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Efectos biológicos de la radiación

Física

Conceptos clave

La radiación ionizante (α, β, γ, rayos X, neutrones) arranca electrones de los átomos y daña las células vivas.
Puede romper enlaces del ADN, causando mutaciones, muerte celular o cáncer.
El riesgo depende del tipo de radiación, la energía absorbida y el tejido irradiado.
Todos recibimos radiación de fondo natural de forma continua.

Cómo daña la radiación

Al ionizar las moléculas de la célula, genera iones y radicales muy reactivos.
Estos pueden dañar el ADN; si el daño no se repara bien, aparecen mutaciones.
Dosis altas matan muchas células (quemaduras, enfermedad por radiación).
Dosis bajas aumentan la probabilidad de cáncer a largo plazo (efecto acumulativo).

Radiación de fondo

Es la radiación ionizante presente siempre en el entorno.
Fuentes naturales: radón del suelo, rayos cósmicos, rocas y alimentos.
Fuentes artificiales: usos médicos (rayos X), industria y restos de ensayos nucleares.
Hay que restarla al medir la radiación de una fuente concreta.

Dosis absorbida

Dosis absorbida $D$ = energía de radiación absorbida por unidad de masa: $D = \dfrac{E}{m}$
Se mide en gray: $1\,\text{Gy} = 1\,\text{J kg}^{-1}$ .
Solo mide energía por kg; no distingue el daño biológico según el tipo de radiación.

Dosis equivalente

Corrige la dosis absorbida por el daño relativo de cada tipo de radiación: $H = D \times w_R$
$w_R$ = factor de ponderación (calidad): $\approx 1$ para β y γ, y $\approx 20$ para α.
Se mide en sievert (Sv). A igual $D$ , la radiación α es mucho más peligrosa dentro del cuerpo.

Protección frente a la radiación

Tiempo: reducir el tiempo de exposición.
Distancia: alejarse de la fuente (la intensidad cae con la distancia).
Blindaje: interponer material adecuado (plomo u hormigón para γ; poco basta para α y β).
Las fuentes α son poco peligrosas fuera del cuerpo, pero muy dañinas si se ingieren o inhalan.

Ejemplo resuelto

Problema: un tejido de $0{,}50\,\text{kg}$ absorbe $2{,}0\,\text{mJ}$ de radiación α ( $w_R = 20$ ). Halla $D$ y $H$ .
Dosis absorbida: $D = \dfrac{E}{m} = \dfrac{2{,}0\times10^{-3}}{0{,}50} = 4{,}0\times10^{-3}\,\text{Gy}$ .
Dosis equivalente: $H = D \times w_R = 4{,}0\times10^{-3}\times 20 = 8{,}0\times10^{-2}\,\text{Sv}$ .
La α, aun con poca energía, da una dosis equivalente alta por su $w_R$ grande.

En el examen IB

Distingue dosis absorbida (Gy, energía por kg) de dosis equivalente (Sv, ya incluye el tipo de radiación).
Error frecuente: olvidar el factor $w_R$ o dar el resultado en Gy donde piden Sv.
Justifica por qué la α es la más peligrosa internamente (muy ionizante, $w_R$ alto) pero poco peligrosa desde fuera (la para la piel).
Menciona las tres estrategias de protección: tiempo, distancia y blindaje.