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Protección contra las radiaciones, a veces conocida como la protección radiológica, es la protección de las personas y el medio ambiente contra los efectos nocivos de la radiación ionizante, que incluye radiación de partículas y la radiación electromagnética de alta energía.

La radiación ionizante se utiliza ampliamente en la industria y medicina, y que presenta un peligro para la salud significativo. También está presente en forma de rayos cósmicos en el espacio exterior, por lo que las naves espaciales y los trajes espaciales deben tener protección adecuada. Causa daños microscópicos en los tejidos vivos, lo que resulta en quemaduras de la piel y enfermedades por radiación a altas exposiciones y riesgos estadísticamente elevados de cáncer con exposiciones bajas.

Principios de la protección contra las radiaciones

Protección contra la radiación se puede dividir en protección radiológica ocupacional, que es la protección de los trabajadores, la protección médica de radiación, que es la protección de los pacientes, y la protección radiológica pública, que es la protección de los miembros individuales del público y de la población en su conjunto . El tipo de exposición, así como las regulaciones gubernamentales y los límites de exposición legales son diferentes para cada uno de estos grupos, por lo que deben ser considerados por separado.

Hay tres factores que controlan la cantidad, o dosis, de la radiación recibida de una fuente. La exposición a radiación puede ser administrada por una combinación de estos factores:

  • Tiempo: La reducción del tiempo de exposición se reduce la dosis efectiva proporcionalmente. Un ejemplo de la reducción de las dosis de radiación al reducir el tiempo de exposición se podría mejorar la formación titular que reduzca el tiempo que tardan para manejar una fuente.
  • Distancia: El aumento de la distancia reduce la dosis debido a la ley del cuadrado inverso. La distancia puede ser tan simple como el manejo de una fuente con una pinza en lugar de los dedos.
  • Blindaje: El término "protección biológica" se refiere a una masa de material absorbente colocado alrededor de un reactor, o de otra fuente radiactiva, para reducir la radiación a un nivel seguro para los seres humanos. La eficacia de un material como un escudo biológico está relacionada con su sección transversal de dispersión y absorción, y en una primera aproximación es proporcional a la masa total de material por unidad de área interpuesto a lo largo de la línea de visión entre la fuente de radiación y la región a ser protegido. Por lo tanto, protegiendo la fuerza o "espesor" se mide convencionalmente en unidades de g/cm2. La radiación que logra atravesar cae exponencialmente con el grosor del blindaje. En las instalaciones de rayos x, las paredes que rodean la habitación con el generador de rayos x pueden contener láminas de plomo o el yeso pueden contener sulfato de bario. Los operadores consideran que el objetivo a través de una pantalla de vidrio con plomo, o si deben permanecer en la habitación con el objetivo, llevan delantales de plomo. Casi cualquier material puede actuar como un escudo de rayos gamma o los rayos X si se utiliza en cantidades suficientes.
  • Protección radiológica práctica tiende a ser un trabajo de hacer juegos malabares los tres factores para determinar la solución más rentable.

    En la mayoría de los países una autoridad nacional de reglamentación trabaja para garantizar un entorno seguro de la radiación en la sociedad mediante el establecimiento de requisitos que también se basan en las recomendaciones internacionales sobre las radiaciones ionizantes:

    • Justificación: No se permite el uso innecesario de la radiación, lo que significa que las ventajas deben ser superiores a las desventajas.
    • Limitación: Cada individuo debe ser protegido contra los riesgos que son demasiado grandes a través de los límites de dosis individuales de radiación.
    • Optimización: Las dosis de radiación todos deben ser lo más bajos posible. Esto significa que no es suficiente para permanecer dentro de los límites de dosis de radiación. Como titular del permiso, usted es responsable de asegurar que las dosis de radiación son tan bajos como sea razonablemente posible, lo que significa que las dosis efectivas de radiación son a menudo mucho más bajo que el límite permitido.

    Tipos de radiación

    Los diferentes tipos de radiación ionizante interactúan de diferentes maneras con material de blindaje. La efectividad de apantallamiento depende de la potencia de frenado de partículas de radiación, que varía con el tipo y la energía de la radiación y el material de blindaje utilizado. Por lo tanto, diferentes técnicas de blindaje se utilizan depende de la aplicación y el tipo y la energía de la radiación.

    • La radiación de partículas consiste en una corriente de partículas cargadas o neutras, tanto iones con carga y partículas elementales subatómicas. Esto incluye el viento solar, la radiación cósmica, y el flujo de neutrones en reactores nucleares.

      • Las partículas alfa son las menos penetrantes. Incluso las partículas alfa muy energéticas pueden ser detenidas por una sola hoja de papel.
      • Las partículas beta son más penetrantes, pero todavía pueden ser absorbidos por unos pocos milímetros de aluminio. Sin embargo, en los casos en que se emiten partículas beta de alta energía blindaje debe llevarse a cabo con materiales de baja densidad, por ejemplo, plástico, madera, agua o vidrio acrílico. Esto es para reducir la generación de Bremsstrahlung rayos-X. En el caso de la beta radiación, la radiación gamma procedente de la reacción de aniquilación electrón-positrón plantea preocupación adicional.
      • La radiación de neutrones no se absorbe tan fácilmente como la radiación partícula cargada, lo que hace que este tipo altamente penetrante. Los neutrones son absorbidos por los núcleos de los átomos en una reacción nuclear. Este más a menudo crea un peligro de radiación secundaria, como la transmutar núcleos absorbentes para el isótopo más pesado de próxima, muchos de los cuales son inestables.
      • La radiación cósmica no es una preocupación común, como la atmósfera de la Tierra y que absorbe los magnetosfera actúa como un escudo, pero plantea un problema para los satélites y los astronautas. Los viajeros frecuentes también están en un riesgo leve. La radiación cósmica es muy alta energía, y es muy penetrante.

    • La radiación electromagnética se compone de emisiones de ondas electromagnéticas, las propiedades de los que dependen de la longitud de onda.

      • De rayos X y la radiación gamma son mejor absorbidos por átomos con núcleos pesados; más pesado es el núcleo, mejor será la absorción. En algunas aplicaciones especiales, se utilizan uranio empobrecido o torio, pero el plomo es mucho más común, varios centímetros a menudo se requieren. El sulfato de bario se utiliza en algunas aplicaciones también. Sin embargo, cuando el coste es importante, casi cualquier material puede ser utilizado, pero debe ser mucho más gruesa. Mayoría de los reactores nucleares utilizan blindajes de hormigón de espesor para crear un BioShield con una delgada de agua enfriada capa de plomo en el interior para proteger el hormigón poroso de la del refrigerante en el interior. El hormigón también se hace con agregados pesados, como barita, para ayudar en las propiedades de protección del hormigón. Los rayos gamma son mejor absorbidos por los materiales con números atómicos de alta y de alta densidad, aunque ni efecto es importante en comparación con la masa total por unidad de superficie en la trayectoria del rayo gamma.

      • La radiación ultravioleta es ionizante, pero no es penetrante, por lo que puede estar protegido por capas opacas delgadas como protector solar, ropa y gafas de protección. Protección contra los rayos UV es más simple que para las otras formas de radiación por encima de, por lo que a menudo se considera por separado.

    En algunos casos, inadecuada blindaje en realidad puede empeorar la situación, cuando la radiación interactúa con el material de blindaje y crea que absorbe en los organismos más fácilmente. Por ejemplo, aunque los materiales de alto número atómico son muy eficaces en la protección fotones, utilizándolos para proteger las partículas beta pueden causar mayor exposición a la radiación debido a la producción de bremsstrahlung rayos X, y por lo tanto, los materiales de número atómico bajo se recomienda. También, el uso de material con una sección transversal de activación de neutrones de alta a los neutrones escudo resultará en el material de blindaje en sí convertirse en radioactivo y por lo tanto más peligroso que si no estuviera presente.

    Diseño Blindaje

    Para primera aproximación blindaje reduce la intensidad de la radiación de manera exponencial en función del espesor.

    Esto significa que cuando se añade espesores se utilizan, el blindaje se multiplica. Por ejemplo, un escudo práctica en un refugio de precipitación es de diez reducción a la mitad-espesores de tierra apisonada, que es de 90 cm de tierra. Esto reduce los rayos gamma a 1/1024 de su intensidad original. Reducir a la mitad del espesor de algunos materiales, que reducen la intensidad de los rayos gamma en un 50% incluyen:

    Columna Reducir a la mitad la misa en la tabla de arriba indica la masa de material, necesario para reducir la radiación en un 50%, en gramos por centímetro cuadrado de área protegida.

    La eficacia de un material de blindaje en general aumenta con su densidad, excepto para el blindaje de neutrones.

    Calificado-Z blindaje

    Graded-Z blindaje es un laminado de varios materiales con diferentes valores de Z diseñadas para proteger contra la radiación ionizante. En comparación con un solo material de blindaje, la misma masa de graduada-Z del blindaje se ha demostrado para reducir la penetración de electrones más del 60%. Es comúnmente usado en los detectores de partículas basados en satélites, que ofrece varias ventajas:

    • la protección contra el daño por radiación
    • reducción del ruido de fondo para los detectores
    • masa menor en comparación con el blindaje de un solo material de

    Los diseños varían, pero normalmente implican un gradiente de alta-Z sucesivamente a través de los elementos inferior-Z como el estaño, acero, y cobre, por lo general termina con el aluminio. A veces se utilizan materiales incluso más ligeros tales como el polipropileno o carburo de boro.

    En un típico escudo graduada-Z, la capa de alta-Z dispersa efectivamente protones y electrones. También absorbe los rayos gamma, lo que produce fluorescencia de rayos-X. Cada capas posteriores absorbe la fluorescencia de rayos X del material anterior, con el tiempo la reducción de la energía a un nivel adecuado. Cada disminución de la energía bremsstrahlung produce electrones Auger, y que están por debajo de umbral de energía del detector. Algunos diseños también incluyen una capa exterior de aluminio, que puede ser simplemente la piel del satélite.

    Instrumentos de protección radiológica

    Medición de la radiación práctica es esencial en la evaluación de la eficacia de las medidas de protección, y en la evaluación de la dosis probablemente sea recibida por los individuos radiación. Los instrumentos de medición para la protección contra las radiaciones son a la vez "instalados" y portátil.

    Instrumentos instalados

    Instrumentos instalados se fijan en posiciones que son conocidos por ser importantes en la evaluación del peligro de radiación en general en un área. Los ejemplos se instalan "área" monitores de radiación gamma, monitores, monitores de bloqueo de salida de personal, y los monitores de partículas en el aire.

    El monitor de radiación área medirá la radiación ambiental, por lo general de rayos X, gamma o neutrones, que son radiaciones que pueden tener niveles significativos de radiación sobre un intervalo de más de decenas de metros de su fuente, y de ese modo cubren un área amplia.

    La radiación gamma "monitores de enclavamiento" se utilizan en aplicaciones para prevenir la exposición inadvertida de los trabajadores a una dosis excesiva mediante la prevención de personal de acceso a una zona cuando un elevado nivel de radiación está presente. Estos bloqueo del proceso de acceso directo.

    Monitores de contaminación en el aire miden la concentración de partículas radiactivas en el aire ambiente para proteger contra partículas radiactivas que se ingieren, o depositados en los pulmones de personal. Estos instrumentos normalmente dará una alarma local, pero a menudo están conectados a un sistema de seguridad integrado, de forma que las áreas de la planta pueden ser evacuados y el personal se les impide entrar en un ambiente de alta contaminación en el aire.

    Personal monitores de salida se utilizan para controlar a los trabajadores que están saliendo de un área de "contaminación controlada" o potencialmente contaminados. Estos pueden ser en forma de monitores de mano, ropa sondas frisk, o monitores de todo el cuerpo. Estos supervisan la superficie del cuerpo y la ropa de los trabajadores para comprobar si cualquier contaminación radiactiva se ha depositado. Estos miden generalmente alfa o beta o gamma, o combinaciones de éstos.

    El Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido publica una guía de buenas prácticas a través de la radiación ionizante Foro de Metrología relativo a la concesión de dicho equipo y la metodología de cálculo de los niveles de alarma que se utilizarán.

    Los instrumentos portátiles

    Instrumentos portátiles son portátiles o transportables. El instrumento portátil se utiliza generalmente como un medidor para comprobar un objeto o persona en detalle, ni evaluar un área donde no existe instrumentación instalada. También pueden ser utilizados para el control de salida de personal o personal de control de contaminación en el campo. Estos generalmente miden alfa, beta o gamma, o combinaciones de éstos.

    Instrumentos transportables son generalmente instrumentos que han sido instalados de forma permanente, pero se colocan temporalmente en un área para proporcionar una monitorización continua, donde es probable que haya un peligro. Tales instrumentos son a menudo instalados en carros para permitir una fácil implementación, y se asocian a situaciones operativas temporales.

    En el Reino Unido, el HSE ha publicado una nota de orientación del usuario en la selección del instrumento de medición de la radiación correcta para la aplicación en cuestión. Esto cubre todas las tecnologías del instrumento de radiación, y es una guía comparativa útil.

    Tipos de instrumentos

    Una serie de instrumentos de detección comúnmente utilizados se listan a continuación.

    • cámaras de ionización
    • contadores proporcionales
    • Contadores Geiger
    • Detectores semiconductores
    • Los detectores de centelleo
    • Vigilancia de la radiactividad partículas en el aire

    Los enlaces se deben seguir para obtener una descripción más completa de cada uno.

    Dosímetros de radiación

    Los dosímetros son dispositivos usados por el usuario que miden la dosis absorbida el usuario recibe. Los tipos comunes de dosímetros portátiles de radiación ionizante son:

    • Dosímetro de fibra de cuarzo
    • Film dosímetro insignia
    • Termoluminiscencia dosímetro
    • Dosímetro de estado sólido

    ALARP

    ALARP, es un acrónimo de un principio importante de la exposición a la radiación y otros riesgos de salud ocupacional y las siglas de "tan bajo como sea razonablemente practicable". El objetivo es reducir al mínimo el riesgo de exposición radiactiva u otros peligros mientras que teniendo en cuenta que cierta exposición puede ser aceptable con el fin de avanzar en la tarea en cuestión. El término equivalente ALARA, "tan bajo como sea razonablemente posible", se utiliza más comúnmente fuera del Reino Unido.

    Este compromiso se ilustra muy bien en radiología. La aplicación de la radiación puede ayudar al paciente al proporcionar los médicos y otros profesionales de la salud con un diagnóstico médico, pero la exposición debe ser razonablemente suficientemente baja para mantener la probabilidad estadística de cánceres o sarcomas debajo de un nivel aceptable, y para eliminar los efectos deterministas. Un nivel aceptable de la incidencia de los efectos estocásticos se considera que es igual para un trabajador al riesgo en otro trabajo generalmente se considera seguro.

    Esta política se basa en el principio de que cualquier cantidad de exposición a la radiación, no importa cuán pequeña sea, puede aumentar el riesgo de efectos biológicos negativos, tales como el cáncer. También se basa en el principio de que la probabilidad de la aparición de efectos negativos de la exposición a la radiación aumenta con la dosis acumulativa curso de la vida. Estas ideas se combinan para formar el modelo lineal sin umbral. Al mismo tiempo, las prácticas de radiología y otros que implican el uso de radiaciones aportar beneficios a la población, por lo que la reducción de exposición a la radiación pueden reducir la eficacia de una práctica médica. El coste económico, por ejemplo de la adición de una barrera contra la radiación, debe también tenerse en cuenta al aplicar el principio ALARP.

    Hay cuatro formas principales de reducir la exposición de radiación a los trabajadores ni a la población:

    • Blindaje. Use barreras apropiadas para bloquear o reducir la radiación ionizante.
    • Tiempo. Pasar menos tiempo en los campos de radiación.
    • Distancia. Aumente la distancia entre las fuentes radiactivas y los trabajadores o de la población.
    • Importe. Reducir la cantidad de material radioactivo para una práctica.

    Espacio exterior

    La radiación espacial producida por el Sol y otras fuentes galácticas es más peligroso, y cientos de veces más intensas que las fuentes de radiación, como los rayos X médicos o de radiación cósmica normal por lo general experimentado en la Tierra. Cuando las partículas ionizantes intensamente encuentran en huelga de espacio de tejido humano, puede provocar daños en las células y eventualmente puede conducir al cáncer.

    El laboratorio de la radiación espacial hace uso de un acelerador de partículas que produce haces de protones o iones pesados. Estos iones son típicas de aquellas acelerado en fuentes cósmicas y por el sol. Los haces de iones se mueven a través de un túnel de transporte de 100 metros de la sala de objetivo protegido de 37 metros cuadrados. Hay, que alcanzan el objetivo, que puede ser una muestra biológica o material de blindaje. En un estudio de la NASA 2002, se determinó que los materiales que tienen alto contenido de hidrógeno, tales como el polietileno, pueden reducir la radiación primaria y secundaria en mayor medida que los metales, tales como aluminio. pero hay otros métodos con el fin de la protección de las radiaciones peligrosas en el espacio, uno de los mejores métodos es la protección de la radiación del campo magnético, como el campo magnético de mini-magnetosfera y semi-dipolo.

    Protección radiológica nave espacial

    Campos magnéticos dipolares no son homogéneos y la intensidad de la muestra variaciones. Las partículas de alta energía penetra en el campo magnético de las piezas de baja intensidad, como cúspides en dipolar del campo magnético de la Tierra. También este método es aceptable sólo para los volúmenes habitables de naves espaciales. Otro método aceptable para la protección contra la radiación es material de blindaje por hidrógeno líquido y agua. El gran problema de este método es la degradación del material, que genera la radiación secundaria de alta energía para los astronautas. El método de anillos de toro solenoide es más ligero que otros métodos y el efecto de este campo magnético cuadrupolo en partículas energéticas es estable con el fin de proteger a la nave espacial durante la misión a Marte.