Nuestro mundo radiactivo / CIENCIORAMA 1

Derechos: Bongo Comics y Fox Networks

Nuestro mundo radiactivo

Octavio Alonso Lara Lima

Marge, ¿hay otro hombre

en esta casa? ¿un hombre

radiactivo?

Homero Simpson

A darle átomos

Al reflexionar sobre el medio ambiente, es usual y evidente considerar algunas de sus

peculiaridades físicas como la humedad, la temperatura y la presión atmosférica,

porque nuestro cuerpo tiene una serie de mecanismos que le permiten percibirlas en

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menor o mayor grado. Sin embargo existen otras peculiaridades conspicuas de las

que no nos damos cuenta pero allí están, una de ellas es la radiactividad ambiental.

Es común que en los medios de comunicación se hable de radiactividad y no

se trate de buenas noticias, por ejemplo, el accidente en la planta termonuclear de

Fukushuima en Japón, o que en la industria del entretenimiento se utilice el término

para agregar fantasía a sus mundos como por ejemplo el del personaje de Hulk, el

hombre radiactivo o los 4 fantásticos, entre una larga lista. Por todo esto se puede

pensar que la radiactividad es algo que no tiene que ver con la vida cotidiana y que

está confinada en laboratorios o lugares donde se hace investigación científica o

donde se trabaja con tecnología, cuando en realidad es todo lo contrario.

Primero y de forma sencilla te cuento que la radiactividad es el proceso por el

que los núcleos de ciertos átomos inestables se desintegran espontáneamente hasta

alcanzar un estado estable –estos procesos pueden ser por decaimiento alfa, beta y

gamma principalmente–, y en este texto me referiré a la radiación, producto de la

radiactividad (ver: La tabla periódica de los núcleos, Hacia la Regla de Oro: Química

y Radiación, El experimento de la hoja de oro, en Cienciorama.

La radiación es un fenómeno presente durante prácticamente toda la evolución

del universo y por ende es parte de la historia del Sistema Solar y de nuestro planeta.

Es también muy posible que haya tenido un papel relevante en el origen y evolución

de la vida, y es un tema del que hay mucho por explorar. La radiación es producto de

núcleos de átomos inestables que están presentes en el medio, ya sea porque estaban

desde que se formó la Tierra, o porque se crearon en el transcurso. Esta radiación no

es riesgosa para la vida porque se desarrolló en su presencia y está adaptada a

tolerarla dentro de ciertos límites, no hay forma de evitarla. Al hablar de una dosis de

radiación, nos referiremos a una cantidad de ella sin entrar a más detalles. A grandes

rasgos podemos clasificar las fuentes en artificiales o naturales y a su vez esta última

subdividirla en radiación cósmica, radiación terrestre y radiación interna, la que aunque

no lo creas se produce en los seres vivos, incluyendo los humanos.

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Una cascada de partículas

Los rayos cósmicos son una fuente importante de radiación natural que baña todo el

planeta, y de acuerdo a su tipo de energía se puede identificar su origen. Las posibles

fuentes van desde galaxias vecinas, el centro de nuestra propia galaxia, las supernovas

y novas, las estrellas y hasta el mismo Sol. Los rayos cósmicos están compuestos de

partículas cargadas eléctricamente –principalmente protones–, neutrones y núcleos

pesados que viajan a velocidades cercanas a la luz, y que al llegar a la Tierra, chocan

contra moléculas de la atmósfera. Si bien la probabilidad de choque es muy pequeña,

cuando sucede la radiación que se libera es muy energética. Pero el asunto no termina

allí, al suceder estos choques provocan reacciones nucleares que forman otras

partículas que a su vez pueden decaer o interaccionar con otras partículas que desatan

nuevas reacciones, hasta que finalmente se estabilizan o pierden energía, por lo que

se genera toda una cascada de radiación secundaria menos energética.

Figura 1. Representación artística de la cascada de partículas generada por los rayos cósmicos en la

atmósfera.

Imagen:http://science.portalhispanos.com/wordpress/wp-

content/uploads/2013/11/cosmic_rays.jpg

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Es pertinente hacer notar una de estas reacciones, la que sucede entre el nitrógeno

14 atmosférico (14N) y un neutrón de origen cósmico, que da lugar a la formación del

carbono 14 (14C). El 14C es un núcleo radiactivo que se mezcla con el resto del carbono

de la Tierra en forma de bióxido de carbono, y posteriormente se incorpora a los seres

vivos vía la alimentación –en el caso de los animales– o la respiración –en el caso de

las plantas–, lo que lo convierte en una fuente importante de radiación. El intercambio

de 14C con la atmósfera se mantiene constante hasta alcanzar un cierto porcentaje.

Cuando un organismo muere lo deja de asimilar y el 14C empieza a desaparecer poco

a poco, por eso se se mide para saber cuándo murió un organismo, por lo que se ha

encontrado utilidad científica a los elementos radiactivos presentes en los seres vivos.

Hay otros elementos radiactivos que se forman en la atmósfera por acción de los rayos

cósmicos y aportan cierta dosis de radiación en el ambiente a los que se les llama

isótopos cosmogénicos. Pero el nivel de radiación que aportan los rayos cósmicos no

siempre se debe a la formación de nuevos elementos radiactivos, también puede

suceder que una fracción muy pequeña de estas partículas prosiga su viaje al interior

de la atmósfera, ionizándola –es decir, arrancando electrones a los gases que la

componen– hasta que estas partículas pierden su energía. La mayoría de las partículas

cargadas son desviadas por el campo magnético de la Tierra hacia los polos, y el

resultado son las auroras boreales. Con esta información ya podemos hacernos a la

idea de que los rayos cósmicos nunca podrán darnos el don de la invisibilidad o de

lanzar chorros de energía como se ve en los comics, o cargarnos de energía por

subirnos a lo alto de una pirámide en los equinoccios. De hecho estudios recientes

de la NASA han encontrado que la acción de los rayos cósmicos sobre los astronautas

en el espacio puede provocar daños cerebrales, por lo que la atmósfera y el campo

magnético de la Tierra reducen bastante la cantidad de radiación hasta niveles que

no son peligrosos en la superficie terrestre.

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Figura 2. Aurora boreal vista desde el espacio, partículas cargadas son desviadas por el campo

magnético de la Tierra hacia los polos.

Imagen: https://yhabriaque.files.wordpress.com/2013/08/aurora-boreal-desde-el-espacio-andrc3a9-

kuipers.jpg?w=800

Un planeta de radiaciones

La radiación terrestre tiene que ver con la radiactividad de los núcleos inestables del

interior y la superficie del planeta que se crearon durante la formación del Sistema

Solar y por esta razón se les llama radioisótopos primarios. Al decaer uno de estos

átomos, se transforma en uno nuevo, y éste a su vez puede decaer y formar otro nuevo,

y así sucesivamente hasta que llegan a ser átomos estables. De esta forma se han

agrupado familias o series radiactivas que proceden de un padre y que se pueden

encontrar en el ambiente: uranio 238 (238U), uranio 235 (235U), torio 232 (232Th) y la

del neptunio 237 (237Np). Este último ya debía estar extinguido en la naturaleza hace

tiempo pero reapareció a causa de los ensayos nucleares en las décadas pasadas.

Este dato hace surgir la pregunta de por qué las otras series radiactivas no han

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desaparecido; y esto se debe básicamente a las propiedades particulares de los

átomos radiactivos, no todos decaen al mismo ritmo. Para explicar esto imaginemos

que tenemos una muestra inicial de núcleos radiactivos del mismo tipo, y sucede que

después de cierto tiempo, la mitad se han desintegrado convirtiéndose en otros átomos

diferentes a los iniciales. Si dejamos pasar un lapso de tiempo igual al primero, veremos

que ahora sólo tenemos una cuarta parte de los núcleos originales y así sucesivamente;

a este lapso de tiempo lo llamamos vida media. La vida media es una propiedad que

varía para cada núcleo radiactivo, y puede durar desde fracciones de segundo hasta

millones de años, pues unos núcleos decaen más rápido que otros. Se estima que la

Tierra se formó hace 4,550 millones de años, y la vida media del 238U es de 4,500

millones de años, por lo que uno puede imaginarse que aún hay bastantes reservas de

este elemento y que seguirá decayendo los siguientes millones de años. El uranio y el

torio son elementos que se encuentran comúnmente en rocas y suelo, junto con otros

isótopos radiactivos del potasio, el rubidio, el samario y el lutecio. En particular el

potasio 40 (40K) es el radioisótopo más común en la Tierra y tiene una vida media de

1 251 millones de años. La dosis de radiación que recibe el ser humano por estos

radioisótopos no es uniforme, puede haber variaciones dependiendo de las

concentraciones de estos materiales; por ejemplo, hay localidades en Francia e India

donde se han medido dosis 20 veces mayores a las del promedio mundial. Además,

la radiación por estas fuentes sucede dentro y fuera de nuestros hogares, ya que los

materiales de construcción se extraen del suelo; el cemento, la arena, el yeso y el

granito en diferentes concentraciones contienen potasio, uranio y torio, y aunque las

casas se construyeran con madera –que contiene potasio–, la dosis sólo disminuiría

un 70%. De los radioisótopos mencionados, el más conocido es el uranio, ya que uno

de sus isótopos es usado como combustible nuclear en los reactores; sin embargo

hare énfasis en que en la naturaleza se encuentra generalmente en concentraciones

muy bajas que no generan ningún peligro.

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Figura 3. El uranio es un metal de color blanco pero que en el ambiente se encuentra como un oxido

y de allí su coloración amarilla.

Imagen: http://proactivo.com.pe/wp-content/uploads/2013/09/uranio-mineral.jpg

Radiación en el aire, el caso del radón

El radón (222Rn) es la fuente de radiación ambiental más importante. Mencionamos que

al decaer un núcleo éste se trasforma en uno nuevo, y en la serie de decaimiento del

238U, uno de los productos es el radón, un gas radiactivo. Como el uranio está presente

en todas partes, es lógico que el radón también lo esté, en el ambiente, normalmente

sus emanaciones se incorporan a la atmósfera, pero hay que recordar que también lo

hace en los hogares por el uranio presente en los materiales de construcción. Es aquí

donde puede ser un problema, las emanaciones de radón en un hogar tenderán a

concentrarse y las personas las inhalarán. El radón tiene un vida de 3.8 días, por lo

que es posible que salga del organismo sin decaer, pero si decae, su producto es el

polonio 218 (218Po), un elemento radiactivo que se adhiere a tejidos y es de difícil

eliminación. El polonio seguirá decayendo y por lo tanto irradiará los pulmones,

destruirá las células y formará radicales libres que podrán incrementar la posibilidad

de aparición de cáncer. Del total de las fuentes presentes en el ambiente, se estima

que el radón contribuye con el 55%; es imposible no recibir radiación por este gas,

pero existe una forma de que no se concentre en grandes cantidades en nuestros

hogares: abriendo las ventanas. Mantener una ventilación es la mejor forma de

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dispersar este gas, por lo que no suele ser un problema en países cálidos o tropicales,

pero en lugares con climas fríos donde las personas tienden a estar encerradas durante

meses, es un serio problema de salud. Dado el clima en México, éste no suele ser un

problema muy importante.

El hombre radiactivo

Todos aquellos elementos que decaen dentro de nuestro cuerpo se consideran como

radiación interna, y por su importancia ya se ha mencionado dos: el carbono 14 y el

radón, pero hay más. Básicamente todos entran al organismo por la inhalación de

polvo y gases con partículas radiactivas o por su ingestión, pues también están

presentes en el agua y los alimentos. El potasio es un elemento esencial para la vida

que se encuentra en los alimentos, y una fracción es radiactiva, se puede encontrar

en una gran variedad de alimentos, cómo el plátano, el café, el aguacate, las carnes

rojas y hasta en la cerveza. También es posible encontrar radio 226 (226Ra) y sodio 32

(32Na) en gran cantidad de alimentos. Los hongos absorben material radiactivo de

forma natural por lo que son una fuente radiactiva para quien los consume –y un

indicador ambiental–, la carne contiene elementos radiactivos y algunas contienen

más que otras como es el caso de la de reno y de algunos jabalíes que se alimentan

de plantas que absorben radioisótopos. Hay muchos otros elementos radiactivos que

pueden ingresar a nuestro cuerpo por medio de los alimentos, y lo único que se puede

hacer es evitar consumir aquellos que rebasen ciertas concentraciones ya sea por

razones naturales o por contaminación radiactiva; por norma los gobiernos y empresas

deben realizar este tipo de estudios en alimentos. El agua, incluyendo la de los

océanos, contiene también algunos elementos radiactivos disueltos. Con todo esto

podemos decir que el ser humano es un ser radiactivo, uno que irradia poco pero lo

hace, por lo que el epígrafe de este texto tiene cierto sentido, todos somos radiactivos.

Por cierto, decirle a una chica que es un ser radiante, no es ninguna exageración, es

algo literal.

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Figura 4. Si bien el plátano es un alimento que contiene potasio radiactivo, para que alguien presente

síntomas dañinos de irradiación por comer plátanos, tendría que comer millones de una sola vez.

Imagen: https://arcoirisdesalud.files.wordpress.com/2011/04/platanos.jpg

Los objetos radiactivos del hombre radiactivo

Los seres humanos han generado fuentes de radiación que se agregan a las naturales,

se les llaman fuentes artificiales y son diversas. Las principales son las de estudios,

diagnósticos y tratamientos médicos, como por ejemplos los rayos X, la medicina

nuclear y la radioterapia (ver: Hacen visible lo invisible: medios de contraste en

medicina, Electrones en la batalla contra el cáncer en Cienciorama). La dosis promedio

mundial por estos estudios o tratamientos sigue siendo menor que la dosis promedio

mundial del radón, y varía entre los países del primer y segundo mundo, ya que los

países más desarrollados tienen mayor acceso a estas tecnologías. Aquí también se

incluye la radiación generada por productos de consumo como los detectores de

humo que contienen americio radiactivo, las carátulas de relojes que contienen radio,

las cerámicas, el vidrio, y ciertas lámparas entre otras cosas, que por lo general

también irradian en dosis insignificantes. Fumar es una fuente de radiación importante,

ya que el plomo 210 se deposita en las plantas de tabaco, y es posible que al

depositarse en los pulmones del fumador incremente su riesgo de tener cáncer.

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Otra de las fuentes de radiación ambiental son los reactores nucleares de los

cuales se han construido más de 400 en el mundo, pero contribuyen con una dosis

muy pequeña, entre el 0.1% de la dosis total ambiental, de hecho una planta que

quema carbón emite mayor cantidad de material radiactivo que una nucleoeléctrica,

cosa que puede sonar paradójico.

Por lo general, que algo vaya acompañado con la palabra nuclear no debe

causar alarma, a menos que lo anteceda la palabra bomba o arma que por sí sola sí

es sinónimo de alarma. Los más de 500 ensayos con armas nucleares que empezaron

en 1945, dejaron una huella en el ambiente. Al explotar una bomba nuclear, parte de

material nuclear permanece suspendido por años en la atmósfera, además de que se

generan otros radioisótopos por reacciones nucleares con la atmósfera –como el 14C–

y se distribuyen por todo el planeta, hasta que cae al suelo por ejemplo en lluvias

radiactivas que irradian externamente a todo ser vivo e internamente cuando el material

es inhalado o digerido. El ser humano recibió en 1962 las dosis máximas por estas

pruebas, y actualmente contribuyen cerca del 1% de la dosis total.

Figura 5. Ensayo nuclear en el atolón Bikini en 1946.

Imagen: http://bashny.net/t/en/132819

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La dosis también varía en función de la actividad que realice una persona, el viajar por

avión incrementa la radiación recibida proveniente de rayos cósmicos, una persona

que trabaja en una planta nuclear o realiza estudios de medicina nuclear recibe

mayores dosis.

Figura 6. En esta grafica se pueden apreciar los porcentajes de dosis provenientes de todas las

fuentes presentes en el ambiente, los porcentajes pueden variar de acuerdo a la bibliografía

consultada.

Así pues, vivimos en un mundo de radiaciones. Están presentes en todos lados, por

lo que no deben ser sinónimo de algo dañino. Además, no son como las pintan en

algunos lados, no son ni verde ni fosforescentes. Así que cuando estés por comer

unas papas o unos plátanos, puedes pensar que qué ricos alimentos radiactivos te

vas a comer.

Bibliografía

o Silvia Bulbulian; La radiactividad, La ciencia para todos; Fondo de la cultura económica,

México 1995.

o Radioactivity in Nature; Radiation Information Network’s, Idaho State University.

http://www.physics.isu.edu/radinf/natural.htm

o Radiation, people and the environment; International Atomic Energy Agency; 2004

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o Natural and Man-Made Radiation Sources; Reactor Concepts, United States Nuclear Regulatory

Commission

o http://news.sciencemag.org/brain-behavior/2015/05/space-radiation-may-damage-

astronauts-brains