Corso di formazione Corso di formazione finalizzato alla finalizzato alla radioprotezioneradioprotezione

Mario Pillon (pillon@frascati.enea.it)

Esperto Qualificato di III° - INFN Sezione di Napoli

Sorgenti di rischiopresso le sedi

esterne e norme di comportamento

SommarioSommario

1. COS’È UNA RADIAZIONE IONIZZANTE

2. SORGENTI DI RADIAZIONI IONIZZANTI

3. RADIAZIONI IONIZZANTI E INTERAZIONI

4. CENNI DI DOSIMETRIA

5. CONCETTI DI RADIOPROTEZIONE

6. NECESSITA’ PRELIMINARI PER SVOLGERE ATTIVITA’ CON RISCHIO DI R.I.

7. PROCEDURE SEGUITE PER SVOLGERE ATTIVITA’ CON RISCHIO DI R.I

8. CLASSIFICAZIONE DI LAVORATORI E AREE

9. LE SORGENTI DI RISCHIO

Cos’è una RadiazioneCos’è una Radiazione

TRASPORTO DI ENERGIA TRATRASPORTO DI ENERGIA TRAPUNTI DIVERSI DELLO SPAZIOPUNTI DIVERSI DELLO SPAZIOSENZA MOVIMENTO DI CORPISENZA MOVIMENTO DI CORPI

MACROSCOPICI E SENZAMACROSCOPICI E SENZABISOGNO DI UN MEZZO DIBISOGNO DI UN MEZZO DI

PROPAGAZIONE MATERIALEPROPAGAZIONE MATERIALE

TRASPORTO DI ENERGIA TRATRASPORTO DI ENERGIA TRAPUNTI DIVERSI DELLO SPAZIOPUNTI DIVERSI DELLO SPAZIOSENZA MOVIMENTO DI CORPISENZA MOVIMENTO DI CORPI

MACROSCOPICI E SENZAMACROSCOPICI E SENZABISOGNO DI UN MEZZO DIBISOGNO DI UN MEZZO DI

PROPAGAZIONE MATERIALEPROPAGAZIONE MATERIALE

radiazione in grado di produrre ionizzazioneradiazione in grado di produrre ionizzazionein una parte degli atomi ein una parte degli atomi e

delle molecole del mezzo attraversato.delle molecole del mezzo attraversato.

Cos’è una Radiazione Cos’è una Radiazione IonizzanteIonizzante

RADIAZIONEINCIDENTE x x

e-

LA IONIZZAZIONE

L’energia trasportatadalla radiazione siMisura solitamenteIn elettron-volt (eV)1 eV = 1.6 10-12 ergs

Sorgenti di RadiazioneSorgenti di Radiazione

sorgenti radioisotopichesorgenti radioisotopiche(naturali, artificiali,modificate dall'uomo);

macchine radiogenemacchine radiogene

x

Tubo RX

INOLTRE:sorgenti extraterrestri(raggi cosmici)

Tipi di radiazioneTipi di radiazione

Emissioni da radioisotopiEmissioni da radioisotopi

beta +beta +beta +beta +

beta -beta -beta -beta -

alfaalfaalfaalfa

gammagammagammagamma

XX AZ

AZ 1 XX A

ZAZ 1

XX AZ

AZ 1 XX A

ZAZ 1

XX AZ

AZ

42

XX AZ

AZ

42

XX AZ

AZ XX A

ZAZ

Caratteristiche delle emissioniCaratteristiche delle emissioniI betabeta sono emessi ad energiavariabile in modo continuocon spettri caratteristici.L’energia di massima intensitàè solitamente 1/3 di quella piùelevata.L’energia massima può andareda alcuni keV ad alcuni MeV.

Le alfaalfa ed i gammagamma hannoinvece energie discrete e sonoemessi ad uno o più valori dienergia ben definiti

Radioattività e DecadimentoRadioattività e Decadimento

T1/2 = Ln(2)T1/2 = Ln(2)

Radioattività e sua misura Sorgenti Radioattività e sua misura Sorgenti radioisotopiche radiogeneradioisotopiche radiogene

Sorgenti radioisotopicheSorgenti radioisotopiche

• sorgente radioisotopica:sorgente radioisotopica:materia radioattiva della quale, ai fini della radioprotezione, non si può trascurare l'attività, o la concentrazione di radionuclidi o l'emissione di radiazioni

• sorgente sigillata (D.Lgs. 230/95):sorgente sigillata (D.Lgs. 230/95):materie radioattive solidamente incorporate in materie solide e di fatto inattive, o sigillate in un involucro inattivo che presenti una resistenza sufficiente per evitare, in condizioni normali di impiego, dispersione di materie radioattive superiore ai valori stabiliti dalle norme di buona tecnica applicabili

• sorgente naturale di radiazioni (D.Lgs. 230/95): sorgente naturale di radiazioni (D.Lgs. 230/95): sorgente di radiazioni ionizzanti di origine naturale, sia terrestre che cosmica

• sorgente radioisotopica:sorgente radioisotopica:materia radioattiva della quale, ai fini della radioprotezione, non si può trascurare l'attività, o la concentrazione di radionuclidi o l'emissione di radiazioni

• sorgente sigillata (D.Lgs. 230/95):sorgente sigillata (D.Lgs. 230/95):materie radioattive solidamente incorporate in materie solide e di fatto inattive, o sigillate in un involucro inattivo che presenti una resistenza sufficiente per evitare, in condizioni normali di impiego, dispersione di materie radioattive superiore ai valori stabiliti dalle norme di buona tecnica applicabili

• sorgente naturale di radiazioni (D.Lgs. 230/95): sorgente naturale di radiazioni (D.Lgs. 230/95): sorgente di radiazioni ionizzanti di origine naturale, sia terrestre che cosmica

Macchine radiogeneMacchine radiogene

Interazione diInterazione di

Sono fermate daun foglio di carta.No irraggiamentodall’esterno.

Perdono energia per ionizzazione ed

eccitazione in modocontinuo e

Praticamente costante.

La ionizzazione ha unaumento verso la fine

del percorso dellaparticella per poi diminuire in modo

repentino

Interazione diInterazione di

Si fermano in alcuni mm diacqua e in pochi metri di ariaSi fermano in alcuni mm di

acqua e in pochi metri di aria

Perdono energia anche perPerdono energia anche perirraggiamento o Bremmstrhalungirraggiamento o Bremmstrhalung

Interazione di Interazione di xx e e

FotoelettricoFotoelettricoComptonCompton ProduzioneProduzione

di coppiedi coppie

Produzione di neutroniProduzione di neutronicon isotopi con isotopi

Fissione spontaneaFissione spontanea Reazioni Reazioni n; n;nn

Produzione di neutroniProduzione di neutroninegli acceleratori negli acceleratori

In seguito a reazioniIn seguito a reazioninucleari provocate danucleari provocate daparticelle accelerateparticelle accelerate

In seguito a reazioniIn seguito a reazionidi tipo di tipo , n, n

(risonanza gigante)(risonanza gigante)

D , T > , n

Produzione di neutroniProduzione di neutroninei reattori nuclearinei reattori nucleari

Interazioni dei neutroniInterazioni dei neutroni

Anelastica, produzione di pAnelastica, produzione di p

ElasticaElastica

Attivazione (radioisotopi)Attivazione (radioisotopi)

diffusione elasticadiffusione elastica (n,n);

diffusione anelasticadiffusione anelastica

(n,n), (n,n), (n,2n);

cattura radiativacattura radiativa (n,);

emissione di particelle emissione di particelle

carichecariche (n,p), ecc;

fissionefissione (n,f);

spallazionespallazione (n, sciame).

La radioattività naturaleLa radioattività naturale

• Radiazione cosmicaRadiazione cosmica– Al suolo: neutroni e componente ionizzanteAl suolo: neutroni e componente ionizzante

• Radioisotopi cosmogeniciRadioisotopi cosmogenici– Principali: Principali: 33H, H, 77Be, Be, 1414C, C, 2222NaNa

• Radioisotopi primordialiRadioisotopi primordiali– Potassio 40 (Potassio 40 (4040K)K)– Famiglia dell’uranio (Famiglia dell’uranio (238238U)U)– Famiglia dell’attinio (Famiglia dell’attinio (235235U)U)– Famiglia del torio (Famiglia del torio (232232Th) Th) Radon

• Radiazione cosmicaRadiazione cosmica– Al suolo: neutroni e componente ionizzanteAl suolo: neutroni e componente ionizzante

• Radioisotopi cosmogeniciRadioisotopi cosmogenici– Principali: Principali: 33H, H, 77Be, Be, 1414C, C, 2222NaNa

• Radioisotopi primordialiRadioisotopi primordiali– Potassio 40 (Potassio 40 (4040K)K)– Famiglia dell’uranio (Famiglia dell’uranio (238238U)U)– Famiglia dell’attinio (Famiglia dell’attinio (235235U)U)– Famiglia del torio (Famiglia del torio (232232Th) Th) Radon

Il RadonIl Radon

,

Le grandezze dosimetricheLe grandezze dosimetriche

• Dose assorbitaDose assorbitaenergia assorbita per unità di massaenergia assorbita per unità di massaunità di misura è il unità di misura è il gray (Gy)gray (Gy)1 Gy = assorbimento di 1 J di energia radiante 1 Gy = assorbimento di 1 J di energia radiante per kg di materia per kg di materia (1J/kg)(1J/kg)

• Dose equivalenteDose equivalente e e Dose efficaceDose efficacedose assorbita nei tessuti moltiplicata per dose assorbita nei tessuti moltiplicata per opportuni fattori correttiviopportuni fattori correttiviesprimono la probabilità di effetti dannosi per esprimono la probabilità di effetti dannosi per esposizioni a bassi livelliesposizioni a bassi livelliunità di misura è il unità di misura è il sievert (Sv).sievert (Sv).

Le grandezze dosimetricheLe grandezze dosimetriche

Dosi assorbiteDosi assorbiteagli organiagli organi

(gray)(gray) Fattori di pesoFattori di pesoDella radiazioneDella radiazione Dosi equivalentiDosi equivalenti

Agli organiAgli organi(sievert)(sievert)

Fattori di pesoFattori di pesoPer i tessutiPer i tessutiDose efficaceDose efficace

(sievert)(sievert)

Le grandezze dosimetricheLe grandezze dosimetriche

Misurare le radiazioniMisurare le radiazioni

Tipo di radiazione Strumenti adeguati

X, gamma e betaX, gamma e beta Camera a ionizzazioneCamera a ionizzazione

Contatore proporzionaleContatore proporzionale

Contatore Geiger-MullerContatore Geiger-Muller

Particelle cariche, alfaParticelle cariche, alfa Barriera di superficieBarriera di superficie

Camere a finestra sottileCamere a finestra sottile

NeutroniNeutroni Contatori a BFContatori a BF33

Contatori a HeContatori a He

I dosimetriI dosimetri

Tipo di radiazione Dosimetri passivi

X, gamma e betaX, gamma e beta Emulsione fotograficaEmulsione fotografica

Termoluminescenza (TLD)Termoluminescenza (TLD)

NeutroniNeutroni TLD ad AlbedoTLD ad Albedo

Tracce nucleari (CR 39)Tracce nucleari (CR 39)

Dose (annua) efficace o Dose (annua) efficace o equivalente:equivalente:

LavoratoriLavoratori

mSv/annomSv/anno

PopolazionePopolazione

mSv/annomSv/anno

efficaceefficace 2020 11

equivalente cristallinoequivalente cristallino 150150 1515

equivalente pelleequivalente pelle 500500 5050

equivalente mani e piediequivalente mani e piedi 500500 5050

Limiti di dose individualiLimiti di dose individuali

D.Lgs. 230/95D.Lgs. 230/95

Cat. ACat. A

popolazionepopolazione

Cat. BCat. B11 66 2020

Limite di dose efficace annua (mSv)Limite di dose efficace annua (mSv)

D.Lgs. 230/95: classificazione D.Lgs. 230/95: classificazione lavoratorilavoratori

Necessità preliminari per poter Necessità preliminari per poter svolgere attività svolgere attività con rischio di R.I. con rischio di R.I.

– Scheda di radioprotezione Vi sono indicate in forma sintetica l’ attività che si va

a svolgere– Classificazione di radioprotezione non

esposto, cat. B, cat. A)Viene data dall’E.Q. in base alla scheda di radioprotezione

– Giudizio di idoneitàViene dato dal medico, in base allo stato di salute del lavoratore e la classificazione di radioprotezione

Procedura seguita per svolgere Procedura seguita per svolgere attività con rischio R.I. presso altre attività con rischio R.I. presso altre sedi INFN o altri laboratori in Italiasedi INFN o altri laboratori in Italia

– Invio della scheda di radioprotezione e del giudizio di idoneità

– Consegna da parte del laboratorio ospitante delle norme interne di radioprotezione

– Eventuale consegna del dosimetro (se lavoratore di cat. B o A)

Attività con rischio R.I. presso Attività con rischio R.I. presso laboratori esterilaboratori esteri

– Normalmente si distingue tra “short-term visitor” e lavoratori a più lunga permanenza

– Short-term visitor non necessitano di certificato medico di idoneità ma non possono svolgere attività con il rischio di superare una certa dose. Ad esempio 1 mSv al CERN (limite lavoratori non esposti in Italia)

– Per i lavoratori a più lunga permanenza i laboratori richiedono un certificato medico di idoneità oppure provvedono loro al controllo medico

– Provvedono loro a classificare i lavoratori esterni. Per esempio al CERN gli ATCs (Aptes au Travail en zone Contrôlée) se >5 mSv/anno

Non c’è una corrispondenza Non c’è una corrispondenza perfetta tra i limiti di dose e le perfetta tra i limiti di dose e le

classificazioni nei vari paesi classificazioni nei vari paesi (anche Europei)(anche Europei)

– In Italia:E’ CLASSIFICATA ZONA CONTROLLATA se si supera uno qualunque dei seguenti valori:

– 6 mSv anno per esposizione globale o di equivalente di dose efficace;

– 45 mSv/anno per il cristallino– 150 mSv/anno per la pelle,mani,avambracci e caviglie

Viene classificato lavoratore di cat. A chi svolge prevalentemente attività in zona controllata.

E’ CLASSIFICATA ZONA SORVEGLIATA se si supera uno qualunque dei seguenti valori:

– 1 mSv anno per esposizione globale o di equivalente di dose efficace;– 15 mSv/anno per il cristallino– 50 mSv/anno per la pelle,mani,avambracci e caviglie Viene classificato lavoratore di cat. B chi svolge

prevalentemente attività in zona sorvegliata e saltuariamente in zona controllata.

Comunque a parte i limiti, necessari, in radioprotezione si cerca sempre di applicare il principio ALARA

(as low as reasonable achievable)

D.Lgs. 230/95: classificazione D.Lgs. 230/95: classificazione zonezone

Acceleratore

Zona ControllataZona Controllata

Zona SorvegliataZona Sorvegliata

Zona LiberaZona Libera

6 mSv/a < D < 20 mSv/a

1 mSv/a < D < 6 mSv/a

Esposizione esterna ed internaEsposizione esterna ed interna

Esposizione esternaEsposizione esterna::La sorgente è esterna al corpo.La sorgente è esterna al corpo.Le radiazioni più penetranti sono leLe radiazioni più penetranti sono lepiù pericolose (X, gamma, neutroni)più pericolose (X, gamma, neutroni)

Esposizione esternaEsposizione esterna::La sorgente è esterna al corpo.La sorgente è esterna al corpo.Le radiazioni più penetranti sono leLe radiazioni più penetranti sono lepiù pericolose (X, gamma, neutroni)più pericolose (X, gamma, neutroni)

Esposizione internaEsposizione interna::La sorgente è introdotta nel corpo.La sorgente è introdotta nel corpo.Le radiazioni meno penetranti sono leLe radiazioni meno penetranti sono lepiù pericolose (beta, alfa, ioni)più pericolose (beta, alfa, ioni)

Esposizione internaEsposizione interna::La sorgente è introdotta nel corpo.La sorgente è introdotta nel corpo.Le radiazioni meno penetranti sono leLe radiazioni meno penetranti sono lepiù pericolose (beta, alfa, ioni)più pericolose (beta, alfa, ioni)

Le sorgenti di rischioLe sorgenti di rischio

– Linee di fascio degli acceleratoriIntercettazione accidentale del fascio, attivazione residua indotta nei materiali

– Sorgenti di calibrazioneUtilizzazione troppo disinvolta, mancata segnalazione del uso, abbandono in luogo non idoneo

– Postazioni per l’irraggiamento di componenti (radiation hardness) utilizzanti acceleratori o sorgenti radioisotopiche Attivazione residua (attenzione ai beta! Non si misurano con le normali camere a ionizzazione)

– Sorgenti non sigillate o difettose Rischio di contaminazione interna

Le sorgenti di rischioLe sorgenti di rischio

– Linee di fascio degli acceleratoriIntercettazione accidentale del fascio, attivazione residua indotta nei materiali

– Sorgenti di calibrazioneUtilizzazione troppo disinvolta, mancata segnalazione del uso, abbandono in luogo non idoneo

– Postazioni per l’irraggiamento di componenti (radiation hardness) utilizzanti acceleratori o sorgenti radioisotopiche Attivazione residua (attenzione ai beta! Non si misurano con le normali camere a ionizzazione)

– Sorgenti non sigillate o difettose Rischio di contaminazione interna

Le segnalazioniLe segnalazioni