STAGE INVERNALE 2009 Misure di Radioattività eRadioprotezione Stagisti: Nancy Bellingan, Giacomo Durante, Simone Francescangeli (I.T.I.S. “ENRICO FERMI” di Frascati, 4°L FASE)‏ Tutor: Maurizio Chiti, Casano Luigi Enrico

Che cos’è la radioattività?  La radioattività è la proprietà di alcune sostanze di emettere radiazioni corpuscolari (alfa, beta, neutroni) ed elettromagnetiche (X e gamma).  è un fenomeno sia naturale, poiché anche il Cosmo e la Terra, in bassa percentuale, ci irradiano in continuazione, sia artificiale, cioè prodotta dall’uomo (ad esempio: centrali nucleari, medicina nucleare, ecc.)‏  Le unità di misura sono per l’attività il Becquerel (Bq), per la dose il Gray (Gy) per l’equivalente di dose il Sievert (Sv)‏

Decadimento  e  Radiazioni Alfa: un nuclide emette un nucleo di elio (particella  )‏ Radiazioni Beta: un nuclide emette un elettrone (particella   ) o un positrone (particella  + )‏

Decadimento  raggi X I raggi  e X sono emissioni elettromagnetiche simili a quelle luminose, ma con una lunghezza d’onda inferiore. Le onde gamma sono generate da delle transizioni di materia subatomica, mentre i raggi x provengono da transizioni di elettroni (energetiche). Nel nostro caso abbiamo utilizzato il decadimento gamma.

Effetti della radioattività Materiale non vivente Rottura dei legami chimici Materiale biologico Rottura dei legami chimici Danneggiamento cellule (radicali liberi)‏ Alterazione del DNA e dell’RNA

Radioprotezione  È quell’insieme di leggi e tecniche che ha come scopo la protezione della popolazione e dei lavoratori dagli effetti nocivi delle radiazioni ionizzanti.  Abbiamo effettuato misure della radiazione in funzione di tre parametri: la distanza dalla sorgente, lo spessore e il materiale schermante.

Strumenti Irraggiatore TEMA im6: contiene sorgenti radioattive di diverso tipo (Americio 241- matr LX; Cobalto60- matr HA; Cobalto60- matr HD; Cesio137 matr GN; Cesio137- matr GH), le cui emissioni vengono indirizzate verso un banco ottico, collegato ad una console di comando da remoto, con strumentazione laser per l’allineamento ed una telecamera. Contatore GM-10 Black Cat Systems collegato tramite porta USB ad un PowerBook G4 (MAC): è il sistema di acquisizione dati, supportato dal software RAD OX (più conosciuto col nome di Geiger Müller)‏

TARATURA L’operazione di taratura permette di conoscere la relazione tra la risposta dello strumento e il campo di radiazione ionizzante nel quale esso si trova (sollecitazione/risposta. Nel nostro caso, abbiamo eseguito delle misure di conteggi con una sorgente nota e confrontato i valori di dose noti (in  G/h), proporzionali ai conteggi, con quanto misurato. Il risultato è una retta che testimonia la giusta taratura dello strumento.

Grafico Taratura

Misure di radioattività

Conteggi del GM Utilizzando la sorgente di Cs-137 in funzione dello spessore di Pb (interposto tra la sorgente e il rivelatore)

Sorgente: Cesio137 matr GH Materiale schermante: Piombo All’aumentare dello spessore del materiale interposto, il flusso di radiazione ionizzante si riduce secondo una proporzionalità inversa non lineare.

Conteggi del GM Utilizzando la sorgente di Am-241 in funzione dello spessore di Cu (interposto tra la sorgente e il rivelatore)

Conteggi del GM Utilizzando la sorgente di Cs-137 in funzione dello spessore di Cu (interposto tra la sorgente e il rivelatore)

Conteggi del GM Utilizzando la sorgente di Co-60 in funzione dello spessore di Cu (interposto tra la sorgente e il rivelatore)

A parità di materiale schermante, le radiazioni provenienti da differenti sorgenti vengono attenuate in modo differente, dando luogo a curve più o meno accentuate. Le energie maggiori dei fotoni vengono attenuate meno di quelle più basse. Materiale schermante: Rame Spessore rame (mm)‏ Misure (CPM)‏ CPM= f(mm)‏ Matricole: (Am): 5784 LX (Co) 1717 HD (Cs) 6337 GH E (Co) = 1250 KeV [medio] E (Am)= 60 KeV E (Cs)= 661 KeV

Conteggi del GM Utilizzando la sorgente di Cs-137 in funzione dello spessore di Polietilene (interposto tra la sorgente e il rivelatore)”;

A parità di sorgente e di distanza, l’utilizzo come spessore di differenti materiali porta a curve di attenuazione differenti; in base alla densità del materiale, questi permetterà un passaggio maggiore o minore di radiazione ionizzante. Matricola: (Cs) 6337 GH d (Pb)= kg/m 3 d (Cu)= 8920 kg/m 3 d (Polietilene)= kg/m 3 Spessore emivalente

Tabella riepilogativa delle misure effettuate utilizzando la sorgente di Am-241 in funzione della distanza

La misura delle radiazioni ionizzanti in funzione della distanza mostra una proporzionalità uguale all’inverso del quadrato della distanza Americio fitting

Tabella riepilogativa delle misure effettuate utilizzando la sorgente di Co-60 in funzione della distanza Co-60 matr HA

Tabella riepilogativa delle misure effettuate utilizzando la sorgente di Co-60 in funzione della distanza Co-60 matr HD

Tabella riepilogativa delle misure effettuate utilizzando la sorgente di Cs-137 in funzione della distanza Cs-137 matr GH

La relazione fra la radiazione rilevata e la distanza dà luogo ad una curva che segue una proporzionalità quadratica inversa. Energie di radiazione differenti danno curve simili. E (Co)= 1250 KeV E (Am)= 60 KeV E (Ce)= 661 KeV

Conclusioni  Per tutelare le persone(popolazione e lavoratori) dall’esposizione ad una quantità di radiazione superiore al livello di legge o comunque indebita, abbiamo riscontrato le seguenti relazioni fondamentali rispetto i due parametri da noi analizzati:  1) Per ridurre la quantità di radiazione che investe una persona, si può aumentare la distanza dalla sorgente

Conclusioni  2) Per attenuare il passaggio di radiazioni, si può anche interporre fra la sorgente e il ricevitore un materiale schermante.  Si possono quindi adottare i seguenti provvedimenti:  Aumentare la distanza sorgente-lavoratore  Interporre un’opportuna schermatura fra gli stessi  Ridurre il tempo d’esposizione (tempo lavorativo) al fine di limitare la dose

Ringraziamenti Mario Calvetti (Direttore INFN Frascati)‏ SIS I nostri fantastici tutors: Maurizio Chiti, Casano Luigi Enrico