RADIOATTIVITÀ

Che cos’ è La radioattività è un fenomeno per il quale alcuni nuclei atomici (radionuclidi) a causa della loro instabilità decadono in una specie atomica di maggiore stabilità a contenuto energetico inferiore.

Atomo L’ atomo è la più piccola parte di ogni elemento esistente in natura che ne conserva le caratteristiche chimiche.

Atomo - Notazione Per ogni atomo vengono identificate le relative grandezze: A = Numero di massa: Numero di tutte le particelle che si trovano nel nucleo (Protoni – Neutroni) Z = Numero atomico: Numero dei soli protoni che corrisponde in condizioni normali al numero di elettroni.

Radiazione e decadimento I decadimenti che un atomo compie quando cerca di raggiungere la stabilità sono: Decadimento α Decadimento β Decadimento γ

Radiazione e decadimento α Le particelle α sono formate da due protoni e due neutroni (corrispondono a un nucleo di elio) e hanno una massa pari a circa 8000 masse elettroniche. Il decadimento α interessa solo nuclei molto pesanti con numero di massa superiore a 209.

Radiazione e decadimento α Le particelle α vengono emesse con energie comprese tra 4 e 8 MeV Tali particelle interagiscono direttamente con la materia essendo dotate di carica elettrica Hanno una bassa capacità di penetrazione. (Un foglio di carta può schermare tutte le particelle alfa emesse da sorgenti naturali) A causa della loro enorme massa non subiscono deviazioni di percorso.

Radiazione e decadimento β Le particelle β sono positroni o elettroni ad alta energia Hanno massa pari a quella di un elettrone I nuclei convertono un neutrone in eccesso in protone ed avviene un decadimento β-

Radiazione e decadimento β Subiscono numerose deviazioni a causa della loro massa ridotta Sono molto più penetranti delle particelle alfa

Radiazione e decadimento γ Le particelle γ sono una forma di radiazione di tipo elettromagnetico. Le particelle γ sono molto più penetranti in quanto non reagiscono con la materia.

L’ energia delle radiazioni si misura in eV. Dose L’ energia delle radiazioni si misura in eV. Il danno prodotto sulle cellule dalla radiazione ionizzante è funzione della quantità di energia che esse ricevono. Esso si misura in base all’energia assorbita per unità di massa (DOSE Gray = Gy = J/kg).

Strumentazione utilizzata Per effettuare le misure si è utilizzato un contatore Geiger GM-10 della Black Cat System. Esso rivela le radiazioni ionizzanti che lo attraversano e ionizzano le molecole di gas che si trovano al suo interno. La raccolta di queste cariche, effettuata applicando un campo elettrico nel rivelatore, genera un impulso elettrico, testimone dell’ avvenuta ionizzazione.

Apparecchiature utilizzate Mac G4 Computer usato per l’acquisizione dati Irraggiatore IM6 (tema) Contenitore schermato a controllo remoto contenente 5 sorgenti radioattive Banco ottico Sistema di distanziamento remoto regolante la distanza sorgente-rivelatore

Procedimento e metodologia Lo stage può essere riassunto essenzialmente in 4 fasi: Taratura dello strumento. Effetto del fattore distanza. Effetto del materiale schermante. Misure in campo.

Taratura dello strumento Inizialmente si è effettuata la taratura del contatore Geiger. Ciò è servito a relazionare l’ uscita del contatore (colpi al minuto) alla dose assorbita in Gy (indicandoci il rischio che la cellula ha di subire danni)

Taratura dello strumento μGy/h c/m Co-60 117.140 14806 52.332 6950 29.319 3998 18.707 2712 13.008 1795 10.250 1409 5.075 627 2.621 340 1.698 235 1.185 145 μGy/h c/m Cs-137 2006.825 101946 901.767 63449 505.202 41669 318.248 30354 223.471 21257 35.616 3927 17.566 1788 10.125 1051 6.715 694 4.628 462 μGy/h c/m Am-241 20.318 7729 9.094 3504 5.623 1955 3.723 1308 2.739 869

Taratura dello strumento Dal grafico si ricava la relazione tra i colpi al minuto rilevati dal contatore Geiger e la rispettiva Dose in Gy. Essa varia a seconda dell’ energia della sorgente.

Effetto del fattore distanza. Nella seconda fase dello stage si è misurato l’ effetto della distanza sorgente-rivelatore sulla radiazione.

Effetto del fattore distanza

Effetto del fattore distanza Dalla valutazione di come il fattore distanza influisce sulla radioattività, emerge che essa è inversamente proporzionale ai quadrati della distanza. Ciò risulta essere utile poiché allontanarsi da una sorgente radioattiva riduce notevolmente la dose assorbita.

Effetto del materiale schermante In questa fase dello stage, con questa serie di misure, si è analizzato l’ effetto di vari tipi di schermature sulla radiazione ionizzante.

Schermature Cobalto Cobalto - Rame Spessore (mm) Media (c/m) Val. effettivo (c/m) σ 14357 14301 222 1 13912 13856 211 2 13496 13440 236 3 12972 12916 304 7 11503 11447 241 11 10091 10035 176 19 7803 7747 250 27 6016 5960 178 35 4628 4572 196 43 3515 3459 160 51 2144 2088 157 60 1590 1534 94 Cobalto - Piombo 13520 13464 4 11664 11608 267 10092 10036 257 8331 8275 247 15 6859 6803 169 5558 5502 192 23 4541 4485 164

Effetto del materiale schermante Da questa serie di misure emerge che per una stessa energia della radiazione ionizzante, a seconda della densità di materiale schermante si ottengono delle attenuazioni differenti.

Misure in campo In questa fase dello stage si sono effettuate delle misure in campo per misurare il fondo ambientale.

Misure in campo

Misure in campo Dalle misure in campo emerge che il fondo ambientale è sempre costante, fatta eccezione per alcuni materiali come il tufo, che in ogni caso non presentano rischi per la salute.

Danni su tessuti organici Gli effetti delle radiazioni sui tessuti organici si possono dividere in stocastici e deterministici. Gli effetti stocastici sono degli effetti che variano da persona a persona e che vengono contratti a seguito si assunzione di piccole dosi. Gli effetti deterministici sono degli effetti che avvengono in seguito ad assunzioni di dosi massicce. Il fondo ambientale non comporta nessuno di questi effetti. La dose ambientale è infatti dell’ ordine di 10-9 rispetto alla minima dose pericolosa.

Effetti deterministici

Ringraziamenti Si ringrazia: Il Direttore professore Mario Calvetti I Tutori Maurizio Chiti, Astrik Gorghinian, Giuseppe Carinci Il SIS