Radiactividad natural de los materiales de construcción. Aplicación al hormigón.

Beatriz Piedecausa García. Departamento de Construcciones Arquitectónicas. Universidad de Alicante.

Servando Chinchón Payá. Departamento de Construcciones Arquitectónicas. Universidad de Alicante.

Miguel Angel Morales Recio. Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA).

Miguel Angel Sanjuán Barbudo. Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA).

El presente artículo analiza aspectos relacionados con el concepto de radiactividad natural, profundizando en los tipos de radiactividad existente en los materiales naturales radiactivos NORM (“Naturally Occurring Radioactive Materials”) utilizados en la construcción, así como sus fuentes e influencias. Este es un artículo que se presenta como la primera parte de un trabajo sobre la radiactividad natural de los materiales de construcción, cuya segunda parte hace referencia a la radiación interna debida al gas radón emitido de manera natural por dichos materiales y se publica por los mismos autores.

Se aborda la necesidad de establecer criterios de control en este tipo de materiales y se analiza el establecimiento de diferentes índices de riesgo según los distintos países. Al mismo tiempo, se realiza un recorrido por el marco normativo, tanto internacional como nacional, relativo a estos materiales NORM.

El presente trabajo es parte de la tesis doctoral de la primera autora del mismo, Beatriz Piedecausa García, a quien el resto de autores agradece su esfuerzo para preparar el texto que ahora se publica y la autorización y las facilidades ofrecidas para acceder a su trabajo.

1. La radiactividad y sus fuentes

1.1 Tipos de radiaciones

Se considera radiación a toda energía que se propaga en forma de ondas electromagnéticas como en el caso de la luz, los rayos X o los rayos infrarrojos (radiaciones electromagnéticas) o en forma de partículas a través del espacio o de un medio material como en el caso de partículas α, β, protones o neutrones (radiaciones corpusculares). Se considera radiactividad a la capacidad de algunas sustancias de transformar sus partículas inestables en otras más estables, emitiendo radiaciones y liberando energía. Las formas más frecuentes de desintegración son la emisión de partículas α, β y de radiación γ.

Las radiaciones se pueden clasificar en diversos grupos, destacando la distinción entre radiaciones ionizantes / radiaciones no ionizantes y entre radiaciones naturales / radiaciones artificiales.

• Las radiaciones ionizantes son cualquier radiación electromagnética o corpuscular que al interaccionar con la materia produce la ionización de sus átomos, es decir, origina partículas con carga (iones); radiaciones que poseen la energía suficiente como para modificar la estructura atómica del material con el que interaccionan, pudiendo provocar reacciones, cambios químicos o incluso genéticos en las células. Contrariamente, las radiaciones no ionizantes son aquellas que carecen de tal capacidad y se clasifican a su vez en campos electromagnéticos y radiaciones ópticas (como en el caso de las ondas de radio/televisión o la luz visible).

• Las radiaciones naturales son aquellas que proceden de fuentes de radiación natural como las presentes en el aire (222Rn, 14C), la corteza terrestre (226Ra), el espacio (radiación cósmica), los alimentos (24Na, 238U) o incluso en el interior del cuerpo humano (40K). Por otra parte, las radiaciones artificiales son aquellas que proceden de fuentes que han sido creadas por el hombre para ser empleadas en aplicaciones médicas, industriales o en investigación.

Por tanto, debido a que el propio entorno genera radiaciones de un modo natural, los seres humanos están expuestos a ellas de forma continuada. Las radiaciones ionizantes se pueden subdividir principalmente en (véase la Figura 1):

• Radiación Alfa: es la emisión de partículas alfa (núcleos de Helio formados por dos protones y dos neutrones) que, pese a poseer mucha intensidad energética, tienen una limitada capacidad de penetración en la materia, pudiendo penetrar sólo unos centímetros en el aire y que no consiguen atravesar la piel o el papel. Esta radiación transmuta el núcleo emisor en otro elemento químico con dos protones menos, es desplazándose dos lugares hacia la izquierda en la tabla periódica y cambiando su número másico en 4 unidades y su número atómico en 2.

• Radiación Beta: es la emisión de partículas beta, es decir, electrones o positrones de alta energía emitidos por ciertos isótopos.  Prácticamente todos los elementos de la tabla periódica tienen isótopos emisores de radiación beta, la cual resulta más penetrante pero menos intensa que la radiación alfa, con un alcance de unos metros en el aire; asimismo, es capaz de penetrar la piel humana y traspasar una hoja de papel aunque incapaz de penetrar en una lámina de aluminio.

A diferencia de las partículas alfa, las partículas beta no son mono-energéticas, sino que son  emitidas con un espectro continuo de energía. Esta emisión también transmuta el elemento químico creando otro con un protón más, por lo que se desplaza un lugar a la derecha en la tabla periódica.

• Radiación Gamma: es la emisión de un fotón y no conlleva la transmutación del elemento sino un reajuste de los protones o neutrones del núcleo pasando a un estado más estable y de menor energía. Esta radiación normalmente acompaña a los procesos alfa y beta, con un alcance de unos centenares de metros en el aire y con la capacidad de traspasar el cuerpo humano e incluso varios centímetros el plomo, siendo posible detener su avance con un bloque de hormigón de sufi ciente grosor.

Finalmente, a nivel general cabe destacar que los principales elementos radiactivos terrestres no presentan un riesgo importante cuando se encuentran en su estado sólido, puesto que las radiaciones alfa y beta apenas penetran unos micrómetros en la piel humana y son de baja intensidad. Sin embargo, los isótopos radiactivos gaseosos son menos controlables ya que pueden penetrar en el organismo de los seres vivos y generar descendientes que sí son peligrosos radiactivamente hablando. Este es el caso del Radón (222Rn) y de ahí el interés de su estudio en la segunda parte de este artículo.

ver el artículo completo

parte 1

parte 2

Conclusión:   En consecuencia, y en términos generales, el hormigón convencional fabricado en España está exento de comprobaciones de emisiones radiactivas; no obstante, esto no implica que los fabricantes de hormigón no evalúen las concentraciones de actividad medias de dicho material cuando sea necesario y presten la necesaria atención a los distintos materiales o componentes que emplean para la producción.

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