares.

Determinación del alcance de la lluvia radiactiva

La Escala Internacional de Sucesos Nucleares y Radiológicos (INES) es la principal forma de categorizar los efectos potenciales sobre la salud y el medio ambiente de un suceso nuclear o radiológico y comunicarlo al público. La escala, que fue desarrollada en 1990 por la Agencia Internacional de Energía Atómica y la Agencia de Energía Nuclear de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos, clasifica estos accidentes nucleares según el impacto potencial de la lluvia radiactiva:

• Defensa en profundidad: esta es la forma más baja de accidentes nucleares y se refiere a eventos que no tienen un impacto directo en las personas o el medio ambiente, pero que deben tenerse en cuenta para mejorar las medidas de seguridad futuras.
• Barreras y control radiológico: esta categoría se refiere a eventos que no tienen un impacto directo sobre las personas o el medio ambiente y solo se refieren al daño causado dentro de las instalaciones principales.
• Personas y Medio Ambiente: Esta sección de la escala consta de accidentes nucleares más graves. Los eventos en esta categoría podrían causar que la radiación se propague a las personas cercanas al lugar del accidente. Esto también incluye una liberación generalizada no planificada del material radiactivo.

La escala INES está compuesta por siete escalones que categorizan los eventos nucleares, que van desde anomalías que deben registrarse para mejorar las medidas de seguridad hasta accidentes graves que requieren una acción inmediata.

Chernóbil

La explosión del reactor nuclear de Chernobyl en 1986 se clasificó como un accidente de nivel 7, que es la clasificación más alta posible en la escala INES, debido a los efectos ambientales y de salud generalizados y a la "liberación externa de una fracción significativa del inventario del núcleo del reactor". El accidente nuclear sigue siendo el único accidente en la energía nuclear comercial que provocó muertes relacionadas con la radiación. La explosión de vapor y los incendios liberaron aproximadamente 5200 PBq, o al menos el 5 por ciento del núcleo del reactor, a la atmósfera. La explosión en sí resultó en la muerte de dos trabajadores de la planta, mientras que 28 personas murieron durante las semanas siguientes por envenenamiento por radiación grave.Además, los niños pequeños y adolescentes de las áreas más contaminadas por la exposición a la radiación mostraron un aumento en el riesgo de cáncer de tiroides, aunque el Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de la Radiación Atómica afirmó que "no hay evidencia de un impacto importante en la salud pública". " aparte de eso. El accidente nuclear también se cobró un alto precio en el medio ambiente, incluida la contaminación en entornos urbanos causada por la deposición de radionucleidos y la contaminación de “diferentes tipos de cultivos, en particular, vegetales de hojas verdes… dependiendo de los niveles de deposición y el tiempo de cultivo. temporada".

Isla de las tres millas

La fusión nuclear en Three Mile Island en 1979 fue categorizada como un accidente de Nivel 5 en la escala INES debido al “daño severo al núcleo del reactor” y la fuga de radiación causada por el incidente. Three Mile Island fue el accidente más grave en la historia de las centrales nucleares comerciales estadounidenses, pero los efectos fueron diferentes a los del accidente de Chernobyl. Un estudio realizado por la Comisión Reguladora Nuclear después del incidente revela que los casi 2 millones de personas que rodean la planta de Three Mile Island “se estima que recibieron una dosis de radiación promedio de solo 1 milirem por encima de la dosis de fondo habitual”.Además, a diferencia de los afectados por la radiación en el accidente de Chernóbil, el desarrollo del cáncer de tiroides en los habitantes de Three Mile Island fue “menos agresivo y menos avanzado”.

fukushima

Al igual que el incidente de Three Mile Island, el incidente en Fukushima se clasificó inicialmente como un accidente de nivel 5 en la escala INES después de que un tsunami inutilizó el suministro de energía y el enfriamiento de tres reactores, que luego sufrieron un derretimiento significativo en los días siguientes. Sin embargo, después de combinar los eventos en los tres reactores en lugar de evaluarlos individualmente, el accidente se elevó a un Nivel 7 de INES. La exposición a la radiación del incidente provocó una evacuación recomendada para los habitantes a una distancia de hasta 30 km de la planta. Sin embargo, también fue difícil rastrear dicha exposición porque 23 de las 24 estaciones de monitoreo radiactivo también fueron inutilizadas por el tsunami.La eliminación del agua contaminada, tanto en la propia planta como en el agua de escorrentía que se esparcía al mar y las áreas cercanas, se convirtió en un gran desafío para el gobierno japonés y los trabajadores de la planta. Durante el período de contención posterior al accidente, se liberaron en el mar miles de metros cúbicos de agua ligeramente contaminada para liberar el almacenamiento de más agua contaminada en los edificios del reactor y la turbina. Sin embargo, las consecuencias del accidente de Fukushima tuvieron un impacto mínimo en la población circundante. Según el Institut de Radioprotection et de Surêté Nucléaire, más del 62 por ciento de los residentes evaluados dentro de la prefectura de Fukushima recibieron dosis externas de menos de 1 mSv en los cuatro meses posteriores al accidente.Además, la comparación de campañas de detección para niños dentro de la prefectura de Fukushima y en el resto del país no reveló diferencias significativas en el riesgo de cáncer de tiroides.

Normas internacionales de seguridad nuclear

Fundado en 1974, el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) se creó para establecer estándares internacionales para la seguridad de los reactores nucleares. Sin embargo, sin una fuerza policial adecuada, las directrices establecidas por el OIEA a menudo se trataban a la ligera o se ignoraban por completo. En 1986, el desastre de Chernobyl demostró que la seguridad internacional de los reactores nucleares no debía tomarse a la ligera. Incluso en medio de la Guerra Fría, la Comisión Reguladora Nuclear buscó mejorar la seguridad de los reactores nucleares soviéticos. Como señaló el director general del OIEA, Hans Blix, "una nube de radiación no conoce fronteras internacionales".La NRC mostró a los soviéticos las pautas de seguridad utilizadas en los EE. UU.: regulación capaz, operaciones con mentalidad de seguridad y diseños de plantas efectivos. Los soviéticos, sin embargo, tenían su propia prioridad: mantener la planta en funcionamiento a toda costa. Al final, prevaleció el mismo cambio entre diseños de seguridad deterministas a diseños de seguridad probabilísticos. En 1989, se formó la Asociación Mundial de Operadores Nucleares (WANO) para cooperar con el OIEA a fin de garantizar los mismos tres pilares de la seguridad de los reactores a través de las fronteras internacionales. En 1991, WANO concluyó (utilizando un enfoque de seguridad probabilística) que no se podía confiar en todos los reactores nucleares controlados anteriormente por los comunistas y que debían cerrarse. En comparación con un "Plan Marshall nuclear", se realizaron esfuerzos durante las décadas de 1990 y 2000 para garantizar estándares internacionales de seguridad para todos los reactores nucleares.