La radiación de fondo es una medida del nivel de radiación ionizante presente en el entorno en un lugar específico que «no» se debe a la introducción deliberada de fuentes de radiación.
La radiación de fondo proviene de diversas fuentes, tanto naturales como artificiales. Estas incluyen la radiación cósmica y la radiactividad ambiental de material radiactivo de origen natural (como el radón y el radio), así como fuentes artificiales como las radiografías médicas, la lluvia radiactiva de pruebas de armas nucleares y los accidentes nucleares.
Definición La radiación de fondo es definida por la Organismo Internacional de Energía Atómica como «la dosis o la tasa de dosis (o una medida observada relacionada con la dosis o la tasa de dosis) atribuible a todas las fuentes distintas de la(s) especificada(s)». Por lo tanto, se distingue entre la dosis ya presente en un lugar, definida aquí como «de fondo», y la dosis debida a una fuente específica introducida deliberadamente. Esto es importante cuando se realizan mediciones de radiación de una fuente específica, ya que la radiación de fondo existente puede afectar la medición. Un ejemplo sería la medición de contaminación radiactiva en un fondo de radiación gamma, que podría aumentar la lectura total por encima de lo esperado solo por la contaminación.
Sin embargo, si no se especifica ninguna fuente de radiación como de interés, la medición total de la dosis de radiación en un lugar generalmente se denomina radiación de fondo, y este suele ser el caso cuando se mide la tasa de dosis ambiental para fines medioambientales.
Ejemplos
La radiación de fondo varía según el lugar y el tiempo. La siguiente tabla proporciona ejemplos:
+ Exposición humana anual promedio a la radiación ionizante en milisieverts (mSv) por año Fuente de radiación Mundo EE. UU. Japón Observación Inhalación de aire 1.26 2.28 0.40 principalmente por radón, depende de la acumulación en interiores Ingestión de alimentos y agua 0.29 0.28 0.40 (potasio-40, carbono-14, etc.) Radiación terrestre de fondo desde el suelo 0.48 0.21 0.40 depende del suelo y del material de construcción Radiación cósmica desde el espacio 0.39 0.33 0.30 depende de la altitud Subtotal (natural) 2.40 3.10 1.50 grupos poblacionales considerables reciben 10–20 mSv Médica 0.60 3.00 2.30 la cifra mundial excluye la radioterapia; la cifra de EE. UU. proviene principalmente de tomografía computarizadas y medicina nuclear. Productos de consumo – 0.13 cigarrillos, viajes aéreos, materiales de construcción, etc. Pruebas nucleares atmosféricas 0.005 – 0.01 pico de 0.11 mSv en 1963 y en declive desde entonces; mayor cerca de los sitios Exposición ocupacional 0.005 0.005 0.01 promedio mundial solo para trabajadores es de 0.7 mSv, principalmente por radón en minas; en EE. UU. se debe principalmente a trabajadores médicos y de aviación. Accidente de Chernóbil 0.002 – 0.01 pico de 0.04 mSv en 1986 y en declive desde entonces; mayor cerca del sitio Ciclo de combustible nuclear 0.0002 0.001 hasta 0.02 mSv cerca de los sitios; excluye exposición ocupacional Otros – 0.003 industrial, seguridad, médico, educativo e investigación Subtotal (artificial) 0.61 3.14 2.33 Total 3.01 6.24 3.83 milisieverts por año
Radiación de fondo natural
El material radiactivo se encuentra en toda la naturaleza. Cantidades detectables están presentes de forma natural en el suelo, rocas, agua, aire y vegetación, desde donde se inhala e ingiere en el cuerpo. Además de esta «exposición interna», los humanos también reciben «exposición externa» de materiales radiactivos que permanecen fuera del cuerpo y de la radiación cósmica del espacio. La dosis efectiva natural promedio mundial para los humanos es de aproximadamente 2.4 mSv por año. Esto es cuatro veces la exposición promedio mundial a la radiación artificial, que en 2008 fue de aproximadamente 0.6 milisieverts (240 mrem) por año. En algunos países desarrollados, como EE. UU. y Japón, la exposición artificial es, en promedio, mayor que la exposición natural, debido a un mayor acceso a imágenes médicas. En Europa, la exposición natural de fondo promedio por país varía desde menos de 2 mSv (200 mrem) anuales en el Reino Unido hasta más de 7 mSv (700 mrem) anuales para algunos grupos de personas en Finlandia.
La Organismo Internacional de Energía Atómica declara: «La exposición a la radiación de fuentes naturales es una característica inevitable de la vida cotidiana en entornos laborales y públicos. Esta exposición, en la mayoría de los casos, es de poca o ninguna preocupación para la sociedad, pero en ciertas situaciones es necesario considerar la introducción de medidas de protección de la salud, por ejemplo, al trabajar con minerales de uranio y torio y otros Materiales Radiactivos de Origen Natural (NORM, por sus siglas en inglés). Estas situaciones han recibido mayor atención por parte del Organismo en los últimos años».
Fuentes terrestres
La radiación de fondo terrestre, para los fines de la tabla anterior, solo incluye fuentes que permanecen externas al cuerpo. Los principales radionúclidos de interés son el potasio, el uranio y el torio y sus productos de desintegración, algunos de los cuales, como el radio y el radón, son intensamente radiactivos pero se encuentran en bajas concentraciones. La mayoría de estas fuentes han estado disminuyendo debido a la desintegración radiactiva desde la formación de la Tierra, ya que no hay una cantidad significativa transportada actualmente a la Tierra. Así, la actividad actual en la Tierra del uranio-238 es solo la mitad de lo que era originalmente debido a su semivida de 4.500 mil millones de años, y el potasio-40 (semivida de 1.250 millones de años) está solo en aproximadamente el 8% de su actividad original. Sin embargo, durante el tiempo que han existido los humanos, la cantidad de radiación ha disminuido muy poco.
Muchos isótopos de semivida más corta (y por lo tanto más intensamente radiactivos) no han desaparecido del entorno terrestre debido a su producción natural continua. Ejemplos de estos son el radio-226 (producto de desintegración del torio-230 en la cadena de desintegración del uranio-238) y el radón-222 (un producto de desintegración del radio-226 en dicha cadena).
El torio y el uranio (y sus productos de desintegración) experimentan principalmente desintegraciones alfa y beta, y no son fácilmente detectables. Sin embargo, muchos de sus productos de decaimiento son fuertes emisores de rayos gamma. El torio-232 es detectable a través de un pico de 239 keV del plomo-212, 511, 583 y 2614 keV del talio-208, y 911 y 969 keV del actinio-228. El uranio-238 se manifiesta como picos de 609, 1120 y 1764 keV del bismuto-214 (cf. el mismo pico para el radón atmosférico). El potasio-40 es detectable directamente a través de su pico gamma de 1461 keV.
El nivel sobre el mar y otros grandes cuerpos de agua tiende a ser aproximadamente una décima parte del fondo terrestre. Por el contrario, las áreas costeras (y las áreas cercanas a cuerpos de agua dulce) pueden tener una contribución adicional de sedimentos dispersos.
Fuentes aéreas La mayor fuente de radiación de fondo natural es el radón aerotransportado, un gas radiactivo que emana del suelo. El radón y sus isótopos, radionúclidos progenitores y productos de decaimiento contribuyen a una dosis promedio inhalada de 1.26 mSv/a (milisievert por año). El radón está distribuido de manera desigual y varía con las condiciones climáticas, por lo que dosis mucho más altas se aplican en muchas áreas del mundo, donde representa un riesgo significativo para la salud. Se han encontrado concentraciones más de 500 veces el promedio mundial dentro de edificios en Escandinavia, Estados Unidos, Irán y la República Checa. El radón es un producto de desintegración del uranio, que es relativamente común en la corteza terrestre, pero más concentrado en rocas portadoras de minerales dispersas por el mundo. El radón se filtra de estos minerales hacia la atmósfera o el agua subterránea o se infiltra en edificios. Puede ser inhalado hacia los pulmones, junto con sus productos de decaimiento, donde permanecerán durante un período de tiempo después de la exposición.
Aunque el radón es de origen natural, la exposición puede aumentar o disminuir por la actividad humana, especialmente por la construcción de viviendas. Un suelo de vivienda mal sellado o una ventilación deficiente en el sótano, en una casa bien aislada, puede resultar en la acumulación de radón dentro de la vivienda, exponiendo a sus residentes a altas concentraciones. La construcción generalizada de hogares bien aislados y sellados en el mundo industrializado del norte ha hecho que el radón se convierta en la principal fuente de radiación de fondo en algunas localidades del norte de América del Norte y Europa. El sellado del sótano y la ventilación por succión reducen la exposición. Algunos materiales de construcción, como el hormigón ligero con esquisto de alumbre, fosfoyeso e toba italiana, pueden emitir radón si contienen radio y son porosos al gas.
La exposición al radón es indirecta. El radón tiene una semivida corta (4 días) y se desintegra en otros nuclidos radiactivos de la serie del radio en forma de partículas sólidas. Estas partículas radiactivas son inhaladas y permanecen alojadas en los pulmones, causando exposición continua. Por lo tanto, se asume que el radón es la segunda causa principal de cáncer de pulmón después del tabaquismo, y representa de 15,000 a 22,000 muertes por cáncer al año solo en los EE. UU. Sin embargo, la discusión sobre los resultados experimentales opuestos aún está en curso.
Se encontraron aproximadamente 100,000 Bq/m3 de radón en el sótano de Stanley Watras en 1984. Él y sus vecinos en Boyertown, Pensilvania, Estados Unidos, podrían tener el récord de las viviendas más radiactivas del mundo. Las organizaciones internacionales de protección radiológica estiman que una dosis comprometida puede calcularse multiplicando la concentración equivalente de equilibrio (EEC) del radón por un factor de 8 a 9 y la EEC del torón por un factor de 40 .
La mayor parte del fondo atmosférico es causado por el radón y sus productos de desintegración. El espectro gamma muestra picos prominentes en 609, 1120 y 1764 keV, pertenecientes al bismuto-214, un producto de desintegración del radón. El fondo atmosférico varía mucho con la dirección del viento y las condiciones meteorológicas. El radón también puede liberarse del suelo en ráfagas y luego formar «nubes de radón» capaces de viajar decenas de kilómetros.
Radiación cósmica
miniaturadeimagen|Estimación de la dosis máxima de radiación recibida a una altitud de 12 km el 20 de enero de 2005, tras una violenta erupción solar. Las dosis se expresan en microsieverts por hora.