Guest post: Fukushima, la tiroides y algo de cerveza

Luego de la tragedia que ha sacudido a Japón todo lo relacionado a la energía nuclear y radiación se convirtió en tema obligado en los medios. Inicialmente el post anterior sobre el terremoto y algunos detalles de la emergencia en Fukushima sería actualizado ya que cuando fue publicado no era mucha la información disponible. Con los días aparecieron noticias alarmistas debido a situaciones críticas como explosiones en algunos de los reactores y por lo tanto nos sentíamos obligados a tocar el tema acá, en especial lo relacionado con la radiación ya que esta palabra produce mucho temor. Sin embargo mi limitado conocimiento del tema me llevó a no contribuir con la desinformación que muchos medios han ayudado a propagar. Es por eso que consultamos con alguien que fuese entendido en el tema. El Dr. Renato Saavedra es Investigador Asociado del Centro de Óptica y Fotónica, en la Universidad de Concepción; también es Profesor Asociado del Departamento de Física en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Concepción; y además es Tecnólogo Médico con mención en Radiología Física Médica de la Universidad de Chile. Dudo que más credenciales sean necesarias para calificarlo como un conocedor en el tema. Renato accedió amablemente a escribirnos sobre el tema de manera muy amena y particular, lo cual reproduzco a continuación. __________________________________________________________________________

Hace unos años, luego de varios exámenes y una molesta punción, a un amigo le diagnosticaron cáncer a la tiroides. Su médico le contó que su estrategia terapéutica incluía la cirugía y la radioterapia con Yodo.  Sabiendo que yo era físico, y que algo entendía de medicina, me llamó para que le explicara “eso del Yodo radiactivo”.

Ya sabrán que no soy médico, pero si doctor, así que partiremos por contarles que la tiroides es una glándula situada en el cuello y que produce hormonas (e.g. tiroxina, T4;  y triyodotironina, T3) que, entre otras cosas, estimulan la frecuencia cardiaca, la temperatura corporal, la  actividad metabólica, regulan el crecimiento y actúan sobre el estado de alerta físico y mental.  Para producir dichas hormonas, la tiroides concentra el yodo y lo procesa en su interior. El cáncer de tiroides es poco frecuente, representa menos  del 2 % del total de los cánceres, sin embargo es el más frecuente dentro de la patología endocrina.  Recientemente se ha observado que el número de casos de cáncer de tiroides se ha duplicado en las últimas tres décadas, probablemente por la ayuda del estudio ecográfico que permite pesquisar nódulos no palpables en el examen físico.   Sin embargo, la mortalidad ha disminuido, lo que podría atribuirse a su detección precoz y tratamiento agresivo.  La cirugía y la terapia de yodo radiactivo han sido las piedras angulares del tratamiento para el cáncer de tiroides.

Cerca de una semana antes de su tratamiento, nos juntamos en el bar de Ñuñoa que frecuentábamos en nuestros días universitarios. – ”¡Déjate de leseras!”, dijo, cuando yo bromeaba que literalmente se comería una parte de un reactor nuclear.  Inicie nuestra charla, diciéndole que se trataba de un isótopo radiactivo (radioisótopo) del Yodo,  en particular Yodo-131 (I-131 para los amigos) y que era un producto de fisión obtenido en un reactor nuclear.

A finales de los años 30, el Ciclotrón de Lawrence, en la Universidad de  California, Bekerley, había hecho posible la síntesis y el aislamiento de nuevos elementos químicos e isótopos.  Sin embargo, la mayoría de estos isótopos no tenía aplicación práctica inmediata, pero con la inquietud de unos médicos por un isótopo del yodo útil para el estudio del metabolismo de la tiroides, Glenn T. Seaborg (en la foto, P. Nobel de Química 1951) y John Livingood  crearon el Yodo-131.

El Yodo-131 también es un producto de fisión gaseoso que se forma dentro de las barras de combustible de los reactores nucleares. Alrededor del 1,5% a 2,0% de los productos de fisión del uranio o del plutonio se convierten I-131 mediante el decaimiento del Teluro-130, con una vida media de 25 min.  Eventualmente, se puede efectuar un bombardeo controlado de una columna de intercambio ionico con un óxido de Teluro  (Te-130, abundancia natural 34% ).  El Te-130 absorbe un neutrón y emite una partícula beta convirtiéndose en Te-131, y vuelta a decaer a I-131.  Así, el radioisótopo puede ser extraído (eluído se dice)  en solución para ser administrado con usos médicos.
Desde 1944, cuando el primer reactor nuclear entró en servicio, una gran cantidad Yodo-131 ha sido liberado a la atmósfera.  Las fisuras o fracturas en las barras de combustible pueden constituir una brecha para la la fuga yodo radioactivo al agua refrigerante.  Dado que existe un circuito hidráulico en el sistema, parte del material puede terminar como desecho del reactor.   La situación es diferente cuando detona una bomba nuclear o cuando el combustible de un reactor nuclear se funde y causa una explosión, el I-131 se eleva forzadamente en la atmósfera, es barrido por los vientos y puede caer y regresar al suelo, como fallout de material particulado, diluido en la humedad  o la lluvia.

Los datos del Consejo Nacional de Protección Radiológica y Medidas (NCRP) estiman que la dosis efectiva de radiación anual per cápita en Estados Unidos proviene de la exposición a radiación natural de fondo (background natural) en 50 % y de las exposiciones médicas en 48 % del total.  También incluyen los productos de consumo, de investigación, industrial, y la exposición ocupacional, que ascienden solo al 2%.  Entonces, menos del 1% de esta dosis de radiación proviene del I-131, el que debido a su corta vida media, decae rápidamente (pierde su nivel de radiactividad) y raramente existe en niveles significativos en el ambiente.

Sin embargo, el fallout de I-131 puede considerarse potencialmente nocivo debido a que, como sabemos, la tiroides metaboliza el yodo ingerido o inhalado, donde permance por períodos mayores que la vida media física.  En los casos de la exposición accidental a altos niveles de I-131, el riesgo es la posibilidad de ocurrencia de cáncer de tiroides radiogénico en alguna etapa de la vida. Por esta razón, si la población general es expuesta a una cantidad significativa de Yodo radiactivo ambiental, se prescribe la ingesta de tabletas de Iodoral (Yoduro de potasio, KI) o una solución de Lugol.  La dosis típica de adulto es una tableta de aproximadamente 100mg (100.000 microgramos) como ion yoduro. Con la ingesta de esta gran cantidad de yodo no-radiactivo, se minimiza la captación de yodo radiactivo por la glándula tiroides (la dosis diaria de yodo para mantener la salud normal es del orden de 100 microgramos).

La expresión de su cara me decía que la conversación demandaría más de una cerveza; y continuamos después de despachar al mesero con una ronda más y nuestros recordados italianos.

En medio de la catástrofe producida por el terremoto y tsunami, las autoridades japonesas confirmaron la presencia de contaminación por Yodo radiactivo en agua potable y alimentos en el área alrededor del planta Nuclear Fukushima Daii-chi.  En Tochigi fueron encontrados de 77Bq, 2.5Bq en Gunma, 0.62Bq en Saitama,  0.79Bq in Chiba, 1.5Bq in Tokyo and 0.27Bq in Niigata, niveles muy por debajo de 1MBq, el Límite Anual de captación, ALI (Bq o becquerel, es la medida la tasa de decaimiento radiactivo. M = Mega = 106).   Según el análisis de los expertos, tanto del Japón, como del OIEA, las dosis liberadas al ambiente no representan ningún riesgo para la población en general.  De acuerdo con la tendencia, se observa que los niveles de exposición deberían disminuir con el paso de los días.

Para poner esta información en perspectiva, podemos comparar el accidente de Chernobyl (Abril 26, 1986), donde la explosión de vapor e incendio del núcleo del reactor, incontenible y carente de un sistema de refrigeración de emergencia, liberó a la atmósfera cerca del 2.000.000 TBq de I-131 (T = Tera = 1012). , algo más que el 15 % de su núcleo radiactivo.  Esto trajo graves consecuencia locales, como la contaminación de agua y alimentos, y un desgraciado aumento de la incidencia de cáncer de tiroides en los niños en Ucrania.  Cabe notar que hasta ahora, Chernobyl ha sido el único accidente en la historia de la generación núcleo eléctrica comercial, donde se han producido muertes directamente relacionadas con radiación (50 según IAEA).  Por otra parte, en el accidente de Three Mile Island (Marzo 28, 1979) las fugas producidas por el derretimiento parcial del núcleo fueron en gran medida contenidas en el edificio del reactor, y se liberó mucho menos de 1 TBq de I-131 al ambiente.  Para las personas que vivían a 15 km del reactor, la cantidad de radiación recibida fue equivalente a una radiografía de tórax y como resultado de este accidente no se registraron muertes.

Superado el desconcierto, nuestra charla siguió hasta saborear el final del vaso.

En general, la causa de la mayoría de los casos de cáncer de tiroides es desconocida. Sin embargo, la exposición a I-131 puede aumentar el riesgo de cáncer de tiroides. Se sabe que los niños tienen un riesgo, mayor que el promedio, de desarrollo de cáncer a la tiroides si estuvieron expuestos a la radiación.  Este conocimiento proviene de seguimientos a personas expuestas a tratamientos de radioterapia del cáncer durante la infancia, o la exposición directa a la radiación en los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki, o el accidente de Chernobyl.

decaimiento radiactivo del I-131

Si bien la cirugía es la base del tratamiento, la dificultad de remover todo el tejido tiroideo con la tiroidectomía requiere de un tratamiento de ablación radiactiva.  Recordemos que predominantemente el I-131 emite partículas negativas (β) con una energía de máxima de 606 keV y un prominente fotón gamma de 364 keV.  (La figura representa  una versión simplificada del esquema de  decaimiento radiactivo del I-131, que tiene una vida media de 8, días y que decae a Xe-131). Dado a su corto rango de penetración (menos de 1 mm), las partículas beta entregan la mayor porción de la dosis de radiación al tejido tiroideo. En cambio, la penetrante radiación gamma pone un potencial riesgo de radiación a las personas que están fuera del tratamiento.
Usualmente, luego de la tiroidectomía los pacientes reciben una dosis de I-131  entre 2 a 6 GBq, vía oral (G = Giga = 109).  Las regulaciones requieren un corto periodo de aislamiento en un hospital o clínica, típicamente dos o tres días, hasta que la tasa de radiación cae a niveles aceptables.  En casi todos los pacientes la mayor parte del radio-yodo administrado se elimina después de 48 hrs., a través de saliva, sudor, orina, heces, etc. Las personas que se someten al tratamiento tendrán que tomar pastillas de reemplazo hormonal el resto de sus vidas. Aunque este es un inconveniente, las tasas de recuperación son excelentes.  De hecho, la causa de la muerte entre las personas que alguna vez tuvo cáncer de tiroides rara vez son el resultado de la reaparición o la metástasis.

Parece extraño raro que el mismo producto de un reactor nuclear puede causar graves problemas por contaminación, también es una ayuda fundamental para el tratamiento del cáncer.
Quizás por la buena música o el exceso de cerveza, nuestra charla nuclear derivó precipitadamente a las bromas fomes e historias de siempre.  Una vez leí que cada momento contiene momentos futuros.  Hace unos días, mi amigo llamo para recordar esta charla.

Postscriptum: Mientras escribía esta nota encontré un atractivo trabajo acerca de los efectos radioprotectores de la cerveza. Ver :
– “Drinking beer reduces radiation-induced chromosome aberrations in human lymphocytes”, Monobe M, Ando K. J Radiat Res (Tokyo). 2002 Sep;43(3):237-45;
– “β-Pseudouridine, a beer component, reduces radiation-induced chromosome aberrations in human lymphocytes” M Monobe, S Arimoto-Kobayashi, K Ando, Mutation Research 538 (2003) 93–99.

A la fecha no encontramos otros reportes, ni de solicitud de voluntarios. No es malo protegerse con la moderación de siempre.

Sobre el autor: como se indica al principio, el Dr. Renato Saavedra es Investigador Asociado del Centro de Óptica y Fotónica, en la Universidad de Concepción; también es Profesor Asociado del Departamento de Física en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Concepción; y además es Tecnólogo Médico con mención en Radiología Física Médica de la Universidad de Chile. Desde los primeros días en que esta crisis ha aparecido en los medio el Dr. Saavedra ha jugado un rol muy importante en la difusión de estos temas en los medios tanto en radio como en televisión. Más sobre este tema y cerveza puede encontrarse siguiéndole en Twitter: @donrenatos

Imágenes: AIP Emilio Segre Visual Archives, CCHEN, NCRP.

Desde 1944, cuando el primer reactor nuclear entró en servicio, una gran cantidad Yodo-131 ha sido liberado a la atmósfera.  Las fisuras o fracturas en las barras de combustible pueden constituir una brecha para la la fuga yodo radioactivo al agua refrigerante.  Dado que existe un circuito hidráulico en el sistema, parte del material puede terminar como desecho del reactor.   La situación es diferente cuando detona una bomba nuclear o cuando el combustible de un reactor nuclear se funde y causa una explosión, el I-131 se eleva forzadamente en la atmósfera, es barrido por los vientos y puede caer y regresar al suelo, como fallout de material particulado, diluido en la humedad  o la lluvia.

 

Los datos del Consejo Nacional de Protección Radiológica y Medidas (NCRP) estiman que la dosis efectiva de radiación anual per cápita en Estados Unidos proviene de la exposición a radiación natural de fondo (background natural) en 50 % y de las exposiciones médicas en 48 % del total.  También incluyen los productos de consumo, de investigación, industrial, y la exposición ocupacional, que ascienden solo al 2%.  Entonces, menos del 1% de esta dosis de radiación proviene del I-131, el que debido a su corta vida media, decae rápidamente (pierde su nivel de radiactividad) y raramente existe en niveles significativos en el ambiente.

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Acerca de Jorge Diaz

Jorge es físico teórico. Obtuvo su Ph.D. en Física de Partículas en Indiana University, EEUU y luego trabajó como investigador postdoctoral en el Karlsruher Institut für Technologie, Alemania. Aunque su especialidad son los neutrinos y la física nuclear, ahora se dedica a Machine Learning en una industria de software. En Twitter: @jsdiaz_
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5 respuestas a Guest post: Fukushima, la tiroides y algo de cerveza

  1. Qué buen post Renato. Hay que decirle al Jorge que te deje como integrante permanente. Bueno si tienes tiempo. Sería un agrado. Saludos

    • Jorge Diaz dijo:

      Las negociaciones están en progreso, sin embargo de acuerdo a conversaciones con el Dr. Saavedra, sus quehaceres académicos sólo le permiten mantenerse como artista invitado.
      Excelente artículo Renato, gracias públicas otra vez.
      Ahora se viene el explicar que Fukushima ≠ Chernobyl

      • Bueno podemos hacer una sección invitados especiales. Haber como nos va, ya que algunos como yo no pasa nada aún con publicar. Pero tarde o temprano me dejaré caer. Puras amenazas no más. Saludos Jorge y mantengamos el espíritu del blog arriba como es hasta el momento con contribuciones como las de Renato.

  2. Recuerdo que el profe Renato nos hizo una charla especial cuando ocurrió lo de Fukushima bastante interesante. Muy buen artículo

  3. Pingback: Sismología, una ciencia esotérica (?) para gente con criterio formado | Conexión causal

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