FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni 25-26 Radioattività: effetti Marie Curie

  = Radiazione SOSTANZE RADIOATTIVE Alcune sostanze naturali sono composte da atomi instabili Tali atomi subiscono “trasformazioni” in atomi più stabili DECADIMENTI RADIOATTIVI + Particelle cariche (,) o radiazione      = Nuclei di elio -(+) = e-(+) “nucleari” ad alta v  = Radiazione elettromagnetica

IL MECCANISMO DEL DECADIMENTO RADIOATTIVO

ESEMPI:  decay 231

ESEMPI:  decay α

Gli e- emessi hanno una distribuzione continua in energia dn/dE E(MeV) Dipende dalle caratteristiche del nucleo Emax L’E più probabile è 1/3 Emax

Emissione di un positrone Altri due processi: Cattura di un e-

NATURAL RADIOACTIVE SERIES Longest lived member I232Th: T1/2=1.39 x 1010 years Longest lived member I238U: T1/2=4.50 x 109 years

NATURAL RADIOACTIVE SERIES  In natura Longest lived member I237Np: T1/2=2.20 x 106 years Longest lived member I235U: T1/2=8.52 x 108 years < dell’età dell’Universo!

UNITÀ DI MISURA Radioattività bequerel (Bq) curie (Ci)  37·109 Bq Dose assorbita dalla materia a seguito delle esposizioni gray (Gy) rad = 0.01 Gy Dose equivalente sievert (Sv) [Gy] = [J]·[kg]-1 [Bq] = [s]-1 fattore di qualità Sv = Gy·Q Q = 1 Q = 2.3 Q = 10 Q = 20 rem = 0.01 Sv particelle  raggi X, , e- neutroni termici E  0.025 eV neutroni, protoni..

THE RADIOACTIVE DECAY LAW Costante di decadimento radioattivo Nuclei al tempo t Nuclei al tempo t HALF LIFE

ATTIVITÀ

THE NUCLIDE CHART Numero di protoni Numero di neutroni

INTERACTIONS OF NUCLEAR RADIATION Process Remarks Alpha Beta X e  Neutron Inelastic collisions with bound electrons with atomic electrons Slowing-down in field of nucleus Photoelectric effect Compton effect Pair Production Elastic scattering Inelastic scattering Excitation and ionization Photon is absorbed Capture processes Only part of the photon energy is absorbed

EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI L’INTERAZIONE DELLA RADIAZIONE IONIZZANTE CON IL CORPO UMANO (SORGENTI ESTERNE O CONTAMINAZIONI INTERNE) PORTA AD EFFETTI BIOLOGICI CHE SI POSSONO SUCCESSIVAMENTE MANIFESTARE COME SINTOMI CLINICI. LA NATURA E L’ENTITÀ DEI SINTOMI DIPENDONO DA QUANTA RADIAZIONE È STATA ASSORBITA E CON QUALE VELOCITA’ (rate)

HUMAN PHYSIOLOGY

TYPICAL HUMAN CELL

Interazione della radiazione nucleare con le cellule Initial physical stage (~10-16 sec): Ionizzazione + Physico-chemical stage (~10-6sec): Interazione ioni-H2O. Produzione del perossido di idrogeno Chemical stage(~few sec): interazione con molecole della cellula Morte prematura della cella Ritardo o accelerazione di divisione cellulare Mutazione The biological stage (~10 min to 10 years)

MODEL DATA Natural incidence of the ill-effect DOSE-EFFECT RELATION FOR STOCHASTIC PROCESSES MODEL DATA Natural incidence of the ill-effect

SYMPTOMS OBSERVED AT VARIOUS TIMES AFTER EXPOSURE TO A DOSE OF 400-600 REM

SOME LONG TERM EFFECTS OF RADIATION

TYPICAL ANNUAL GONAD DOSE DUE TO NATURAL RADIATION

AVERAGE DOSES DUE TO MAN-MADE RADIATION

Norme ICRP (1966) per limiti superiori di radiazione in uso nel 2000 RADIAZIONE-SICUREZZA Norme ICRP (1966) per limiti superiori di radiazione in uso nel 2000 Population al large 1.7 0.4 Members of the public 5.0 2.0 Radiologic workers 50.0 20.0 ICRP (mSv/yr) Proposed (year 2000)