Una radiació ionitzant és aquella radiació formada per fotons o partícules que en interaccionar amb la matèria produeixen ions. Aquesta definició és vàlida tant si ho fan de manera directa o indirecta.
Alguns exemples de radiacions electromagnètiques ionitzants les radiacions ultraviolades (UV) de més energia, els raigs X i els raigs gamma. Alguns exemples de radiacions ionitzants corpusculars són la radiació alfa i la desintegració beta.
D'acord amb la definició de radiació ionitzant queden excloses les radiacions òptiques, la llum visible, els raigs infrarojos i les ones radioelèctriques de ràdio.
A efectes de salut, depenent del tipus de radiació, l'exposició a la radiació ionitzant pot causar danys als teixits vius i pot causar mutacions, malalties per radiació aguda, càncer i mort.
La radiació ionitzant és invisible i no és directament perceptible pels sentits humans. Per aquesta raó, calen instruments per detectar la radiació, com els comptadors Geiger. No obstant això, aquest tipus de radiació pot causar l'emissió de llum visible immediatament després de la interacció amb la matèria, com ara la radiació de Txerenkov i la radioluminescència.
Qui va descobrir la radiació ionitzant?
Aquestes radiacions van ser descobertes per Wilhelm Conrad Röntgen el 1.895.
Aplicacions de la radiació ionitzant
Les radiacions ionitzants es fan servir en una gran varietat d'aplicacions, especialment en medicina i en la indústria.
A l'àmbit de la medicina nuclear, l'aplicació més coneguda dels aparells de raigs X. Aquestes fonts o els acceleradors de partícules s'utilitzen en diagnòstic (gammagrafia) com en el tractament (radioteràpia en oncologia, per exemple).
Quin és lorigen de les radiacions ionitzants?
Les radiacions ionitzants poden tenir un origen natural o artificial. De manera natural, algunes substàncies radioactives poden emetre radiacions de forma espontània. D'altra banda, hi ha generadors artificials, com els generadors de raigs X i els acceleradors de partícules.
Alguns elements són més adequats que altres per produir aquest tipus de reaccions, com ara l'urani-235. Aquest isòtop tendeix a absorbir qualsevol neutró que hi xoqui. Quan això passa, l'urani-235 s'acaba trencant en diversos fragments, alliberen altres neutrons i energia nuclear.
Una persona normal també està exposada a nivells baixos de radiació ionitzant provinent del sol, les roques, el terra, o altres fonts naturals.
Diferència entre radiació ionitzant i no ionitzant
Una propietat important dels camps electromagnètics és la freqüència i longitud d'ona. Unes partícules conegudes com a quants de llum són les encarregades de transportar les ones electromagnètiques. L'energia que transporten aquestes ones depèn de la longitud d'ona, és a dir, com més gran sigui la longitud d'ona, més energia.
En alguns casos, lenergia que transporten les ones electromagnètiques és tan alta que poden arrencar electrons dun àtom i fins i tot trencar els enllaços moleculars. Les radiacions ionitzants són les que tenen prou energia per realitzar aquestes alteracions: els raigs X, els raigs còsmics, i els raigs gamma que emeten els materials radioactius.
D'altra banda, les radiacions no ionitzants són les que no tenen tanta energia per modificar les estructures de les molècules ni arrencar electrons.
Quins són els efectes físics de les radiacions ionitzants?
Podem classificar els efectes físics de les radiacions ionitzants a:
1. Efectes nuclears
Els neutrons (partícules subatòmiques), els raigs alfa i els raigs gamma extremadament energètics (> 20 MeV) poden causar una alteració del nucli dels àtoms.
Si es produeixen una gran quantitat daquestes alteracions es pot canviar les propietats macroscòpiques i fer que els objectius es tornen radioactius, fins i tot després que selimina la font original.
2. Efectes químics
La radiació ionitzant que interactua amb les molècules pot conduir a:
-
La ruptura denllaços químics.
-
Formació de radicals lliures altament reactius. Aquests radicals poden reaccionar químicament amb els elements veïns, restant-ne un electró, fins i tot després que la radiació original s'hagi aturat.
-
Destrucció de les xarxes cristal·lines, fent-les tornar amorfes.
-
Acceleració de reaccions químiques, com ara la polimerització, que ajuda a assolir l'energia d'activació requerida per a la reacció.
Alguns elements que són immunes als efectes químics de la radiació ionitzant, com els fluids monoatòmics que no tenen enllaços químics a trencar i que no interfereixen la xarxa cristal·lina.
D'altra banda, els compostos diatòmics simples amb entalpia de formació molt negativa, com l'àcid fluorhídric, es reformaran ràpidament i espontàniament després de la ionització.
3. Efectes elèctrics
La ionització de materials augmenta temporalment la conductivitat afectant l'electrònica dels àtoms. Aquest és un perill particular a la microelectrònica de semiconductors amb el risc de corrents retardats que introdueixen errors de funcionament. La microelectrònica de semiconductors és utilitzada en equips electrònics.
Quan els dispositius estan destinats a entorns d'alta radiació es poden fabricar per resistir aquests efectes mitjançant el disseny, els materials i els mètodes de fabricació. Aquests dispositius s'utilitzen habitualment en els equips espacials (extra-atmosfèrics) i per a la indústria nuclear.
Efectes de radiacions ionitzants a l'ésser humà
La radiació ionitzant afecta els teixits biològics i, per tant, la salut.
Els danys que pot causar als teixits biològics són de diversos tipus i es divideixen en:
-
Dany somàtic determinista: els efectes determinístics involucren altes dosis de radiació sobre porcions grans del cos.
-
Dany somàtic estocàstic: els efectes no determinístics tenen lloc a nivells baixos d'exposició a la radiació. En aquest cas, el dany és estadístic, és a dir, és possible predir la proporció duna població donada de persones exposades que serà afectada, però impossible saber com afectarà cada persona individualment.
-
Dany genètic estocàstic: aquests danys descriuen les alteracions genotípiques hereditàries resultants de mutacions als gens o cromosomes de cèl·lules germinals.
El dany somàtic es refereix al dany ocorregut als teixits de l'individu irradiat. D'altra banda, el dany genètic fa referència al dany que afectarà les generacions futures.
Les regulacions actuals contra la contaminació estableixen límits estrictes a lexposició individual, que també impliquen lexposició a materials de construcció comuns com la toba (que allibera vapors de radó).
A les disciplines professionals on el treballador pot estar exposat a material radioactiu, cal tenir un pla de prevenció de riscos laborals.
Efectes de la radiació alfa a la salut
Les partícules alfa tenen un baix poder de penetració. Per tant, es pot aturar fàcilment per la capa superficial de la pell. En aquest sentit, la pell fa una funció de protecció radiològica, per la qual cosa no és perillosa per als humans en casos de radiació externa.
En canvi, la radiació alfa es torna perillosa en situacions on la font radioactiva s'inhala o s'ingereix perquè en aquest cas pot fer malbé directament els teixits radiosensibles.
Efectes de la radiació gamma a la salut
D'altra banda, la radiació gamma (fotons), que té un poder de penetració molt alt, pot ser perillosa per als éssers vius fins i tot en situacions de radiació externa. La quantitat de radiació absorbida per un cos s'anomena dosi absorbida i es mesura en gris.
Exemples de radiacions ionitzants
Alguns exemples de fonts de radiacions ionitzants són els següents:
Fonts naturals:
-
Desintegració radioactiva espontània de radionúclids.
-
Reaccions termonuclears, com les que es produeixen al Sol.
-
Reaccions nuclears induïdes com a resultat de l'entrada al nucli de partícules elementals d'alta energia o fusió nuclear.
-
Els raigs còsmics.
Fonts artificials:
-
Radionúclids artificials.
-
Reactors nuclears.
-
Acceleradors de partícules que generen fluxos de partícules carregades, així com radiació de fotons bremsstrahlung.
-
Aparell de raigs X com un tipus d'accelerador, el fre genera raigs X.