¿Qué es un Medidor de Encuesta?
Un medidor de encuesta es un instrumento de medición de radiaciones portátil y sencillo que se utiliza para medir las tasas de dosis en el aire o la cantidad de radiactividad (contaminación superficial) en la ropa de los trabajadores en instalaciones donde se manipulan radiaciones o radioisótopos.
La radiación incluye, por orden de poder de penetración a través de la materia, la radiación de neutrones, gamma (γ), rayos X, beta (β), alfa (α) y partículas cargadas. El orden del poder de penetración depende no sólo del tipo de radiación, sino también de su energía. La elección del instrumento de medición depende del propósito respectivo, por ejemplo, medir el tipo y la cantidad de material radiactivo o medir la dosis de radiación.
Usos de los Medidores de Encuesta
1. Vigilancia de las Tasas de Dosis en el Aire
Los puestos de vigilancia se instalan en las proximidades de las instalaciones nucleares y en puntos designados de cada prefectura. Los puestos de vigilancia miden la cantidad de polvo radiactivo midiendo los rayos β del polvo radiactivo adherido a los medidores de tasa de dosis en aire y a los monitores de polvo con el fin de controlar la fuga de materiales radiactivos (por ejemplo, polvo).
Los medidores de centelleo con alta sensibilidad a los rayos γ son los más adecuados para las mediciones en zonas con tasas de dosis bajas, como las zonas urbanas. Para los trabajadores de la radiación, la medición de las dosis de radiación es un requisito legal, y se utilizan principalmente dosímetros personales como las placas de película y los dosímetros TLD (dosímetros de termoluminiscencia).
2. Control de la Contaminación Superficial
Para medir la superficie de los objetos, se suelen utilizar los medidores de sondeo de tubo contador GM que miden rayos β, pero también se utilizan instrumentos de tipo centelleador que miden rayos α y medidores de sondeo de tubo contador proporcional que miden rayos α y β.
Los valores de referencia para la contaminación radiactiva de los alimentos son extremadamente pequeños y se utilizan en combinación con detectores y analizadores de semiconductores de germanio o de centelleo de alta sensibilidad.
Principios de los Medidores de Encuesta
Los átomos básicos de un medidor de sondeo dependen del modelo (tubo de coeficiente GM, cámara de ionización o tipo de centelleo) y del tipo de radiación (especialmente la radiación de neutrones).
1. Ionización de Gases
Se llena un detector cilíndrico con un gas inerte, como helio o argón, y se aplica una alta tensión continua entre el ánodo central y el cátodo circundante. Los rayos γ (X) pueden ionizarse a través de electrones generados en el interior por la reacción con el material del cátodo, rayos α y β directamente del gas. El número de impulsos de la descarga desencadenada por la ionización permite medir las tasas de dosis en el aire: a partir del número de impulsos contados por minuto, puede determinarse una tasa de dosis efectiva de aproximadamente 0,1 µSv/h a 10 Sv/h.
Los detectores de cámara de ionización tienen la misma estructura que los medidores de sondeo de tubo GM, con el detector lleno de aire o argón. Cuando la radiación entra en el detector, el aire se ioniza en cationes y electrones, y el medidor de la cámara de ionización muestra la corriente diminuta que fluye entre los electrodos. Los medidores de cámara de ionización son adecuados para medir rayos β y γ y rayos X de baja energía, y pueden medir tasas de dosis efectivas en el rango de 1 µSv/h a 5 Sv/h, dependiendo del tipo.
2. Centelleo por Excitación
Los medidores de centelleo por excitación constan de un centelleador y un tubo fotomultiplicador. Cuando la radiación incide en el centelleador, el tubo fotomultiplicador se apaga. Cuando la radiación incide sobre el centelleador, el material cristalino del centelleador se excita por el efecto fotoeléctrico y otros efectos.
El tubo fotomultiplicador convierte la luz de bajo nivel emitida cuando el centelleador vuelve a su estado de reposo en una corriente eléctrica, que se amplifica y se cuenta la corriente de impulsos resultante. Los centelleadores para radiación γ (X) son muy sensibles y, por tanto, adecuados para mediciones de radiación de bajo nivel en entornos generales.
3. Detección de Neutrones por Reacción Nuclear
Como medidor de detección de neutrones, se introduce gas BF3 o 3He en un detector compuesto por un cátodo y un ánodo. Los rayos α y los protones (p) producidos por la reacción nuclear de 10B(n,α)9Li y 3He(n,p)3H se miden siguiendo el mismo principio que en una cámara de ionización. La energía de los neutrones oscila entre neutrones térmicos (0,025 eV) y neutrones rápidos (10 MeV). La tasa de dosis efectiva está en el rango de medida de 0,01 µSv/h a 0,01 mSv/h.
Algunos detectores son esféricos, normalmente llamados bolas de Bonner. Utilizando varias esferas de diferentes tamaños, se puede determinar el espectro de energía neutrónica (distribución de intensidad).
4. Dosímetros Personales de Radiación
Los dosímetros integrales, como las placas de película y los dosímetros TLD, se utilizan como dosímetros personales de radiación. Las placas de película utilizan la fotosensibilidad de la película fotográfica a la radiación y consisten en un estuche de plástico que contiene varios filtros y un pequeño trozo de película.
Los dosímetros TLD utilizan las propiedades fluorescentes de ciertos materiales cristalinos, como el CaSO4, que emiten fluorescencia en respuesta a la cantidad de radiación recibida.
Más Información sobre los Medidores de Encuesta
1. Unidades de Radiación
- Gy (gris)
Unidad de dosis absorbida, 1 Gy cuando 1 kg de material absorbe 1 J (julio) de energía.
- Sv (sievert)
Se utiliza como unidad de dosis equivalente o dosis efectiva. La dosis equivalente es la dosis absorbida por cada órgano del cuerpo humano multiplicada por el peso del tipo de radiación (factor de ponderación de la radiación). La dosis efectiva es la suma de la dosis equivalente para cada órgano multiplicada por los pesos de susceptibilidad específicos de cada órgano (factores de ponderación tisular) para todos los órganos. Cuando se hace referencia a la dosis de radiación, generalmente se utiliza dosis efectiva.
- Bq (Becquerel)
Unidad de medida de la cantidad de radioisótopos. Un Bq se define como una desintegración de un radioisótopo por segundo.
2. Control de la Exposición a las Radiaciones
Los trabajadores de la radiación deben asegurarse de que su dosis de radiación no supere los 100 mSv por cinco años y los 50 mSv por año. Para las mujeres y las embarazadas, la ley establece límites inferiores. Para la población en general, la norma es 1 mSv o menos en términos de dosis efectiva por año.
Para obtener resultados de medición correctos en la vigilancia del medio ambiente, se recurre a la calibración periódica (corrección de las desviaciones de los valores indicados), a las inspecciones diarias y a las mediciones bolsa-suelo como guía en caso de anomalías o mal funcionamiento. En muchos países del mundo se han registrado casos de accidentes en los que se han visto implicados trabajadores de la radiación y que han provocado graves víctimas mortales. Los accidentes en las instalaciones nucleares y en otras instalaciones se deben a defectos estructurales y a desviaciones de los procedimientos de los trabajadores, por lo que es necesario gestionar la seguridad de las instalaciones y respetar los procedimientos de los trabajadores.
3. Instalaciones de Radiación
Los aceleradores de iones de alta energía utilizados para la investigación en física de partículas, por ejemplo, también se utilizan como fuentes de neutrones de alta energía mediante la inyección de protones en blancos como el W (tungsteno) o el Li (litio); los haces de electrones de alta energía de los LINAC (aceleradores lineales de electrones), por ejemplo, se utilizan para el endurecimiento de neumáticos. Los haces de electrones de alta energía de los LINAC (aceleradores lineales de electrones), por ejemplo, se utilizan para endurecer neumáticos.
Las fuentes de rayos alfa como el 241Am (americio) se utilizan para evaluar errores blandos de rayos alfa (inversión de datos 1, 0) en dispositivos semiconductores. Los equipos de irradiación de rayos gamma que utilizan 60Co (cobalto), que se emplean para la esterilización, la prevención de la germinación de la patata y diversos estudios de los efectos de la irradiación, requieren un control de la exposición a la radiación de los trabajadores e investigadores.
4. Instalaciones de Manipulación de Combustible Nuclear
Los neutrones de baja energía se utilizan en reactores experimentales como los del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) y el reactor de Halden (Noruega), por ejemplo, para tratar tumores cerebrales. En este proceso pueden activarse organismos vivos y equipos circundantes.
Por otro lado, los reactores comerciales en funcionamiento normal deben someterse a una inspección periódica del edificio y los equipos del reactor aproximadamente una vez al año. Durante la inspección, el reactor está apagado y, por tanto, libre de radiación neutrónica. En cambio, en el núcleo del reactor en funcionamiento se producen radioisótopos como el 60Co por la activación de materiales estructurales y de otro tipo.
Los materiales radiactivos se disuelven en el refrigerante del reactor y son absorbidos por las superficies interiores de las tuberías del sistema de refrigeración del reactor, provocando la exposición de los trabajadores a la radiación externa. La contaminación superficial también debe tenerse en cuenta al desmantelar y reparar equipos, por lo que un medidor de encuesta es un elemento imprescindible a la hora de trabajar.