Stage invernali 2010/2011 Misure di radioprotezione

Presentazione sul tema: "Stage invernali 2010/2011 Misure di radioprotezione"— Transcript della presentazione:

1 Stage invernali 2010/2011 Misure di radioprotezione
Studenti: Boccardelli Daniele Capomaggi Alessandro Casale Elio Flamini Alessio Stage invernali 2010/2011 Misure di radioprotezione

2 Che cosa sono le radiazioni?
Le radiazioni ionizzanti sono quelle radiazioni che possiedono energia sufficiente a ionizzare gli atomi. Esse sono prodotte dal decadimento di atomi instabili che scendono ad un livello energetico più basso. Il termine è solitamente usato per indicare un flusso di fotoni, ma può indicare anche un flusso di particelle dotate di massa. Le radiazioni differiscono tra loro per natura ed energia*: - Raggi alfa - Raggi beta - Raggi e gamma α β γ X *Una radiazione viene identificata dalla sua energia che si misura in eV (1 eV è uguale all’energia acquisita da un elettrone quando viene accelerato da una d.d.p. di 1V)

3 Radiazioni α e β Le radiazioni α e β sono un emissione di particelle .
Le particelle α sono formate da due protoni e due neutroni. Essendo dotate di una massa consistente il loro percorso è rettilineo e breve e possono essere schermati con sottili strati di materiale.

4 Le particelle β sono costituite da un positrone o da un elettrone quindi hanno massa minore rispetto a quella delle particelle α; sono in grado così di attraversare diversi mm di materiale.

5 I raggi X e γ I raggi X e γ sono radiazioni elettromagnetiche simili alla luce ma con frequenza maggiore. Sono le radiazioni più penetranti e possono essere schermati solo da spessori considerevoli di materiali molto densi. La radiazione fotonica (X e γ) è indirettamente ionizzante cioè produce ionizzazione nel mezzo, tramite i secondari carichi (elettroni) che mette in moto. I raggi γ sono radiazioni elettromagnetiche di altissima energia con frequenze comprese tra i valori dell’ordine di 10^19 Hz e 10^24 Hz. I raggi x sono anch’essi radiazioni elettromagnetiche di altissima energia ma hanno frequenze comprese tra i valori dell’ordine di 10^16 Hz e 10^19 Hz.

6 Potere penetrante delle diverse radiazioni

7 Cosa succede microscopicamente?
Le radiazioni ionizzanti rilasciano energia che eccita e ionizza le molecole, che all’ interno della cellula danneggiano le biomolecole come per esempio il DNA, indispensabile per il corretto funzionamento degli organismi viventi. Se i meccanismi di riparazioni o ripristino del nostro corpo non sono sufficienti per recuperare il tessuto danneggiato, la funzionalità dell’ organo o tessuto è compromesso.

8 Danni Biologici Particelle α
Le particelle α, essendo pesanti, non possono penetrare lo strato corneo della pelle ma se riescono a penetrare all’ interno attraverso inalazione, ingestione o ferita possono provocare notevoli danni biologici; per questo sono fortemente radiotossici. Particelle β Le particelle β, essendo più penetranti rispetto alle α, possono superare gli strati della pelle ma sono meno pericolosi perché rilasciano minore energia in un maggiore percorso. Radiazioni X e γ I raggi X e γ hanno un forte potere penetrante e quindi attraversano senza difficoltà i tessuti biologici.

9 Il lavoro di laboratorio
Obiettivo Studiare le modalità di attenuazione delle radiazioni ionizzanti ai fini della radioprotezione. Metodologia Porre il rilevatore Geiger a 1m dalla sorgente Porre il materiale schermante tra il rilevatore e la sorgente Effettuare le misurazioni per ogni diversa combinazione di fattori (diversi spessori e tipi di materiale, diverse sorgenti) effettuare le misurazioni ogni 0,25 m partendo con il carrello da 1m fino a 3,75m I dati vengono registrati dal computer collegato al contatore Geiger VI Elaborazione dati al computer

10 Apparecchiature carrello scorrevole comandi

11 sorgenti Geiger schermature

12 Il contatore Geiger-Müller
Il cuore del contatore Geiger è costituito da un tubo contenente un gas a bassa pressione. 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 che genera un campo elettrico molto intenso. Quando una radiazione attraversa il tubo e colpisce una delle molecole del gas, la ionizza, creando una coppia ione-elettrone L'impulso elettrico risultante sarà testimone dell'avvenuto contatto con una radiazione ionizzante, e sarà contato da un circuito elettronico (i famosi “click” che si sentono). A seconda del numero di conteggi fatti in un'unità di tempo, riusciamo a capire se siamo in presenza di una sorgente radioattiva, e la sua pericolosità.

13 RAME Americio-241 0mm 1mm 2mm 3mm 4mm 6mm 10mm 4470 1188 408 234 156
4470 1188 408 234 156 102 84 4506 1560 486 186 132 126 120 4608 1320 432 192 150 4596 444 210 162 90 4908 1482 468 138 4542 1368 270 4836 1212 498 108 78   CPM 4848 450 66 4380 1326 420 168 4578 1410 402 144 114 4548 1428 378 204 4572 1344 414 222 4638 4914 1458 516 180 4692 1398 504 92 Media 4642 1380 447 206 101 Dev.Standard 164 100 41 25 20 19 24

14 Cobalto-60 0mm 5mm 10mm 15mm 20mm 25mm 30mm 35mm 40mm 45mm 50mm 55 mm 60 mm 65 mm 8790 7806 7242 6540 5412 4896 3690 3414 2892 2154 1950 1542 1512 1116 9174 8190 7128 6558 5544 4638 3978 3486 3114 2652 1980 1692 1332 9042 8004 7044 6342 5688 4548 4020 3642 2994 2586 2040 1854 1494 1128 9036 7866 7170 6078 5484 4686 4146 3372 3132 2388 2088 1788 1404 1470 9114 8052 6948 6096 5562 4716 3888 3228 2706 2412 2148 1734 1476 1230 9132 7776 7470 5916 5556 4830 3960 3480 2934 2370 1806 1548 1158  CPM 9192 7818 7074 5784 5460 4506 3918 3594 3054 2268 1656 9000 8124 7080 6792 5598 4482 3906 3648 3072 2532 1926 1860 1398 1260 9252 7902 6960 6306 5700 4662 3807 3390 2334 1938 1824 1452 1200 9228 7956 7212 6456 5628 4872 3666 2964 2376 2136 1812 1488 1086 8130 7176 6408 4722 4152 3678 2922 2454 1776 1536 1182 9180 6966 6276 5466 4530 3654 3102 2466 2058 1422 1368 9120 8070 6912 6222 5454 4602 3972 3546 2880 2448 2022 1374 9006 8056 7194 6210 5634 4668 3384 2702 2484 1344 1218 9060 7980 6162 5388 4092 3342 2910 2478 2118 1482 1098 Media 9091 7973 7136 5537 4666 3502 2967 2430 2063 1771 1464 1237 Dev.Standard 116 130 171 258 98 127 131 143 139 122 114 88 60

15 Cesio-137 0mm 6mm 10mm 15mm 20mm 25mm 30mm 35mm 40mm 45mm 50mm 55mm 60mm 65mm 80394 71730 65310 56634 48366 41976 35292 29034 24018 19002 15168 12396 10020 8148 80448 70122 64458 56454 48762 41784 35604 28800 23514 19338 15192 12432 9954 7812 80844 71310 65454 56868 49056 41268 35406 29064 23436 18828 15402 12522 10080 8166 80238 71586 65226 56700 48360 42888 34860 28314 23820 19110 15324 12096 10590 7698 80730 71148 64806 56850 48192 41412 35304 28482 23280 19380 14850 12222 9630 8034 80502 71064 64602 56616 48888 40878 35388 29796 23202 19254 15774 12660 9912 7986 79488 70698 65178 55860 48954 41298 29328 23526 19260 15312 12120 9750 80250 69948 65034 56910 49170 41220 35124 29460 23274 19248 15702 12480 9708 7626  CPM 80088 71718 65940 56538 49038 41868 35340 28956 23586 19902 15534 11934 10398 8094 80016 70854 65058 56688 48846 41790 35376 29190 23880 19656 15900 12420 9660 7614 79764 71250 64548 56790 41136 34536 28998 23460 18810 15444 12444 9594 8214 80070 71058 65076 56424 48822 42606 35058 23392 19500 12330 10248 7824 80118 71238 65064 56220 48570 42066 35202 29526 23700 18888 15588 12156 9876 8172 79866 70218 63948 57042 48798 40308 35184 28980 23418 19470 15174 9684 81126 70620 66054 56328 48792 41610 34518 28877 23100 19602 15480 12180 80430 71094 65532 56622 49200 41100 35670 28992 23490 18948 12324 9666 80442 70638 64740 49050 42000 34794 29748 19416 15468 9600 7836 80656 71448 64440 56256 48696 40638 34680 29550 24006 19860 15282 9690 8100 Media: 80304 70986 65026 56591 48811 41547 35151 29105 23551 19304 15376 12312 9893 7974 Dev.Standard 402 526 533 295 286 653 344 404 271 332 279 187 290 204

16 PIOMBO Americio-241 0mm 1mm 3mm 4mm 5280 168 102 120 5310 126 96 108
5280 168 102 120 5310 126 96 108 5658 114 150 144 5202 90 5040 156 138 5454 72 84 5094 78   CPM 5292 174 5784 186 5232 5472 5304 132 5046 Media 5319 122 100 Dev.Standard 207 34 22 18

17 Cobalto-60 0mm 1mm 5mm 8mm 12mm 15mm 19mm 23mm 9816 9210 7608 6564 5712 4890 3978 3300 9474 9018 7698 6498 5496 5142 3852 3096 9450 9318 8034 7278 5184 4926 9666 9354 7404 6834 5442 4758 3960 3276 9738 8934 7674 6486 5634 5082 3738 3150 9246 8886 8046 6606 5358 4746 4176 3426 9228 9384 7578 6780 5466 4692 4092 3210 9270 7626 6774 5544 5004 3954 3318  CPM 7728 6288 5388 4614 3900 9690 9420 7312 6990 5160 3756 3196 9702 8942 6966 5950 4129 3132 9784 8882 7722 6788 5382 4866 4212 3114 9396 9144 8016 6510 5400 4884 4290 3294 9306 9244 7752 6328 5580 5040 9284 9288 7680 5622 4728 3798 3552 Media 9510 9174 7699 6679 5476 4965 3976 3257 Dev.Standard 222 191 209 270 131 319 170 136

18 Cesio-137 0mm 5mm 8mm 12mm 15mm 19mm 23mm 83610 62394 50292 37518 28782 19674 13764 82176 62478 51048 36942 28704 20412 13674 83178 50502 36546 28974 20106 14280 82206 61722 51522 36774 28632 19950 13416 82122 62034 50460 36888 28482 20268 13644 82440 62112 50946 36786 28308 19626 13878 82518 62250 50796 36420 28650 20388 14022   CPM 82248 62484 50298 36876 19938 13506 82738 62208 50742 37224 28902 19920 13422 82884 62370 36798 28590 20616 14352 83154 50118 28518 20520 13830 82752 62946 50568 37332 28608 19800 82218 61622 37242 28122 19818 13620 82780 62316 51276 36990 28412 19866 13278 82428 62154 51300 28458 20400 13596 Media 82630 62245 50761 36941 28585 20087 13713 Dev.Standard 439 322 418 289 218 315

19 POLIETILENE Americio-241 0 mm 25 mm 50 mm 75 mm 100 mm 5154 5058 4356
5154 5058 4356 3708 2742 5460 5052 4194 3486 5256 5244 4368 3306 2814 5418 4824 4110 3528 2802 5394 4806 4770 3678 2826 5628 5280 4320 3510 3102 5184 3846 2766   CPM 5100 4350 3522 3066 5232 4884 4454 3606 2856 5268 5016 4254 3450 2910 5346 5106 4200 3384 4818 4122 3570 2940 5544 4302 2838 5520 5316 4248 3484 2796 5604 5160 4164 3726 2784 Media 5377 5066 4294 3555 2872 Dev.Stand. 152 173 164 139 125 Cobalto-60 0 mm 25 mm 50 mm 75 mm 100 mm 9600 9714 8616 7872 7188 9168 8964 8766 7506 6918 9252 8856 8514 7806 7134 9216 9366 8394 7992 7332 9726 9510 8508 7638 7122 9378 9456 8292 7728 7080 10128 8814 8784 7884 7020   CPM 9702 8994 8460 7842 7272 9582 9486 8610 7176 9654 9618 8334 7590 7230 9636 9504 8304 8044 7326 9474 8322 7998 7410 9450 9359 8358 7918 7404 10176 9696 8454 7860 9978 7896 6960 Media 9608 9357 8488 7830 7180 Dev.Stand. 308 300 161 154 151

20 Cesio-137 0mm 25mm 50mm 75mm 100mm 82566 76152 75132 69444 64824 83202 78636 74520 70248 65340 82734 79518 75456 70770 65022 82806 78612 74640 69612 65100 82914 79032 74916 69840 64746 82902 79776 75498 70056 64602 82440 79956 74712 70146 64542   CPM 79254 75846 70560 64002 83172 80076 75000 70650 64860 82034 79098 74874 70356 64488 83160 78920 74814 69618 64398 82614 78764 74904 69762 65136 82554 78864 70200 65052 82998 79014 75324 70818 65088 79038 74820 70134 65280 Media 82802 78981 75064 70148 64832 Dev.Stand. 330 906 380 433 370

21 Potere penetrante delle radiazioni γ
In questi grafici è mostrato l’andamento delle diverse energie dei fotoni emessi dalle sorgenti radioattive. Quella del Co-60 è la radiazione più penetrante; essa emette fotoni con energia media pari a 1250KeV. Quella che viene schermata più facilmente è l’Am-241 essa, infatti, emette fotoni con energia media pari a 60KeV.

22 Potere schermante dei materiali
In questi grafici è mostrato il potere schermante dei diversi materiali. Il più schermante è il piombo, che ha una densità di 11,3 g/cm³ Il meno schermante è il polietilene, che ha una densità di 0,96 g/cm³

23 Spessore emivalente Lo spessore emivalente indica lo spessore di un determinato materiale in grado di dimezzare l’intensità di un fascio fotonico di una certa energia. Il SEV è un indice che consente di valutare la capacità schermante di un materiale. E (Kev) SEV Pb(mm) SEV Cu(mm) SEV PE (mm) Am-241 60 0,9 2 108 Cs-137 661 8,8 20 231 Co-60 1250 15 22 289

24 DISTANZA Americio-241 1m 1,5m 1,75m 2m 2,25m 2,5m 2,75m 3m 3,25m 3,5m
  CPM     5352 2496 1872 1434 1188 1110 960 738 582 522 498 4836 2400 1350 1254 1140 942 744 552 534 462 5394 2622 1962 1518 1260 912 828 588 546 5316 2808 1908 1440 1302 1098 786 930 684 456 432 5214 2370 1800 1554 1002 846 732 618 528 438 5202 2478 1926 1326 852 756 654 468 330 5238 2442 1998 1092 1050 822 882 564 4782 1860 1476 1272 1104 702 606 510 5124 2670 2010 1320 1116 558 540 5526 2568 2040 1542 1164 978 870 444 5178 2628 1914 1398 1296 966 474 5544 2388 1920 1032 690 714 5232 2616 1878 1572 1074 1128 768 594 492 5220 2502 1932 1020 804 666 570 4848 2586 1950 1344 1122 4794 1752 1524 1200 774 576 504 4812 1362 1266 1056 798 720 378 4902 2610 1848 1500 1212 972 5184 2640 1974 1590 1062 888 708 624 390 4908 2592 1464 1230 Medie 5130 2564 1910 1482 1237 1059 872 764 602 525 463 Dev.Stand. 244 109 70 79 74 66 68 51 49 64

25 Cobalto-60 1m 1,25m 1,50m 1,75m 2m 2,25m 2,50m 2,75m 3m 3,25m 3,50m 3,75m   CPM 978 654 492 360 348 258 222 150 198 126 108 882 438 414 312 234 204 168 174 138 120 798 672 384 378 318 228 180 102 564 486 288 294 246 186 966 750 534 354 300 156 132 144 600 450 264 336 162 648 468 216 852 642 390 366 282 192 936 426 306 912 666 456 96 1002 510 210 630 90 984 660 474 420 252 1026 720 444 276 942 480 330 954 270 1008 690 396 636 342 Medie 940 638 465 373 327 279 221 183 163 159 146 119 Dev.Stand. 61 57 28 40 36 33 27 26 24 30 21 16

26 Cobalto-60 1m 1,25m 1,50m 1,75m 2m 2,25m 2,50m 2,75m 3m 3,25m 3,50m 3,75m CPM 9240 6534 4794 3882 2730 2250 2052 1740 1488 1122 1044 990 9480 6948 4722 3714 2850 2238 1572 1386 1260 1074 822 9546 6624 4872 3804 2838 2412 2070 1542 1416 1236 894 9210 6150 4758 3666 2784 2508 2142 1644 1566 1062 948 9630 6582 4848 3696 2832 2748 2058 1764 1440 1218 1146 870 9378 6222 4968 3828 2340 1866 1776 1554 1128 918 9120 6450 4812 2952 2166 2046 1728 1164 1086 9444 6540 4626 3672 3030 2280 1908 1512 1332 1326 972 834 6612 4488 3606 2904 2316 1890 1626 1428 1212 984 9720 6672 4980 2358 1992 1638 1500 1170 966 1002 9372 6714 4764 3480 2622 2034 1956 1314 1350 1038 846 9336 6792 4740 3474 3138 2184 1842 1674 1188 1050 9756 6474 3516 2856 2442 2076 1698 1344 1110 9174 6780 3762 3036 2460 1536 1446 1194 864 1092 6564 5382 3414 2946 2424 2040 1296 1230 906 9360 6270 4992 3534 2910 2370 2094 1758 1518 1290 978 924 9690 6528 5004 3708 2256 2112 1560 1338 1026 9396 6408 4890 3918 2886 2388 1734 1704 1410 1320 1206 9810 6282 4716 3618 3090 2196 1950 1248 Medie 9443 4835 3665 2891 2335 1993 1664 1403 1234 1049 934 Dev.Stand. 201 207 186 140 124 155 106 945 92 94 100 81

27 Cesio-137 1m 1,25m 1,5m 1,75m 2m 2,25m 2,5m 2,75m 3m 3,25m 3,5m 3,75m   CPM 83748 65844 52488 43182 34428 29586 24702 21024 18084 16050 13344 12468 83004 65826 52170 42264 35370 28932 24672 21450 18252 15762 14004 11748 84378 66138 52014 42762 34812 29034 24942 21750 18342 16488 13920 12078 83886 65346 51708 42468 35382 28956 24840 21594 18336 15840 14262 12186 84000 65886 51456 42108 35016 28728 24186 20862 18078 16032 14322 12306 83880 65214 51648 42642 35304 29100 24774 20808 18594 15900 13698 12036 83514 66312 52194 42570 34608 24798 21072 18444 15708 14154 12204 83706 66108 51864 42474 35166 29112 24396 21174 17982 15666 14352 11814 83874 66546 51624 42306 35178 29478 24666 21294 18210 16302 14364 83202 65544 51570 42990 35070 29466 21372 17742 15468 13710 11826 84096 51276 42324 35028 28590 20838 18306 15486 13230 12696 84564 66150 52590 42300 35418 29040 24120 20928 18228 16224 13986 12378 83214 66396 53148 42660 34434 28632 24642 21126 17754 15600 13896 12516 84324 66216 52746 43488 35766 24654 20562 18702 15558 13740 84006 65238 42222 34788 29412 24432 21078 18396 15642 14124 12324 83694 65460 52296 42516 34782 25368 20280 17862 14460 12012 83292 65166 52344 41940 34488 28950 24930 21258 17736 15000 14022 12174 66378 52620 42336 35784 29298 24660 21816 18276 16312 13830 12072 65604 52020 42030 35286 29460 25068 17832 15996 13674 12504 83442 66054 51576 42192 35106 28608 25032 21738 18018 14064 Media 83777 65887 52097 42489 35061 24712 21155 18159 15814 13958 12196 Dev.Stand. 413 440 504 387 399 313 291 397 282 355 330 254

28 Cesio-137 1m 1,25m 1,5m 1,75m 2m 2,25m 2,5m 2,75m 3m 3,25m 3,5m 3,75m   CPM 2544 2028 1560 1086 846 672 534 414 468 390 336 300 2670 1920 1524 1146 864 660 492 516 444 324 302 2970 2010 1278 1152 804 774 744 474 402 342 288 2982 2016 1404 1122 894 684 558 462 360 2922 1836 1392 588 432 396 306 2880 2034 1536 1128 696 756 438 348 264 2898 2058 1452 1056 852 678 420 372 240 2706 1878 1380 1050 786 666 594 330 3048 1842 1332 1020 456 354 2964 1824 1500 1134 870 450 2814 1890 1416 1002 918 2868 1914 1008 906 498 378 3030 1908 1386 1026 792 708 600 480 2778 2130 1446 1068 954 702 636 510 366 312 2802 1518 522 2832 1884 1434 1116 798 408 426 2844 1848 1476 828 630 618 2784 1938 888 294 Media 2852 1943 1442 1084 705 599 433 376 352 317 Dev.Stand. 130 89 78 53 61 81 68 41 37 45 42

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30 Dispersione quadratica delle radiazioni
La legge relativa è detta legge della dispersione quadratica della radiazione (o legge del quadrato della distanza) secondo cui l’intensità di un fascio di radiazioni in punti situati a distanze diverse dalla sorgente è inversamente proporzionale al quadrato di tali distanze, quindi la relazione sarà: Id=I0/d² d1 A1 d2 A2

31 Tabelle taratura Americio-241 cpm µGy/h 5130 14 2563 7,0 1910 5,5 1482 4,6 1236 3,8 871 2,7 463 1,7 Cobalto-60 cpm µGy/h 9443 72 6534 50 4835 36 3665 27 2335 17 1403 10 940 6,3 373 2,4 119 0,6 Cesio-137 cpm µGy/h 83777 1362 65887 939 52097 686 42489 520 29100 328 21155 226 15814 165 12196 126 2852 24 1943 18 1442 13 852 8,2 468 4,8 317 2,9 La taratura del rilevatore Geiger ci consente di risalire dai cpm ai µGy/h nelle misurazioni della radiottività ambientale. Il gray (Gy) è l’ unità di misura della dose di radiazione assorbita del Sistema Internazionale. Un'esposizione di un gray corrisponde ad una radiazione che deposita 1 joule, per 1 chilogrammo di materia. 1 Gy = 1 Joule/kg

32 Grafici taratura I coefficienti angolari di queste rette rappresentano i fattori di conversione da cpm a µGy/h.

33 Conclusioni Come può essere attenuato il campo di radiazione ionizzante negli ambiti lavorativi?
Per diminuire l’ intensità del campo della radiazione ci si può basare sulle due relazioni trovate attraverso i grafici: I= I0 e-x Id=I0/d² L’ intensità della radiazione diminuisce con un andamento esponenziale all’ aumentare dello spessore del materiale o al variare del coefficiente di attenuazione lineare (µ) che dipende dall’ energia (eV) della radiazione e dalle proprietà del materiale schermante ( densità ; numero atomico). L’ intensità della radiazione è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente.

34 Conclusioni I fattori da considerare nella radioprotezione sono:
Tipo di radiazione; Tipo di sorgente (energia eV); Materiale schermante (tipo e spessore); Distanza dalla sorgente; Tempo di esposizione. L’obiettivo di chi lavora nella radioprotezione è di trovare la migliore combinazione di tutti questi fattori per limitare al massimo l’esposizione dei soggetti (operatori e pazienti) alle radiazioni.