Radiactividad: Desintegración Gamma, Peligros, Dosis y Rayos X

Desintegración gamma: Se produce cuando el núcleo se encuentra en un estado excitado. Produce un cambio en su nivel energético (se puede representar como un "acomodo" de los nucleones) y emite radiación electromagnética en el rango de longitudes de onda muy bajas (menores a los rayos X y a la radiación visible y UV) y con mucha energía. Esta desintegración no produce un cambio en el número de nucleones, ni en el átomo.

Peligros y protección radiológica

Peligros de la radiación nuclear

La radiación alfa, beta y gamma contiene suficiente energía para dañar las moléculas esenciales para el funcionamiento de las células que componen nuestro organismo. El tipo de daño más común es la ionización, es decir, el arranque de uno o más electrones de los átomos. El daño a la célula puede ocurrir directamente porque la radiación incide sobre un blanco crítico, o bien de forma indirecta por los radicales libres (químicamente reactivos) que se producen por la radiación.

Alcance

La distancia que recorre la radiación nuclear (partículas o fotones) antes de llegar al reposo (partículas) o perder su intensidad (fotones). Es un proceso por el cual se pierde energía, ya sea porque las partículas alfa y beta "chocan" con la materia o porque la materia absorbe la radiación gamma.

• Partículas alfa: El daño de una partícula alfa es mayor, ya que por su volumen y carga "choca" con más materia, pero tiene menor alcance. Pierden la mayor parte de su energía por excitación e ionización de los átomos del medio.
• Partículas beta: El daño es menor al anterior, ya que tiene considerablemente menor volumen y masa y la mitad de la carga, pero tiene mayor alcance. Los electrones energéticos se mueven a través de un medio y también pierden su energía por excitación e ionización. Sin embargo, se dispersan con mayor facilidad que las partículas pesadas y, en consecuencia, experimentan menos colisiones antes de llegar al reposo.
• Radiación gamma: Resulta menos dañina por su alta energía y la habilidad de penetrar profundamente, lo que la hace peligrosa en grandes cantidades. Los fotones o rayos gamma, que no tienen masa ni carga eléctrica, no son tan efectivos para provocar excitación o ionización.

Si un haz de fotones (rayos gamma) incide sobre un medio, su intensidad decrece exponencialmente con la distancia recorrida por el medio. Esta reducción en la intensidad se denomina atenuación del haz:

I(x) = I₀ · e^−μx

Donde μ es el coeficiente de atenuación lineal del medio, que depende de las propiedades del medio y de la energía del fotón.

Dosis

La dosis absorbida D es la energía (joules) por unidad de masa (kilogramos). Esta unidad es el Gray (Gy): 1 Gy = 1 J / 1 kg. Antes se utilizaba el Rad, donde 100 rad = 1 Gy.

Para poder medir el efecto biológico (dosis equivalente H) se utiliza la unidad Sievert (Sv), dimensionalmente igual que el Gray, solo que se multiplica por un factor de calidad (Q). Este factor de calidad refleja el daño que producen los distintos tipos de radiación:

• Radiación beta y gamma: Q = 1
• Radiación alfa: Q = 20
• Neutrones: Q = 10

H = Q · D

Rayos X

Descubrimiento y características

Los rayos X fueron descubiertos en 1895 por Wilhelm Röntgen, en la Universidad de Würzburg, mientras experimentaba con un tubo de rayos catódicos (aceleración de electrones de un ánodo a un cátodo en un tubo de vacío). La longitud de onda de los rayos X varía entre 0.002 y 10 nm. Se propagan en línea recta a una velocidad cercana a la de la luz, ionizan el aire, se impresionan en películas fotográficas y pueden atravesar materiales opacos a la luz.

Generación de rayos X

Al igual que en el experimento de Röntgen, la generación de rayos X se realiza a través de un tubo de rayos catódicos. Este tubo de vacío contiene un ánodo y un cátodo; el cátodo se calienta con un circuito aparte y se genera una diferencia de potencial entre ánodo y cátodo de la magnitud de kilovoltios. Este voltaje, sumado al calentamiento del cátodo, produce que los electrones del cátodo se dirijan al ánodo con gran energía.