Guía Informal de Radiación

Para qué es esta Guía

Es posible que haya notado el reciente evento/concurso de colaboración Fail-Safe y desees escribir algo de horror posnuclear, o simplemente esté interesado en crear un RPC o un cuento sobre la amenaza invisible y mortal que es la radiación ionizante letal. De cualquier manera, esta guía sirve como una descripción general "breve" y discreta de cómo funciona la radiación, cómo detectarla y qué le hace al cuerpo humano.

Declaracion de Responsabilidad

Esta guía fue escrita principalmente por mí, Von Pincier, y no soy un experto en física o seguridad nuclear. Soy un historiador de la tecnología, por lo que estoy abordando esto desde afuera como un sujeto interesado, en lugar de una autoridad certificada en el tema. Si me equivoco o simplifico demasiado, ¡corríjame!

¿Qué es la Radiación, de todos modos?

La radiación, simplemente, es energía que se mueve a través del espacio, independientemente de lo que haya en ese espacio. Para los propósitos de este artículo, solo hablaremos de dos tipos: Radiación de partículas, que es la energía de trozos realmente pequeños de materia que se mueven a través del espacio, y radiación electromagnética.

Radiación Electromagnética (EM)

Radiación vs Lluvia Radiactiva Muchas personas confunden o combinan radiación y lluvia radiactiva, tratándolos como lo mismo, y esto no es del todo cierto. Toda la lluvia radiactiva implica radiación, pero no toda la radiación está asociada con la lluvia radiactiva. La radiación es la energía liberada por un evento nuclear, mientras que la lluvia radiactiva es material alrededor de un evento1 nuclear que se irradia y luego se lanza al aire. La lluvia radiactiva se puede limpiar y evitar, pero a menudo persiste durante un tiempo considerable. Para empeorar las cosas, la lluvia radiactiva es con frecuencia químicamente tóxica, llena de metales pesados e isótopos inestables.

Este es el movimiento de los fotones a través del espacio, una forma de radiación con la que tratamos todo el tiempo. La luz es radiación EM. También lo es el calor o la luz infrarroja. Las ondas de radio también. Todos están en el espectro electromagnético, que está ordenado por la longitud de onda de diferentes tipos de radiación; la longitud de onda es el tiempo que tarda en repetirse la forma de la onda, sus altibajos. Las longitudes de onda más grandes, como las ondas de radio y las microondas, generalmente contienen cantidades bastante bajas de energía.

Es el material con longitudes de onda diminutas, el material con una tonelada de energía, lo que nos metemos en el reino de la radiación ionizante. Ionizar en este caso significa que la radiación puede expulsar electrones de los átomos en las cosas que golpea, lo que puede causar cambios importantes en la forma en que interactúan esos átomos y, por lo tanto, un daño importante a lo que sea de lo que forman parte. Toda la radiación EM son solo fotones con diferentes niveles de energía, por lo que, si bien podríamos clasificarla como luz ultravioleta, rayos X o rayos gamma, el principio básico es el mismo.

La luz ultravioleta, al ser de baja energía, puede ser bloqueada por la mayoría de los materiales y es fácilmente absorbida por la atmósfera terrestre. Los rayos X y los rayos gamma más intensos pueden atravesar el tejido humano fácilmente y destrozar por completo la estructura de los átomos. Pueden bloquearse con cualquier cosa bastante densa, y el plomo en grandes cantidades es el que se utiliza con mayor frecuencia.

Radiación de Partículas

Esta es una forma de radiación ligeramente diferente: Sigue siendo energía que se mueve a través del espacio, pero es energía contenida en cosas, generalmente pequeñas partículas subatómicas, y por lo tanto se comporta de formas muy diferentes a la radiación EM. Por el bien de esta guía, hay tres tipos diferentes:

  • Partículas Alfa: Ocurren cuando los núcleos de los átomos inestables simplemente se deshacen, escupiendo dos protones y dos neutrones2 agrupados. Estos se mueven rápidamente pero son grandes y pesados, y pueden bloquearse fácilmente con cosas como un trozo de papel o ropa gruesa3.
  • Partículas Beta: Estas son las formas más pequeñas de radiación de partículas y toman la forma de electrones escupidos desde los núcleos de elementos inestables. Las partículas beta pueden bloquearse con unos pocos centímetros de metal o agua, pero tienen un efecto secundario peligroso conocido como bremsstrahlung: Cuando estos electrones son absorbidos por un material, la energía de ellos "ralentizándose" puede hacer que otros electrones se rompan, generando a menudo luz ultravioleta o más partículas beta que pueden ser peligrosas.
  • Radiación de Neutrones: Cuando los neutrones enteros salen disparados de una reacción, se convierten en una de las formas de radiación más letales. No solo es difícil de bloquear con material denso4, sino que también puede inducir radiactividad en el material que golpea al romper los núcleos atómicos.

Detectando Radiación

Protección Contra la Radiación En términos generales, cuando se trata de protegerse contra la radiación, las cosas densas y pesadas siempre son lo mejor. El plomo es el material de protección radiológica clásico (y todavía muy común); es lo suficientemente denso como para evitar que los rayos gamma pasen fácilmente. El agua también funciona bien. Sin embargo, no olvide que la radiación sigue la ley del cuadrado inverso: Disminuye con el cuadrado de la distancia a medida que se "propaga" desde una fuente. Lo que esto significa es que si no puede bloquear una fuente de radiación, alejarse realmente de ella es una buena idea.

Los seres humanos han estado trabajando con la radiación durante más de un siglo en este momento y se han vuelto bastante buenos para comprender cómo funciona, de dónde viene, cómo detectarla y cómo evitarla. Desafortunadamente, todo ese conocimiento viene con el costo necesario del equipo: Tenemos máquinas que pueden detectar radiación por nosotros, pero detectarla sin esas máquinas es casi imposible.

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Radiación de partículas de alta energía que provoca un brillo de aire ionizado en un acelerador de partículas ciclotrónicas. Otras fuentes han descrito "rayos" o "nubes" de brillo de aire similares.

Sin Equipo

Entonces, ¿quieres detectar radiación sin equipo? Bueno, no es del todo imposible. Los sentidos humanos pueden captar radiación ionizante, lamentablemente, solo en niveles que ya son lo suficientemente altos como para garantizar la muerte. Aquí hay unos ejemplos:

  • Sabor: Algunas víctimas de la exposición a radiaciones ionizantes5 informan un fuerte sabor a metal. Este efecto no se ha registrado bien y no está claro qué lo causa.
  • Olor: Una pequeña cantidad de seres humanos puede oler la radiación si una cantidad suficiente llega a su nariz; las personas que se someten a radioterapia con frecuencia informan un olor fuerte y desagradable a lejía u ozono, aunque nuevamente no está claro si esto es causado por la radiación que interactúa con las células en la nariz o alguna otra fuente.
  • Vista - Resplandor Azul: Muchas personas en áreas altamente irradiadas informan un tenue resplandor azul en el aire donde están presentes niveles extremadamente altos de energía y radiación. Lo que sucede aquí es que la energía liberada por la radiación expulsa electrones de los átomos en el aire, lo que libera luz exactamente de la misma manera que lo hace una bombilla fluorescente o una chispa eléctrica.
  • Vista - Destello Azul: Este efecto se parece mucho al brillo azul, pero curiosamente no tiene nada que ver con él. Un destello azul a menudo es visible en el momento de una exposición repentina y masiva a la radiación, cuando una explosión de radiación lo golpea. Lo que está sucediendo es la Radiación de Cherenkov. Básicamente, los rayos gamma se mueven más rápido que la velocidad de la luz en ciertos líquidos, incluida el agua. De la misma manera que algo que se mueve más rápido que la velocidad del sonido crea un boom sónico, algo que se mueve más rápido que la velocidad de la luz crea un "boom de luz", en este caso, en el fluido medio que llena los globos oculares.
  • Tacto: Muchos de los que murieron más tarde por exposición a la radiación a menudo han informado una sensación de calor intenso que acompaña a su exposición, a menudo en paralelo a un destello azul. Se desconoce si esto es solo un efecto psicológico: El cerebro se da cuenta de que "esta muerto", o simplemente una radiación de alta energía que calienta activamente la piel.

Con Equipo

La radiación implica que la energía se mueve de un lugar a otro, y somos muy, muy buenos para captar el movimiento de la energía. Hay una gran variedad de formas diferentes de detectar la radiación con equipos especializados (de hecho, demasiados para esta guía), por lo que a continuación se resumen algunos métodos comunes:

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Una fotografía tomada en el techo de la planta de energía nuclear de Chernobyl. Las rayas blancas en la parte inferior de la imagen son de la radiación que sale del techo y "empaña" la película.
  • Película: Así es, la película fotográfica ordinaria capta radiación; los rayos gamma son solo fotones de alta energía a los que reacciona la película. Estos detectores con frecuencia vienen en forma de insignias de dosimetría, que tienen diferentes secciones que se oscurecen con el tiempo en respuesta a la cantidad de radiación que han absorbido. Son de un solo uso, pero livianos, convenientes y no necesitan baterías.
  • Detectores de Ionización Gaesosa: Esta es una gran categoría de equipo que incluye el contador Geiger clásico. Básicamente, utilizan un tubo de gas y un par de electrodos para captar cuando la radiación expulsa electrones de los átomos del gas. Vienen en una amplia variedad de tamaños y detectores; en general, si uno de estos detectores llega al máximo, significa que está en problemas. Por lo general, se cree que hacen un ruido crepitante distintivo, pero este no es siempre el caso; muchos detectores modernos usan un pitido o ningún sonido. Todos tendrán algún tipo de indicador o pantalla para realizar una lectura. Estos detectores funcionan según el principio de que algo golpea un átomo de gas, por lo que se usan más comúnmente para captar radiación de partículas.
  • Detectores de Centelleo: Una forma más moderna de detector de radiación (los detectores de ionización se inventaron en la década de 1920, estos en las décadas de 1940 y 50) que utiliza centelleadores o materiales sólidos/líquidos que emiten luz cuando se irradian. Conéctelo a un circuito que detecte luz y auge, medidor de radiación instantánea. Los detectores de centelleo suelen ser algo más compactos que los contadores Geiger, pero funcionan de la misma forma. Los detectores de centelleo captan fotones que encuentran un objeto y, por lo tanto, se utilizan para captar radiación EM.

Algunas Unidades Utiles

Hay un billón de unidades de medida diferentes para la radiación, pero estamos interesados principalmente en las unidades que tienen que lidiar con cómo afectan a las personas (así como algunas obsoletas que todavía se usan mucho).

Niveles Sievert Ejemplos
270 nSv/h La radiación de fondo natural del universo
190 mSv/h La radiación generada por la Prueba Nuclear Trinity
650 Sv/h Los niveles de radiación dentro del reactor de Fukushima: Muerte garantizada en 35 segundos.
  • Gray (Gy): Esta unidad mide cuánta energía de radiación absorbe un objeto, en julios por kilogramo. El Gray es una medida relativamente nueva, adoptada en 1975.
  • Sievert (Sv): Esta unidad se deriva del Gray y básicamente representa sus posibilidades de efectos negativos para la salud de un cierto nivel de exposición a la radiación. Los Sievert son abstractos: Si un Gray es la cantidad de energía en una unidad de materia, un Sievert es los efectos sobre la salud de poner esa misma cantidad de energía en una unidad de tejido vivo. Los Sieverts suelen ir acompañados de un prefijo, como m para microsieverts (una milésima de sievert) o μ para milisieverts (una millonésima de sievert). Sieverts también se puede aplicar a lo largo del tiempo, para representar la velocidad a la que se absorbe una dosis.
  • Rad: Unidad de absorción de radiación desarrollada en la década de 1950 y que todavía se utiliza a veces en los Estados Unidos. Un Rad es igual a 0.01 Gy.
  • Roentgen: (R) Esta es una de las unidades de dosificación de radiación formales más antiguas, adoptada en 1928 y ahora reemplazada por Sievert. Los Roentgens son una unidad extraña, definida como la cantidad de carga electrostática liberada por una cantidad de radiación en una cantidad determinada de aire. Baste decir que un Roentgen equivale a un poco menos de una milésima parte de un Grey, pero ese número varía según el material involucrado.

Cómo Te Mata

Hay dos tipos de efectos de radiación: Efectos deterministas y estocásticos. Los primeros son efectos que ocurrirán, mientras que los segundos son efectos que podrían ocurrir. Por ejemplo, salir al sol durante demasiado tiempo tiene el efecto determinista de quemaduras leves por radiación (se produce una quemadura solar) y un posible efecto estocástico (dentro de 40 años podría tener cáncer de piel porque pasó demasiado tiempo al sol cuando eras más joven). Los efectos estocásticos básicamente se reducen a "cáncer", y ocurren en períodos de tiempo tan largos que no son tan relevantes para el propósito de escribir sobre la exposición a la radiación, así que nos centraremos en los efectos deterministas.

- Quemaduras por Radiación - Las quemaduras pueden ocurrir por cualquier forma de radiación y generalmente funcionan de manera similar a las quemaduras por calor mundanas, excepto por un período de latencia. Con una quemadura por radiación, la piel se enrojece, le pica y luego… vuelve a la normalidad por un tiempo. La duración de esto depende del grado de exposición, pero puede durar desde horas hasta semanas. Sin embargo, cuando los síntomas regresen, espere ampollas, lesiones cutáneas y todo lo demás que asociaría con una quemadura de segundo o tercer grado. Curiosamente, algunas personas también desarrollan "bronceados por radiación", donde su piel se oscurece rápidamente.

Estos efectos generalmente se conocen como Síndrome de Irradiación Aguda (SIA) o, más coloquialmente, Enfermedad por Radiación, y se dividen en tres tipos diferentes según la cantidad de exposición a la radiación en unos pocos minutos y las partes del cuerpo que estuvieron expuestas. En general, la exposición a la radiación de más de aproximadamente 0,35 gy en unos pocos minutos provoca mareos, dolores de cabeza, fiebre, náuseas y vómitos, así como un enrojecimiento característico de la piel que parece una quemadura solar (y en el caso de una exposición intensa a los rayos UV, como por una explosión nuclear, a menudo es básicamente una quemadura solar). A esto le sigue un período de latencia en el que estos síntomas parecen desaparecer, a medida que el cuerpo se recupera de ellos, antes de que aparezcan los efectos más intensos y profundos. Estos generalmente toman la forma de uno o más de los siguientes:

  • SIA de Médula Osea: 0,7-10 Gy. Básicamente, las células sanguíneas comienzan a morir. Sangra más fácilmente, se cura más lentamente y se siente débil y anémico.
  • SIA Gastrointestinal: 6-30 Gy. Esto solo aparece si ha estado expuesto a radiación en su intestino o estómago. Tome las náuseas y los vómitos, y suba a 11. Diarrea severa, sangre, lo que está sucediendo aquí es que todas las pequeñas células delicadas en el revestimiento interno de su sistema digestivo se vuelven papilla.
  • SIA Neurovascular: 30+ Gy. En este punto, la radiación comienza a matar las células cerebrales. Rápidamente se desorienta, tiene fiebre, entra en shock, experimenta convulsiones y pierde el conocimiento. Este tipo de exposición está 100% garantizado como letal y rápido.

Con niveles realmente altos de exposición, suceden todo tipo de cosas espantosas: La radiación literalmente revuelve su ADN, por lo que a medida que sus células intentan autorepararse, simplemente se desmoronan.

  • La piel deja de cicatrizar, se enrojece, se hincha y finalmente se cae.
  • El sistema inmunológico ya no es capaz de distinguir su propio tejido y comienza a devorarlo de adentro hacia afuera, causando daños a los órganos horribles y hemorragias internas.
  • La presión arterial cae en picada y la sangre comienza a mezclarse con los fluidos que salen de los músculos y órganos, lo que provoca problemas de circulación en las extremidades.
  • Todos estos generalmente conducen a la muerte por insuficiencia cardíaca o por una infección secundaria.

Tratamiento para la Radiación

La Enfermedad por Radiación es una condición que, francamente, la medicina moderna no es particularmente buena para tratar. Dado que, en esencia, implica la destrucción de los mecanismos de autorreparación del cuerpo, gran parte del proceso para lidiar con él está asociado con la reparación de esos mecanismos de autorreparación. Los injertos de piel cubren los efectos secundarios de las quemaduras por radiación y pueden ser útiles para prevenir infecciones y sangrado a través de la piel. Los trasplantes de células madre y médula ósea ayudan a que el sistema inmunológico se recupere, mientras que las transfusiones de sangre mantienen vivos los órganos. Por último, las dosis elevadas de antibióticos pueden ayudar a prevenir las infecciones secundarias que suelen matar a quienes padecen SIA.

Inmediatamente después de la exposición a la radiación, una buena táctica es hacer que la víctima se cambie de ropa y se lave bien, a menudo con productos químicos que humedecen la radiación; si hay material radioactivo en la piel o la ropa, puede seguir envenenando a la víctima incluso mientras está siendo tratada. Contrariamente a la creencia popular, los fluidos y tejidos corporales de una víctima de radiación no son, en sí mismos, tan radiactivos; la radiación está contenida dentro de esos tejidos y fluidos. Sin embargo, las víctimas deben estar aisladas independientemente, debido a su sistema inmunológico muy reducido.

Links Utiles

  • NUKEMAP: Un mapa que te permite simular los efectos y el radio de explosión de una variedad de armas nucleares.
  • Detectores: Más información de la que necesitará saber sobre los diferentes tipos de detectores de radiación y cómo funcionan.
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