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.
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
Irraggiatore IM6
(tema)
Banco ottico
Computer usato per
l’acquisizione dati
Contenitore schermato a
controllo remoto contenente 5
sorgenti radioattive
Sistema di distanziamento
remoto regolante la distanza
sorgente-rivelatore
Procedimento e metodologia
1.
2.
3.
4.
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
μGy/h
c/m
Co-60
c/m
Cs-137
16000
117.140
14806
2006.825
101946
52.332
6950
901.767
63449
29.319
3998
505.202
41669
18.707
2712
318.248
30354
12000
13.008
1795
223.471
21257
10000
10.250
1409
35.616
3927
5.075
627
17.566
1788
2.621
340
10.125
1051
1.698
235
6.715
694
1.185
145
4.628
462
μGy/h
c/m
Am-241
20.318
7729
9.094
3504
5.623
1955
3.723
1308
2.739
869
y = 126.77x + 115.6
c/m
14000
y = 390.11x - 164.51
Am-241
8000
Co-60
6000
Cs-137
4000
y = 111.54x - 80.793
2000
0
0
20
40
60
80
μGy/h
100
120
140
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
Am-241 11100Mbq
120000
Co-60 287Mbq
Co-60 3700Mbq
100000
Cs-137 3700Mbq
Cs-137 698Mbq
Misura (c/m)
80000
60000
40000
20000
0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Distanza (m)
2.5
3.0
3.5
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
0
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
Spessore (mm)
Media (c/m)
Val. effettivo (c/m)
σ
0
14357
14301
222
1
13520
13464
222
4
11664
11608
267
7
10092
10036
257
11
8331
8275
247
15
6859
6803
169
19
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
Tempo
dall'irradiazione
Primo giorno
Seconda settimana
Terza e quarta settimana
Sindrome
cerebrale
Sindrome
gastrointestinale
Sindrome
ematologica
> 50 Gy
5-20 Gy
2-5 Gy
Nausea
Vomito
Diarrea
Cefalea
Eritema
Disorientazione
Agitazione
Atassia
Sonnolenza
Coma
Convulsioni
Shock
Morte
Nausea
Vomito
Diarrea
Nausea
Vomito
Diarrea
Vomito
Diarrea
Cachessia
Prostrazione
Morte
Malessere
Astenia
Anoressia
Vomito
Febbre
Nausea
Emorragia
Depilazione
Recupero
Ringraziamenti
Si ringrazia:
1. Il Direttore professore Mario Calvetti
2. I Tutori Maurizio Chiti, Astrik Gorghinian, Giuseppe
Carinci
3. Il SIS
