Lavorare in sicurezza con le sorgenti radioattive Prevenire Proteggere Misurare gli effetti Università degli Studi di Cagliari Servizio di Fisica Sanitaria e Radioprotezione
Prevenzione Anche se è banale, la regola principale per prevenire gli effetti delle sorgenti radioattive è: Utilizzare la quantità più piccola possibile Se la Attività utilizzata è inferiore a limiti fissati per legge e diversi per ogni radioisotopo, NON si applicano le normative sulla radioprotezione perché gli effetti sono trascurabili
La NON rilevanza radiologica delle pratiche Non sono soggette a radioprotezione le pratiche con quantità trascurabili di radioisotopi Isotopo 3 H Attività limite 5 MBq Vecchie unità 135 µci La dose efficace a cui è esposto chi manipola quantità così limitate è inferiore a 10 µsv per anno Sono escluse dalle pratiche anche materie radioattive con concentrazioni molto basse, inferiori a 1 Bq/g 14 C 32 P 33 P 35 S 125 I 500 kbq 100 kbq 500 kbq 5 MBq 50 kbq 13.5 µci 2.7 µci 13.5 µci 135 µci 1.35 µci
Nel caso di tubi a Raggi X Sono soggetti a radioprotezione i tubi a RaggiX con tensione anodica superiore a 30 kv con tensione anodica compresa tra 5 kv e 30 kv se l intensità di dose a 10 cm di distanza è superiore a 1 µsv/ora La legislazione assimila ai tubi a Raggi X anche le valvole e i tubi catodici (compreso il televisore e il monitor del computer) E allora? Dobbiamo preoccuparci anche per la radioprotezione del TV e del PC?
Tubi catodici NON sono soggetti a radioprotezione i tubi catodici (TV e monitor del PC) inseriti in apparecchiature che forniscono immagini quando la intensità di esposizione a 5 cm dalla superficie esterna della apparecchiatura è inferiore a 5 µsv/ora. Anche se la tensione anodica supera i 30 kv Tranquilli! I vostri monitor e TV non devono subire i controlli dell Esperto Qualificato!
Classificazione dei Laboratori I laboratori sono classificati in funzione di 1. attività totale presente in ogni momento 2. attività acquistata in un anno Perché la distinzione? Perché le sorgenti radioattive decadono e/o sono smaltite Se acquisto 1 mci di P32 ogni mese, avrò : 1. meno di 1.5 mci di attività totale presente 2. 12 mci di attività acquistata in un anno
Laboratori in esenzione (tutti voi) I limiti da rispettare sono i seguenti per i diversi radioisotopi : Isotopo Attività presente Attività annua Att. presente (vecchie unità) Att. annua (vecchie unità) 3 H 1 TBq 50 TBq 27 Ci 1351 Ci 14 C 10 GBq 500 GBq 270 mci 13.51 Ci 32 P 100 MBq 5 GBq 2.7 mci 135.1 mci 33 P 100 GBq 5 TBq 2.7 Ci 135.1 Ci 35 S 100 GBq 5 TBq 2.7 Ci 135.1 Ci 125 I 1 GBq 50 GBq 27 mci 1.351 Ci Al di sotto di questi valori NON è necessario il Nulla Osta, basta la comunicazione preventiva di pratica almeno 30 giorni prima dell inizio della pratica
Laboratori A e B Superando i limiti indicati in tabella, si entra in categoria A (grossi laboratori, centrali nucleari) Isotopo 3 H 14 C 32 P 33 P 35 S 125 I Attività presente 1 PBq 10 TBq 0.1 TBq 100 TBq 100 TBq 1 TBq Attività annua 50 PBq 500 TBq 5 TBq 5 PBq 5 PBq 50 TBq Att. presente (vecchie unità) 27 kci 270 Ci 2.7 Ci 2.7 kci 2.7 kci 27 Ci Att. annua (vecchie unità) 1.351 MCi 13.51 kci 135.1 Ci 135.1 kci 135.1 kci 1.351 kci Rimanendo al di sotto dei limiti della tabella si rientra nella categoria B
Riassumendo ci sono 4 casi 1. Non rilevanza radiologica, cioè non devo fare nulla. Ad esempio se ho una sorgente di 14 C di attività inferiore a 500 kbq (13.5 µci) 2. Esenzione da Nulla Osta (devo soltanto comunicare l intenzione di lavorare con le sorgenti radioattive). Ad esempio se ho meno di 100 MBq (2.7 mci) di 32 P 3. Nulla Osta per laboratorio di Categoria B, ad esempio con una sorgente di 32 P di attività inferiore a 100 GBq (2.7 Ci) 4. Al di sopra di tutti i limiti è necessario il Nulla Osta per laboratorio di Categoria A
Perché i valori sono diversi per ogni radioisotopo La pericolosità (e quindi i limiti di legge) dei radioisotopi dipende da alcuni fattori 1. Tipo di radiazioni emesse (α β γ) 2. Energia delle radiazioni 3. Tempo di dimezzamento 4. Specie chimica e affinità con il metabolismo 5. Volatilità
Il più tranquillo è il Trizio 3 H Radiazioni emesse : β Energia massima : 18.6 kev Tempo di dimezzamento : 12.4 anni Note : 1. Nessun pericolo di irraggiamento esterno 2. Modesto pericolo di contaminazione interna 3. E problematico è rilevare le radiazioni del Trizio che sono troppo deboli per qualunque strumento portatile, occorre un beta-counter. 4. Lo smaltimento è costoso in rapporto ad altri radioisotopi più pericolosi.
Il peggiore è il 32 P Radiazioni emesse : β Energia massima : 1709 kev Tempo di dimezzamento : 14.3 giorni Note : 1. Pericolo di irraggiamento esterno, occorre proteggersi 2. Pericolo di contaminazione interna, occorre usare correttamente le sorgenti 3. E facile rilevare le radiazioni del 32 P con uno strumento portatile. 4. Lo smaltimento può essere effettuato autonomamente a costi molto bassi.
Dove posso effettuare la manipolazione dei radioisotopi Distinguiamo tre aree di lavoro 1. Tavolo 2. Cappa 3. Glove-box (camera a guanti) e due tipologie di zone classificate 1. Zona sorvegliata (il caso più comune) 2. Zona controllata (la cella calda) ovviamente distinguiamo i vari radioisotopi
Valori massimi raccomandati di attività manipolata in laboratorio (valori validi solo per le soluzioni acquose) Isotopo Zona Sorvegliata Zona Controllata Tavolo Cappa Tavolo Cappa Glove-Box 3 H 3 MBq 30 MBq 10 MBq 100 MBq 10 GBq 14 C 10 MBq 100 MBq 30 MBq 300 MBq 5 GBq 32 P 500 kbq 5 MBq 2 MBq 20 MBq 2 GBq 33 P 4 MBq 40 MBq 10 MBq 100 MBq 10 GBq 35 S 5 MBq 50 MBq 20 MBq 200 MBq 20 GBq 125 I 800 kbq 8 MBq 3 MBq 30 MBq 3 GBq
Il pericolo maggiore : la contaminazione interna I valori massimi raccomandati della tabella precedente indicano un limite al di sopra del quale si assume un rischio di contaminazione interna (rischio, non un danno reale) Il principio di base è semplice, si assume che: 1. Lavorando sul banco si inala non più di 1/100 della attività manipolata (ipotizzando di inalare tutto ciò che evapora) 2. Lavorando sotto cappa si inala non più di 1/1000 3. Lavorando con la glove-box si inala non più di 1/100 000 Rispettando attentamente le norme di sicurezza la radioattività inalata o ingerita è trascurabile
Evitare la contaminazione interna, ridurre la esposizione esterna La esposizione esterna non può essere del tutto eliminata, però può essere facilmente ridotta con gli schermi La esposizione alle mani non può essere eliminata con gli schermi, come si può ridurre? Tempo : fate le operazioni in modo rapido ma sicuro Distanza : usate strumenti (pinze, pipettatrici, telemanipolatori) non le mani
Se abbiamo qualche dubbio : misuriamo Una valutazione della dose alle mani o al corpo intero può essere effettuata con un dosimetro personale, ne esistono fondamentalmente di due tipi 1. Per il corpo intero, con rivelatore fotografico 2. Per le mani con rivelatore TLD Il periodo di utilizzazione del dosimetro varia da uno a tre mesi in funzione del rischio
Il dosimetro più comune : il dosimetro fotografico Il dosimetro fotografico è costituto da una pellicola dosimetrica e da un contenitore, che fa parte integrante del dosimetro. Nel contenitore sono presenti tre filtri in rame (0.03 mm, 0.5 mm, 1.2 mm) e un filtro in piombo (0.8 mm), si hanno in totale 5 zone con caratteristiche differenti di attenuazione della radiazione. La pellicola dosimetrica è avvolta in un involucro opaco e può essere aperta solo in camera oscura.
La valutazione della dose dall annerimento della pellicola dosimetrica. a c b d Il dosimetri a, b, c, d sono stati irraggiati con dosi crescenti, l annerimento è funzione della dose. In prima approssimazione si può confrontare l annerimento con una scala di grigi tarata. Per effettuare una misura precisa si utilizza un Fotodensitometro che misura la Densità Ottica : I 0 D = Log I I 0 = Intensità luminosa entrante I = Intensità luminosa uscente
Sensibilità del dosimetro fotografico al variare della energia della radiazione. a c b d Il dosimetri a, b, c, d sono stati irraggiati con radiazioni energia via via crescente. La variabilità maggiore si ha in corrispondenza del filtro di Cu da 1.2 mm posto in basso a destra di ogni dosimetro. Nel dosimetro d esposto a radiazioni di 1250 kev (Co 60) l annerimento nelle zone sotto i filtri è superiore a quello nella finestra circolare (in basso a sinistra). Nel dosimetro irraggiato con radiazioni di alta energia è visibile l effetto prodotto dai fotoni Compton, che producono una sfumatura nei bordi dei filtri.
Vantaggi del dosimetro a Termoluminescenza (TLD) Il dosimetro fotografico è troppo voluminoso e pesante per essere utilizzato per la dosimetria alle mani Per la dosimetria alle mani si utilizzano degli anelli che hanno al loro interno un piccolo cristallo di una sostanza sensibile alle radiazioni ionizzanti La sostanza è LiF (Fluoruro di Litio) ma tanti altri Sali sono sensibili alle radiazioni, anche il NaCl! Semplicemente il LiF è il materiale migliore Il cristallo di LiF è molto piccolo (4 x 4 x 0.8 mm 3 ) Il cristallo irraggiato emette luce se viene scaldato, da qui il termine TLD : Termo Luminescence Dosimetry
Informazione sulla dose sotto forma di cariche intrappolate A seguito della interazione della radiazione ionizzante con il cristallo di LiF (Fluoruro di Litio), vengono liberate delle coppie di cariche elettriche (elettroni e buche). Dopo un breve percorso all'interno del cristallo gli elettroni e le buche rimangono intrappolati nei difetti reticolari della struttura cristallina. Il numero di coppie prodotte ed intrappolate nel cristallo dipende dalla energia depositata nel cristallo dalla radiazione ionizzante, quindi dipende dalla dose assorbita. Il cristallo di LiF conserva questa informazione sulla dose assorbita finché non viene scaldato..
1 elettrone intrappolato Il dosimetro a Termoluminescenza : la lettura della informazione A seguito del riscaldamento del cristallo termoluminescente si ha emissione di luce a causa della ricombinazione delle cariche elettriche intrappolate nei difetti reticolari. 2 3 buca intrappolata emissione di un fotone Per liberare un elettrone da una trappola occorre una certa quantità di energia; questa energia viene fornita all'elettrone intrappolato tramite il riscaldamento del cristallo (fase 1). A questo punto l'elettrone può muoversi all'interno del cristallo (fase 2) fino a raggiungere un difetto reticolare in cui è intrappolata una buca, con la quale si ricombina (fase 3) emettendo un fotone.
Un altro vantaggio del TLD Il cristallo TLD 1. può essere riutilizzato molte volte 2. ma la lettura cancella l informazione Il dosimetro fotografico 1. può essere impiegato una sola volta 2. ma la lettura può essere ripetuta e il dosimetro può essere conservato per tempi lunghi