Decadimento a Nel decadimento vengono emesse particelle formate da 2 protoni e 2 neutroni ( = nuclei di 4He) aventi velocità molto elevate (5-7% della velocità della luce) E tipico dei radioisotopi con Z > 82 (Pb), nei quali il rapporto tra il numero dei neutroni e quello dei protoni è troppo basso. L emissione di una particella converte il nuclide originario X (genitore) nel nuclide (figlio) Y, con numero atomico diminuito di 2 unità e il numero di massa diminuito di 4 unità, liberando una definita energia nucleare: Particelle alfa. Per il loro scarso potere di penetrazione, le sorgenti alfa esse non riescono ad attraversare lo strato corneo della pelle e non raggiungono i tessuti sottostanti. Pertanto il rischio di irradiazione esterna per gli organi interni del Corpo e basso, ma è elevato il rischio in caso di esposizione a contatto o in prossimità degli occhi.
Decadimento b Il decadimento è caratterizzato dall emissione di un elettrone dal nucleo, derivante dalla conversione di un neutrone in un protone e in un elettrone. Di conseguenza il numero atomico del nuclide figlio risulta aumentato di una unità mentre rimane invariato il numero di massa: Questo decadimento si verifica in nuclidi che hanno rapporti neutroni/protoni alti. Dato che la massa dell elettrone è molto piccola, la loro energia cinetica è piccola (0,01 1MeV) anche se la loro velocità può essere molto alta. Per la loro piccolissima massa le particelle - hanno un potere penetrante nella materia molto più elevato delle particelle, ma sono molto meno ionizzanti di queste. Radiazione beta Le radiazioni beta hanno più potere penetrante e possono quindi superare lo strato corneo della pelle (E > 70 KeV). Il rischio da esposizione a radiazione beta è quindi elevato per contatto diretto o a distanza ridotta dall organismo; il rischio interessa in particolare le esposizioni parziali.
Decadimento g E determinato dall emissione da parte del nucleo di radiazioni elettromagnetiche ad alta frequenza (> 1020 Hz) originate da transizioni del nucleo da uno stato eccitato allo stato fondamentale. Il loro potere penetrante può essere molto elevato (passano spessori di Pb superiori al metro) Le emissioni di solito accompagnano il decadimento o di numerosi nuclidi, sia naturali che artificiali. Radiazione X e gamma Le radiazioni X e gamma sono le più penetranti, e il rischio è presente anche a distanza dalla sorgente; in questo caso sono soggetti a rischio anche gli organi interni del corpo, in particolare le gonadi e gli organi ematopoietici (midollo osseo).
Famiglie radioattive
DOSE ASSORBITA La grandezza da misurare è l ammontare di energia depositata dalla radiazione in un materiale per unità di massa del materiale stesso, qualunque sia il tipo di radiazione ionizzante che cede l energia. Nel SI l unità di misura è il Gray (Gy) 1 Gy =1 Joule/kg Si usa ancora l unità rad e vale l equivalenza 1Gy= 100 rad.
MISURA DEGLI EFFETTI BIOLOGICI DELLA RADIAZIONE Dose equivalente Uguali dosi assorbite non determinano necessariamente lo stesso effetto biologico; questo è dovuto in parte al fatto che tipi diversi di radiazione, a parità di energia rilasciata per unità di massa, provocano differenti danni alle cellule e alle molecole Si utilizza la dose equivalente per valutare il rischio biologico su una scala comune a tutti i tipi di radiazione ionizzante. L unità di misura nel SI è il Sievert (Sv): una dose equivalente (o dose biologica effettiva) data dal prodotto dalle dose assorbita (espressa in Sv) per una costante chiamata fattore di qualità (FQ) che dipende dal tipo di radiazione. 1 Sv= 1 Gy*FQ Raggi X e gamma FQ=1 Particelle beta FQ=1 Neutroni FQ=2 10 Alfa FQ=20 Si trova anche la vecchia unità: rem, dose equivalente prodotta da un 1 rem=1 rad *FQ Vale l equivalenza 1Sv =100 rem.
Radioattivita di fondo Il fondo di radioattività naturale è il fondo naturale di radiazioni ionizzanti dovuto a cause naturali ed è di origine sia terrestre, sia extraterrestre (raggi cosmici). I radionuclidi naturali, per esempio l uranio, il torio, il radio e i prodotti della loro disintegrazione, oltre ai depositi nei giacimenti minerari, si trovano in uno stato disperso nelle rocce, nel terreno, nei fiumi e nei mari. La componente gassosa Il radio disintegrandosi, produce del radon gassoso. Il radon gassoso è sempre presente (insieme ad altri radionuclidi derivanti dalla sua ulteriore disintegrazione) sia nell aria intrappolata dal terreno che nelle acque sotterranee. La radiazione cosmica primaria genera nell atmosfera degli sciami di particelle cosmiche secondarie, parte delle quali (protoni, elettroni, µ-mesoni). La media mondiale della dose equivalente i radioattività assorbita da un essere umano e dovuta al fondo naturale è di 2,4 msv per anno In Italia ad esempio la dose equivalente media valutata per la popolazione è di 3,4 msv/anno, ma varia notevolmente da regione a regione.
ESPOSIZIONE ALLE RADIAZIONI Raggi cosmici Livello mare 4 msv/a 7000 m 7 msv/a Esposizioni a raggi g dalle rocce 2-9 msv/a DOSI MASSIME AMMESSE (DMA) PER ESPOSIZIONE Individuo 1 msv/a Popolazione 1.7 msv/a Lavoratori esposti 50 msv/a
Contatore Geiger Il contatore Geiger è costituito da un tubo contenente un gas a bassa pressione (per esempio, una miscela di argon e vapore di alcool alla pressione di 0,1 atmosfere). Lungo l'asse del tubo è teso un filo metallico, isolato dal tubo stesso. Tra il filo e il tubo si stabilisce una differenza di potenziale
Conteggi Conteggi/s ANALISI DATI RADIOATTIVITA a 130 Radio 226 120 110 100 media=103.9 s=10.3 90 80 0 20 40 60 80 100 Numero misura 4 Fondo 3 2 media=0.7 s=0.9 1 0 0 20 40 60 80 100 Misura
Occorrenza Occorrenza ANALISI DATI RADIOATTIVITA b 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 80 90 100 110 120 130 Conteggi 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 80 90 100 110 120 130 Conteggi media=104.6 s 2 =107.1 media=104.8 s 2 =104.0