elio giroletti - Università degli Studi di Pavia · 2009. 11. 17. · Elio GIROLETTI - Università...

Elio GIROLETTI - Università degli Studi di Pavia - dip. FISICA NUCLEARE

ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO - Appunti di radioprotezione

1

elio girolettielio giroletti

UNIVERSITUNIVERSITÀÀ DEGLI STUDI DI PAVIADEGLI STUDI DI PAVIAdip. fisica nucleare e teoricadip. fisica nucleare e teorica

via bassi 6, 27100 pavia, via bassi 6, 27100 pavia, italyitalytel. 038298.7905 tel. 038298.7905 -- [email protected] [email protected] -- www.unipv.it/www.unipv.it/webgirowebgiro

APPUNTI DI APPUNTI DI RADIOPROTEZIONERADIOPROTEZIONEFISICA TECNICA AMBIENTALEFISICA TECNICA AMBIENTALE, , elio giroletti elio giroletti -- 20052005

introduzione effetti delle radiazioni ionizzanti sistema di protezione radiologica il caso dell’uranio impoverito le esposizioni mediche considerazioni

agente di pericolo:agente chimico, fisico o

biologico, presente sul lavoro e potenzialmente dannoso per la salute

Agente di pericolo e rischio

rischio: possibilità di subire un danno



2

uscIndannorob SDPRischio ⋅⋅=zioneFormIn

V eIndividualalutazione

@.

÷⋅

il rischioil rischio

errore umano mancanza di procedure operative specifichecarenza di controlli

⇒⇒ ilil ruoloruolo deidei lavoratorilavoratori èè fondamentalefondamentale!!!!!!

Comunicazione di RComunicazione di Rööentgenentgen

“...se si tiene la mano tra l’apparecchio di scarica e lo schermo si vedono le ossa della mano stessa.....”

28-12-1895

radioprotezione, un poradioprotezione, un po’’ di storia...di storia...

• 1895:• scoperta dei raggi X (Roentgen)• radioattività (Henri Bequerel)

• alte sorgenti di radiazione (come raggi X): • incidenti • più tardi effetti latenti

• 1896: dermatite – congiuntivite • 1897: un ricercatore riporta 69 casi

di danni a radioesposti, con Bequerel e Mme Curie



3

• 1928: soggetti a cui è stato somministrato biossido di torio, come elemento di contrasto

• 1945: donne che dipingevano i numeri fosforescenti sugli orologi ed appuntivano il pennello in bocca (radio, US radium corpration in Orange, New Jersey), 50 casi di morte

• 1955: 200 casi di leucemia in superstiti di bombe atomiche

radioprotezione, un poradioprotezione, un po’’ di storia...di storia...

effetti biologici delle radiazioni effetti biologici delle radiazioni ionizzanti ionizzanti

Microscopia elettronica a trasmissione di autoradiografia di alveolo, con radiazioni alfa di 241Am (Sanders et al, 1989)

radiazioniradiazionicheche ionizzanoionizzano

la la materiamateria

DNA DNA molecolamolecola vitalevitale

radiazioni radiazioni nonnon ionizzantiionizzanti

le radiazioni emesse da:le radiazioni emesse da:•• risonanza magnetica nucleare risonanza magnetica nucleare •• telefoni cellulari telefoni cellulari •• antenne (radiotelevisive e cellulari) antenne (radiotelevisive e cellulari) •• linee delllinee dell’’alta tensionealta tensione•• ecografiecografi (ultrasuoni)

nonnon hanno energia sufficienteenergia sufficiente per ionizzare



4EF

FETT

IEF

FETT

Ide

lle

RAD

IAZI

ON

I IO

NIZ

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TIRAD

IAZI

ON

I IO

NIZ

ZAN

TI

EFFETTI delle

RADIAZIONI RADIAZIONI IONIZZANTIIONIZZANTI

Font

e: N

CR

P 13

3, 2

002

Diffusione

Irradiazione

Eventi di interazione primaria

Danni al DNA e altre molecole

Rotture del DNA

Danno a livello cellulare

Aberrazionicromosomiche

Danno a livello di organi e organismo

10-15 s

minuti

ore

Chi

mic

aB

ioch

imic

aFi

sica

Fisi

ca e

ch

imic

aB

iolo

ogia

10-6 s

10-12 s

≈ 100.000 ionizzazioni≈ 2.000 ion. nel DNA

1 Gy γ-rays in un nucleo

≈ 0,5-1 eventi letali≈ 10-5 HPRT mutazioni≈ 10-5 trasf.neoplastiche<< 10-5 tumori

≈ 0,5-1 aberr.crom.

≈1.000 ssb≈ 40 dsb≈ 0,5 -1 cl

?

anni

≈ 2 nm

≈ 5-10 µm

Ottolenghi et al, Phys Medvol. XVII–supl.2-2001

Med

icin

a

Molecole biologiche

Dissociazione: produzionedi radicali liberi dell’acqua

Eccitazioni e ionizzazioni

Acqua



5

mec

can

ism

i di r

ipar

azio

ne

mec

can

ism

i di r

ipar

azio

ne

effe

tti d

ell

effe

tti d

ell ’’ e

spos

izio

ne

espo

sizi

one

Riparazione chimica

Riparazione enzimatica

Sostituzionecellulare

Assorbimento di energia

ESPOSIZIONE

Effetto indiretto (radicali H2O)Effetto diretto

IONIZZAZIONE – ECCITAZIONE ATOMICA

MOLECOLE TRASITORIAMENTE ALTERATE – Radicali liberi

Amplificazione metabolica

MOLECOLE STABILMENTE ALTERATE

LESIONI BIOCHIMICHE

LESIONI CELLULARI

Mutazione trasformazione

Mortecellulare

Effetti tardivi Leucemiao cancro

Morte dell’organismoMalattie ereditarieDa

Fant

ini,

Mel

egna

no, 2

000

10-15 s

10-3 s

sec

ore

giorni

anni

giorni

effettieffetti delledelleradiazioniradiazioni

3) Cellulasopravvivema mutata

effeff. . stocasticistocastici((dopodopo annianni))

1) mutazioneriparata

non non sopravvivesopravvive((effeff. deterministici). deterministici)

sopravvivesopravvive

2) Cellulamuore

Fonte: A. Gonzales, Sievert lecture, Madrid 2004

EFFETTI DETERMINISTICIDETERMINISTICIGravità direttamente proporzionale alla dose Presenti su tutti gli esposti alla medesima dose Lesioni tipiche delle radiazioni ionizzanti Esiste una dose sogliaEffetti presenti solo su gli espostiPossibile reversibilitàInsorgenza di solito precocePrevisione empirica nel singolo individuoEffetti: radiodermiteradiodermite, cataratta, sterilit, cataratta, sterilitàà, sindrome , sindrome acuta da raggi, fino alla morte del soggetto, ecc. acuta da raggi, fino alla morte del soggetto, ecc.



6danni deterministicidanni deterministici

Stra

mbi

E, I

rrad

iazi

oni a

ccid

enta

li, R

ep.S

.Mar

ino,

199

5

RadioepidermiteRadioepidermiteessudaticaessudatica ((flittenaflittena))

con evoluzione necroticacon evoluzione necrotica

necrosi tardiva per necrosi tardiva per errata manipolazione errata manipolazione di 20 Ci di Irdi 20 Ci di Ir--192192

Chronic Chronic radiodermatitisradiodermatitis in 17 year old female patientin 17 year old female patientafter x2 radiofrequency ablation procedures after x2 radiofrequency ablation procedures

Hyper & hypo pigmentation,Hyper & hypo pigmentation,with with telangiectasiatelangiectasiaAtrophic Atrophic induratedindurated

plaqueplaque

Example of chronic skin injury due to cumulative Example of chronic skin injury due to cumulative skin dose of ~20,000 skin dose of ~20,000 mGymGy (20 (20 GyGy) from coronary ) from coronary

angiography and x2 angioplastiesangiography and x2 angioplasties

21 months after21 months afterfirst procedure,first procedure,base of ulcer base of ulcer exposes exposes spinousspinousprocessprocess



7EFFETTI PROBABILISTICIPROBABILISTICIGravità indipendente dalla dose, legge si/no Effetti presenti solo su alcuni esposti alle RI indipendentemente dalla dose assorbitaLesioni non tipiche delle RIAssenza cautelativa di una dose sogliaInsorgono dopo anni Effetti presenti spontaneamente anche sui non esposti, circa il 25% Effetti: neoplasie, aberrazioni cromosomiche, neoplasie, aberrazioni cromosomiche, mutazioni genetiche (somatiche o prole) mutazioni genetiche (somatiche o prole)

10 810 610 410 210-1

10-0

10 1

10 2

Dos

e (m

Sv)

Dos

e (m

Sv)

personepersone

regioneregione di di rilevabilitrilevabilitààregioneregione di di

non non rilevabilitrilevabilitàà

1 mSv1 mSv10 9 p.

RILEVABILITARILEVABILITA’’ DEI TUMORI SOLIDIDEI TUMORI SOLIDI

Residenti di ChernobylChernobylin in areearee sotto sotto strettostretto controllocontrollo~300,000 ~300,000 personepersone a a ~10 mSv~10 mSv

Font

e: A

. Gon

zale

s, S

ieve

rtle

ctur

e, M

adrid

200

4

2218

DpnNd

≈

danni da radiazionidanni da radiazionie progressione temporalee progressione temporale ((BurkartBurkart, 1989), 1989)

deterministicideterministicio acutio acuti

teratogeniteratogeni

geneticigenetici

somatici ritardatisomatici ritardati(tumori)(tumori)

1mese

5mesi

1anno

10anni

30anni

unità arbitrarie

leucemieleucemie



8Relazione dose/effetto per differenti Relazione dose/effetto per differenti danni da radiazioni danni da radiazioni ((BurkartBurkart, 1987), 1987)

50%

100%

effettieffettiacutiacuti

5%

10%

esiteesite soglia!soglia!

effettieffettistocasticistocastici ?

Dose (Sv)Dose (Sv)

0,25 0,5 2 3 5

0 10 20 30 40 50

incidenza, %

radiazioni ionizzanti - 0,1%

fattori alimentari - 45%

fattori ambientali - 40%

fattori professionali - 4,9%

POSSIBILI CAUSE DI TUMORI

STIMA DELLA POSSIBILE INCIDENZA PERCENTUALE DELLE VARIE CAUSE DI TUMORE, E. Strambi, Radiazioni e Tumori, 8° Congresso Airm, 2000

i possibili dannii possibili danni

danni deterministici:danni deterministici: frequenza e gravitàvariano con la dose; è individuabile una soglia; comprendono: radiodermiteradiodermite, cataratta, , cataratta, sterilitsterilitàà, sindrome acuta da raggi, ecc. , sindrome acuta da raggi, ecc.

danni stocastici:danni stocastici: la probabilità e non la gravità di accadimento è proporzionale alla dose; sembra non esistere soglia; distribuiti casualmente; esitonoesitono naturalmente tra la popolazione (>20%);appaiono dopo annidopo anni;; comprendono: leucemie, leucemie, tumori solidi e malattie ereditarie nella progenietumori solidi e malattie ereditarie nella progenie



9dose assorbita dose assorbita dose assorbita

unitunitàà misura: misura: gray, Gy gray, Gy 1Gy =1 J/kg 1Gy =1 J/kg =100 rad =100 rad ≈≈6 keV/6 keV/µµmm33

J. Barò, OSSMA, Univ. Barcellona, 99 - ICRP 60, 91

EEii mT

T

ui

T

ui

T

TmT m

EEm

QEEm

DDoseT

−≈

+−≈== ∑

→

ε0

lim

EEuu

DLgs 230/95 e smi

il potenziale danno biologico il potenziale danno biologico èè proporzionale allaproporzionale alladose media assorbita dalldose media assorbita dall’’organo Torgano T

es.: ovaie: 10 ges.: ovaie: 10 gcorpo intero: 70 kgcorpo intero: 70 kg

Font

e: IC

RP 1

991,

199

0 Re

com

men

datio

nsof

ICRP

Dose equivalente, HTDose equivalente, HT

Ogni radiazione ha una efficacia biologica specificaOgni radiazione ha una efficacia biologica specifica

∑ ⋅=R

RRTT wtDtH )()( ,

Fattore di ponderazione della radiazione, wwRR:fotoni (raggi X e raggi gamma) 1elettroni e muoni 1neutroni, a seconda dell'energia (cambieranno) (cambieranno) 5 - 20protoni E>2MeV, escluso protoni di rinculo (cambierà) 5particelle alfa,particelle alfa, frammenti fissione, nuclei pesanti 2020

unitunitàà di misura:di misura: sievertsievert, Sv , Sv 1Sv = 1J/kg1Sv = 1J/kg = = 100 100 remrem1 1 remrem = 100erg/g= 100erg/g

DLgs 230/95 e smi

R= R= radiationradiationT= T= tissuetissue (tessuto, organo)(tessuto, organo)D = dose assorbita D = dose assorbita



10

ogni ogni organoha una

sensibilitàpropriapropria

Organo o tessuto stima rischio (*) (casi 10-2 Sv-1)

Fatt. pond. ($) wT

Gonadi 0,92 0,20 Midollo osseo emopoiet. 0,83 0,12 Colon 0,82 0,12 Polmone, vie toraciche 0,64 0,12 Stomaco 0,8 0,12 Vescica 0,24 0,05 Mammella 0,29 0,05 Fegato 0,13 0,05 Esofago 0,19 0,05 Tiroide 0,12 0,05 Pelle 0,03 0,01 Superfice ossea 0,06 0,01 Altri organi e tessuti 0,47 0.05 TOTALE COMPLESSIVO 5,6 1,00 (*) Riferito ai lavoratori esposti, Fonte: ICRP60, 1991; ($) DLgs 230/95 smi

dose efficacedose efficace

unità misura:sievert, Sv 1Sv = 1J/kg

1Sv=100 rem

((cambierannocambieranno))

∑ ∑=T R

RTRT DwwE ,

Rischi nell’uso dimateriale radioattivo

Rischi nellRischi nell’’uso diuso dimateriale radioattivomateriale radioattivo

Irradiazione esterna Contaminazione

esterna: pelle, ecc. interna, attraverso:

Ingestione Inalazione Ferite Perfusione cutanea

J.Barò, OSSMA, Unv. Barcellona, 10/99

contaminazione interna: modellimodelliFase non-sistemica: prima del trasferimento al

sangueVie di ingressoModello del tratto gastro-intestinaleModello del tratto respiratorio

Fase sistemica: dal sangue verso gli organi di elezione Modelli per le terre alcaline (Sr, Ra, U)Modelli per Th, Np, Pu, Am, CmModello generale (da ICRP 68)



11m

odel

lo a

com

part

imen

ti

fluidi extracellulari

linfonodi

tessuti subcutanei

organi di deposizione

renefegato

pellepellepolmone

Trat

to G

-I

ferita

feci

sudore

adsorbbile

ingestione

esalazioneinalazione

urina

∫+

=tt

tTT dHtH

0

0

)()( ττ integrale dell'intensitàdi dose che sarsarààricevutaricevuta da un individuo a seuito di introduzione di uno o più radionuclidi

tt è il tempo (anni) su cui avviene l'integrazione; di solito: 50 anniper gli adulti e 70 anni per i bambini; tt00 =istante dell’introduzione

DLgs 230/95 e smi

dose dose impegnata, impegnata, H o E,H o E,per contaminazione internaper contaminazione interna

∫+

=tt

t

dEtE0

0

)()( ττ

Fonte: ICRP 1991, 1990 Recommendations of ICRP

Detrimento sanitario, 10-2 Sv-1 Neoplasie Soggetti esposti

fatali non fatali Ereditari Severi(*) TOTALI

Lavoratori adulti 4,0 0,8 0,8 5,6 popolazione 5,0 1,0 1,3 7,3

probabilitprobabilitàà ≈≈ EE··detrimentodetrimento……usare con cautela!!!usare con cautela!!!

COEFFICIENTI DI COEFFICIENTI DI PROBABILITAPROBABILITA’’ NOMINALE PER NOMINALE PER GLI EFFETTI STOCASTICIGLI EFFETTI STOCASTICIPER UNITAPER UNITA’’ DI DOSE EFFICACE, EDI DOSE EFFICACE, E

(*) (*) nelnel 2005 la 2005 la stimastima verrverràà ridottaridotta dada ICRPICRP



12

uscIndannorob SDPRischio ⋅⋅= zioneFormInV eIndividualalutazione

@.

÷⋅

il rischio in radioprotezione

in radioprotezione

⋅⋅

∝⋅TH

EDP

βα

radioecologiaradioecologia

servono modelli ambientali per descrivere il trasporto di materiale radioattivo (diluizione e diffusione) Le discipline coinvolte sono

MetereologiaIdrologia Radioecologia

Modelli a compartimenti per rappresentare le matrici ambientali (piante, animali, suolo, ecc.)

Fonte: Pelliccioni M, Fondamenti fisici della radioprotezione, 1993


Rilascio gassoso,Rilascio gassoso, l’esposizione dell’uomo deriva da:

Irradiazione diretta da nube radioattiva Inalazione diretta di radioattivitàInalazione di materiale risospesoirradiazione esterna da radioattivitàdepositata al suolo, ecc. Ingestione attraverso le catene alimentari



13radioecologiaradioecologiarilascio gassosorilascio gassoso

Materieradioattive

ARIA

Irradiazione diretta dalla nube

raccolto e piante

Suolo/H2O

animali

Inalazione

Deposizione

Deposizione

InalazioneIngestione

Ingestione

Irradiazione

Fonte: Pelliccioni M, 1993, Fondamenti fisici della radioprotezione


Rilascio in corpi idrici,Rilascio in corpi idrici, per l’uomo l’esposizione deriva da:

Irradiazione diretta dall’acqua Ingestione di acqua contaminata Inalazione di materiale risospeso dal corpo idrico Irradiazione esterna da radioattivitàdepositata al suolo, ecc. Ingestione attraverso le catene alimentari (acqua, vegetali, carne, pesce, ecc.)

Pratica radiologica Pratica radiologica DLgs 230/95 modificato

attività umana suscettibile di aumentare l’esposizione degli individui da sorgenti:

• artificiali• naturali, nel caso in cui radionuclidi naturali non siano trattati per le loro proprietà radioattive, fissili o fertili, o da sorgenti soggette a disposizioni del capo IIIbis• escluso interventi emergenza



14NONNON rilevanza radiologica rilevanza radiologica ((!!!!!!))

d.lgs 230/95 modificato, All.I

… una pratica può essere considerata può essere considerata …… priva di priva di rilevanza radiologica rilevanza radiologica … purché i seguenti criteri siano congiuntamentecongiuntamente soddisfatti in tutte le possibili situazioni:a) la dose efficace cui … sia esposto un qualsiasi qualsiasi individuoindividuo della popolazione … ≤≤10 10 µµSv/a;Sv/a;b) la dose collettiva efficacedose collettiva efficace impegnata annuale … <1 Sv<1 Sv··personapersona, oppure una valutazione relativa all'ottimizzazione della protezione mostra che l'esenzione l'esenzione èè l'opzione ottimale.l'opzione ottimale.

dlgs 187/00, 230/95 e 626/94 (e s.m.i.) gestione gestione della della radioprotezioneradioprotezione

1. 1. GiustificazioneGiustificazione2. 2. Ottimizzazione Ottimizzazione 3. 3. Limitazione dosi individuali Limitazione dosi individuali

•• per lavoratori e popolazione per lavoratori e popolazione •• nonnon per pazienti, per pazienti, volontvolont. ecc. . ecc.

4.4. distinzionedistinzione tra pratica e interventotra pratica e intervento

La radioprotezione dalle radiazioni ionizzantiradiazioni ionizzanti richiede: • sorveglianza fisica: esperto qualificatoesperto qualificato• sorveglianza medica: medico competente/autorizzatomedico competente/autorizzato• entrambi partecipano alla riunione annuale 626 • protezione dei pazienti: esperto in fisica medicaesperto in fisica medica

i principi generali i principi generali

gli espertigli esperti……Esperto qualificato

Valuta il rischio Classifica i lavoratori Indica le misure di tutela Valuta le dosi Procede a inchieste sulle dosi anomale

Medico competente /autorizzato Visita preventivaVisite periodiche (annuali /semestrali)Visita di fine rapporto

Entrambiaggiornano documentazione riunione annuale della sicurezza



15giustificazionegiustificazione

art.2, DLgs 230/95 modificato

Nuovi tipi o nuove categorie di pratiche che comportano un'esposizione alle radiazioni ionizzanti debbono essere giustificati, anteriormente alla loro prima adozione o approvazione, dai loro vantaggi economici, sociali o di altro tipo rispetto al detrimento sanitario che ne può derivare

ottimizzazioneottimizzazione


Qualsiasi pratica deve essere svolta in modo da mantenere l'esposizione al livello più basso ragionevolmente ottenibile, tenuto conto dei fattori economici e sociali

limitazione delle dosilimitazione delle dosi


La somma delle dosi derivanti da tutte le pratiche non deve superare i limiti di dose stabiliti per i lavoratori esposti, gli apprendisti, gli studenti e gli individui della popolazione (escluse le esposizioni mediche)

I limiti sono complessivi, si riferiscono alla somma delle dosi derivanti da esposizione interna ed esterna

e a tutte le esposizioni professionali svolte nell’anno solare



16limiti di dose individualelimiti di dose individuale

11Nascituro

Non richiesta

dipendedipendeSiSorv. fisica individ.

Limiti di dose, mSv/anno solare (+)

2

500 500 (150)(150)500 500 (150)(150)500500 (150)(150)150 150 (45)(45)2020 (6) (6)

ESPOSTI A A (B)(B) (*)

5050Mani, avambracci

Fonte: all. IV d.lgs 230/95; (+) si riferiscono a TUTTE sedi lavorative, ma non comprendono le quelle mediche o per assistere i pazienti; (*) sono classificati in categoria B i lavoratori che non sono suscettibili di superare i valori in parentesi;

11Visita medica/anno

5050Pelle, media 1 cmq5050Piedi, caviglie

1515Cristallino11Dose efficace

NON ESPOSTISono

complessiviSono

complessivi

minoriminoriapprendisti e studenti <18 anniapprendisti e studenti <18 anni

gestanti gestanti (occhio alle indagini mediche)(occhio alle indagini mediche)nonnon attivitattivitàà in zone classificate o, in zone classificate o, comunque, al feto <1mSv comunque, al feto <1mSv astenersi da uso cancerogeni, mutageni astenersi da uso cancerogeni, mutageni non frequentare zone fino a 7 mesi dopo parto non frequentare zone fino a 7 mesi dopo parto

donne che allattano al senodonne che allattano al senoevitare contaminazione internaevitare contaminazione interna

Tutele Tutele particolariparticolari

art.69, DLgs 230/95 e smi

i limiti di dosei limiti di dose……

Comprendono esposizione esterna ed interna

• assicurano la protezione dai danni deterministici

• riducono al minimo, ma non azzerano, il rischio per danni stocastici e genetici

NB: Si riferiscono a TUTTE le sedi lavorative



17Protezione da irradiazione

esterna

Schermi: usare schermature appropriate per ridurre esposizione

Distanza: allontanarsi dalle sorgenti il più possibile

Tempo: ridurre al minimo, minuzioso programma delle procedure

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2 4 6 8tempo

irra

diaz

ione

TEMPOTEMPO

META’ TEMPO = META’ DOSE

tDdDDtt

t

⋅=⋅=•+ •

∫0

0

)( ττ

costante gammacostante gammadose e distanzadose e distanza

Figura tratta da Holliday, Resnick, Krane, Fisica, Casa Editrice Ambrosiana, 2001

2

2

112 )()(

=

rrrIrI

dove: -- ΓΓ è la costante gamma di irraggiamento (Gy/Bq/m2) -- AttAtt è l’attività della sorgente radioattiva (Bq) -- r r è la distanza dalla sorgente (puntiforme) (m)

2)(r

AttrI Γ⋅=



18DISTANZA

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100

La riduzione della dose è significativa specialmente alle brevi distanze

La riduzione della dose è significativa specialmente alle brevi distanze

distanza 5 10 50 100dose 100 25 1 0,25

20

0 )()(

=

xxxDxD

effetto distanzaeffetto distanza

8,88,80,50,5

0,0220,02210102,22,21,01,0

22.00022.0000,010,01192192IrIr

attività1 1 TBqTBq

Intensità di dose (mGy/min)

Distanza (m)Radionuclide

2

2

112 )()(

=

rrrIrI

SORGENTE 192Ir - 1TBq

0,00

0,10

10,00

1.000,00

100.000,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

distanza, mDos

e,

Gy/

min

Io I(x)

x

collimatore

assorbitore

rivelatore

Xraggi

– ∆I∆x = µ I(x)

I = Io e – µ x µ = coefficiente lineare di attenuazione totale

[µ] = [L]–1

attenuazione attenuazione radiazioni elettromagneticheradiazioni elettromagnetiche



19schermatura: HVL e TVL schermatura: HVL e TVL

)(0

)(0

102)( SDVnSEVn

IIxI ≈≈

• spessore spessore emivalenteemivalente,, SEV-HVL: spessore di schermatura che dimezza l’intensità di dose dei raggi X o gamma, 1SEV=ln2/1SEV=ln2/µµ;

• spessore spessore decivalentedecivalente,, SDV-TVL: spessore di schermo che riduce ad un decimo l’intensitàdi dose dei raggi X o gamma, 1SDV=ln10/1SDV=ln10/µµ;

• per un dato materiale e un determinato tipo di radiazioni il SEV e l’SDV sono costanti.

schermatura: HVL e TVL schermatura: HVL e TVL

2032036363404011.011.06060Co (Co (γγ--ray)ray)163163494922226.56.5137137Cs (Cs (γγ--ray)ray)140140434319195.55.5192192Ir (Ir (γγ--ray)ray)

SDVSDVTVLTVL

SEVSEVHVLHVL

SDVSDVTVLTVL

SEVSEVHVLHVL

sorgentesorgenteCementoCementopiombo (mm)piombo (mm)

spessori spessori emivalentiemivalenti (SEV) e spessori (SEV) e spessori decivalentidecivalenti (SDV)(SDV)

)(0

)(0

102)( SDVnSEVn

IIxI ≈≈

1SEV=ln2/1SEV=ln2/µµ 1SDV=ln10/1SDV=ln10/µµ

Aree a rischioAree a rischioAree a rischio

In funzione del tipo di rischioIrradiazione esterna Contaminazione

Zona Interdetta vietato accesso durante funzionamento o irraggiamento

zona controllata a permanenza limitata zona controllata ad accesso proibito, interdetta

Zona liberaliberaed in ordine crescente di rischio:

Zona sorvegliatasorvegliataZona controllatacontrollata



20

Aree a rischio classificate

Zona Controllata: ambiente di lavoro, sottoposto aregolamentazione, l’accesso è segnalato e regolamentato

Zona Sorvegliata: ambiente di lavoro che non è Zona Controllata l’accesso è segnalato e limitato

ZONA CONTROLLATA

ZONA SORVEGLIATA

dose efficace globale > 6 > 1

dose equivalente al cristallino > 45 > 15

dose equivalente pelle/estremità > 150 > 50

Uso dosimetro individuale Obbligatorio Obbligatorio per esposti

Tipo di accesso Regolamentato Limitato

DLgs 230/95 e smi

Le zone sono classificate dall’EQ e segnalate dal Responsabile

Esterno alla barriera: area a libero accesso

Zona sorvegliata

Zona controllata

Le barriere e le zone a rischio

posizionarsi dietro le barriere o le pareti di protezione

Barriera protettiva

Segnalazione sulla sorgente



21gammagrafia industriale

altri impieghi delle radiazioni

rivelatoredi fumo

radiografianeutronica

manipolazione materiali radioattivi

generalmentezonesorvegliate



22

LA SEGNALETICA

Radiazioni ionizzanti

irradiazione

contaminazione

La segnaletica è indicata dall’esperto qualificato

sorgenti di radiazioni ionizzanti sorgenti di radiazioni ionizzanti

naturaliprodotti di consumofallout di bombe atomiche energia nucleareattività industriali medicina: diagnosi e terapiaricerca

0,40,5

1,20,3

1,30,00020,0050,002

0,0 0,3 0,5 0,8 1,0 1,3 1,5 1,8 2,0

CosmiciRadiazione terrestre

Radon e altriIngestione naturali

MedicheEnergia nucleare

FalloutChernobyl

Dose efficace, mSv/anno

DOSI MEDIE-POPOLAZIONE ITALIANA

totale totale ≈≈3,7 mSv/a3,7 mSv/a fonte: UNSCEAR 2000fonte: UNSCEAR 2000

ValoriValorisottostimatisottostimati!!!!!!



23URANIO IMPOVERITOURANIO IMPOVERITOURANIO DEPLETO, DUURANIO DEPLETO, DU

U-238 U-235 U-234 isotopo

14.800Attività totale, senza figli99,8

0,20,001DU, %a

39.380

12.445160

2.260Bq/g-U

99,270,72

0,006U-nat.%a

Attività totale (con i figli)

4.468.000.000703.700.000

244.000emivita, anni

presente in natura in un centinaio di minerali: 4 ppm in peso (7-60 Bq/kg) negli oceani: 1010 ton nei primi 20 km di crosta terr.: 1014 ton

URANIO IMPOVERITO, DUURANIO IMPOVERITO, DU

uranio impoverito: possibili effetti

leucemia linfatica acuta, LLA latenza:

5 anni (radiazioni) 1-2 anni (altre cause)

leucemia mieloblastica acuta, LMAconcause:

virus e agenti chimici, esinalazione idrocaruri aromatici: benzene (leuc. mieloblastica)

inc. naturale (20-35 a) : 2,6/100.000/aU è tossico chimicamente (come Pb)



24URANIO IMPOVERITO, DUURANIO IMPOVERITO, DU

PRODUZIONE forma chimica: UF6 (e altre) depositi attuali: 704.000 ton di UF6

produzione annuale: 1.900 tonDensità: 19,3 g/ccPunto di fusione: 1123 °C SE FRAMMENTATO è piroforico

URANIO DEPLETO, produzioneURANIO DEPLETO, produzione

??

(Le Scienze, 2002)

URANIO DEPLETO, DUURANIO DEPLETO, DUAPPLICAZIONI MILITARI

proiettili anticarro e anti-bunker corazze carri armati e elicotteri produzione di 239Pu fissile

Utilizzato in modo estensivo guerra del golfo, 1991, 350 ton Bosnia ed Erzegovina, 1995 Balcan Storm, 1999 Afganistan, 2001, ?? tonIrak, 2003, ?? ton

Proiettili 30mm perforano 9 cm acciaio



25

??

URANIOURANIODEPLETODEPLETOuso militare

(Tos

i GP

, Mila

no, 2

002)

in Bosnia

??

entro un carro schermato con DU0,4-0,8 µSv/h ⇒ 1 mSv/70 g, 8h/g

in Bosnia

6 decessi tra i militari per leucemia(alcuni non erano stati in Bosnia) 35.000 militari inviati

bombardamenti impianti chimici (organofosfati) impianti militari depositi di armi chimiche

somministrazione di farmaci ai militariper proteggerli da agenti chimici e batteriologici



26in Bosnia

inquinamento da Volatile Organic Coumpound, VOC’S, a seguito di bombardamento

URANIO DEPLETO, DUURANIO DEPLETO, DU

APPLICAZIONI CIVILI contrappesi in aviazione volani zavorra per navi schermature per radiazioni gamma

(anche a scopo medico)

leghe speciali con l’acciaiomazze da golf, ecc. colorante (acetato uranile)

considerazioni

USI MILITARI elevate concentrazioni di DU

IMMEDIATAMENTE dopo impatto

USI CIVILI nessun problema per lavoratori,

piloti e passeggeriqualche problema in caso di

incidente aereo (polveri disperse)



27considerazioni

BOMBE INESPLOSE IN MARE nessun problema per la diluizione:

in acqua di mare: 3 ton/km3 di U1 bomba pesa qualche kg

BOMBE SGANCIATE (guerra del Golfo) 350 ton su 20.000 km2

MA con i fertilizzanti fosfatici si versano 30 ton/anno su stessa area (e su 20 anni?)

Le radiazioniLe radiazioniintornointorno

al pazienteal pazientefascio primariofascio primario(80(80--210 mSv/h a 1 m)210 mSv/h a 1 m)

radiazione di fuga radiazione di fuga (<1 mSv/h a 1 m) (<1 mSv/h a 1 m)

radiazione diffusaradiazione diffusa(0,6(0,6--1,8 m1,8 mSv/h a 50 cm)Sv/h a 50 cm)

DO

SI in

rad

iodi

agn

osti

caD

OSI

in r

adio

diag

nos

tica

( do

si t

ratt

e da

Pad

ovan

i et

al.,

Fisi

ca in

Med

, 1:

59-

70, 20

03)

1,7 a2004Urografia

1,5 anni1803,6Tratto gastrointest. Sup.

123 g410,81Rachide lombare120 g400,79Pelvi98,9 g330,65Addome76 g250,5Mammografia

41,1 g140,27Rachide lombo-sacrale

7,6 g2,50,05Cranio

20 g70,13Procedura radiogr. torace

3 giorni10,02RX torace, PA

DoseProcedDoseProced/ / Dose naturaleDose naturale

Dose Dose procedproced/ / DoseRxToraceDoseRxTorace, ,

n.rel.n.rel.

Dose Dose efficace efficace

mSvmSv

tipo di esame tipo di esame ((preocedurapreocedura), 2000), 2000



28D

OSI

in r

adio

diag

nos

tica

DO

SI in

rad

iodi

agn

osti

ca

( do

si t

ratt

e da

Pad

ovan

i et

al.,

Fisi

ca in

Med

, 1:

59-

70, 20

03)

9,0 a108021,6Radiol. Intervent. Periferica

5,9 a70514,1Radiol. interv. cardiologica

6,3 a75215TC addome 4,2 a50110TC Pelvi4,0 a4759,5TC Torace0,9 a1072,1TC testa5,2 a62012,4Ang. Periferica3,6 a4308,6Ang. coronarica1,7 a2054,1Ang. neurologica

2,7 a3206,4Tratto gastroint. Inferiore

DoseProcedDoseProced/ / Dose naturaleDose naturale

Dose Dose procedproced/ / DoseRxToraceDoseRxTorace, ,

n.rel.n.rel.

Dose Dose efficace, efficace,

mSvmSv

tipo di esame tipo di esame ((preocedurapreocedura), 2000), 2000

DOSI e MEDICINA NUCLEAREDOSI e MEDICINA NUCLEARE

10,710,799m99mTcTcSc.tracc.immunologici

99m99mTcTc--collcoll

99m99mTcTc--DMDM

111111InIn--octroctr

131131II--MIBGMIBG

99m99mTcTc--dif.dif.

99m99mTcTc--ECDECD

131131II--iodur.iodur.

201201TlTl--clor.clor.

131131II--NP59NP59

Isotopo

0,70,7Sc.linfatica e linfoghian

4,74,7Scint.ossea o articol.

1,41,4Scintigr. renale8,08,05,15,1

9,69,6

26,626,628,428,481,581,5

Dose eff, mSv

St.scint.neoplasieSt. scitn.di neoplasie

Tomosc.celebr. SPET

Captazione TiroideaSc.miocard.per fusioneScint.surrenal.corticale

tipo di esame, 2000(Padovani et al., Fisica in Med, 1: 59-70, 2003)

RADIOLOGIARADIOLOGIA POVERAPOVERA

Ruanda Ruanda SenegalSenegal

India India EcuadorEcuador

Cina Cina BrasileBrasile

USAUSA--Italia Italia InghilterraInghilterra

0,030,030,080,080,30,31,81,8TOTALETOTALETot. terapiaterapia nucl.Radioterapia

Tot.diagnost.diagn. Nucl.Rx odontoRx medici

dose efficace dose efficace annuaannua

mSv/mSv/perspers

0,030,0009

0,030,050,008

0,00030,04

IIIIII

0,050,11,1

0,20,0009

0,2

0,0080,0010,1

IIII

0,00040,0040,02

0,02

0,0080,0003

0,04

IVIV

0,7

0,7

0,090,01

1

II

(UNSCEAR Report, 1993)



29In molte strutture sanitarieIn molte strutture sanitarie

-- dose erogata dose erogata èè largamente largamente superiore superiore a quella necessaria a quella necessaria

-- rapporti pari a rapporti pari a un fattore 10un fattore 10--100100, , tra la dose massima e minima, tra la dose massima e minima, a parita paritàà di indagine radiologicadi indagine radiologica

-- la la dose eliminabile dose eliminabile èè equivalente, equivalente, se non superiore a quella di se non superiore a quella di tutte le altre fonti artificiali tutte le altre fonti artificiali (centrali nucleari comprese). (centrali nucleari comprese). Fo

nte:

UN

SCEA

R 2

000

richiedi richiedi i i dispositivi di protezione dispositivi di protezione

individuale individuale schermatischermati

Fattore protezione a 80 kVp: • 0,5 mmPb equiv attenua >>20 volte• 0,25 mm Pb equiv. Attenua >>10 volte

Foto

dal

cat

alog

o di

Eur

opro

tex)

dispositivi di protezione dispositivi di protezione individuale individuale schermati per pazientischermati per pazienti

Foto

dal

cat

alog

o di

Eur

opro

tex)



30ESPOSIZIONE DEI NASCITURIESPOSIZIONE DEI NASCITURI

-- effetti deterministici: natura e graviteffetti deterministici: natura e gravitààvariano con dose e etvariano con dose e etàà gestazionalegestazionale

-- morte morte intrauterinaintrauterina, deformazioni, difetti di , deformazioni, difetti di crescita, danni al sistema nervoso, crescita, danni al sistema nervoso, ritardi mentali, riduzione del QI e ritardi mentali, riduzione del QI e alterazioni comportamentali alterazioni comportamentali

-- rilevanti nelle prime 8rilevanti nelle prime 8--15 sett., 15 sett., ma anche fino a 16ma anche fino a 16--25 25

-- probabilitprobabilitàà effetti stocastici effetti stocastici èè(cautelativamente) proporzionale alla dose(cautelativamente) proporzionale alla dose

Fattibene, Risica et al; Med. Pediatr, 1999

paziente e medicina nucleare

A CASA PROPRIA- lavare bene il bagno - lavare biancheria separatamente - usare salviette separate - non abbracciare i nipotini

per un paio di giorni no problem con i bambini di Chernobyl

APPUNTI DI APPUNTI DI RADIOPROTEZIONERADIOPROTEZIONEFISICA TECNICA AMBIENTALEFISICA TECNICA AMBIENTALE, , elio giroletti elio giroletti -- 20052005

dispense su internetdispense su internetwww.unipv.it/www.unipv.it/webgirowebgiro

elio girolettielio giroletti ..UniversitUniversitàà degli Studi di Pavia degli Studi di Pavia dip. Fisica nucleare e teoricadip. Fisica nucleare e teorica

[email protected]@unipv.it -- 038298.7905038298.7905

elio giroletti - Università degli Studi di Pavia · 2009. 11. 17. · Elio GIROLETTI - Università...

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