CAMPI ELETTROMAGNETICI

Presentazione sul tema: "CAMPI ELETTROMAGNETICI"— Transcript della presentazione:

1 CAMPI ELETTROMAGNETICI
"I RISCHI ELETTRICI E MECCANICI NELL'INFN" Firenze, maggio 2003 CAMPI ELETTROMAGNETICI Riccardo Musenich INFN-Genova

2 Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, 13-14 maggio 2003
E [V/m, kV/m] B [T, mT, mT]

3 Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, 13-14 maggio 2003
A parte per il caso statico, non si può separare il campo elettrico da quello magnetico. Un campo elettrico variabile nel tempo genera, in direzione perpendicolare a se stesso, un campo magnetico pure variabile che, a sua volta, influisce sul campo elettrico stesso. Questi campi concatenati determinano nello spazio la propagazione di un campo elettromagnetico. Le perturbazioni dei campi elettromagnetici si propagano alla velocità della luce tramite le onde elettromagnetiche. Le onde elettromagnetiche sono caratterizzate dalla frequenza n o, in modo equivalente, dalla lunghezza d’onda l: n=c/l

4 n l 0 1000 1012 1017 Hz 100 10 mm 1 nm 50 Hz LUCE VISIBILE 400-760 nm
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 n l Hz mm nm B.F. RADIOFREQUENZA MICROONDE INFRAROSSO UV X g CAMPI STATICI 50 Hz LUCE VISIBILE nm

5 CAMPI MAGNETICI STATICI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 CAMPI MAGNETICI STATICI

6 2 0.15 0.01 0.0002 0.00005 TOMOGRAFIA A RISONANZA MAGNETICA
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 2 0.15 0.01 0.0002 TOMOGRAFIA A RISONANZA MAGNETICA SMAGNETIZZAZIONE DI MEMORIE MAGNETICHE INTERNO DI UN TRENO DISTORSIONI NEI MONITOR A COLORI CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

7 Magneti per rivelatori: 1 - 3.5 T
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 Magneti per rivelatori: T Magneti per fusione nucleare: oltre 10 T NMR: fino a 18 T Magneti da laboratorio: T Magneti “ibridi”: fino a 35 T La regione interna di questi magneti, dove il campo è elevato, è in genere non accessibile. Il campo magnetico a cui gli operatori sono esposti è il campo presente all’esterno, nella zona circostante il magnete (campo disperso). L’intensità del campo disperso dipende dal campo massimo, dalle dimensioni del magnete, dalla distanza e dalla presenza di eventuali schermature.

8 Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, 13-14 maggio 2003
Per un solenoide in assenza di schermatura il campo magnetico disperso, sull’asse del magnete, è proporzionale all’area dell’apertura ed è inversamente proporzionale al cubo della distanza dal centro: BA/d3 In teoria è possibile schermare i campi magnetici e quindi ridurre il campo disperso con opportune strutture in ferro. In pratica la schermatura risulta spesso irrealizzabile per via delle dimensioni richieste, per il peso o per la forza di attrazione reciproca tra il ferro ed il magnete.

9 EFFETTI DEI CAMPI MAGNETICI STATICI EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 EFFETTI DEI CAMPI MAGNETICI STATICI EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI EFFETTI INDIRETTI

10 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI Possono questi effetti essere nocivi per la salute? ORIENTAZIONE DI MOLECOLE INDUZIONE DI CORRENTI ELETTRICHE INTERAZIONE CON CORRENTI BIOLOGICHE INFLUENZA SULLE REAZIONI CHIMICHE

11 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI Orientazione di molecole In teoria, tutte le molecole magneticamente anisotrope esposte ad un campo magnetico subiscono una forza che può determinarne la rotazione e quindi l’orientazione con il campo. È stato verificato che il DNA in soluzione all’1% si orienta in un campo di 13 T. Si è anche osservato che il segmento esterno dei bastoncelli retinici e le emazie falciformi deossigenate si orientano in campi magnetici inferiori a 1 T. Per questo motivo si ritiene che i campi magnetici elevati possano costituire un pericolo per le persone affette da anemia falciforme (possibile formazione di trombi ematici). A parte ciò, non sembra che vi siano rischi associati all’orientazione delle molecole.

12 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI Induzione di correnti elettriche Una variazione dell’intensità di campo così come il movimento del corpo in campo magnetico genera correnti elettriche nel corpo stesso: IdB/dt Le correnti indotte producono effetti biologici solo per valori >10 mA/m2 corrispondente ad una variazione del campo magnetico superiore a 0.5 T/s. Tra 10 e 100 mA/m2 si può avere sensazione di nausea o vertigine ed effetti sul sistema visivo (magnetofosfeni) ma non si hanno danni biologici. Variazioni di intensità del campo inferiori a 6 T/s non presentano rischi per la salute Tra 100 mA /m2 e 1 A /m2 si possono avere rischi per la salute e per valori superiori a 1 A/m2 i rischi sono accertati (extrasistole e fibrillazioni ventricolari).

13 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI Interazione con correnti elettriche biologiche Negli organismi viventi sono sempre presenti correnti elettriche dovute al movimento di ioni (per esempio, gli impulsi nervosi) che interagiscono con il campo magnetico (effetto magnetoidrodinamico). Dalle ricerche finora condotte risulta che non vi sono rischi correlati a questo effetto.

14 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI Influenza sulle reazioni chimiche È noto che molte reazioni chimiche sono influenzate da campi magnetici anche dell’ordine del mT. Gli studi finora condotti in vivo hanno però portato a risultati non significativi o contraddittori.

15 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI I numerosi studi finora condotti non hanno mai messo in evidenza alcuna correlazione diretta tra campi magnetici statici e insorgenza o crescita di tumori né effetti sul sistema immunitario, sulla crescita cellulare o sul bilancio ormonale. Esistono rischi a lungo termine associati ai campi magnetici? Eccezioni: nella letteratura medica sono riportati effetti di inibizione della crescita sia di linfociti umani esposti a campi maggiori di 4 T [T. Norimura et al, Sangyo Ika Diagaku Zasshi 15, , 1993] e sia di cellule tumorali esposte a campi di 7 T [R.R. Raylman et al, Bioelectromag 17, , 1996], ed effetti sia di inibizione che di stimolazione della sintesi del DNA in fibroplasti esposti a campi di 0.6 T per 1-10 giorni [F. McDonald, Bioelectromag 14, , 1993].

16 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 EFFETTI BIOLOGICI DIRETTI In base agli studi effettuati ed attenendosi al principio di precauzione sono stati definiti valori limite per l’esposizione a campi magnetici. Inoltre l’esposizione a campi intensi è sconsigliata alle donne in gravidanza, alle persone affette da anemia falciforme ed ai bambini di età inferiore a 14 anni.

17 Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, 13-14 maggio 2003
EFFETTI INDIRETTI Il campo magnetico può interagire con apparecchiature di vario tipo, talvolta provocandone il disfunzionamento: attuatori, motori elettrici, soffiatori magnetici . . . pacemaker, defibrillatori impiantati, pompe per insulina … Interazione con materiali ferromagnetici di oggetti sia interni che esterni al corpo: protesi, clips, schegge . . . utensili, sgabelli, bombole di gas, estintori . . .

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19 Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, 13-14 maggio 2003

20 NORMA CEI-ENV 50166-1 (MAGGIO 1995)
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 NORMA CEI-ENV (MAGGIO 1995) PER I CAMPI MAGNETICI STATICI E ALTERNATI CON FREQUENZA FINO A 1 HZ NORMATIVA

21 DECRETO MINISTERIALE 2 AGOSTO 1991
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 DECRETO MINISTERIALE 2 AGOSTO 1991 e successive modifiche (DM 3 agosto 1993) INSTALLAZIONE ED USO DI APPARATI PER RISONANZA MAGNETICA MEDICALE B>0.5 mT ZONE AD ACCESSO CONTROLLATO LIMITI PER L’ESPOSIZIONE DEL PERSONALE E DEI PAZIENTI PROCEDURA PER ACCERTARE EVENTUALI CONTROINDICAZIONI ALL’ESPOSIZIONE

22 DECRETO MINISTERIALE 2 AGOSTO 1991
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 DECRETO MINISTERIALE 2 AGOSTO 1991 Limite per i pazienti: tronco e testa 2.5 T (fino a 4 T a giudizio del medico) arti 4 T dB/dT 20 T/s (o maggiori per brevi periodi) Limite per gli operatori: Corpo T (1 ora al giorno) 2 T (15 minuti al giorno) Arti 2T (1 ora al giorno) 4T (15 minuti al giorno)

23 Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, 13-14 maggio 2003

24 CAMPI ELETTROMAGNETICI
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 CAMPI ELETTROMAGNETICI bassa frequenza (f < 10 KHz) alta frequenza (10 KHz < f < 300 GHz)

25 Campi a bassa frequenza
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 Campi a bassa frequenza Non ci sono evidenze di effetti dei campi elettromagnetici a bassa frequenza (50 Hz) sulla salute umana. C’è il sospetto che l’esposizione per tempi lunghi possa favorire l’insorgere di leucemie infantili (esistono prove sia a favore e sia contro questa ipotesi) per cui, in base al principio di precauzione sono stati posti limiti per legge.

26 100 mT 5 KV/m (valori efficaci mediati su 24 ore)
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 Limite massimo per i campi a 50 Hz: 100 mT 5 KV/m (valori efficaci mediati su 24 ore) Limite in prossimità delle aree di gioco, nelle abitazioni, nelle scuole e nei luoghi a permanenza non inferiore a 4 ore: 0.2 mT

27 Campi ad alta frequenza
Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, maggio 2003 Campi ad alta frequenza In questo caso l’effetto del campo sui tessuti è noto ed è legato al riscaldamento. SAR* [W/Kg] = E2•s/r Per valori tipici di densità e di conducibilità, 30 V/m corrispondono a un SAR di 1 W/Kg. *SAR=Specific Adsorption Rate

28 Riccardo Musenich: “Campi elettrici e magnetici” Firenze, 13-14 maggio 2003
Limiti massimi per i campi ad alta frequenza (decreto 381 del 10 settembre 1998): 0.1 – 3 MHz 60 V/m 3 MHz – 3 GHz 20 V/m 3 – 300 GHz 40 V/m Per le nuove installazioni e per l’adeguamento di quelle esistenti il limite è 6 V/m a qualsiasi frequenza.