Il Rischio Nucleare e

Radiologico

Corso Regionale NBCR Livello 2

Ing.

Capire la radioattività

L’atomo e la struttura della materia

Gli isotopi

Energie in gioco e radioattività

Disintegrazioni e decadimenti

Caratteristiche delle particelle

Struttura della materia

Atomo: particella minima di un elemento

L’atomo è la più piccola parte delle materia che ne conserva ancora tutte le caratteristiche chimiche.

Molecola:

aggregato di atomi

.

.

.Neutroni

Protoni

Elettroni

Protone Carica + 1 Massa 1

Neutrone Carica nulla Massa 1

Elettrone Carica - 1Massa

trascurabile

1 Elettrone

1 Protone

Nucleo VS Atomo

Se l’atomo le dimensioni di un campo di calcio, allora il nucleo, posizionato nel centro, avrebbe le dimensioni di una pallina da ping-pong.

2 Elettroni

2 Protoni

2 Neutroni

xA

Z

A = Numero di massa

(protoni + neutroni)

Z = Numero atomico

(protoni)

X = Simbolo sostanza

INDIVIDUIAMO

LA SOSTANZA

He4

2Li

7

3C

14

6Tavola Periodica

6 PROTONI 6 PROTONI

6 ELETTRONI 6 ELETTRONI

6 NEUTRONI 8 NEUTRONIdiverso

uguale

uguale

C12

6

C14

6

diverso

uguale

1 Protone

0 NeutroniNON RadioattivoIDROGENO

1 Protone

1 Neutroni NON RadioattivoDEUTERIO

1 Protone

2 Neutroni RADIOATTIVOTRIZIO

Rischi della radioattività

Convenzionale

• Uso medico

• Uso industriale

• Produzione di energia

• Sorgenti orfane Non convenzionale

Uso bellico

Uso terroristico

Naturale

Ambiente

Attività varie

Radioattività naturale

Ambiente

Rocce (es. granito)

Raggi cosmici non

schermati

Cibi (latte, acqua,

sali minerali)

Radioattività naturale

Attività umane

Voli aerei

Scorie nucleari

(deposito)

Lavori per categorie

esposte

Radioattività uso convenzionale

Uso convenzionale

Radiografie,

tomografie, Radio e

Curie terapie

Esami industriali

Produzione di energia:

centrali elettriche,

trasporto del

combustibile e delle

scorie

Mezzi a propulsione

nucleare

Incidenti oltre

frontiera comportanti

ricadute radioattive

sul suolo nazionale

Incidenti a centrali

elettronucleari italiane

attualmente in fase di

disattivazione

Radioattività uso convenzionale

Incidenti a natanti a

propulsione nucleare,

inclusi i sommergibili,

che incrociano in

prossimità delle coste

italiane

Radioattività uso convenzionale

Incidenti in centri di

ricerca, stabilimenti, o

luoghi in cui comunque si

detengono o si impiegano

sostanze radioattive

Eventi incidentali

derivanti da attività

non conosciute a

priori

Caduta di satelliti

con sistemi nucleari

a bordo

Radioattività uso convenzionale

Radioattività uso NON

convenzionale

Bombe e missili nucleari

Proiettili a Uranio

impoverito

Bombe “sporche”

Le radiazioni

Radioattività

Si intende la capacità di emettere radiazioni in

modo spontaneo

Radiazioni elettromagnetiche

Radiazioni corpuscolari

È diffusa in molto materiali naturali

È stata scoperta in diversi periodi dai fisici

Beckerel, Curie e Roentgen

Può comportare la trasformazione della materia

NON può essere modificata!!

Radioattività nucleare

Ha origine dall'interno del nucleo dell'atomo

Sono radiazioni più o meno ionizzanti

Ovvero possono far sì che la materia

da loro colpita si ionizzi

Si definiscono 4 famiglie radioattive

Con un capostipite (elemento

pesante)

Un figlio ultimo non più radioattivo

Si definiscono 3 tipi di Decadimenti

Particelle (alfa)

Particelle (beta)

Raggi (gamma)

2 PROTONI

2 NEUTRONI

La radiazione è

composta da 2 protoni e 2

neutroni che fuoriescono dal

nucleo di un atomo pesante:

essa ha la stessa

composizione di un nucleo di

elio (He)

1 ELETTRONE (simile)

La radiazioneè una particella

simile ad un elettrone;

essa fuoriesce da un nucleo,

dove si è formata a seguito della

trasformazione di un neutrone in

un protone

La radiazione è un'onda

elettromagnetica simile alla lucee alle onde radio, da cuidifferisce per l'altissimafrequenza e per il fatto che escedal nucleo di un atomo che stacedendo parte della sua energia

Radiazione alfa, beta o gamma

Atomo con un elettrone

in meno (ione positivo)

Elettrone

(ione negativo)

Radiazione

Potere ionizzante

Potere penetrante in aria

Percorso in aria

altissimo bassissimo qualche cm

alto basso qualche mt

bassissimo altissimo qualche Km

A differenza di altre forme di

energia, entro certi limiti, il

corpo umano non riesce a

percepire mediante i propri

sensi la presenza di energia

nucleare

GRANDEZZE DI SORGENTE

GRANDEZZE DI CAMPO

GRANDEZZE DI DOSE

NON CONFONDERSI!!

Rilascio dose

CampoSorgente

Capire le grandezze

Multipli e sottomultipli

Suffisso

Simbolo

Valore

Rapporto

Giga G * 109 Un miliardo

Più grande

Mega M * 106 Un milione di volte

Kilo k * 103 Mille volte

centi c / 102 Cento volte Più piccolo

milli m / 103 Mille volte

micro

/ 106 Un milione di volte

nano

/ 109 Un miliardo di volte

Es.: 1 km in metri??? 1

[km] * 1000 = 1000 [m]

GRANDEZZE DI SORGENTE

L’Attività

Il tempo di dimezzamento

Costante specifica gamma

Per il nuovo sistema l'unità di misura

dell'attività è il Becquerel che si indica

con le lettere Bq e rappresenta l'attività

di una sorgente in cui si ha 1

disintegrazione per secondo

In precedenza l'unità di misura era il Curie [Ci]

pari a 37*109 Becquerel [Bq]

I passaggi tra la vecchia e la nuova unità dimisura dell'attività possono essere operati coni seguenti fattori:

1 Ci = 37 miliardi di Bq

( 3,7 x 1010 Bq )

1 Bq = 0,027 miliardesimi di Ci

( 2,7 x 10-11 Ci )

L’attività è correntemente usata come

grandezza atta a misurare il quantitativo

di sostanza radioattiva, perciò:

- 100 Ci di Co60 corrispondono ad un

quantitativo di cobalto 60 la cui attività

sia pari a 100 Ci.

L’attività di una sorgente diminuisce nel

tempo, in conseguenza del fatto che le

disintegrazioni che avvengono nella

sorgente al passare del tempo consumano

la sostanza radioattiva: si produce infatti

una continua diminuzione degli atomi

instabili (cioè radioattivi), i quali

progressivamente raggiungono l’equilibrio.

Il tempo di dimezzamento è

il tempo necessario affinchè

l'attività di una sorgente si

riduca alla metà di quella

iniziale

A = A0 : 2 nA0 = attività iniziale della sorgente

(giorno di confezionamento)

n = numero di tempi dimezzamento

trascorsi dal giorno di confezionamento

ad oggi

A = attività della sorgente ad oggi

Un’altra grandezza di sorgente utile

nei calcoli è la costante gamma specifica

(K oppure Γ) che esprime il rateo di

esposizione ad un metro di distanza da

una sorgente puntiforme.

GRANDEZZE DI CAMPO

L’Esposizione ed Intensità di

Esposizione

Kerma

L’esposizione è definita come la quantità

di ionizzazione che una radiazione gamma o

X produce in aria.

L’unità di misura è il Coulomb/Kg [C/Kg]

che equivale alla formazione in aria di circa

8 miliardi di coppie di ioni.

La vecchia unità di misura ancora molto

usata è il Roentgen [R]

E’ l’esposizione prodotta nell’unità ditempo, cioè la “velocità” con cui si staproducendo la carica in aria. L’unità dimisura è il Coulomb/Kg*s [C/Kg*s] ma nellapratica si usano il Roentgen/h e i suoisottomultipli, cioè il millesimo di Roentgen/h[mR/h] ed il milionesimo di Roentgen/h[μR/h]

Al posto dell’esposizione è sempre piùfrequentemente utilizzata un’altra grandezzaper descrivere il campo (semprelimitatamente al caso di radiazioni X oGamma): il Kerma in aria (K).

Il nome Kerma è formato dalle inizialidella frase inglese “kinetic Energy Releasedin Matter” che vuol dire “energia cineticaliberata nella materia”

GRANDEZZE DI DOSE

Dose assorbita

Dose equivalente

Dose efficace

Rappresenta la quantità di energia che la

radiazione cede alla materia.

L’unità di misura è il GRAY (Gy) che

equivale al passaggio di 1 Joule di energia

per Kilogrammo di materia.

Il danno subito dal corpo umano dipendedalla dose di energia assorbita, ma anche daltipo di reazione di orgine.

L’unità di misura è il SIEVERT [Sv] cheequivale al passaggio di 1 Joule di energia perKilogrammo di materia moltiplicato per uncoefficiente dipendente dalla radiazione.

De = D * Fattore_R

Tipo di radiazione Fattore

Fotoni e 1

Elettroni e Particelle 1

Particelle 20

Neutroni 5 - 20

Protoni 5

Es.: Dose assorbita pari ad 1mGy

Quindi se deriva da radiazione allora la De è uguale a

1mSv

Se deriva da particelle allora la De è 20mSv

Dose

Assorbita VS Equivalente

ASSORBITA EQUIVALENTE

A parità di dose equivalente i rischi di effettisulla salute del corpo umano sono diversi asecondo dell’organo o tessuto colpito.

L’unità di misura è il SIEVERT [Sv]. E' parialla dose equivalente moltiplicata per uncoefficiente dipendente dall'organo o tessutocolpito.

Deff = De * Fattore_T

Pari Dose efficace corrisponde ad uguale probabilità

di subire un danno

Rimanenti organi

o tessuti 0,05

Tiroide 0,05

Stomaco 0,12

Polmone 0,12

Gonadi 0,20

Fattori di efficacia

Grandezza

Simbolo di grandezza

Unità di misura

Simbolo unitàSignificato grandezza

Dose assorbita D Gray 1 Gy=1J/1kg

Energia che la radiazione ionizzante cede all’unità di massa della sostanza irradiata

Fattore di qualità

Q

Fattore correttivo che dipende dal tipo di radiazione a parità di dose

Dose equivalente

H = D QSievert

Sv

Tiene conto non solo della dose, ma anche delle proprietà della radiazione

Dose assorbita

Gy

Dose equivalente

Sv

Dose efficace

Sv

Tipo di

radiazione

Passaggio da grandezze

dosimetriche a protezionisticheGrandezze

dosimetricheGrandezze protezionistiche

Descrivono

l'interazione tra

radiazione e

materia Descrivono il

rischio biologico

RADIAZIONI

ARIA MATERIA UOMO

Dose di esposizione Dose assorbita Equivalente di dose

Coulomb/Kg – C/Kg

( R )

Gray – Gy

( Rad )

Sievert – Sv

( Rem )

1 C/Kg = 3870 R 1 GY = 100 Rad 1 Sv = 100 Rem

Unità di misura

Nuova (Vecchia)

• Una esposizione di 1 R corrisponde numericamente

circa ad 1cGy di dose assorbita in materia acquosa

(acqua, muscolo ecc.) segue che tale unità è di più

comodo utilizzo rispetto al C/kg

• I VVF vista la loro protezione ordinaria dovrebbero

preoccuparsi solo della radiazione g: fattore di

ponderazione pari ad 1 quindi dose assorbita pari a

dose equivalente

• L'esposizione dei VVF è sull'intero corpo quindi fattore

pari ad 1 e perciò la dose equivalente è pari a quella

efficace

Semplificazioni operative

Leggi vigenti in materia

Legge 13 maggio 1961, n. 469

“Ordinamento dei servizi antincendio...”

Circ. DGPC e SA n. 41/65, n. 69/67, n.

61/68

Circ. n. 15 MI.SA. 3/5/1984 “Istituzione del

servizio di dosimetria a

termoluminescenza...

DLgs n° 230 del 1995: Attuazione delle

direttive ... in materia di radiazioni ionizzanti

Definizioni tecnico/legali

Intervento: attività umana intesa a prevenire o diminuire

l’esposizione degli individui alle radiazioni dalle

sorgenti che non fanno parte di una pratica o che sono

fuori controllo per effetto di un incidente,...

Soccorritore : chi interviene in situazione di emergenza

con una “esposizione giustificata in condizioni

particolari per soccorrere individui in pericolo,

prevenire l’esposizione di un gran numero di persone

o salvare un’installazione di valore e che provoca il

superamento di uno dei limiti di dose fissati per i

lavoratori esposti

Categoria persone Dose Annua Intensità Dose

OrariaDose Unica Emergenza

Soccorritori Volontari

100 mSv(10 Rem)

Soccorritori Lavoratori A

20 mSv(2 Rem ) 10 μSv/h

Lavoratori B 6 mSv(0,6 Rem )

3,3 μSv/h

Dosi per anno solare applicabili ai soccorritori

Ordinari (tutti i VVF)

Squadre speciali

Dose efficace 20mSv 100mSv

Dose equivalente

Cristallino 150mSv 300mSv

Pelle 500mSv 1 Sv

Mani 500mSv 1 Sv

I Soccorritori Volontari possono ricevere dosi

maggiori dei 100mSv, ma possibilmente inferiori a

500mSv

I 20 mSv/anno potranno essere superati nei

seguenti casi:

a) salvataggio di vite umane o soccorso a persone;

b) azioni tese ad evitare l’esposizione di molte

persone;

c) azioni mirate ad evitare lo sviluppo di catastrofi.

Dose Assorbita (irradiazione acuta) Probabile effetto immediato

Fino a 0,25 Sv Nessun effetto evidente

Fino a 0,5 Sv Alterazioni ematiche

Fino a 1 Sv Nausea, vomito, inappetenza nel 50% dei soggetti

Fino a 2 Sv Possibile mortalità (in assenza di cure) dell’1% degli irradiati

Fino a 4 Sv Sindrome acuta da radiazioni (male da raggi)- stadio ematologico; morte del 50% degli individui (in mancanza di cure) entro un mese

Fino a 8 Sv Sindrome acuta da radiazioni - stadio intestinale; morte del 100% degli individui entro tre settimane

30 Sv e oltre Sindrome acuta da radiazioni - stadio neurologico (o meningoencefalico); morte del 100% degli individui da poche ore a qualche giorno

Effetti deterministici delle radiazioni

Le dosi ammesse sono

espresse in mSv!!!

1000 volte minore del Sv

I danni prodotti dalle radiazioni ionizzanti sull'uomo

possono essere distinti in tre categorie principali:

a) danni somatici deterministici;

b) danni somatici stocastici;

c) danni genetici stocastici.

Si dicono somatici i danni che si manifestano

nell'individuo irradiato, genetici quelli che si manifestano

nella sua progenie.

EFFETTI SULL'UOMO DELLE

RADIAZIONI IONIZZANTI

Per danni deterministici s'intendono quelli in cui la

frequenza e la gravità variano con la dose e per i quali è

individuabile una dose-soglia.

In particolare, i danni deterministici hanno in comune le

seguenti caratteristiche:

a) compaiono soltanto al superamento di una dose-soglia

caratteristica di ogni effetto;

b) il superamento della dose-soglia comporta l'insorgenza

dell'effetto in tutti gli irradiati, sia pure nell'ambito della

variabilità individuale; il valore della dose-soglia è anche in

funzione della distribuzione temporale della dose (in caso

di esposizioni protratte la soglia si eleva secondo un

"fattore di protrazione");

Danni somatici deterministici

c) il periodo dì latenza è solitamente breve (qualche

giorno o qualche settimana); in alcuni casi l'insorgenza

è tardiva (qualche mese, alcuni anni);

d) la gravità delle manifestazioni cliniche aumenta con

l'aumentare della dose.

Di grande importanza radioprotezionistica sono al

riguardo i valori-soglia per i danni deterministici a carico

di testicoli, ovaie, cristallino e midollo osseo, per

l'esposizione singola di breve durata e per l'esposizione

protratta e frazionata.

Danni somatici deterministici

Principi di Radioprotezione

Giustificazione di un’attività

Ottimizzazione della protezione

Limiti individuali di dose e di rischio

Esposizione a radiazioni

Natura delle esposizioni alle radiazioni ionizzanti

Dose SorgenteCausa della

doseDurata

Organi colpiti

Esterna Sigillata, confinata Irraggiamento

Termina quando la sorgente è

rimossa

Tutto il corpo

Interna Libera nell’ambiente Contaminazione Continua dopo

l’assunzioneDeterminati

organi

Esposizione a radiazioni

Per difendersi dalla contaminazione:Usare l'autoprotettore (o le maschere a filtro)

Prevenire ogni contatto in aree sospette

Usare sempre guanti e vestiario adeguato

(dopo aver effettuato l'intervento) Non toccare nulla e

non uscire senza aver fatto la decontaminazione

Per difendersi dall'irraggiamento:Mantenere distanze di sicurezza (o schermare)

Controllare sempre le intensità di campo e le dosi

assorbite

Limitare e monitorare i tempi di intervento

Organizzare al meglio l'intervento

Si definisce lo spessore di

dimezzamento S1/2

come lo spessore

di un certo materiale che dimezza

l’intensità della radiazione che

attraversa il materiale stesso.

I = I0 : 2 nI0 = intensità di esposizione iniziale

(a monte dello schermo protettivo)

n = numero di spessori di dimezzamento di

cui si compone lo schermo

I = intensità di esposizione risultante

(a valle dello schermo protettivo)

RADIAZIONI EMESSE DA

MATERIALE Co 60 Cs 137 I 131 Ra226

Piombo 1,1 cm 0,9 cm 0,4 cm 1,4 cm

Ferro 1,8 cm 1,5 cm 1,1 cm 2,3 cm

Calcestruzzo 5,4 cm 4,6 cm 3,2 cm 7,1 cm

Decontaminazione

Salta a...

Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco

Rete di rilevamento della radioattività

1 Centro Nazionale

16 Centri regionali raccolta

ed elaborazione dati

1237 Stazioni

di telemisura

La soglia di allarme e’ fissata a 10 μSv/h

STRUMENTI

IONIZZAZIONE SEMICONDUTTORI TERMOLUMINESCENZASCINTILLAZIONE

Camera a

ionizzazioneTubo

Geiger-Muller

Esposimetri

Radiametri

Misure

Misure

Misure

Canberra

Misure n

Scintillatore

Rivelazione

Rivelazione

Dosimetro

RadosDosimetro

Bassa

Sensibilità

Media

Sensibilità

Alta

SensibilitàSpettrometria

Servizio

Dosimetrico

Nazionale