Brevi note sulla valutazione dellimpatto ambientale e sulla salute da reazioni nucleari calde e fredde Paolo Pasquinelli, biologo (Già Capo Sezione del.

Presentazione sul tema: "Brevi note sulla valutazione dellimpatto ambientale e sulla salute da reazioni nucleari calde e fredde Paolo Pasquinelli, biologo (Già Capo Sezione del."— Transcript della presentazione:

1 Brevi note sulla valutazione dellimpatto ambientale e sulla salute da reazioni nucleari calde e fredde Paolo Pasquinelli, biologo (Già Capo Sezione del Laboratorio di Radiopatologia e Radiotossicologia del CRESAM di San Piero a Grado, Pisa. Attualmente componente del Lab. di Ricerca Sociale UNIPI) Riassunto Limpatto ambientale, dovuto ad incidenti di tipo nucleare, sarà oggetto di brevi note che comprendono la descrizione di percorsi già definiti con laggiunta di report sulla valutazione di contaminazioni specifiche presentati dallo stesso autore in contesti scientifici. Di seguito verranno illustrate alcune interazioni delle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti con la materia vivente ed i conseguenti danni biologici. Brevi considerazioni sulla cosiddetta fusione fredda, quali ipotesi dattenzione biologica, costituiranno il finale della lettura. COHERENCE 2011- Roma, mercoledì 14 Dicembre 2011, ore 14.00/20.00- Casa dell'Aviatore, viale dell'Università 20

2 Abstract The environmental impact by nuclear accidents and its consequences will be described in a brief communication note from known methods to the illustration of two international/national personal reports which contain assessment of specific contaminations. Also the author will rapidly review to an explanation of some biological effect of the Ionizing and Non Ionizing Radiation and their damages. Other simple personal considerations, about the so named cold fusion hypothesis, concerning the biological point of view will be analyzed. COHERENCE 2011- Roma, 14 Dec.2011, h.14-20. Casa dell'Aviatore - Viale dell'Università 20 Short communication by Paolo Pasquinelli biologist.

3 Distinsione tra Incident e Accident Nomenclatura internazionale nucleare. Le differenza sostanziale risiede nelle conseguenze che lavvenimento può produrre. -Nuclear incident Piccola probabilità che avvenga, modesta portata dei danni conseguenti. -Nuclear accident Piccola probabilità che avvenga, notevole/grave portata dei danni conseguenti. ------------------------------------------------------------------------------------------------------- Scala INES (International Nuclear and Radiological Event Scale) in ordine crescente da 0 (senza alcuna conseguenza sulla sicurezza) a 7 (ingente rilascio esterno di materiale radioattivo – 131 Iodio >10x10 15 Bq – con effetti acuti sulla salute della popolazione, area vasta e gravi conseguenze sullambiente). Peta 10 15

4 6 Incidente grave 0 0 Deviazione (non significativo per la sicurezza) 1 Anomalia 2 Guasto 3 Guasto grave 4 Incidente con conseguenze locali 5 Incidente con conseguenze significative 7 Incidente catastrofico Scala INES (International Nuclear and Radiological event scale)

5 Sintesi di un percorso già adottato sulla valutazione delle conseguenze derivate da severi incidenti nucleari (reattori ed impianti). Ambiente -Informazioni adeguate- -Aree di valutazione dellimpatto ambientale da rilascio di radioattività -Analisi del rischio e filosofia di sicurezza -Monitoraggio e Raccolta di materiali per analisi -Management delle bonifiche I passaggi in rosso richiedono tempistiche rapide Il passaggio in blu si prolunga per tempi molto lunghi ed ha costi elevatissimi COHERENCE 2011- Roma, 14 Dec.2011, h.14-20. Casa dell'Aviatore - Viale dell'Università 20

6 -Informazioni adeguate- Incidenti severi (nuclear accident) E necessario seguire la sequenza degli eventi in real time e le caratteristiche del rilascio, considerando limportanza conoscere: PSA (Probabilistic Safety Assessment) -la valutazione delle probabilità di fusione del core del reattore. -la valutazione delle sequenze del rilascio nellambiente -analisi delle possibili conseguenze da rilascio ambientale ACA (Accident Consequence Assessment) -Lapproccio deterministico che tiene conto della combinazione tra le caratteristiche del rilascio e delle condizioni atmosferiche. PCA (Probabilistic Consequence Assessment) -La valutazione delle conseguenze complessive sullimpatto ambientale dopo aver conosciuto le condizioni dellevento attraverso le condizioni reali e probabilistiche.

7 Fase 1 Probabilità di fusione del core Sequenze dellincidente Fase 2 Probabilità di rilascio nellambiente Sequenze del rilascio ambientale Fase 3 (PCA) Conseguenze sulla salute $£ Calcoli probabilistici Verifiche reali Ipotesi dei costi

8 Sorgente/i dellIncidente nucleare Dati Meteorologici Modelli dispersione atmosferica Emissioni e rilasci Contaminazione del suolo e risospensione Effetto piuma Modelli di deposizione con aria umida e secca Calcolo della dose sulla popolazione Topografia Sorveglianza attiva calcoli Rielaborazione da: Environmental Consequences of Releases from Nuclear Accidents. Ulf Tveten. Inst. For Energy Technology Kieller, Norway. Mar.1990

9 Evacuazioni e riallocazioni nellimmediato Aree e numero di persone affette Dose iniziale attesa sulla popolazione Costi economici iniziali Effetti sulla salute Effetti totali (iniziali e tardivi sulla salute) Costi economici totali $£ Restrizioni e decontaminazioni Dose tardiva attesa sulla popolazione Fase iniziale Fase tardiva Effetti sulla salute Aree e numero di persone affette Costi economici tardivi Rielaborazione da: Environmental Consequences of Releases from Nuclear Accidents Ulf Tveten. Inst. For Energy Technology.Kieller, Norway. Mar.1990

10 Esempio di valutazione dimpatto ambientale da campionamenti in differenti zone, riferiti al 137 Cs AIRP-Convegno Nazionale di Radioprotezione: Sanità e Ambiente. Ricerca e Radioprotezione Operativa. Verona 16-18 Sett.2004

11 AIRP-Convegno Nazionale di Radioprotezione: Sanità e Ambiente. Ricerca e Radioprotezione Operativa. Verona 16-18 Sett.2004

12 Polveri e risospensioni radioattive in Kosovo 2003 AIRP-Convegno Nazionale di Radioprotezione: Sanità e Ambiente. Ricerca e Radioprotezione Operativa. Verona 16-18 Sett.2004

13 Fattori multirischio conseguenti ad eventi cosiddetti caldi di origine bellica. Particolato atmosferico e nanoparticelle. Oltre al già noto problema dellU depleto si aggiungono talvolta fattori di multirischio quali ad esempio le nanoparticelle di metalli pesanti stabili (Pb) provenienti da risospensioni di polveri da impianti industriali metallurgici distrutti dai bombardamenti, come nel caso di verifiche ambientali eseguite in Kosovo dal 2001 al 2003. Ciò aumenta i rischi salute della popolazione comunque esposta.

14 AIRP-Convegno Nazionale di Radioprotezione: Sanità e Ambiente. Ricerca e Radioprotezione Operativa. Verona 16-18 Sett.2004

15

16 Nature Nature 14 novembre 2011 Andreas Stohl del Norwegian Institute for Air Research di Kjeller, ha stimato le emissioni totali di Cesio-137 a 36 × 10 15 Bq. Si tratta di un valore molto più alto del limite inferiore contenuto nel rapporto di Yasunari di 5,6 × 10 15 Bq, ed è anche maggiore della più recente stima del governo, pubblicata in giugno, pari a 15 × 10 15 Bq. Fukushima emissioni di 137 Cs Nature | Newmaps identify radiation hot spots Independent studies plot fallout from Japanese nuclear disaster. Edwin Cartlidge 14 November 2011

17 The International Atomic Energy Agency in June states that Fukushima has released 1.5x10 16 becquerels (Bq) of Cs-137about a fifth of the Cs- 137 from Chernobyl. The total radioactive release from Fukushima is currently estimated at about 5.5% of Chernobyl, which spewed an incredible 1.4x10 19 Bq. Cs-137 has a half-life of 30 years, and it's considered the major long-term contaminate for both accidents. The bottom line here is that Fukushima and Chernobyl are comparable, and a comparison really helps underscore the differences. Fukushima's heavy containment vessels limited the spread of some dangerous isotopes, but the coastal location makes marine contamination a much bigger issue than it ever was for Chernobyl. Directly comparing Fukushima to Chernobyl – Nature, September 07, 2011..the radiation released by Fukushima in June to 7.7x10 17 Bq

18 Lassorbimento dei radionuclidi dipende dalla loro forma chimico fisica. Ad esempio la forma colloidale di un radioisotopo se risulta inerte allinizio può poi modificarsi con il tempo, così come le specie mobili possono essere inertizzate da componenti del suolo. Le specie a basso peso molecolare assumono maggior importanza per luptake. La materia e estremamente complessa, se si considera che lAmbiente e inteso in estrema visione Ecosistema Pianeta, per gli incidenti nucleari gravi 7. Danni somatici e danni genetici da Radiazioni Ionizzanti: I danni micro-somatici (deterministici) a livello di RNA e DNA, durante la mitosi e meiosi, trasformano le cellule normali in potenziali cellule cancerogene (sono dose-dipendenti). I danni genetici (stocastici) si ripercuotono sulle future generazioni e sono, dal punto di vista etico, i più immorali e irreversibili. Organi emopietici: midollo osseo, milza, linfonodi. Organi secretori: Tiroide e sistema endocrino

19 Vi è incertezza riguardo al periodo di latenza tra irradiazione e comparsa del tumore. Da 1 a 7 anni per la leucemia e 10-30 anni per i tumori solidi. Per la tiroide la latenza e più breve. Dipende dalletà, dallesposizione dellindividuo e dalla quantità di Iodio 131 assorbito dalla ghiandola.

20 Affinità metabolica dei radionuclidi, alcuni esempi Affinità metabolica ed effetto mimetico tra elementi radioattivi e stabili In particolari organi del corpo degli organismi superiori. Uomo, animali e piante sono soggette oltre che alluptake anche al trasporto metabolico. 134 Cs (2.06y) ɛ 169.9 Mev 134 Xe β - 329.9 Mev 134 Ba 137 Cs (30,09y) β - 188.4 Mev 137 Ba si inseriscono al posto del K stabile nel contenuto nei tessuti animali e vegetali (entrambi metalli alcalini del 1° gruppo) 90 Sr (28.78y) β - 0.54 Mev 90 Y si inserisce al posto del Ca stabile nelle ossa (entrambi metalli alcalino terrosi del secondo gruppo) 60 Co (5.27y) β - 2.82 Mev 60 Ni entra nelle vie metaboliche della produzione del complesso vitaminico B 131 I (8.02d) β - 0.97 Mev 131 Xe viene captato dalla tiroide al posto dello Iodio stabile (mimetismo) ( ɛ cattura elettronica)

21 Danno a singolo filamento. Riparabile per luso dellaltro filamento come stampo dagli enzimi riparatori. Sistema BER (Base Excision Repair). DNA glicosidasi, DNA- AP endonucleasi DNA polimerasi, DNA ligasi. Danno da UV su più lunga catena (una trentina di nucleotidi). Intervento del sistema NER (Nucleotide Excision Repair) che srotola la catena distorta e ripara leventuale rottura. Danno a doppio filamento su cellule in divisione (mitosi o meiosi). Difficile riparazione. Traslocazione. Nuova sintesi. Possibili errori dappaiamento. Quindi riparazione mutagenica se la cellula non va in apoptosi (Cell suicide) NHEJ (Non Homologous End Joning). DNA Junk elimina i resti. R.I. Danno causato dai radicali liberi, idrolisi, deaminazione

22 http://www.airpcomunica.it/27giu/Moccaldi.pdf LET (Linear Energy Transfer) è la cessione di energia per unità di percorso lungo il passaggio della radiazione ionizzante con un corpo (parametro della qualità della radiazione). Basso LET ( ɣ,X)- alto LET (α, protoni, neutroni) ----------------------------- negli ultimi tempi ha ripreso vigore il dibattito sullapplicabilità del modello lineare senza soglia (Linear No Threshold, LNT), poiché le recenti ricerche radiobiologiche hanno evidenziato la complessità della risposta cellulare. (Mauro Belli et al.)

23 h +H 2 O=>H 2 O + +e - e - +H 2 O=>H 2 O - H 2 O + =>H + + OH H 2 O - =>H + OH - O 2 + H =>HO 2 fortemente ossidante HO 2 + e- =>HO 2 - HO 2 - + H+ =>H 2 O 2 H 2 O 2 + 2H =>2H 2 O Radiolisi dellacqua Ossidazioni. Effetto indotto maggiore di 2-3 volte nei tessuti ossigenati a parità di radiazioni

24 Radiazioni non ionizzanti e materia vivente -I campi a onda corta modificano lorientamento degli spin elettronici e inducono traslazioni elettroniche e molecolari con la formazione di dipoli. -Le microonde modificano lo stato di rotazione delle molecole e modificano la temperatura cellulare, mentre i raggi IR ne modificano lo stato vibrazionale. -La penetrazione nei tessuti dipende dalla frequenza e dalla quantità dacqua in essi contenuta. CMS (Campi Magnetici Statici) – omogeneità- intensità 1T=10 3 Gauss- durata esposizione- direzione del campo rispetto all oggetto ELF (campi magnetici variabili di bassa frequenza) –variabilità nel tempo- frequenza-onda continua o discontinua- caratteristiche dellimpulso- impulso/pausa-direzionalità- intensità di campo elettrico mV/cm e di campo magnetico mT.

25 Interferenza con lacqua Le microonde, una parte dellIR e lUV Cedono grandemente energia ai sistemi acquosi

26 Un esempio a me caro La Fotosintesi. Come potrebbero interferire gli ELF? -I metallo-enzimi o i metallo composti (Mg-clorofilla) risentono dellazione dei campi ELF. -Il trasporto di elettroni lungo la catena di donatori ed accettori, nei diversi fotosistemi puo variare dai pico ai milli secondi. Si potrebbero avere tappe più lente nella catena multienzimatica. -La ferredossina e una proteina sensibile -le pompe di membrana (Na + K + ) possono raccogliere energia e favorire i flussi di ioni. Studio degli effetti delle microonde sulla germinazione dei semi: un approccio metodologico. E.Cini, A Bennici, P.Pasquinelli et al. Ing. Agraria Anno XXVIII n.1 Venivano ipotizzate soglie rispetto alla potenza ed al tempo di esposizione, oltre le quali si ha una diminuizione della germinazione, al di sotto delle quali si ha invece un aumento della germinazione dei semi trattati.

27 Dentro il Cloroplasto: Clorofille e carotenoidi

28 ENERGIA LUMINOSA E FOTOSISTEMI Accettore di Hill Ferredoxin

29 Fenomeni magnetomeccanici: orientamento di macromolecole Fenomeni magnetoelettrici: temporanee anomalie dellonda T elettrocardiografica, alterazione dei parametri di funzionamento dei pacemaker Effetti termici: aumento della temperatura delle regioni corporee irradiate, in particolare delle gonadi

30 Due parole sulla cosiddetta fusione fredda Quando la reazione è innescata, ovvero quando la barretta di Ni (o Pd) cede più energia di quanta sia necessaria per il riscaldamento della stessa, vi può essere anche una debole e discontinua emissione di radiazione gamma che potrebbe testimoniare una possibile origine nucleare di tale fenomeno. Finora quantità apprezzabili di neutroni sembrerebbero non essere state viste. Comunque se la reazione coinvolge o i gusci elettronici dellatomo o il nucleo, essa necessariamente produce emissioni di radiazione. Se si trattasse di fenomeni dovuti alla formazione di positroni da Idrogeno o Deuterio conseguenti allelettrolisi ed alla loro spinta artificiale nel reticolo del metallo, la mia modesta ipotesi si sposta sullannichilazione di un positrone con un elettrone ed emissione di gamma. Materia-antimateria e diagramma di Feynman. Pannelli di sali di boro per i neutroni o lamina cadmio. Schermatura dai gamma dopo loro attenuazione con schermo dacqua? Se non e un neutrone di fissione può essere che rimanga dentro la cella e quindi non esca. Tuttavia si tratterebbe sempre di un impianto che va inserito in impianto nucleare, seppur di modeste dimensioni o di più impegnative dimensioni. I prodotti esauriti necessiteranno di riciclo adeguato (aspetto secondario dellesperimento o dellimpianto)

31 Grazie per lattenzione dipinto su tela 90X100 in tecnica mista. Paolo Pasquinelli