NUCLEAR 3. RADIOACTIVITAT: MESURA I EFECTES

Una nova pregunta de l’IES:

6. Com es mesura la radioactivitat i quins efectes té?

Hi ha magnituds fàcils de mesurar, perquè són inmediates o perquè hi estem molt acostumats: l’alçària, la temperatura, la velocitat… però hi ha altres magnituds que, perquè no les tenim tant per la mà, o perquè són molt abstractes i poc “tocables”, ens costa molt més. Les mesures relacionades amb la radioactivitat són d’aquest segon grup.

La radioactivitat és un desprendiment d’energia en una forma específica, i per tant les unitats d’energia serien adequades per mesurar quantitats de radioactivitat alliberades. Es pot mesurar en joules o en calories. I això valdria també per mesurar quantitats de llum, quantitats de calor, quantitats de treball: totes les formes d’energia són, en certa mesura, equivalents, i es mesuren en les mateixes unitats.
Però cada forma d’energia té peculiaritats, que fan que es generin formes de mesurar-la més properes a la necessitat que tenim de conèixer-la millor i mesurar-ne els efectes. Per això s’han inventat unitats noves.

La radioactivitat s’origina per la desintegració de nuclis radioactius, de forma espontània o provocada. En el Sistema Internacional d’unitats, vigent a Espanya i a la major part de paísos, es defineix el becquerel (Bq) com la unitat d’activitat radioactiva, equivalent a 1 desintegració per segon. Aquest valor és molt baix en molts casos. Abans s’havia definit la unitat d’activitat denominada curie (Ci). 1 curie equival a 37000 milions de becquerels.

Aquesta unitat no dóna idea de la quantitat total d’energia absorbida per un cos (la dosi absorbida), que és el valor important als efectes pràctics. Per això s’ha definit, en el SI, el gray (Gy), que és la dosi absorbida de radiació ionitzant equivalent a 1 joule per kg de substància. Abans es feia servir una altra unitat, denominada rad. 1 Gy = 100 rad.
Una dosi de 20 Gy de radiació ionitzant rebuda de cop és mortal. Si una persona de 70 kg la rebés, hauria rebut 1400 joules, que equivalen a 336 calories. Aquest valor és molt petit: equival a l’energia química que ingeririem en menjar 84 mg de sucre, o 37 mg d’oli. És la forma de rebre-la, en forma de radiació ionitzant, el que provoca la mort.

Però tampoc aquesta unitat és suficient per donar-nos idea de quins efectes té aquesta radiació sobre els éssers vivents, perquè no és el mateix una dosi de radiació rebuda en forma de fotons (raigs gamma o X) que la mateixa dosi rebuda en forma de partícules més pesades (neutrons, protons, radiació alfa), que fan efectes més nocius. Per això s’ha hagut d’inventar una altra unitat, denominada sievert (Sv), que es defineix com la dosi equivalent de radiació ionitzant. 1 Sv és igual a 1 Gy si la radiació s’absorbeix en forma de fotons (radiació electromagnètica) o electrons, però 1 Sv equival a 2 Gy si s’absorbeixen protons, de 5 a 10 Gy si s’absorbeixen neutrons, i 20 Gy si són partícules alfa. Abans es feia servir una altra unitat, denominada rem. 1 Sv són 100 rem.

Per altra banda, no és el mateix que la dosi sigui rebuda de forma difusa per tot el cos que rebuda en un òrgan concret. I la forma de rebre la radiació també és important. La barrera que fa la pell, en rebre radiació còsmica, per exemple, frena més que si la mateixa dosi s’ingereix amb els aliments o si es respira. Hi ha moltes taules basades en dades experimentals (fruit d’incidents o accidents de centrals nuclears o radiació rebuda de bombes nuclears en proves) que indiquen quins efectes té una dosi de radiació equivalent rebuda en 1 hora, 1 dia o 1 any.

Per exemple, dosis en un dia menors de 0,2 Sv no es considera que produeixin efectes mesurables. Solen ser els límits autoritzats per a treballadors d’instal•lacions amb radiacions ionitzants (operadors de raigs X, de centrals, de submarins amb propulsió nuclear, etc). Dosis entre 0,2 i 1 Sv redueixen la producció de glòbuls vermells de forma transitòria, i generen maldecaps. Dosis entre 1 i 2 Sv generen vòmits, cansament, mortalitat d’un 10% en el proper mes.

Aquests símptomes van agreujant-se amb pèrdua del cabell, hemorràgies, infertilitat, mutacions genètiques, fins als valors superiors a 10 Sv, que provoquen la mort gairebé segura en una setmana, encara que hi hagi tractament mèdic.

Si la radiació es rep de forma paulatina al llarg del temps els efectes són menors com menys radiació es rebi. Hi ha moltes formes de rebre radiacions ionitzants: raigs X o TAC’s, raigs còsmics rebuts en vols a gran altura, respirar el gas radó que desprenen molts edificis de forma quotidiana, viure en determinades regions del planeta en què hi ha radioactivitat natural més intensa que en altres llocs, o ingerir determinades verdures.

Amb certa frivolitat s’ha definit una altra unitat de dosi radioactiva: la dosi equivalent en plàtans (BED o Banana Equivalent Dose). Efectivament, els plàtans contenen de forma natural una certa quantitat de potassi (uns 600 mg per un plàtan de 150 g), una petita part del qual (0,070 mg) és potassi-40, radioactiu. Equival a 18,5 Bq. És poca cosa, però mesurable. També són moderadament radioactives les mongetes, les ous, les pipes, els alvocats i sobre tot les nous del Brasil. Aquesta unitat en plàtans es fa servir a vegades per comparar la ingesta d’aliments lleument contaminats.

Per exemple, en la llet d’una granja al costat de Fukushima (que no s’ha comercialitzat) s’ha trobat que la llet contenia 1510 Bq/kg. Beure’s un got d’aquesta llet (200 mg) seria, des del punt de vista de la radioactivitat ingerida, equivalent a menjar-se 16 plàtans normals. La llei japonesa autoritza que la llet tingui valors d’activitat de 300 Bq. Als espinacs se’ls autoritza fins a 2000 Bq/kg, i se’n han detectat a Fukushima algunes mostres que arribaven a 15000. Aquests valors no són en sentit estricte perillosos, perquè els valors legals són molt per sota dels valors que se sap que produeixen efectes mesurables. Per ara (21-3-11) són simples indicatius de les fuites radioactives que hi ha hagut a la central.

Nota lingüística: Gray, Sievert, Curie i Becquerel han estat científics vinculats a l’estudi de la radioactivitat. De fet, Madame Curie va inventar el concepte de radioactivitat, i probablement va morir pels seus efectes…

N:B 13-9-2012 S’han corregit algunes errades del text primitiu. Més detalls a aquest post.