Manuale sensore di radioattività

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1 Manuale sensore di radioattività Introduzione allo strumento Questo strumento ha la funzione di monitorare la radioattività ambientale in particolare di registrare eventuali anomalie dovute a fallout di radionuclidi trasportati da pioggia, grandine, neve o vento. Lo strumento è diviso in due parti : il sensore esterno è posto in una scatola stagna IP67 all esterno dell edificio scolastico in modo tale da rilevare il particolato atmosferico in sospensione o depositato sull involucro stesso. All interno della Scuola vi è un software che registra in continuo l attività del sensore e cataloga i dati in un file con una frequenza di un minuto riportando, data ora e attività in microsievert/ora. Introduzione alle Radiazioni ionizzanti. Le radiazioni ionizzanti possono essere di tre tipi : Alfa La radiazione alfa è una radiazione corpuscolare (cioè dotata di massa) costituita da due protoni e due neutroni. E una radiazione altamente ionizzante dotata quindi di molta energia, ma facilmente schermabile all esterno infatti bastano pochi micron di pelle per attenuarla moltissimo, in aria ha un percorso modesto (pochi cm). Per questo motivo le particelle alfa non costituiscono un grave pericolo per la salute, tranne che quando vengono introdotte dall'interno dell organismo a seguito di ingestione o respirando le polveri, la loro elevata energia pone un serio pericolo per il tessuto vivente (danni al DNA) Beta Le radiazioni beta sono particelle (elettroni o positroni) emesse da un atomo nel processo di decadimento. Queste particelle possono penetrare leggermente meglio delle particelle alfa, sebbene bastino pochi millimetri di alluminio a bloccarle. Anche qui è valido il discorso delle radiazioni Alfa, se ingerite, le radiazioni Beta possono essere molto pericolose per il tessuto vivente. Gamma Le radiazioni gamma sono fotoni ad alta energia, possono attraversare praticamente qualsiasi cosa, e sono efficacemente schermati o assorbiti solo dai materiali di elevato peso atomico come il piombo. I raggi gamma vengono prodotti naturalmente dal sole questo fenomeno è conosciuto come "radiazione cosmica.

2 Principio di funzionamento Lo strumento utilizza due tubi geiger-muller in parallelo questo sensore è un tubo riempito di gas inerte, alle due estremità viene applicata una differenza di potenziale di circa 400 V, la radiazione Beta o gamma che penetra il tubo ionizza il gas contenuto e provoca un passaggio di elettroni attraverso il tubo, un circuito elettronico rileva questo passaggio come un impulso. Questi impulsi sono conteggiati e inviati da un microcontrollore al PC dove risiede il programma di analisi. Quest ultimo riporta graficamente la media dei conteggi e salva su di un file un log per essere analizzato in seguito. Ogni sensore ha una sensibilità stabilita dal costruttore in base a questo valore possiamo trovare dagli impulsi letti Il valore in dose equivalente uomo (Sievert/ora). IMPORTANTE dato che ogni isotopo emette radiazioni con energie diverse il tubo geiger-muller non misura il livello di energia per ogni impulso ma il solo passaggio energetico attraverso il sensore, da questo possiamo dedurre che la misura fatta è sempre relativa e mai assoluta. I tubi Usati sono sensibili a radiazioni Beta e Gamma

3 Foto del tubo usato ( SBM-20) La radiazione Naturale, cioè quella misurata come fondo è dovuta soprattutto a elementi radioattivi naturali come L Uranio e il Torio presenti nel sottosuolo in misura variabile anche nel nostro territorio, questi elementi generano insieme alla radiazione cosmica il cosi detto fondo, cioè la radiazione che tutti i giorni assorbiamo. Il compito di questo strumento è quello di evidenziare anomalie dovute a elementi non naturali che possono venire trasportati dal vento o dalla pioggia, e cadere pericolosamente nel nostro territorio, infatti in passato abbiamo assistito a piogge radioattive dovute a incidenti nucleari anche molto distanti dall Italia. Le misure effettuate sono riportate in microsievert/ora. Fondo naturale in Italia (media 2011) msv/anno usv/h Ancona Aosta Bari Bologna Cagliari Campobasso Firenze Genova L Aquila Milano Napoli <-- zona vulcanica Palermo Perugia Potenza Reggio Cal Roma Torino Trento Trieste Venezia

4 Acqua piovana raccolta dopo l incidente di Chernobil (1989): 20 usv/h (media Centro/ Nord Italia) 2,4 μsv La radiazione media ricevuta in un giorno (continua) 40 μsv La radiazione ricevuta in volo Intercontinentale (8 ore) 100 μsv La radiazione ricevuta per una radiografia ai denti (100 ms) 800 μsv La radiazione misurata in un incidente Nucleare di categoria bassa (giorni) 3000 μsv La radiazione ricevuta per una mammografia (tempi brevissimi 100 ms) Dosi ed Effetti clinici Sv decesso in pochi secondi 100 Sv decesso in pochi minuti od ore 10 Sv decesso in giorni 1 Sv lievi sintomi; nessun decesso 0,1 Sv effetti deboli o non rivelabili 0,1 Sv/gg decesso in 3-6 mesi 0,01 Sv/gg decesso in 3-6 anni *5 x 10-6 Sv/gg ( fondo nat.medio ) nessun effetto accertato **2 x 10-6 Sv/gg ( fondo gamma ) nessun effetto osservato 2,7 x 10-6 Sv/gg ( dose max ) nessun effetto osservato 2,7 x 10-5 Sv/gg ( dose max, nat. ) nessun effetto osservato *comprende gli effetti dovuti al radon che pesano per il 50% circa **dovuta soprattutto all'irraggiamento gamma da materiali da costruzione Uso del Software Per prima cosa si deve lanciare il programma Theremino Bridge, si sceglie com 2 e si clicca connetti Si mette il programma in stand-by sulla barra degli strumenti

5 A questo punto si fa partire il programma Theremino Geiger Il programma ha due funzioni : 1)Visualizzare graficamente l andamento della misura (in continuo) 2)Fare un Log delle misure in file di testo La prima funzione non ha bisogno di particolari settaggi, basta scegliere la sonda usata da menu tipo sensore

6 Poi si clicca inizia una nuova misura Il programma resetta eventuali precedenti misure e inizia a contare. In base ai minuti di media (secondi filtro FIR) restituisce più o meno velocemente delle misure stabili. Possiamo velocizzare l andamento del grafico o zoomare per avere nel dettaglio la misura, questi settaggi li vediamo più avanti In alto a sinistra ci sono i valori di radiazione come dose Equivalente (Sievert/ora) e Dose di esposizione (Roentgen/ora) Il valore Precisione ci indica quanto il valore misurato sia attendibile, questo dipende dal tempo della media e naturalmente dalla quantità di impulsi letti.

7 IMPOSTAZIONI Secondi Filtro FIR Questo numero rappresenta i secondi di media del filtro che il programma usa per fare le medie dei valori letti. Si usa mettere un numero basso per esempio 60 secondi per fare misure veloci,oppure usando campioni molto attivi, il risultato sarà un grafico molto nervoso ma decisamente con risultati piu veloci. Per il nostro scopo misurare anomalie del fondo naturale è meglio usare un filtro su 15 minuti, visto che i cambiamenti atmosferici sono molto lenti. Come si può notare dall esempio nella casella precisione troviamo 250%, questo valore rappresenta appunto la precisione di misura, appena facciamo partire il programma i campioni letti sono pochi per cui anche i punti che il programma utilizza per calcolare il valore di misura è poco preciso. Solo dopo diversi minuti (comunque è legato al filtro) si avranno misure con precisioni piu alte.

8 Velocità Grafico Questo parametro ci consente di allargare e ristringere la finestra temporale del grafico con un valore di 10 per esempio andiamo a ridosso della misura, invece un valore di 1 allarghiamo la finestra al massimo

9 Scala Grafico Questo parametro zomma la scala dei valori di radiazione a 1 lo zoom è al minimo

10 Lo strumento analogico ha solo una funzione estetica, serve per avere un riferimento visivo. Possiamo impostarlo con tre livelli di velocità di risposta e tre livelli di sensibilità. Più a scegliere valori in Roentgen, Sievert o colpi/secondo, colpi/minuto La seconda funzione quella più interessante è fare il log delle misure, questa funzione si attiva dal menu Log file Possiamo scegliere l intervallo tra campione e campione e far partire il log con il pulsante abilita Log IMPORTANTE Le impostazione descritte sino a qui sono da fare solo quando si avvia il programma, dopo di che quest ultime Rimangono fintanto non viene chiuso il programma. Alla riapertura il log e l inizio misura devono essere rilanciate.