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05 Jun 2019

Los números de Chernóbil

Esta de moda Chernóbil (otra vez).  Una nueva serie producida por HBO que se estreno apenas hace un mes, ha revivido de nuevo una radiofobia colectiva, es decir, ese temor, casi atávico, por el enemigo invisible de las «radiaciones ionizantes».  Mucho se ha hablado del más grave accidente nuclear de la historia en estos 33 años; algunos han querido minimizar sus efectos y otros los han exagerado extraordinariamente (principalmente medios de comunicación, organizaciones antinucleares y naturalmente la población general.)  Pero para entender realmente la dimensión de la «amenaza nuclear», los efectos pasados, presentes y futuros de Chernóbil (y de otros accidentes nucleares), hay que entender los números detrás de ellos.

«Ahora que vemos la serie Chernobyl de @HBOLAT, algunos números interesantes sobre la exposición a radiación: 1 Sievert (Sv) es la unidad moderna de radiación total recibida (=1 J/kg), 1 Roentgen (R) la unidad mencionada en la serie equivale a ~0.01 Sieverts (Sv) o 10 mSv»
Junio 2 de 2019
http://bit.ly/trino-chernobil

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Como dice el refrán (y si no dice, debería) «los números harán tu vida mejor.»

Es muy distinto decir «el terremoto que sacudió a Japón en 2011 desvío el eje de rotación de la Tierra» a expresarlo como «durante el sismo de magnitud 9.2 al frente de la costa de Japón en 2011, el norte geográfico se desplazo 0.0000001% de su posición.»  ¿Notan la diferencia?

También es muy distinto afirmar que «el bosque alrededor de la planta de Chernóbil todavía es radioactivo», a expresarlo en términos de «el nivel de radiación en la plaza de la abandonada Pripyat, a 5 km de la planta de Chernóbil, es aproximadamente de 1000 nSv/h, lo que equivale a 5 veces el nivel de radiación ambiental en la ciudad de La Paz (Bolivia)»

Yo sé que no a todos nos gustan los números. La verdad es que los seres humanos somos casi todos malos para manipularlos; simplemente hay unos que lo hacen más frecuentemente que otros. Pero tampoco nos gustan las verduras e igual nos las comemos. Así que ¡manos a la obra!

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Actividad, exposición y dosis

Para entender a Chernóbil, hay que conocer tres conceptos simples: actividad, exposición y dosis.

Se llama actividad al número de átomos, en un material radioactivo, que se descomponen en un segundo.

Si solo se descompone 1, decimos que la actividad es de 1 Becquerel (1 Bq=1 descomposición por segundo).

Normalmente, cuando lidiamos con sustancias radioactivas (como parte del Potasio en los bananos, ¡sí¡ los bananos contienen sustancias radiactivas) el número de desintegraciones es de miles de millones.

Los físicos entonces hablan de una actividad de 1 Curio, para referirse, sin muchas palabras, a 37 mil millones de desintegraciones por segundo (1 Ci = 37000000000 Bq).

A las personas que tienen cáncer de Tiroides se les administra Yodo radioactivo (¡si! una sustancia radiactiva se usa para curar).  Una dosis típica contiene Yodo suficiente para producir 100 mCi (mili Curios), es decir 100 milésimas de Ci.

¿Es eso mucho o poco? Digamos que no es normal.  Si fuera bueno, te lo darían en las hamburguesas.

Los médicos nucleares (¡sí! hay médicos nucleares) saben que si una persona toma más de 600 mCi de Yodo radioactivo en su vida (las centrales nucleares y otros procesos pueden producir este tipo de Yodo y descargarlo en la atmósfera), posiblemente esta intoxicada con radioactividad.

Hasta ahora todo fácil ¿no?

Pero ¿cuántos son los Curios de Chernóbil?

Los lugares más contaminados en 1996 alrededor de la planta destruída, tenían «suficientes elementos» radiactivos para producir 400 mCi por cuadra (un área de 100 por 100 metros).  Es decir, incluso si barrieras el campo de un estadio, no recogerías suficientes elementos radioactivos como para intoxicarte.  Bueno, aunque tampoco estarías a salvo.

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Exposición

Una cosa es que hayan elementos radiactivos y otra que hagan algo.

El efecto normal que la luz invisible (rayos X y gama) y las partículas (electrones, positrones, protones, neutrones y núcleos de Helio o partículas alfa), emitidas por los elementos radioactivos producen sobre la materia circundante (aire, agua, vacas, gente, etc.) es la de ionizar los átomos y moléculas de las que están hechas.  En condiciones normales, esos mismos átomos y moléculas son neutros y realizan sus funciones porque lo son; si están ionizados pueden haber problemas (cáncer, mutaciones, muerte celular, etc.)

Es por esto que decimos que la radiactividad produce «radiaciones ionizantes» y es a las radiaciones ionizantes a lo que le tememos cuando pensamos en lo nuclear (radiofobia).

La medida de cuánto puede la radiación ionizar el aire se expresa en una unidad que escuchamos con frecuencia en la serie de HBO: los Roentgen (si no la han escuchado cuando la vean por segunda o tercera vez, sé que lo harán; pongan más atención).

1 Roentgen de radiación produce cerca de 300 micro Coulombs de carga en 1 kilo de aire.  Pero ¡¿qué demonios es eso?!  No es muy importante saberlo; bastará con decir, por ahora que los lugares más peligrosos alrededor del núcleo del reactor expuesto de Chernóbil, al menos durante los días siguientes a la emergencia, registraban niveles de radiación cercanos a los 10000 Roentgen.

Muchos de los detectores con los que contaban los empleados, no podían medir más allá de unos 10 R, por lo que al principio las autoridades del reactor subestimaron (como vemos en la serie) la gravedad del desastre.

Fue solo cuando llegaron los primeros bomberos, y que fueron expuestos seguramente a entre cientos y miles de Roentgen mientras apagaban el incendio, que empezaron los peores efectos de la radiación a sentirse.

¿Cuántos Roentgen marca hoy Chernóbil?  Más de 30 años de medicina nuclear, nos han enseñado que la exposición no es la mejor manera de medir los potenciales efectos biológicos nocivos de la radiación.  Existe una cantidad mejor.

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Dosis

Una manera de medir la radiación ionizante, distinta a la capacidad que tiene para ionizar el aire (nuestros cuerpos no están hechos de esa sustancia), es decir una manera distinta de hacerlo con Roentgens, es determinar la cantidad total de esa energía que puede absorberse en la materia expuesta a ella.  A esta cantidad la llamamos «dosis».

La dosis se mide en Grays (Gy), siendo 1 Gy igual a 1 Julio de energía absorbida (aproximadamente 4 calorías) por cada kilogramo del cuerpo en cuestión.

Cuando se desintegra un átomo, puede producir distintos tipos de radiación ionizante (recuerde, luz invisible y partículas).  Cada una de ellas produce efectos nocivos diferentes sobre el organismo.  Las más dañinas normalmente son las más rápidas (neutrones rápidos) y las más pesadas (partículas alfa).

De modo que expresar la radioactividad en Curios (desintegraciones por segundo) no ayuda, sino indicamos qué tipo de partículas están implicadas y cuánta energía por cada partícula es emitida.  Tampoco ayuda del todo expresarla en Grays.  Un Julio de energía de rayos gama depositado en el cuerpo humano producirá un efecto casi 10 veces menor que el que produce el mismo Julio de energía pero de neutrones veloces.

Por esta razón (y aquí llegamos al final de la enumeración de nuestras unidades), en años recientes se ha introducido un nuevo patrón, el Sievert, capaz de cuantificar el «daño» producido sobre el organismo, ajustado por el tipo de partículas que lo produce.

Así 1 Gy de rayos gama (1 Julio de rayos gama absorbido por kilogramo) corresponde (por definición) a 1 Sievert.  Pero 1 Gy de partículas alfa, corresponde en realidad a 20 Sieverts.

¿Ya se enredo?  No espero que entienda todo; pero al menos que sepa que 1 Sievert es en realidad una cantidad muy peligrosa de radiación ¡aléjese!

De los Sieverts a la realidad de Chernóbil

Llegados a este punto tenemos todos los elementos cuantitativos para juzgar en su justa medida a Chernóbil, Fukushima y todos esos mensajeros del apocalipsis que los medios y algunos activistas antinucleares nos han querido vender.

Para juzgar qué tan grave es una cierta dosis de radiación, hay que tener en cuenta los efectos biológicos que han sido observados a lo largo de décadas de investigación teórica y experimental en medicina nuclear.  Algunos de estos efectos no solo se han estudiado en el laboratorio o en entornos clínicos; los mismos desastres nos han enseñado a valorarlos de forma más realista.

Para empezar debemos distinguir entre una exposición única a radiación ionizante y la exposición continuada a ella (por períodos de días a años.)  Naturalmente las dos están relacionadas.

Así por ejemplo, si por alguna razón te expones por un período breve de tiempo (unos minutos) a 1 Sv de radiación, quizás no sientas nada inmediatamente.  En unas horas, sin embargo, sentirás desagradables efectos físicos, nauseas, mareo, tal vez fiebre.   Te recuperaras de esos efectos, pero a largo plazo la probabilidad de que desarrolles algún tipo de cáncer asociado específicamente con esta experiencia será de alrededor de un 5%.

¿Cuánta radiación recibieron los primeros bomberos que llegaron a Chernóbil? Posiblemente unas decenas de Sv.  Precisamente por eso murieron unas horas a varios días después de esta severa exposición.

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En total 31 personas murieron en Chernóbil, incluyendo bomberos y empleados de la central (aquellos que vemos en la serie bajando a los alrededores del reactor destruído para tratar de encender las bombas de agua), por estar sometidos a niveles muy altos en las horas siguientes al desaste.

600 000 personas, los liquidadores, trabajaron en los siguientes meses y años para mitigar los graves efectos ambientales del desastre.  Se ha calculado que la dosis más alta recibida por los liquidadores más expuestos fue de 0.3 Sv (o 300 mili Sieverts, mSv.)  En promedio, sin embargo, estos 600 000 héroes anónimos, recibieron 100 mSv y los menos expuestos apenas absorbieron 5 mSv.

¿Murieron todos? ¡falso!

Para empezar, y como vimos antes, si bien 0.3 Sv (la máxima exposición recibida por los liquidadores) pueden ser suficientes (dependiendo de la persona) para producir algún malestar, es muy improbable que te mate en el corto de plazo.

La cifra exacta de personas que murieron por los efectos de la radiación después del desastre se desconoce.  Lamentablemente, el desastre ocurrió en un tiempo y un país en el que el seguimiento cuidadoso de todos los implicados era difícil.

Usando distintas fuentes de evidencia, la OMS y la ONU han calculado que el número total de muertos fue poco más de 9000.  Investigadores independientes han estimado que la cifra podría ser tan alta como 60 000.  Cualquiera que sea la verdad, es claro que no fueron millones.

¿Y los «niños mutantes» que nacieron después del desastre?  Los estudios epidemiológicos muestran que si mujeres embarazadas se exponen por una sola vez a 300 mSv, no hay mayores riesgos sobre el desarrollo del feto (distinguibles de otros efectos más comunes).

La dosis promedio de los habitantes de la zona cercana al desastre y que fueron trasladados a otras ciudades, fue de 10 mSv, muy por debajo del umbral para efectos nocivos sobre el embarazo (una exposición total de 50 mSv es considerada segura para un trabajador en el sector de la energía nuclear).

¿Y el cáncer? ¡mucho más difícil de cuantificar!  Los únicos datos fiables parecen indicar un incremento en un factor de 2-3 en la tasa de cáncer de tiroides entre las personas que eran niños durante el tiempo del accidente y que posiblemente tomaron leche contaminada con Yodo radioactivo y otros isótopos.

Aparte de eso y en la ausencia de estudios epidemiológicos anteriores a Chernóbil en esa misma zona, no se puede saber si las muertes por cáncer que se han producido entre los habitantes de la región, incluso entre los liquidadores, se produjeron por la exposición a radiación o por otros factores (contaminación ambiental, cigarrillo, obesidad, etc.)

Los epidemiólogos han calculado, por ejemplo, que fumar produce un riesgo de cáncer equivalente a una exposición de 1 Sv.  Ser obeso, 300 mSv.  Incluso ser fumador pasivo es casi tan «peligroso» como exponerse de súbito a 150 mSv, que es igual al riesgo que corren los que no comen vegetales.

Chernóbil ¿inhabilatable?

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Una cosa es recibir una dosis de radiación de golpe.  Otra muy distinta es dejar radiactividad regada por todas partes en miles de kilómetros cuadrados.  Ese, dice, la mayoría es el peor crimen de Chernóbil y con ello (generalizan) el riesgo de seguir usando la energía nuclear y exponernos a futuros accidentes.

Pero evaluamos con números, esta afirmación.

¿Cuál es realmente el nivel de radiación remanente en Chernóbil? ¿es realmente imposible volver a vivir en la denominada zona de exclusión (una región con cerca de 35 km de radio)?

Cuando hay una fuente permanente de radiación ya no se usa la dosis total, sino una «tasa» o «nivel» de dosis (dosis por segundo, por hora, por día, por año, etc.)

Aunque sea difícil aceptarlo, estamos sometidos todo el tiempo a radiación ionizante que no tiene como fuente ningún desastre nuclear pasado o presente.  Esta radioactividad es producida por isótopos presentes en las rocas con las que construimos nuestros edificios (ej. Uranio y Torio), en nuestros alimentos (Yodo, Carbono, Potasio) y en el aire que respiramos (ej. Radón).

La dosis que recibimos de estas fuentes ambientales depende de dónde vivamos.  Así por ejemplo, en Medellín (la ciudad en la que vivo) y en ciudades situadas a una altura similar sobre el nivel del mar (1500 metros), la dosis es de unos 70 nSv/h (nano Sieverts por hora).  En La Paz (Bolivia) asciende a unos 120 nSv/h, y en el lugar con los niveles de radiación ambienta más altos (Ramsar, cerca al mar Caspio en Irán), alcanza los 2000 nSv/h.  El promedio mundial se estima en unos 300 nSv/h.

Dado hablar de Sieverts, nano Sieverts, etc. no es tan fácil, especialmente para los que no han leído este blog (¡ustedes ya se salvaron!), se ha sugerido entre los expertos desde hace un par de décadas, usar, como medida del nivel de radiación, el tiempo de exposición a la radiación ambiental promedio que tendrías que acumular para igualar una cierta dosis.

Me explico.

Como habíamos mencionado antes, la dosis recibida en promedio por los habitantes alrededor el desastre de Chernóbil fue de 10 mSv.  Para conseguir esa dosis, solo por exposición a la radiación ionizante ambiental, harían falta 4 años.  Es decir, los habitantes de la zona, en tal vez un par de días, «envejecieron radioactivamente» 4 años.

Obviamente los efectos de una dosis de radiación obtenida en un breve período de tiempo no son los mismos que una exposición continuada a un nivel de radiación muy baja.  Pero la comparación ayuda.

Prueben ahora con estos datos.

La máxima dosis recibida en la población de Fukushima durante el peor momento del desastre de la planta nuclear en esta zona en 2011, fue el equivalente a 13 años-equivalentes del fondo de radiación (13 años en unas horas o días).

Los liquidadores más expuestos de Chernóbil recibieron 100 años-equivalentes durante solo varios meses.

Si alguien se parará hoy debajo del reactor de Chernóbil para tomar una foto por solo 1 minuto, al material fundido del reactor (la denominada pata de elefante o el «coronium»), recibiría la dosis de 10 años-equivalentes.

Pero volvamos a la habitabilidad de Chernóbil.

Algunos estimativos (claramente exagerados) estimaban que Chernóbil no podía habitarse durante 26000 años (!)  Para estimar o (mejor desestimar) esta conclusión, basta que conozcamos los niveles actuales de radiación en la zona alrededor del reactor.

En esta página se reporta permanentemente las dosis que recibiría quién visitará la «peligrosa» zona de exclusión (y que reciben algunos habitantes que regresaron a la zona y no han muerto, además de toda la flora y fauna que hoy abunda en la región).

Como vemos, el nivel de radiación en la mayoría de los sitios es mayor a unos cientos de nSv/h.  Es decir varias veces mayor que la recibida en la ciudad de la Paz (Bolivia).

A unos centenares de metros del edificio del reactor (que hoy esta además cubierto con un moderno «sarcófago» de acero), el nivel de radiación no es mayor que 10 000 nSv/h, es decir, comparable con algunos de los sitios que tienen los más altos niveles de radiación ambiental en el planeta.

Ciertamente los niveles presentes están muy por debajo de los niveles considerados riesgosos para la salud.  Así por ejemplo. Si montarás una carpa en la zona adyacente al edificio del reactor, y permanecieras allí durante un día, recibirías una dosis total de 0.24 mSv, que es 100 veces menor que los límites de seguridad en la industria que maneja radiaciones ionizantes.

¿Entonces?

Esto no significa que deberíamos empezar a hacer encuentros de Boy Scouts en Chernóbil; o que debamos convertir algunas de esos miles de kilómetros cuadrados en tierras productivas para la agricultura (desplazando lobos, águilas y bisontes en peligro de extinción que han encontrado allí un nuevo paraíso terrenal sin los dañinos humanos); pero inhabitable, inhabitable, las tierras de Chenóbil no son.

Una comparadora de dosis

Preparando este blog me propuse hacer mi propia calculadora, que decidí llamar más apropiadamente «comparadora» de dosis de radiación ionizante.  No es nada que requiera mucho ingenio o inteligencia, pero tampoco se hace en un par de minutos.

En este enlace encontrarán la «comparadora», que no es otra cosa que una hoja de cálculo (como las que se hacen en Excel) pero que puede usarse en Internet.  Para usarla, necesitan solamente una cuenta en Google.

Advertencia

Hablar del desastre de Chernóbil y sus consecuencias medio ambientales y humanas, radiaciones ionizantes, riesgo nuclear, contaminación por isótopos radioactivos, efectos de las radiaciones ionizantes sobre la salud, etc, etc. nunca es fácil.

Es posible que haya cometido algunos errores en esta entrada y agradecería al lector juicioso o informado que me lo hiciera saber en los comentarios.

Sin embargo, espero que la iniciativa implícita en este esfuerzo, rinda sus frutos: ponerle números a Chernóbil y a la supuesta amenaza implícita en la explotación de la energía nuclear, es mejor que describir cualitativamente unos peligros que tal vez no son tan graves.

Que cada quien, sin embargo, ¡interprete los números como mejor le parezca!

Algunas fuentes:

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