Descripción, Fuentes, Mecanismos
Además del transporte de materiales radiactivos, existen tres entornos en los que pueden ocurrir accidentes por radiación:
- uso de reacciones nucleares para producir energía o armas, o con fines de investigación
- aplicaciones industriales de la radiación (radiografía gamma, irradiación)
- investigación y medicina nuclear (diagnóstico o terapia).
Los accidentes por radiación pueden clasificarse en dos grupos según haya o no emisión o dispersión ambiental de radionucleidos; cada uno de estos tipos de accidentes afecta a diferentes poblaciones.
La magnitud y duración del riesgo de exposición para la población en general depende de la cantidad y las características (vida media, propiedades físicas y químicas) de los radionucleidos emitidos al medio ambiente (tabla 1). Este tipo de contaminación se produce cuando se rompen las barreras de contención de las centrales nucleares o de los emplazamientos industriales o sanitarios que separan los materiales radiactivos del medio ambiente. En ausencia de emisiones ambientales, solo están expuestos los trabajadores presentes en el sitio o que manipulan equipos o materiales radiactivos.
Tabla 1. Radionucleidos típicos, con sus vidas medias radiactivas
|
radionucleido |
Símbolo |
Radiación emitida |
Vida media física* |
Vida media biológica |
|
Bario-133 |
Ba-133 |
γ |
10.7 y |
d 65 |
|
Cerio-144 |
ce 144 |
β, γ |
d 284 |
d 263 |
|
Cesio-137 |
CS-137 |
β, γ |
30 y |
d 109 |
|
Cobalto-60 |
co-60 |
β, γ |
5.3 y |
1.6 y |
|
Yodo-131 |
I-131 |
β, γ |
d 8 |
d 7.5 |
|
plutonio-239 |
Pu-239 |
α, γ |
24,065 y |
50 y |
|
polonio-210 |
Po-210 |
α |
d 138 |
d 27 |
|
Estroncio-90 |
Sr-90 |
β |
29.1 y |
18 y |
|
tritio |
H-3 |
β |
12.3 años |
10 días |
* y = años; d = días.
La exposición a las radiaciones ionizantes puede ocurrir a través de tres vías, independientemente de si la población objetivo está compuesta por trabajadores o público en general: irradiación externa, irradiación interna y contaminación de piel y heridas.
La irradiación externa ocurre cuando los individuos están expuestos a una fuente de radiación extracorpórea, ya sea puntual (radioterapia, irradiadores) o difusa (nubes radiactivas y lluvia radiactiva por accidentes, figura 1). La irradiación puede ser local e involucrar solo una parte del cuerpo o todo el cuerpo.
Figura 1. Vías de exposición a la radiación ionizante tras una liberación accidental de radiactividad en el medio ambiente
La radiación interna se produce después de la incorporación de sustancias radiactivas en el cuerpo (figura 1) a través de la inhalación de partículas radiactivas en el aire (p. ej., cesio-137 y yodo-131, presentes en la nube de Chernóbil) o la ingestión de materiales radiactivos en la cadena alimentaria (p. ej., , yodo-131 en la leche). La irradiación interna puede afectar a todo el cuerpo o sólo a determinados órganos, según las características de los radionúclidos: el cesio-137 se distribuye homogéneamente por todo el cuerpo, mientras que el yodo-131 y el estroncio-90 se concentran en la tiroides y los huesos, respectivamente.
Finalmente, la exposición también puede ocurrir a través del contacto directo de materiales radiactivos con la piel y las heridas.
Accidentes que involucran plantas de energía nuclear
Los sitios incluidos en esta categoría incluyen estaciones generadoras de energía, reactores experimentales, instalaciones para la producción y procesamiento o reprocesamiento de combustible nuclear y laboratorios de investigación. Los sitios militares incluyen reactores reproductores de plutonio y reactores ubicados a bordo de barcos y submarinos.
Plantas de energía nuclear
La captura de la energía térmica emitida por la fisión atómica es la base para la producción de electricidad a partir de la energía nuclear. Esquemáticamente, se puede pensar que las plantas de energía nuclear comprenden: (1) un núcleo que contiene el material fisionable (para reactores de agua a presión, de 80 a 120 toneladas de óxido de uranio); (2) equipos de transferencia de calor que incorporen fluidos de transferencia de calor; (3) equipo capaz de transformar la energía térmica en electricidad, similar al que se encuentra en las centrales eléctricas que no son nucleares.
Las sobretensiones fuertes y repentinas capaces de causar la fusión del núcleo con la emisión de productos radiactivos son los principales peligros en estas instalaciones. Se han producido tres accidentes relacionados con la fusión del núcleo del reactor: en Three Mile Island (1979, Pennsylvania, Estados Unidos), Chernobyl (1986, Ucrania) y Fukushima (2011, Japón) [Editado, 2011].
El accidente de Chernobyl fue lo que se conoce como un accidente de criticidad—es decir, un aumento repentino (en el espacio de unos pocos segundos) en la fisión que conduce a una pérdida de control del proceso. En este caso, el núcleo del reactor quedó completamente destruido y se emitieron cantidades masivas de materiales radiactivos (tabla 2). Las emisiones alcanzaron una altura de 2 km, favoreciendo su dispersión a largas distancias (a todos los efectos, todo el hemisferio norte). El comportamiento de la nube radiactiva ha resultado difícil de analizar debido a los cambios meteorológicos durante el período de emisión (figura 2) (IAEA 1991).
Tabla 2. Comparación de diferentes accidentes nucleares
|
Accidente |
Tipo de instalación |
Accidente |
Total emitido |
Duración |
Principal emitido |
Colectivo |
|
Khyshtym 1957 |
Almacenamiento de alta |
explosión química |
740x106 |
Casi |
Estroncio-90 |
2,500 |
|
Escala de viento 1957 |
Plutonio- |
Incendió |
7.4x106 |
Aproximadamente |
yodo-131, polonio-210, |
2,000 |
|
Three Mile Island |
PWR industriales |
Fallo del refrigerante |
555 |
? |
Yodo-131 |
16-50 |
|
Chernóbil 1986 |
RBMK industrial |
críticamente |
3,700x106 |
Más de 10 día |
yodo-131, yodo-132, |
600,000 |
|
Fukushima 2011
|
El informe final del Grupo de trabajo de evaluación de Fukushima se presentará en 2013. |
|
|
|
|
|
Fuente: UNSCEAR 1993.
Figura 2. Trayectoria de las emisiones del accidente de Chernóbil, 26 de abril a 6 de mayo de 1986
Los mapas de contaminación se elaboraron a partir de mediciones ambientales de cesio-137, uno de los principales productos de emisión radiactiva (tabla 1 y tabla 2). Las áreas de Ucrania, Bielorrusia (Bielorrusia) y Rusia estaban fuertemente contaminadas, mientras que la precipitación radiactiva en el resto de Europa fue menos significativa (figura 3 y figura 4 (UNSCEAR 1988). La Tabla 3 presenta datos sobre el área de las zonas contaminadas, las características de las poblaciones expuestas y vías de exposición.
FIGURA 3. Deposición de cesio-137 en Bielorrusia, Rusia y Ucrania tras el accidente de Chernóbil.
Figura 4. Lluvia radiactiva de cesio-137 (kBq/km2) en Europa tras el accidente de Chernóbil
Cuadro 3. Superficie de las zonas contaminadas, tipos de población expuesta y modos de exposición en Ucrania, Bielorrusia y Rusia tras el accidente de Chernóbil
|
Tipo de población |
Superficie (km2 ) |
Tamaño de la población (000) |
Principales modos de exposición |
|
Poblaciones ocupacionalmente expuestas: |
|||
|
Empleados en el sitio en |
≈0.44 |
Irradiación externa, |
|
|
Público en general: |
|||
|
Evacuado de la |
|
115 |
Irradiación externa por |
* Individuos que participan en la limpieza dentro de los 30 km del sitio. Entre ellos se encuentran bomberos, personal militar, técnicos e ingenieros que intervinieron durante las primeras semanas, así como médicos e investigadores activos en fecha posterior.
** Contaminación por cesio-137.
Fuente: UNSCEAR 1988; OIEA 1991.
El accidente de Three Mile Island está clasificado como un accidente térmico sin fuga del reactor y fue el resultado de una falla en el refrigerante del núcleo del reactor que duró varias horas. El caparazón de contención aseguró que solo se emitiera una cantidad limitada de material radiactivo al medio ambiente, a pesar de la destrucción parcial del núcleo del reactor (tabla 2). Aunque no se emitió una orden de evacuación, 200,000 residentes evacuaron voluntariamente el área.
Finalmente, en 1957 se produjo un accidente en un reactor de producción de plutonio en la costa oeste de Inglaterra (Windscale, tabla 2). Este accidente fue causado por un incendio en el núcleo del reactor y provocó emisiones ambientales por una chimenea de 120 metros de altura.
Instalaciones de procesamiento de combustible
Las instalaciones de producción de combustible están ubicadas “aguas arriba” de los reactores nucleares y son el sitio de extracción del mineral y la transformación física y química del uranio en material fisionable adecuado para su uso en los reactores (figura 5). Los principales peligros de accidentes presentes en estas instalaciones son de naturaleza química y están relacionados con la presencia de hexafluoruro de uranio (UF6), un compuesto de uranio gaseoso que puede descomponerse al entrar en contacto con el aire para producir ácido fluorhídrico (HF), un gas muy corrosivo.
Figura 5. Ciclo de procesamiento del combustible nuclear.
Las instalaciones “aguas abajo” incluyen plantas de almacenamiento y reprocesamiento de combustible. Se han producido cuatro accidentes de criticidad durante el reprocesamiento químico de uranio o plutonio enriquecidos (Rodrigues 1987). A diferencia de los accidentes que ocurren en las plantas de energía nuclear, estos accidentes involucraron pequeñas cantidades de materiales radiactivos (decenas de kilogramos como máximo) y resultaron en efectos mecánicos insignificantes y ninguna emisión ambiental de radiactividad. La exposición se limitó a dosis muy altas, de muy corta duración (del orden de minutos) de rayos gamma externos y de irradiación de neutrones de los trabajadores.
En 1957, un tanque que contenía desechos altamente radiactivos explotó en la primera instalación de producción de plutonio de grado militar de Rusia, ubicada en Khyshtym, en el sur de los Montes Urales. Más de 16,000 XNUMX km2 se contaminaron y se emitieron a la atmósfera 740 PBq (20 MCi) (tabla 2 y tabla 4).
Tabla 4. Superficie de las zonas contaminadas y tamaño de la población expuesta tras el accidente de Khyshtym (Urales 1957), por contaminación con estroncio-90
|
Contaminación (kBq/m2 ) |
(Ci/km2 ) |
Área (km2 ) |
Población |
|
≥ 37,000 |
≥ 1,000 |
20 |
1,240 |
|
≥ 3,700 |
≥ 100 |
120 |
1,500 |
|
≥ 74 |
≥ 2 |
1,000 |
10,000 |
|
≥ 3.7 |
≥ 0.1 |
15,000 |
270,000 |
reactores de investigación
Los peligros en estas instalaciones son similares a los presentes en las centrales nucleares, pero son menos graves, dada la menor generación de energía. Se han producido varios accidentes de criticidad que implican una irradiación significativa del personal (Rodrigues 1987).
Accidentes relacionados con el uso de fuentes radiactivas en la industria y la medicina (excluidas las plantas nucleares) (Zerbib 1993)
El accidente más común de este tipo es la pérdida de fuentes radiactivas de radiografía gamma industrial, utilizadas, por ejemplo, para la inspección radiográfica de uniones y soldaduras. Sin embargo, las fuentes radiactivas también pueden perderse de fuentes médicas (cuadro 5). En cualquier caso, son posibles dos escenarios: la fuente puede ser recogida y guardada por una persona durante varias horas (por ejemplo, en un bolsillo), luego reportada y restaurada, o puede ser recogida y llevada a casa. Mientras que el primer escenario causa quemaduras locales, el segundo puede resultar en la irradiación a largo plazo de varios miembros del público en general.
Tabla 5. Accidentes que impliquen la pérdida de fuentes radiactivas y que den lugar a la exposición del público en general
|
País (año) |
Número de |
Número de |
Número de muertes** |
Material radiactivo involucrado |
|
México (1962) |
? |
5 |
4 |
Cobalto-60 |
|
China (1963) |
? |
6 |
2 |
60 Cobalt |
|
Argelia (1978) |
22 |
5 |
1 |
Iridium-192 |
|
Marruecos (1984) |
? |
11 |
8 |
Iridium-192 |
|
México |
≈4,000 |
5 |
0 |
Cobalto-60 |
|
Brasil |
249 |
50 |
4 |
Cesio-137 |
|
China |
≈90 |
12 |
3 |
Cobalto-60 |
|
Estados Unidos |
≈90 |
1 |
1 |
Iridium-192 |
* Individuos expuestos a dosis capaces de causar efectos agudos oa largo plazo o la muerte.
** Entre las personas que reciben dosis altas.
Fuente: Nénot 1993.
La recuperación de fuentes radiactivas de los equipos de radioterapia ha dado lugar a varios accidentes que implican la exposición de los chatarreros. En dos casos, los accidentes de Juárez y Goiânia, el público en general también estuvo expuesto (ver tabla 5 y recuadro a continuación).
El accidente de Goiânia, 1987
Entre el 21 y el 28 de septiembre de 1987, varias personas aquejadas de vómitos, diarrea, vértigo y lesiones cutáneas en diversas partes del cuerpo fueron ingresadas en el hospital especializado en enfermedades tropicales de Goiânia, una ciudad de un millón de habitantes en el estado brasileño de Goiás . Estos problemas se atribuyeron a una enfermedad parasitaria común en Brasil. El 28 de septiembre, el médico responsable de la vigilancia de la salud en la ciudad vio a una mujer que le entregó una bolsa que contenía restos de un dispositivo recogido en una clínica abandonada y un polvo que emitía, según la mujer, “una luz azul”. Pensando que el dispositivo probablemente era un equipo de rayos X, el médico contactó a sus colegas en el hospital para enfermedades tropicales. Se notificó a la Secretaría de Medio Ambiente de Goiás y al día siguiente un físico tomó medidas en el patio de la Secretaría de Higiene, donde se almacenó la bolsa durante la noche. Se encontraron niveles de radiactividad muy altos. En investigaciones posteriores, la fuente de radiactividad se identificó como una fuente de cesio-137 (actividad total: aproximadamente 50 TBq (1,375 Ci)) que había estado contenida dentro del equipo de radioterapia utilizado en una clínica abandonada desde 1985. La carcasa protectora que rodeaba el cesio había sido desmontado el 10 de septiembre de 1987 por dos trabajadores del desguace y retirada la fuente de cesio, en forma de polvo. Tanto el cesio como los fragmentos de las viviendas contaminadas fueron dispersándose paulatinamente por la ciudad. Varias personas que habían transportado o manipulado el material, o que simplemente habían venido a verlo (entre ellos padres, amigos y vecinos) resultaron contaminadas. En total, se examinaron más de 100,000 personas, de las cuales 129 estaban muy gravemente contaminadas; 50 fueron hospitalizados (14 por insuficiencia medular) y 4, incluida una niña de 6 años, fallecieron. El accidente tuvo dramáticas consecuencias económicas y sociales para toda la ciudad de Goiânia y el estado de Goias: 1/1000 de la superficie de la ciudad quedó contaminada y el precio de los productos agrícolas, los alquileres, los inmuebles y la tierra cayeron. Los habitantes de todo el estado sufrieron una verdadera discriminación.
Fuente: OIEA 1989a
El accidente de Juárez fue descubierto por casualidad (IAEA 1989b). El 16 de enero de 1984, un camión que entraba en el laboratorio científico de Los Álamos (Nuevo México, Estados Unidos) cargado con barras de acero activó un detector de radiación. La investigación reveló la presencia de cobalto-60 en las barras y rastreó el cobalto-60 hasta una fundición mexicana. El 21 de enero, un depósito de chatarra muy contaminado en Juárez fue identificado como la fuente del material radiactivo. El monitoreo sistemático de caminos y carreteras por medio de detectores resultó en la identificación de un camión altamente contaminado. Se determinó que la fuente de radiación definitiva era un dispositivo de radioterapia almacenado en un centro médico hasta diciembre de 1983, momento en el que se desmontó y transportó al depósito de chatarra. En el depósito de chatarra, se rompió la carcasa protectora que rodeaba el cobalto-60, liberando los gránulos de cobalto. Parte de los perdigones cayeron en el camión de transporte de chatarra y otros se dispersaron por el desguace en operaciones posteriores, mezclándose con el resto de chatarra.
Se han producido accidentes relacionados con la entrada de trabajadores en irradiadores industriales activos (por ejemplo, los que se utilizan para conservar alimentos, esterilizar productos médicos o polimerizar productos químicos). En todos los casos, se han debido al incumplimiento de los procedimientos de seguridad oa sistemas de seguridad y alarmas desconectados o defectuosos. Los niveles de dosis de radiación externa a los que estuvieron expuestos los trabajadores en estos accidentes fueron lo suficientemente altos como para causar la muerte. Las dosis se recibieron en unos pocos segundos o minutos (tabla 6).
Tabla 6. Principales accidentes con irradiadores industriales
|
sitio, fecha |
Equipo* |
Número de |
Nivel de exposición |
Órganos afectados |
Dosis recibida (Gy), |
efectos medicos |
|
Forbach, agosto de 1991 |
EA |
2 |
varios deciGy/ |
Manos, cabeza, tronco |
40, piel |
Quemaduras que afectan al 25-60% de |
|
Maryland, diciembre de 1991 |
EA |
1 |
? |
Manos |
55, manos |
Amputación bilateral de dedos |
|
Vietnam, noviembre de 1992 |
EA |
1 |
1,000 Gy/minuto |
Manos |
1.5, cuerpo entero |
Amputación de la mano derecha y un dedo de la mano izquierda |
|
Italia, mayo de 1975 |
CI |
1 |
Varios minutos |
cabeza, cuerpo entero |
8, médula ósea |
Muerte |
|
San Salvador, febrero de 1989 |
CI |
3 |
? |
Todo el cuerpo, piernas, |
3–8, cuerpo entero |
2 amputaciones de piernas, 1 muerte |
|
Israel, junio de 1990 |
CI |
1 |
1 minutos |
cabeza, cuerpo entero |
10-20 |
Muerte |
|
Bielorrusia, octubre de 1991 |
CI |
1 |
Varios minutos |
Todo el cuerpo |
10 |
Muerte |
* EA: acelerador de electrones CI: irradiador de cobalto-60.
Fuente: Zerbib 1993; Nenot 1993.
Por último, el personal médico y científico que prepara o manipula fuentes radiactivas puede estar expuesto a través de la contaminación de la piel y las heridas o la inhalación o ingestión de materiales radiactivos. Cabe señalar que este tipo de accidente también es posible en las centrales nucleares.
Aspectos de salud pública del problema
Patrones temporales
El Registro de Accidentes de Radiación de los Estados Unidos (Oak Ridge, Estados Unidos) es un registro mundial de accidentes de radiación que involucran humanos desde 1944. Para ser incluido en el registro, un accidente debe haber sido objeto de un informe publicado y haber resultado en lesiones corporales completas. exposición superior a 0.25 Sievert (Sv), o exposición de la piel superior a 6 Sv o exposición de otros tejidos y órganos superior a 0.75 Sv (ver "Estudio de caso: ¿Qué significa dosis?" para una definición de dosis). Los accidentes que son de interés desde el punto de vista de la salud pública pero que resultaron en exposiciones más bajas quedan excluidos (ver más abajo para una discusión de las consecuencias de la exposición).
El análisis de los datos del registro de 1944 a 1988 revela un claro aumento tanto en la frecuencia de los accidentes radiológicos como en el número de personas expuestas a partir de 1980 (tabla 7). El aumento en el número de personas expuestas probablemente se deba al accidente de Chernóbil, en particular a las aproximadamente 135,000 30 personas que residían inicialmente en la zona prohibida dentro de los 5 km del lugar del accidente. Los accidentes de Goiânia (Brasil) y Juárez (México) también ocurrieron durante este período e involucraron una exposición significativa de muchas personas (tabla XNUMX).
Tabla 7. Accidentes por radiación enumerados en el registro de accidentes de Oak Ridge (Estados Unidos) (mundial, 1944-88)
|
1944-79 |
1980-88 |
1944-88 |
|
|
Número total de accidentes |
98 |
198 |
296 |
|
Número de personas involucradas |
562 |
136,053 |
136,615 |
|
Número de personas expuestas a dosis superiores a |
306 |
24,547 |
24,853 |
|
Número de muertes (efectos agudos) |
16 |
53 |
69 |
* 0.25 Sv para la exposición de todo el cuerpo, 6 Sv para la exposición de la piel, 0.75 Sv para otros tejidos y órganos.
Poblaciones potencialmente expuestas
Desde el punto de vista de la exposición a las radiaciones ionizantes, existen dos poblaciones de interés: las poblaciones ocupacionalmente expuestas y el público en general. El Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de la Radiación Atómica (UNSCEAR 1993) estima que 4 millones de trabajadores en todo el mundo estuvieron expuestos ocupacionalmente a la radiación ionizante en el período 1985-1989; de estos, aproximadamente el 20% se emplearon en la producción, uso y procesamiento de combustible nuclear (tabla 8). Se estimó que los países miembros del OIEA poseían 760 irradiadores en 1992, de los cuales 600 eran aceleradores de electrones y 160 irradiadores gamma.
Tabla 8. Patrón temporal de exposición ocupacional a la radiación ionizante en todo el mundo (en miles)
|
Actividad |
1975-79 |
1980-84 |
1985-89 |
|
Procesamiento de combustible nuclear* |
560 |
800 |
880 |
|
Aplicaciones militares** |
310 |
350 |
380 |
|
Aplicaciones industriales |
530 |
690 |
560 |
|
Las aplicaciones médicas |
1,280 |
1,890 |
2,220 |
|
Total |
2,680 |
3,730 |
4,040 |
* Producción y reprocesamiento de combustible: 40,000; operación del reactor: 430,000.
** incluyendo 190,000 personal a bordo.
Fuente: UNSCEAR 1993.
El número de sitios nucleares por país es un buen indicador del potencial de exposición del público en general (figura 6).
Figura 6. Distribución de reactores generadores de energía y plantas de reprocesamiento de combustible en el mundo, 1989-90
Efectos en la salud
Efectos directos en la salud de las radiaciones ionizantes
En general, los efectos de las radiaciones ionizantes sobre la salud son bien conocidos y dependen del nivel de dosis recibido y de la tasa de dosis (dosis recibida por unidad de tiempo (ver "Estudio de caso: ¿Qué significa dosis?").
efectos deterministas
Estos ocurren cuando la dosis excede un umbral dado y la tasa de dosis es alta. La gravedad de los efectos es proporcional a la dosis, aunque el umbral de dosis es específico de órgano (tabla 9).
Tabla 9. Efectos deterministas: umbrales para órganos seleccionados
|
tejido o efecto |
Dosis única equivalente |
|
testículos: |
|
|
esterilidad temporal |
0.15 |
|
Esterilidad permanente |
3.5-6.0 |
|
Ovarios: |
|
|
Esterilidad |
2.5-6.0 |
|
Lente cristalina: |
|
|
Opacidades detectables |
0.5-2.0 |
|
Deterioro de la visión (cataratas) |
5.0 |
|
Médula ósea: |
|
|
Depresión de la hemopoyesis |
0.5 |
Fuente: ICRP 1991.
En los accidentes como los discutidos anteriormente, los efectos deterministas pueden ser causados por la intensa irradiación local, como la causada por la irradiación externa, el contacto directo con una fuente (por ejemplo, una fuente extraviada, recogida y guardada) o contaminación de la piel. Todo esto resulta en quemaduras radiológicas. Si la dosis local es del orden de 20 a 25 Gy (tabla 6, "Estudio de caso: ¿Qué significa dosis?") se puede producir necrosis tisular. Un síndrome conocido como síndrome de irradiación aguda, caracterizada por trastornos digestivos (náuseas, vómitos, diarrea) y aplasia de la médula ósea de gravedad variable, puede ser inducida cuando la dosis media de irradiación en todo el cuerpo supera los 0.5 Gy. Debe recordarse que la irradiación de todo el cuerpo y local puede ocurrir simultáneamente.
Nueve de los 60 trabajadores expuestos durante accidentes de criticidad en plantas de procesamiento de combustible nuclear o reactores de investigación murieron (Rodrigues 1987). Los difuntos recibieron de 3 a 45 Gy, mientras que los sobrevivientes recibieron de 0.1 a 7 Gy. Se observaron los siguientes efectos en los supervivientes: síndrome de irradiación aguda (efectos gastrointestinales y hematológicos), cataratas bilaterales y necrosis de las extremidades, que requirieron amputación.
En Chernobyl, el personal de la planta de energía, así como el personal de respuesta a emergencias que no usaban equipo de protección especial, sufrieron una alta exposición a la radiación beta y gamma en las primeras horas o días posteriores al accidente. Quinientas personas requirieron hospitalización; 237 personas que recibieron irradiación de todo el cuerpo presentaron síndrome de irradiación aguda y 28 personas murieron a pesar del tratamiento (tabla 10) (UNSCEAR 1988). Otros recibieron irradiación local de las extremidades, afectando en algunos casos a más del 50% de la superficie corporal y continúan padeciendo, muchos años después, múltiples trastornos cutáneos (Peter, Braun-Falco y Birioukov 1994).
Tabla 10. Distribución de pacientes con síndrome de irradiación aguda (SIA) tras el accidente de Chernóbil, según gravedad del cuadro
|
Gravedad de AIS |
Dosis equivalente |
Número de |
Número de |
Supervivencia media |
|
I |
1-2 |
140 |
– |
– |
|
II |
2-4 |
55 |
1 (1.8) |
96 |
|
III |
4-6 |
21 |
7 (33.3) |
29.7 |
|
IV |
>6 |
21 |
20 (95.2) |
26.6 |
Fuente: UNSCEAR 1988.
Efectos estocásticos
Estos son de naturaleza probabilística (es decir, su frecuencia aumenta con la dosis recibida), pero su gravedad es independiente de la dosis. Los principales efectos estocásticos son:
- Mutación. Esto se ha observado en experimentos con animales, pero ha sido difícil de documentar en humanos.
- Cáncer. El efecto de la irradiación sobre el riesgo de desarrollar cáncer se ha estudiado en pacientes que reciben radioterapia y en sobrevivientes de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki. UNSCEAR (1988, 1994) resume regularmente los resultados de estos estudios epidemiológicos. La duración del período de latencia suele ser de 5 a 15 años a partir de la fecha de exposición, según el órgano y el tejido. La tabla 11 enumera los cánceres para los que se ha establecido una asociación con la radiación ionizante. Se han demostrado excesos significativos de cáncer entre los supervivientes de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki con exposiciones superiores a 0.2 Sv.
- Tumores benignos seleccionados. Adenomas tiroideos benignos.
Cuadro 11. Resultados de estudios epidemiológicos sobre el efecto de altas tasas de dosis de irradiación externa sobre el cáncer
|
sitio del cáncer |
Hiroshima/Nagasaki |
Otros estudios |
|
|
Mortalidad |
Incidencia |
||
|
sistema hematopoyético |
|||
|
Leucemia |
+* |
+* |
6/11 |
|
Linfoma (no especificado) |
+ |
0/3 |
|
|
Linfoma no Hodgkin |
+* |
1/1 |
|
|
Mieloma |
+ |
+ |
1/4 |
|
Cavidad oral |
+ |
+ |
0/1 |
|
Glándulas salivales |
+* |
1/3 |
|
|
Sistema digestivo |
|||
|
Esófago |
+* |
+ |
2/3 |
|
Salud Intestinal |
+* |
+* |
2/4 |
|
Intestino delgado |
1/2 |
||
|
Colon |
+* |
+* |
0/4 |
|
Recto |
+ |
+ |
3/4 |
|
Hígado |
+* |
+* |
0/3 |
|
Vesícula biliar |
0/2 |
||
|
Páncreas |
3/4 |
||
|
Sistema respiratorio |
|||
|
Laringe |
0/1 |
||
|
Tráquea, bronquios, pulmones |
+* |
+* |
1/3 |
|
Piel |
|||
|
No especificado |
1/3 |
||
|
Melanoma |
0/1 |
||
|
Otros tipos de cáncer |
+* |
0/1 |
|
|
Mama (mujeres) |
+* |
+* |
9/14 |
|
Sistema reproductivo |
|||
|
Útero (no específico) |
+ |
+ |
2/3 |
|
cuerpo uterino |
1/1 |
||
|
Ovarios |
+* |
+* |
2/3 |
|
Otras mujeres) |
2/3 |
||
|
Próstata |
+ |
+ |
2/2 |
|
Sistema urinario |
|||
|
Vejiga |
+* |
+* |
3/4 |
|
Riñones |
0/3 |
||
|
Otro |
0/1 |
||
|
Sistema nervioso central |
+ |
+ |
2/4 |
|
Tiroides |
+* |
4/7 |
|
|
Hueso |
2/6 |
||
|
Tejido conectivo |
0/4 |
||
|
Todos los cánceres, excepto las leucemias |
1/2 |
||
+ Sitios de cáncer estudiados en los sobrevivientes de Hiroshima y Nagasaki.
* Asociación positiva con las radiaciones ionizantes.
1 Estudios de cohortes (incidencia o mortalidad) o de casos y controles.
Fuente: UNSCEAR 1994.
Dos puntos importantes sobre los efectos de la radiación ionizante siguen siendo controvertidos.
En primer lugar, ¿cuáles son los efectos de la irradiación en dosis bajas (por debajo de 0.2 Sv) y las tasas de dosis bajas? La mayoría de los estudios epidemiológicos han examinado a sobrevivientes de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki o pacientes que reciben radioterapia (poblaciones expuestas durante períodos muy cortos a dosis relativamente altas) y las estimaciones del riesgo de desarrollar cáncer como resultado de la exposición a dosis bajas y las tasas de dosis dependen esencialmente extrapolaciones de estas poblaciones. Varios estudios de trabajadores de plantas de energía nuclear, expuestos a dosis bajas durante varios años, han informado riesgos de cáncer de leucemia y otros tipos de cáncer que son compatibles con las extrapolaciones de grupos de alta exposición, pero estos resultados siguen sin confirmarse (UNSCEAR 1994; Cardis, Gilbert y Carpenter 1995).
En segundo lugar, ¿existe una dosis umbral (es decir, una dosis por debajo de la cual no hay efecto)? Esto es actualmente desconocido. Estudios experimentales han demostrado que los daños en el material genético (ADN) causados por errores espontáneos o factores ambientales se reparan constantemente. Sin embargo, esta reparación no siempre es eficaz y puede provocar la transformación maligna de las células (UNSCEAR 1994).
Otros efectos
Finalmente, cabe señalar la posibilidad de efectos teratogénicos debido a la irradiación durante el embarazo. Se han observado microcefalia y retraso mental en niños nacidos de mujeres supervivientes de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki que recibieron irradiación de al menos 0.1 Gy durante el primer trimestre (Otake, Schull y Yoshimura 1989; Otake y Schull 1992). Se desconoce si estos efectos son deterministas o estocásticos, aunque los datos sí sugieren la existencia de un umbral.
Efectos observados tras el accidente de Chernóbil
El accidente de Chernóbil es el accidente nuclear más grave que se ha producido hasta la fecha. Sin embargo, incluso ahora, diez años después del hecho, no se han evaluado con precisión todos los efectos en la salud de las poblaciones más expuestas. Hay varias razones para esto:
- Algunos efectos aparecen solo muchos años después de la fecha de exposición: por ejemplo, los cánceres de tejido sólido suelen tardar entre 10 y 15 años en aparecer.
- Dado que transcurrió algún tiempo entre el accidente y el inicio de los estudios epidemiológicos, es posible que no se hayan detectado algunos efectos ocurridos en el período inicial posterior al accidente.
- Los datos útiles para la cuantificación del riesgo de cáncer no siempre se recopilaron de manera oportuna. Esto es particularmente cierto para los datos necesarios para estimar la exposición de la glándula tiroides a los yoduros radiactivos emitidos durante el incidente (telurio-132, yodo-133) (Williams et al. 1993).
- Finalmente, muchas personas inicialmente expuestas abandonaron posteriormente las zonas contaminadas y probablemente se perdieron para el seguimiento.
Trabajadores. Actualmente, no se dispone de información completa para todos los trabajadores que fueron fuertemente irradiados en los primeros días posteriores al accidente. Se están realizando estudios sobre el riesgo de desarrollar leucemia y cánceres de tejidos sólidos para los trabajadores de limpieza y socorro (véase el cuadro 3). Estos estudios enfrentan muchos obstáculos. El seguimiento regular del estado de salud de los trabajadores de limpieza y socorro se ve muy obstaculizado por el hecho de que muchos de ellos procedían de diferentes partes de la ex URSS y fueron enviados de nuevo después de trabajar en el sitio de Chernobyl. Además, la dosis recibida debe estimarse retrospectivamente, ya que no hay datos fiables para este período.
Población general. El único efecto plausiblemente asociado con la radiación ionizante en esta población hasta la fecha es un aumento, a partir de 1989, de la incidencia de cáncer de tiroides en niños menores de 15 años. Esto se detectó en Bielorrusia (Bielorrusia) en 1989, solo tres años después del incidente, y ha sido confirmado por varios grupos de expertos (Williams et al. 1993). El aumento fue particularmente notable en las áreas más contaminadas de Bielorrusia, especialmente en la región de Gomel. Si bien el cáncer de tiroides normalmente era raro en niños menores de 15 años (tasa de incidencia anual de 1 a 3 por millón), su incidencia aumentó diez veces a nivel nacional y veinte veces en el área de Gomel (tabla 12, figura 7), (Stsjazhko et al. otros 1995). Posteriormente se notificó un aumento de diez veces en la incidencia de cáncer de tiroides en las cinco áreas más contaminadas de Ucrania, y también se notificó un aumento en el cáncer de tiroides en la región de Bryansk (Rusia) (tabla 12). Se sospecha un aumento entre los adultos, pero no se ha confirmado. Los programas sistemáticos de detección llevados a cabo en las regiones contaminadas permitieron detectar cánceres latentes presentes antes del accidente; Los programas ultrasonográficos capaces de detectar cánceres de tiroides tan pequeños como unos pocos milímetros fueron particularmente útiles en este sentido. La magnitud del aumento de la incidencia en niños, junto con la agresividad de los tumores y su rápido desarrollo, sugiere que los aumentos observados en el cáncer de tiroides se deben en parte al accidente.
Tabla 12. Patrón temporal de la incidencia y número total de cánceres de tiroides en niños en Bielorrusia, Ucrania y Rusia, 1981-94
|
Incidencia* (/100,000) |
Numero de casos |
|||
|
1981-85 |
1991-94 |
1981-85 |
1991-94 |
|
|
Bielorrusia |
||||
|
Todo el país |
0.3 |
3.06 |
3 |
333 |
|
Zona de Gómel |
0.5 |
9.64 |
1 |
164 |
|
Ucrania |
||||
|
Todo el país |
0.05 |
0.34 |
25 |
209 |
|
cinco más pesadamente |
0.01 |
1.15 |
1 |
118 |
|
Rusia |
||||
|
Todo el país |
? |
? |
? |
? |
|
Bryansk y |
0 |
1.00 |
0 |
20 |
* Incidencia: la relación entre el número de casos nuevos de una enfermedad durante un período determinado y el tamaño de la población estudiada en el mismo período.
Fuente: Stsjazhko et al. 1995.
Figura 7. Incidencia de cáncer de tiroides en niños menores de 15 años en Bielorrusia
En las zonas más contaminadas (p. ej., la región de Gomel), las dosis tiroideas fueron altas, particularmente entre los niños (Williams et al. 1993). Esto es coherente con las importantes emisiones de yodo asociadas al accidente y con el hecho de que, en ausencia de medidas preventivas, el yodo radiactivo se concentrará preferentemente en la glándula tiroides.
La exposición a la radiación es un factor de riesgo bien documentado para el cáncer de tiroides. Se han observado aumentos claros en la incidencia de cáncer de tiroides en una docena de estudios de niños que recibieron radioterapia en la cabeza y el cuello. En la mayoría de los casos, el aumento fue claro de diez a 15 años después de la exposición, pero fue detectable en algunos casos dentro de los tres a siete años. Por otro lado, los efectos en los niños de la irradiación interna con yodo-131 y con isótopos de yodo de vida media corta no están bien establecidos (Shore 1992).
Debe estudiarse la magnitud precisa y el patrón del aumento en los próximos años de la incidencia del cáncer de tiroides en las poblaciones más expuestas. Los estudios epidemiológicos actualmente en curso deberían ayudar a cuantificar la asociación entre la dosis recibida por la glándula tiroides y el riesgo de desarrollar cáncer de tiroides, así como a identificar el papel de otros factores de riesgo genéticos y ambientales. Cabe señalar que la deficiencia de yodo está muy extendida en las regiones afectadas.
Es de esperar un aumento en la incidencia de leucemia, particularmente leucemia juvenil (ya que los niños son más sensibles a los efectos de la radiación ionizante), entre los miembros más expuestos de la población dentro de los cinco a diez años del accidente. Aunque todavía no se ha observado tal aumento, las debilidades metodológicas de los estudios realizados hasta la fecha impiden extraer conclusiones definitivas.
Efectos psicosociales
La aparición de problemas psicológicos crónicos más o menos graves después de un trauma psicológico está bien establecida y ha sido estudiada principalmente en poblaciones que enfrentan desastres ambientales como inundaciones, erupciones volcánicas y terremotos. El estrés postraumático es una condición severa, duradera y paralizante (APA 1994).
La mayor parte de nuestro conocimiento sobre el efecto de los accidentes de radiación en los problemas psicológicos y el estrés proviene de estudios realizados a raíz del accidente de Three Mile Island. En el año siguiente al accidente, se observaron efectos psicológicos inmediatos en la población expuesta y, en particular, las madres de niños pequeños mostraron una mayor sensibilidad, ansiedad y depresión (Bromet et al. 1982). Además, se observó un aumento de los problemas relacionados con la depresión y la ansiedad en los trabajadores de las centrales eléctricas, en comparación con los trabajadores de otras centrales eléctricas (Bromet et al. 1982). En los años siguientes (es decir, después de la reapertura de la central), aproximadamente una cuarta parte de la población encuestada presentó problemas psicológicos relativamente significativos. No hubo diferencia en la frecuencia de problemas psicológicos en el resto de la población encuestada, en comparación con las poblaciones de control (Dew y Bromet 1993). Los problemas psicológicos fueron más frecuentes entre las personas que vivían cerca de la central y que no tenían una red de apoyo social, tenían antecedentes de problemas psiquiátricos o habían evacuado su hogar al momento del accidente (Baum, Cohen y Hall 1993).
También se están realizando estudios entre poblaciones expuestas durante el accidente de Chernobyl y para quienes el estrés parece ser un problema importante de salud pública (por ejemplo, trabajadores de limpieza y socorro y personas que viven en una zona contaminada). Por el momento, sin embargo, no existen datos fiables sobre la naturaleza, gravedad, frecuencia y distribución de los problemas psicológicos en las poblaciones objetivo. Los factores que deben tenerse en cuenta al evaluar las consecuencias psicológicas y sociales del accidente en los residentes de las zonas contaminadas incluyen la dura situación social y económica, la diversidad de los sistemas de compensación disponibles, los efectos de la evacuación y el reasentamiento (aproximadamente 100,000 personas adicionales). personas fueron reasentadas en los años posteriores al accidente), y los efectos de las limitaciones del estilo de vida (p. ej., modificación de la nutrición).
Principios de Prevención y Directrices
Principios y directrices de seguridad
Uso industrial y médico de las fuentes radiactivas
Si bien es cierto que los principales accidentes radiológicos notificados se han producido en centrales nucleares, el uso de fuentes radiactivas en otros entornos ha dado lugar a accidentes con graves consecuencias para los trabajadores o el público en general. La prevención de accidentes como estos es esencial, especialmente en vista del pronóstico desalentador en casos de exposición a dosis altas. La prevención depende de la formación adecuada de los trabajadores y del mantenimiento de un inventario completo del ciclo de vida de las fuentes radiactivas que incluya información sobre la naturaleza y la ubicación de las fuentes. El OIEA ha establecido una serie de directrices y recomendaciones de seguridad para el uso de fuentes radiactivas en la industria, la medicina y la investigación (Colección Seguridad No. 102). Los principios en cuestión son similares a los que se presentan a continuación para las centrales nucleares.
Seguridad en las centrales nucleares (OIEA Colección Seguridad No. 75, INSAG-3)
El objetivo aquí es proteger tanto a los humanos como al medio ambiente de la emisión de materiales radiactivos bajo cualquier circunstancia. Para ello, es necesario aplicar una variedad de medidas a lo largo del diseño, construcción, operación y desmantelamiento de las centrales nucleares.
La seguridad de las centrales nucleares depende fundamentalmente del principio de “defensa en profundidad”, es decir, la redundancia de sistemas y dispositivos diseñados para compensar errores y deficiencias técnicas o humanas. Concretamente, los materiales radiactivos están separados del medio ambiente por una serie de barreras sucesivas. En los reactores de producción de energía nuclear, la última de estas barreras es la estructura de contención (ausente en el sitio de Chernobyl pero presente en Three Mile Island). Para evitar la rotura de estas barreras y limitar las consecuencias de las averías, se deben practicar las siguientes tres medidas de seguridad a lo largo de la vida operativa de la central: control de la reacción nuclear, refrigeración del combustible y contención del material radiactivo.
Otro principio esencial de seguridad es el “análisis de la experiencia operativa”, es decir, el uso de información recopilada de eventos, incluso menores, que ocurren en otros sitios para aumentar la seguridad de un sitio existente. Por lo tanto, el análisis de los accidentes de Three Mile Island y Chernobyl ha resultado en la implementación de modificaciones diseñadas para asegurar que no ocurran accidentes similares en otros lugares.
Por último, cabe señalar que se han realizado importantes esfuerzos para promover una cultura de la seguridad, es decir, una cultura que responda continuamente a las preocupaciones de seguridad relacionadas con la organización, las actividades y las prácticas de la central, así como con el comportamiento individual. Para aumentar la visibilidad de los incidentes y accidentes en las centrales nucleares, se ha desarrollado una escala internacional de eventos nucleares (INES), idéntica en principio a las escalas utilizadas para medir la gravedad de fenómenos naturales como terremotos y vientos (tabla 12). Sin embargo, esta escala no es adecuada para la evaluación de la seguridad de un sitio o para realizar comparaciones internacionales.
Tabla 13. Escala internacional de incidentes nucleares
|
Nivel |
Empleo de casa |
Dentro del Resort |
Estructura protectora |
|
7—Accidente mayor |
Mayor emisión, |
||
|
6—Accidente grave |
Emisión significativa, |
||
|
5—Accidente |
emisión limitada, |
Daños graves a |
|
|
4—Accidente |
Baja emisión, público |
Daños a los reactores |
|
|
3—Incidente grave |
Muy baja emisión, |
Grave |
Accidente apenas evitado |
|
2—Incidente |
Contaminación grave |
Graves fallos de las medidas de seguridad |
|
|
1—Anormalidad |
Anormalidad más allá |
||
|
0—Disparidad |
Sin significado de |
Principios de la protección del público en general contra la exposición a la radiación
En casos que impliquen la exposición potencial del público en general, puede ser necesario aplicar medidas de protección diseñadas para prevenir o limitar la exposición a la radiación ionizante; esto es particularmente importante si se quieren evitar los efectos deterministas. Las primeras medidas que se deben aplicar en caso de emergencia son la evacuación, el albergue y la administración de yodo estable. El yodo estable debe distribuirse a las poblaciones expuestas, ya que esto saturará la tiroides e inhibirá su absorción de yodo radiactivo. Sin embargo, para que sea eficaz, la saturación de la tiroides debe ocurrir antes o poco después del comienzo de la exposición. Finalmente, eventualmente puede ser necesario el reasentamiento temporal o permanente, la descontaminación y el control de la agricultura y la alimentación.
Cada una de estas contramedidas tiene su propio “nivel de acción” (tabla 14), que no debe confundirse con los límites de dosis de la ICRP para los trabajadores y el público en general, desarrollados para garantizar una protección adecuada en casos de exposición no accidental (ICRP 1991).
Tabla 14. Ejemplos de niveles de intervención genéricos para medidas de protección para población general
|
Medida de proteccion |
Nivel de intervención (dosis evitada) |
|
EMERGENCIA |
|
|
Contención |
10 mSv |
|
Evacuación |
50 mSv |
|
Distribución de yodo estable |
100 mGy |
|
Retrasado |
|
|
Reasentamiento temporal |
30 mSv en 30 días; 10 mSv en los próximos 30 días |
|
Reasentamiento permanente |
1 Sv de por vida |
Fuente: OIEA 1994.
Necesidades de investigación y tendencias futuras
La investigación de seguridad actual se concentra en mejorar el diseño de los reactores generadores de energía nuclear, más específicamente, en la reducción del riesgo y los efectos de la fusión del núcleo.
La experiencia adquirida en accidentes anteriores debería conducir a mejoras en el manejo terapéutico de las personas gravemente irradiadas. Actualmente, se está investigando el uso de factores de crecimiento de células de la médula ósea (factores de crecimiento hematopoyéticos) en el tratamiento de la aplasia medular inducida por radiación (fallo del desarrollo) (Thierry et al. 1995).
Los efectos de las dosis bajas y las tasas de dosis de radiación ionizante siguen sin estar claros y deben aclararse, tanto desde un punto de vista puramente científico como a efectos de establecer límites de dosis para el público en general y para los trabajadores. La investigación biológica es necesaria para dilucidar los mecanismos cancerígenos involucrados. Los resultados de los estudios epidemiológicos a gran escala, especialmente los que se están realizando actualmente con los trabajadores de las centrales nucleares, deberían resultar útiles para mejorar la precisión de las estimaciones del riesgo de cáncer para las poblaciones expuestas a dosis o tasas de dosis bajas. Los estudios sobre poblaciones que están o han estado expuestas a radiaciones ionizantes debido a accidentes deberían ayudarnos a comprender mejor los efectos de dosis más altas, a menudo administradas a tasas de dosis bajas.
La infraestructura (organización, equipo y herramientas) necesaria para la recopilación oportuna de datos esenciales para la evaluación de los efectos en la salud de los accidentes radiológicos debe estar instalada mucho antes del accidente.
Por último, se necesita una amplia investigación para aclarar los efectos psicológicos y sociales de los accidentes radiológicos (p. ej., la naturaleza y la frecuencia de las reacciones psicológicas postraumáticas patológicas y no patológicas y los factores de riesgo de las mismas). Esta investigación es esencial si se quiere mejorar la gestión de las poblaciones expuestas tanto ocupacionalmente como no ocupacionalmente.