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

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

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 *Una radiazione viene identificata dalla sua energia che si misura in eV. (1 eV è uguale allenergia acquisita da un elettrone quando viene accelerato da una d.d.p. di 1V) X

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 dellordine di 10^19 Hz e 10^24 Hz. I raggi x sono anchessi radiazioni elettromagnetiche di altissima energia ma hanno frequenze comprese tra i valori dellordine 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 I.Porre il rilevatore Geiger a 1m dalla sorgente II.Porre il materiale schermante tra il rilevatore e la sorgente III.Effettuare le misurazioni per ogni diversa combinazione di fattori (diversi spessori e tipi di materiale, diverse sorgenti) IV.effettuare le misurazioni ogni 0,25 m partendo con il carrello da 1m fino a 3,75m V.I dati vengono registrati dal computer collegato al contatore Geiger VI. Elaborazione dati al computer

10 Apparecchiature carrello scorrevole comandi

11 Geiger schermature sorgenti

12 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. Il contatore Geiger-Müller

13 Americio-2410mm1mm2mm3mm4mm6mm10mm CPM Media Dev.Standard RAME

14 Cobalto-600mm5mm10mm15mm20mm25mm30mm35mm40mm45mm50mm55 mm60 mm65 mm CPM Media Dev.Standard

15 Cesio-1370mm6mm10mm15mm20mm25mm30mm35mm40mm45mm50mm55mm60mm65mm CPM Media: Dev.Standard

16 PIOMBO Americio-2410mm1mm3mm4mm CPM Media Dev.Standard

17 Cobalto-600mm1mm5mm8mm12mm15mm19mm23mm CPM Media Dev.Standard

18 Cesio-1370mm5mm8mm12mm15mm19mm23mm CPM Media Dev.Standard

19 POLIETILENE Americio-2410 mm25 mm50 mm75 mm100 mm CPM Media Dev.Stand Cobalto-600 mm25 mm50 mm75 mm100 mm CPM Media Dev.Stand

20 Cesio-1370mm25mm50mm75mm100mm CPM Media Dev.Stand

21 Potere penetrante delle radiazioni γ In questi grafici è mostrato landamento 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 lAm-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 Lo spessore emivalente indica lo spessore di un determinato materiale in grado di dimezzare lintensità di un fascio fotonico di una certa energia. Il SEV è un indice che consente di valutare la capacità schermante di un materiale. Spessore emivalente E (Kev)SEV Pb(mm)SEV Cu(mm) SEV PE (mm) Am ,92108 Cs , Co

24 Americio-2411m1,5m1,75m2m2,25m2,5m2,75m3m3,25m3,5m3,75m CPM Medie Dev.Stand DISTANZA

25 Cobalto-601m1,25m1,50m1,75m2m2,25m2,50m2,75m3m3,25m3,50m3,75m CPM Medie Dev.Stand

26 Cobalto-601m1,25m1,50m1,75m2m2,25m2,50m2,75m3m3,25m3,50m3,75m CPM Medie Dev.Stand

27 Cesio-1371m1,25m1,5m1,75m2m2,25m2,5m2,75m3m3,25m3,5m3,75m CPM Media Dev.Stand

28 Cesio-1371m1,25m1,5m1,75m2m2,25m2,5m2,75m3m3,25m3,5m3,75m CPM Media Dev.Stand

29

30 Dispersione quadratica delle radiazioni La legge relativa è detta legge della dispersione quadratica della radiazione (o legge del quadrato della distanza) secondo cui lintensità 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: A1 A2 d1 d2 I d =I 0 /d²

31 Americio-241 cpmµGy/h , , , ,8 8712,7 4631,7 Cobalto-60 cpmµGy/h ,3 3732,4 1190,6 Cesio-137 cpmµGy/h ,2 4684,8 3172,9 Tabelle taratura 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= I 0 e - x I d =I 0 /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. Lobiettivo di chi lavora nella radioprotezione è di trovare la migliore combinazione di tutti questi fattori per limitare al massimo lesposizione dei soggetti (operatori e pazienti) alle radiazioni.


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