FISICA AMBIENTALE 1

Radioattività:effetti

Lezioni 25-26

Marie Curie

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

L’E più probabile è 1/3 Emax

Emax

Altri due processi:

Emissione di un positrone

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

Longest lived member I235U: T1/2=8.52 x 108 years

Longest lived member I237Np: T1/2=2.20 x 106 years

< dell’età dell’Universo!

In natura

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 qualitàSv = Gy·Q

Q = 1

Q = 2.3

Q = 10

Q = 20

rem = 0.01 Svparticelle

raggi X, , e-

neutroni termici E 0.025 eV

neutroni, protoni..

THE RADIOACTIVE DECAY LAW

Nuclei al tempo t

Nuclei al tempo t

Costante di decadimento radioattivo

HALF LIFE

ATTIVITÀ

Numero di neutroni

Numero di protoni

THE NUCLIDE CHART

INTERACTIONS OF NUCLEAR RADIATION

Radiation Process Remarks

Alpha

Beta

X e

Neutron

Inelastic collisions with bound electrons

•Inelastic collisions with atomic electrons•Slowing-down in field of nucleus

Photoelectric effect

Compton effectPair Production

Elastic scatteringInelastic scattering

Excitation and ionization

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

The biological stage (~10 min to 10 years)

Chemical stage(~few sec): interazione con molecole della cellula Morte prematura della cella

Ritardo o accelerazione di divisione cellulare

Mutazione

+

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

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 2.0Radiologic workers 50.0 20.0

ICRP(mSv/yr)

Proposed (year 2000)

(mSv/yr)