La radioattività naturale e il radon Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 La radioattività naturale e il radon Emanuele Ciancio

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Le fonti di radioattività naturale sono principalmente: raggi cosmici rocce uranifere radon Nella troposfera la fonte principale di radioattività è rappresentata dal radon. I raggi cosmici sono rilevanti negli alti strati dell’atmosfera, mentre le rocce uranifere nel sottosuolo

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Il radon è la fonte principale di radioattività naturale con cui l’uomo entra in contatto in quanto: è un elemento gassoso è presente nella catena di decadimento dell’uranio è un forte emettitore alfa ha un tempo di decadimento piuttosto breve ha un peso maggiore dell’aria

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Caratteristiche del radon (Rn): numero atomico: Z = 86 numero di massa del principale isotopo: A = 222 posizione nella tavola periodica: gruppo VIII (gas nobile) tempo di dimezzamento: τ = 3,823 giorni

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Il Rn-222 appartiene alla cosiddetta catena di decadimento del radio (linea rossa),talvolta chiamata anche dell’uranio:

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Il Rn-222 è un prodotto del decadimento dell’U-238. L’elemento da cui discende direttamente è il Ra-226 e decade in Po-218 226Ra (1600 a) → 222Rn (3.82 g) → 218Po (3.1 min) Osservando i numeri di massa si capisce che i decadimenti sono di tipo α (A=4)

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 L’importanza del radon sta nel fatto che, a differenza di tutti gli altri prodotti di decadimento radioattivo, il radon è l’unico elemento nello stato gassoso a temperatura ambiente. Questo significa che viene rilasciato nell’atmosfera dal sottosuolo dalle rocce granitiche e dalle acque sorgive e può accumularsi negli ambienti chiusi, specialmente quelli semiinterrati. Se respirato può causare danni notevoli ai polmoni. Le particelle alfa infatti sono facilmente schermate dalla pelle ma se vengono a contatto con gli organi interni possono danneggiare fortemente le cellule. Si è calcolato che il radon è la seconda causa di cancro ai polmoni dopo il fumo.

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Il radon penetra nelle case dal terreno. In particolare i terreni formati da alcuni tipi di rocce: tufo, granito e porfido

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 La concentrazione di radon in Italia In ogni regione esistono però notevoli variazioni di concentrazione di radon da zona a zona

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Esistono limiti di legge per la presenza di radon in luoghi chiusi In Italia è stata recepita la normativa europea dell’Euratom, espressa nei decreti leggi: raccomandazione 90/143/Euratom del 21/02/90 Decreto Legislativo 26.05.2000 n. 241 e direttiva 96/29/Euratom del 13.05.96 limite ambienti residenziali vecchi: 200 Bq/m3 nuovi: 400 Bq/m3 limite ambienti di lavoro: 500 Bq/m3

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Unità di misura della radioattività: bequerel (Bq) = transizioni al secondo: 1Bq = 1s-1 curie (Ci) = attività di 1g di Ra-226: 1Ci = 3.7×1010 Bq gray (Gy) = energia (dose) assorbita per kg di materia: 1Gy = 1J/kg sievert (Sv) = dose equivalente: 1Sv = 1 J/kg La dose equivalente è la dose assorbita moltiplicata per un fattore di qualità adimensionale Q che dipende dal tipo di radiazione assorbita e da un altro fattore adimensionale N che dipende dal tipo di tessuto biologico che assorbe la radiazione. Il sievert serve quindi a quantificare il danno biologico da radiazioni ionizzanti

midollo spinale, colon, polmone, stomaco Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Fattori di conversione Gy - Sv radiazione energia Q fotoni indif. 1 elettroni e muoni neutroni < 5 keV 10-100 keV 100keV–2MeV 2 MeV-20MeV > 20 MeV 5 10 20 protoni > 2 MeV alfa organo N gonadi 0,20 midollo spinale, colon, polmone, stomaco 0,12 vescica, cervello, seno, rene, fegato, muscoli, esofago pancreas, intestino, milza, tiroide, utero 0,05 ossa, pelle 0.01

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Metodi e strumenti di misura della radioattività naturale metodi passivi (senza corrente elettrica): metodi attivi (con corrente elettrica) rivelatori a tracce nucleari camere a ionizzazione ad elettrete canestri con carbone attivo camere a ionizzazione camere a scintillazione camere a barriera di superficie

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 I rivelatori a tracce nucleari (dosimetri passivi) sono costituiti da materiali plastici tali che la ionizzazione provocata dai raggi alfa provochi danni permanenti al materiale (buchi nanometrici). Sono poco costosi ed indicati per misure di lunga durata in ambienti chiusi

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Le camere a ionizzazione a elettrete sono costituiti da un disco di teflon carico elettricamente in modo permanente (elettrete). Gli ioni di segno opposto raccolti dall’elettete diminuiscono la carica totale. Dalla differenza tra carica iniziale e finale si risale alla concentrazione di radon nell’ambiente

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 I canestri al carbone attivo contengono carbone in grado di assorbire parte del radon ambientale. La quantità di radon assorbita deve essere rilevata in laboratorio per mezzo di scintillatori liquidi o spettroscopia gamma

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 La strumentazione attiva permette di effettuare misure istantanee e di rilevare simultaneamente altre variabili ambientali (temperatura, umidità, pressione, ecc.) Le camere a ionizzazione sono rilevano al differenza di carica su catodo dovuta agli ioni prodotto dai decadimenti radioattivi Le camere a scintillazione sono ricoperte da materiali (ZnS) che emettono fotoni se colpiti da particelle alfa I dispositivi a barriera di superficie contengono filtri che lasciano passare solo le particelle alfa

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 Come difendersi dal radon? È possibile prevenire i danni da radon attraverso la: depressurizzazione del suolo ventilazione degli ambienti ventilazione del vespaio pressurizzazione dell’edificio sigillatura dell’edificio

Laboratorio di Fisica Nucleare Sis – 2007/2008 depressurizzazione del suolo ventilazione del vespaio Fonti: ARPA, APAT