Sicurezza nel Laboratorio: Radiazioni ionizzanti

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Gerardo Stella
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1 Sicurezza nel Laboratorio: Radiazioni ionizzanti Per questo corso non si consiglia nessun libro di testo t pertanto t il file contiene sia pagine didattiche sia pagine di approfondimento messe a punto con l obiettivo di migliorare la comprensione delle problematiche presentate. a cura del: Dr. Manuel Fernández Servizio Prevenzione e Protezione a.a Corso di Laurea in Scienze Biologiche

punto con l obiettivo di migliorare la comprensione delle problematiche presentate. a cura del: Dr.

2 Legge 230 del 17 marzo 1995 Attuazione delle direttive 89/618/Euratom, 90/641/Euratom, 92/3/Euratom e 96/29/Euratom in materia di radiazioni ionizzanti. Normativa specifica non integrata t nel D. Lgs. 81/2008; Aggiornata varie volte (ad es. D. Lgs. 241 del 26/05/2000, D. Lgs. 257 del 09/05/2001, etc.) ; Introduce figure specifiche (Esperto qualificato di radioprotezione, medico autorizzato), con ben precise responsabilità.

81/2008; Aggiornata varie volte (ad es. D. Lgs. 241 del 26/05/2000, D. Lgs. 257 del 09/05/2001, etc.

3 Pagina didattica Radiazioni i i ionizzanti i e non ionizzantii

4 Spettro elettromagnetico ti Ionizzanti Non Ionizzanti Energie elevate Energie basse La parte visibile dello spettro delle radiazioni rappresenta solo una fetta minuscola.

5 Pagina didattica Radiazioni ionizzanti Raggi X : Fotoni dovuti a transizioni elettroniche Raggi γ : Fotoni dovuti a transizioni nucleari Particelle α : Nuclei di elio (He ++ ) Particelle β - e β + : Elettroni o positroni (elettroni con carica positiva) Neutroni (N ). X, γ e N sono privi di carica indirettamente ionizzanti α e β + hanno carica positiva direttamente ionizzanti β - hanno carica negativa

Elettroni o positroni (elettroni con carica positiva) Neutroni (N ).

6 Ionizzazione i diretta e indiretta Ionizzazione Interazione con il mezzo Potere di penetrazione Percorso massimo in aria Diretta (α,β) β Continua Basso α ~ 4 cm β ~ 4 m Indiretta (N,γ,X) Solo attraverso particelle cariche secondarie Alto N, γ, X qualunque

Diretta (α,β) β Continua Basso α ~ 4 cm β ~ 4 m Indiretta

7 Pagina didattica Sorgenti di radiazioni i i Tipologia Carattere Esempi di applicazioni Rischio Macchine radiogene Atifiil Artificiale Diagnostica medica Esposizione esterna Sostanze radioattive Naturale Ricerca su cavie (traccianti) Esposizione, inalazione e ingestione Acceleratori Artificiale Radiodiagnostica Esposizione e radioterapia esterna

Sostanze radioattive Naturale Ricerca su cavie (traccianti) Esposizione, inalazione e

8 Decadimento radioattivo Le sorgenti radioattive sono costituite da atomi (isotopi) che si trasformano spontaneamente emettendo radiazioni ionizzanti. Il processo è definito dalla probabilità bilità per unità di tempo che avvenga tale transizione. Questa grandezza rimane costante nel tempo. Ne segue che la popolazione iniziale di N 0 atomi radioattivi identici si riduce nel tempo secondo una legge di decadimento esponenziale: N(t) = N 0 e -t/τ dove τ è la vita media.

Il processo è definito dalla probabilità bilità per unità di tempo che avvenga tale transizione.

9 Tempo di dimezzamento La vita media indica il tempo che una sorgente impiega a ridurre di ca. 2,7 volte la propria attività. Più intuitivo è il concetto di tempo di dimezzamento m τ 1/2,, che rappresenta il tempo per cui la popolazione di atomi radioattivi si dimezza. Si ha che: τ 1/2 = τ ln2 = 0,6931 τ. I tempi di dimezzamento dipendono d dalla transizione i e hanno valori molto variabili: Sorgente Tempo di dimezzamento - τ 1/2 Argon 41 1,8 ore Cobalto 60 Cesio 137 5,27 anni 30,2 anni Potassio anni

si dimezza. Si ha che: τ 1/2 = τ ln2 = 0,6931 τ.

10 Pagina didattica Sorgenti sigillate ill e non sigillate ill Una sorgente sigillata è una sorgente formata da materie radioattive solidamente incorporate in materie solide e di fatto inattive, o sigillate in un involucro inattivo che presenti una resistenza sufficiente per evitare, in condizioni normali di impiego, dispersione di materie radioattive superiori i ai valori stabiliti dalle norme di buona tecnica applicabili. La sigillatura evita la dispersione di materie radioattive, ma non è un mezzo di protezione contro le radiazioni prodotte dalla sorgente.

in condizioni normali di impiego, dispersione di materie radioattive superiori i ai valori stabiliti dalle norme di buona tecnica

11 Sorgenti sigillate ill Quando la sigillatura ill in forma di strato ricoprente assorbe integralmente le radiazioni che interessano (ad esempio sostanze α o β -emittenti) si ricorre a sorgenti in cui il materiale radioattivo è depositato su un foglio metallico sottile. La sorgente va maneggiata con cura per evitare graffi che rilascino i atomi radioattivi. i Sono sigillate le sorgenti β + γ di bassa attività, usate per ricerca e didattica, quando interessa solo la radiazione γ.

un foglio metallico sottile. La sorgente va maneggiata con cura per evitare graffi che rilascino i atomi radioattivi.

12 Sorgenti non sigillate ill Per sorgente non sigillata si intende qualsiasi sorgente che non ha le caratteristiche della sorgente sigillata. Tali sorgenti vengono spesso impiegate (anche in forma di soluzione o sospensione liquida) come traccianti radioattivi o per analisi radiochimiche e di laboratorio. Gli isotopi sono a contatto diretto con l aria dell ambiente in cui si lavora, per cui il rischio di contatto, ingestione o inalazione è elevato e pertanto l uso dei dispositivi di protezione è fondamentale.

Tali sorgenti vengono spesso impiegate (anche in forma di soluzione o sospensione liquida) come traccianti radioattivi o per

13 Macchine radiogene I tubi di Coolidge (schema a sinistra) i generano raggi X accelerando un fascio di elettroni sotto vuoto a traverso una differenza di potenziale adeguata; Altri dispositivi, quali i microscopi elettronici a scansione (SEM) o a trasmissione (TEM, foto a destra), producono raggi X, ma non è prevista l estrazione del fascio dalla macchina, per cui tali apparecchi sono intrinsecamente sicuri, dal punto di vista delle radiazioni.

a scansione (SEM) o a trasmissione (TEM, foto a destra), producono raggi X, ma non è prevista l estrazione del

14 Pagina didattica Unità di misura della radioprotezione i Le grandezze di interesse in radioprotezione sono: Le grandezze di sorgente, che servono per descrivere le caratteristiche di una sorgente irradiante (attività); Le grandezze dosimetriche, che misurano l energia (per unità di massa) ceduta alla materia irradiata: La dose assorbita misura l energia fornita al mezzo indipendentemente dalla natura di questo; La dose equivalente tiene conto degli effetti sul corpo umano in base al tipo di radiazione e al tessuto interessato.

misurano l energia (per unità di massa) ceduta alla materia irradiata: La dose assorbita misura l energia fornita al mezzo

15 Pagina didattica (solo indicazione tessuti principali coinvolti) Grandezze dosimetriche i Grandezza dosimetrica Esposizione (E) Dose assorbita (D) Dose equivalente (H) Unità di misura C/kg Gray = J/kg Sievert (dimensionalmente = J/kg) Si ha che: dove H = W T T HT = W W T, R RDT, R T D T,R è la dose assorbita nel tessuto T e dovuta alla radiazione R; W R W T è il fattore di ponderazione dovuto al tipo di radiazione è il fattore di ponderazione dovuto al tessuto considerato I fattori di ponderazione sono adimensionali. Tessuto W T Gonadi 0,20 Midollo osseo rosso 0,12 Colon 0,12 Polmone 0,12 Stomaco 0,12 Vescica 0,05 Tipo di radiazione W R Mammelle 0,05 R Fotoni (X,γ) 1 Fegato 0,05 Elettroni e positroni (β -,β + ) 1 Esofago 0,05 Protoni 5 (per energie 2 MeV) Tiroide 005 0,05 Neutroni (N) 5-20 (dipende dall energia) Pelle 0,01 Particelle α 20 Superficie ossea 0,01

al tipo di radiazione è il fattore di ponderazione dovuto al tessuto considerato I fattori di ponderazione sono adimensionali.

16 Pagina didattica Dosimetri i Per verificare l esposizione alle radiazioni di un soggetto vengono utilizzati dei dosimetri. Esistono: Dosimetri a lettura differita, quali il dosimetro a luminescenza (TLD), oppure i Dosimetri a lettura immediata, che però sono più costosi ed ingombranti. i I dosimetri possono essere utilizzati per effettuare: Dosimetria personale, per valutare la dose assorbita dal singolo soggetto, oppure Dosimetria i ambientale, al fine di valutare la dose che viene generata in un dato luogo.

17 Riferimentii 1. D. Lgs. 230/1995 Attuazione delle direttive 89/618/Euratom, 90/641/Euratom, 92/3/Euratom e 96/29/Euratom in materia di radiazioni ionizzanti e successive modificazioni ed integrazioni. 2. Napo in DVD, a cura dell INAIL in collaborazione con altri enti previdenziali europei. 3. Safelab La sicurezza nei laboratori, a cura dell INFMedia Laboratory. 4. NIR in Medicina, a cura della Regione Piemonte Assessorato alla Sanità.

di radiazioni ionizzanti e successive modificazioni ed integrazioni. 2.

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