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S.Moretto Fisica Nucleare pag.1

LA RADIOATTIVITA’E GLI EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI

Radioattività• Decadimenti radioattivi• Attività• Legge del decadimento radioattivo• Vita media e tempo di dimezzamento

Effetti biologici delle radiazioni• Range, esposizione• Dose assorbita, equivalente, efficace• Danno biologico• Dosi limite e radioprotezione


IL NUCLEO ATOMICO E L’ENERGIA NUCLEARE

Il nucleo atomico• Struttura atomica• Elementi e isotopi• Forze nucleari• Decadimento radioattivo• Fissione e fusione

L’energia nucleare• Reattori nucleari• Centrali nucleari• La bomba atomica• Le mine antiuomo• Chernobyl• Il nucleare in Italia


Ratomo≈≈≈≈ 105 !

Rnucleo

L’atomo

Rnucleo ≈≈≈≈ 10-15 m = 1 fm

Ratomo ≈≈≈≈ 10-10 m = 1 Å

Z protonimp = 1.67 • 10-27 kg

q = +e = 1.6 • 10-19 C

N neutronimn = 1.67 • 10-27 kg

q = 0

Z elettronime = 9.07 • 10-31 kg

q = -e = -1.6 • 10-19 C

il nucleo è 100000 voltepiù piccolo dell’atomo!

Numero di massa:A = Z + N

Notazione: XAZ


Atomi, nuclei, particelle: le loro dimensioni


Elementi chimici

TAVOLA PERIODICADI MENDELEEV

Elementi chimici: atomi con diverso Z naturali: da idrogeno (Z=1) a uranio (Z=92)artificiali: tecnezio (Z=43) e transuranici (Z>92)


Isotopi

Isotopi: stesso n.protoni Zdiverso n.neutroni N(stessa specie chimica, diversa massa)

stabiliradioattivi(naturali e artificiali)

N

Z

Stabilita’ dei nuclei:Nuclei leggeri (Z ≤≤≤≤ 20) N = ZNuclei pesanti (Z > 20) N > Z

… come si spiega? …


Nel nucleo ci sono Z protoni molto vicini tra loro (d ≈≈≈≈ 10-15 m). Essi risentono delle forze di:

Ma i protoni non si respingono?

attrazionegravitazionale

repulsioneelettrostatica

N102)10(

)1067.1(1067.6

r

mmGF 34

215

22711

2pp

G−

−

−− ⋅−=⋅⋅−=−=

N230)10(

)106.1(109

r

qq

41

F215

2199

2pp

0E =⋅⋅=

πε+= −

−

FE FG FG FEP P

In base alle forze che conosciamo (gravitazionale ed elettromagnetica)

i protoni dovrebbero respingersi violentementee quindi distruggere o impedire la formazione dei nuclei atomici.

A MENO CHE…


A MENO CHE…All’interno dei nuclei atomici si manifesti una ulteriore nuova forzadi attrazione, capace di “incollare” tra loro i protoni vincendo la

loro repulsione coulombiana.

La “colla” nucleare

Caratteristiche della forza nucleare:

• E’ sempre attrattiva

• Si manifesta solo a distanze d ≈≈≈≈ 10-15 m• Vale tra protoni, tra neutroni, tra protoni e neutroni

... ma ancora non basta a spiegare come sono fatti i nuclei...


Guardando i nuclei leggeri...

... si vede che quando ci sono troppi o pochi neutroni

il nucleo non è stabile

Idrogeno: Z=1 Elio: Z=2

La forza nucleare non basta ancora: ci deve essere un’altra forza

responsabile dei decadimenti nucleari

H11

H21

H31

Deuterio

Trizio

instabile!

He22

He32

He42

Non esiste!

He52 instabile!


Ma quanti neutroni ci vogliono nel nucleo?

Né troppi, né troppo pochi!

N

Z

La forza nucleare p-p, p-n, n-n è uguale.Quindi il rapporto tra protoni e neutroni nel nucleonon dovrebbe influenzarne la stabilità, tranne cheper la repulsione elettrostatica tra i protoni.

Invece si verifica che in natura esistono solo

• nuclei leggeri (Z ≤≤≤≤ 20) con N ≈≈≈≈ Z• nuclei pesanti (Z > 20) con N > Z

Altri nuclei non esistono, o – se prodotti –

decadono spontaneamente dopo un certotempo, emettendo particelle, o trasformandosiin altre specie, o spezzandosi in nuclei piùpiccoli.


Il nucleo: Interazione Forte

• Il nucleo consiste di nucleoni, protoni e neutroni, che sono tenuti insieme da forze nucleari forti derivate dallo scambio reciproco di particelle elementari, chiamate mesoni

Nei nuclei radioattivi queste forze non sono sufficienti a vincere le forze repulsive fra nucleoni e viene raggiunto uno stato stabile eliminando l’eccesso di energia sotto forma di radiazione ionizzante.

Gli atomi radioattivi sono presenti in natura ma possono anche essere prodotti artificialmente


Radioattivita’

Radioattività = trasformazione spontanea o artificialedei nuclei con emissione di radiazionecorpuscolare particelleelettromagnetica energia

Quando? Nei nuclei non compresinella “valle di stabilità”:

• nuclei con troppi protoni (Z>92)• nuclei con troppi neutroni• nuclei con pochi neutroni• nuclei con troppa energia

N

Z


Decadimenti radioattivi

2422

42 HeYX N

AZN

AZ ++++→→→→ −−−−

−−−−−−−−+αααα

Nuclei pesanti

νννν++++++++→→→→ −−−−−−−−++++ eYX N

AZN

AZ 11ββββ- + +Nuclei con troppi neutroni

νννν++++++++→→→→ ++++++++−−−− eYX N

AZN

AZ 11ββββ+ + +

Nuclei con pochi neutroni

ννννhXX NAZN

AZ ++++→→→→γγγγ +

Spesso dopo decadimento αααα o ββββ


Decadimenti a catena

decadimenti dell'isotopo 232Thdecadimento αdecadimento β–

232Th

228Ra

228Th224Ra220Rn

216Po212Pb

212Bi212Po208Tl

208Pb (stabile)125

130

135

140

80 85 90

N

Z

228Ac αααα : (Z, N, A) →→→→ (Z–2, N–2, A–4)

ββββ–: (Z, N, A) →→→→ (Z+1, N–1, A)(con emissione di neutrini)

ββββ+: (Z, N, A) →→→→ (Z–1, N+1, A)

γγγγ : (Z, N, A) →→→→ (Z, N, A)

(con emissione di neutrini)

Z


Attività radioattiva

Attività radioattiva = n. decadimenti/s( “velocità di decadimento”)

Unità di misura SI:

becquerel 1 Bq = 1/s

dimensionalmenteuguale all’hertz

1 Bq = 1 decadimento al secondo unità troppo piccola

Unità pratica: curie: attività di 1g di radio

(decadimento αααα: 234Ra 230Rn, t=1620 anni)

1 Cu = 3.7 •••• 1010 Bq


Legge esponenziale negativa

Il decadimento radioattivo è un processo statisticoa probabilità costante (= indipendente dal tempo)

Il n.di nuclei rimasti diminuisce nel tempocon legge esponenziale negativa

... provare per credere... lancio delle monete


Legge del decadimento radioattivo

Il numero dei nuclei che decadono nell’unità di tempoè proporzionale al numero di nuclei presenti:

-∆∆∆∆n/∆∆∆∆t ∝∝∝∝ n

-∆∆∆∆n/∆∆∆∆t = λλλλ•n

n(t) = n0 e-λλλλt

n(t) = n0 e-t/ττττ

λ λ λ λ = costante di decadimento

1/λ 1/λ 1/λ 1/λ = τ τ τ τ = vita media


Periodo di dimezzamento

Vita media ττττ = tempo dopo il quale rimangono il 37 % dei nuclei (=1/e)

Periodo di dimezzamento T1/2 = tempo dopo il quale rimangonoil 50 % dei nuclei

Relazione tra ττττ e T1/2:

n(T1/2) = n0/2 = n0 e-T1/2/ττττ

e-T1/2/ττττ = 1/2

-T1/2/ττττ = ln ½ = -ln2 = -0.693

T1/2 = 0.693 ττττ

T1/2 < ττττ

T1/2

n(t)

tττττ0

0.50 n00.37 n0

n0


Decadimento radioattivo

• I nuclei instabili sono caratterizzati quindi sia dalle radiazioni che emettono sia dal loro tempo di dimezzamento.

• Il decadimento radioattivo è un processo random e la probabilità che un atomo instabile cambi il suo stato ècostante entro un dato periodo

• La probabilità non dipende dalla storia dell’atomo, dal suo stato chimico o fisico, o dal passare del tempo

• Il tasso al quale una quantità di isotopi decade è tuttavia proporzionale al numero di atomi instabili presenti (N)

• t1/2 = ln2 / λ = 0.693 / λ


Misura del periodo di dimezzamento

Per vite medieabbastanza lunghe:misura di attività(contatore Geiger)

Rn0.693

T

T0.693

nn

∆t∆n

R

1/2

1/2

⋅=

⋅===

ττττ

Esempi di periodi di dimezzamento:

decadimento T1/2

3H (ββββ) 12.33 anni14C (ββββ) 5730 anni40K (ββββ) 1.28•109 anni60Co (ββββ) 5.7 anni137Cs (ββββ) 30 anni131I (ββββ) 8 giorni222Rn (αααα) 3.82 giorni235U (αααα) 7.04•108 anni238U (αααα) 4.47•109 anni


La fissione nucleare

I nuclei pesanti (Z>92), se bombardati ad es. con neutroni, tendonoa decadere spezzandosi in due nuclei di massa circa metà di quelladi partenza, emettendo inoltre altri neutroni, che possono provocareuna reazione a catena.

Nella fissione vieneemessa energia:circa 200 MeV(contro i 20 eVdelle reazioni chimiche)

n2SrXe

n3KrBaUUn9438

14054

8936

14456

*23692

23592

++→++→→+

1g di fissione

30000 kWh di energia= consumo familiare

di 5 anni!!!


La fusione nucleare

I nuclei leggeri (Z<15), in condizioni particolari (es. altissimetemperature) in cui riescono ad avvicinarsi l’un l’altro a

piccolissime distanze, possono fondersi a due a due in nuclei piùpesanti.

Nella fusione vieneemessa energia:alcuni MeV(contro i 20 eVdelle reazioni chimiche)

Nel Sole, a ogni secondo, 564500 kg di idrogeno

si convertono in 560000 kg di elio;i restanti 4500 kg diventano energiache viene irraggiata nello spazio.


Radiazioni e vita


Radiazioni naturali e artificiali


Radiazione cosmica


Il radon nel terreno


Radioattività ambientale in Italia


Verso l’energia nucleare: le tappe

Dai fenomeni naturali...

1895: Roentgen raggi X

1896: Becquerel radioattività naturale1898: Curie elementi radioattivi1899: Rutherford radiazioni α, β, γα, β, γα, β, γα, β, γ

1905: Einstein E=mc2

...ai fenomeni artificiali

1919: Rutherford reazioni nucleari

1932: Chadwick neutrone1934: Curie produzione di radioisotopi1934: Fermi neutroni lenti su uranio1938: Hahn-Strassmann fissione1942: Fermi reattore nucleare


Bombardando nuclei di uranio con neutroni si ottengonomoltissime sostanze radioattive.Se i neutroni passano attraverso sostanze particolari(moderatori: es. acqua o paraffina) che diminuisconola loro velocità, l’effetto radioattivo aumenta molto.Inoltre vengono emessi altri neutroni che possono essereutilizzati a loro volta per continuare il processo a catena.

Il neutrone è neutro, e quindi non è soggetto a repulsione elettrica.Ha quindi un’elevata capacità di penetrazione nel nucleo.

I neutroni lenti e l’uranio

1932: scoperta del neutrone


Reazioni a catena

La fissione nucleare può avvenire con reazioni a catena.

Se controllata, è una enorme sorgente di energia!

Se incontrollata, ha effetti devastanti!


Il reattore nucleare

• Cubo di grafite (moderatore dei neutroni)

• barre di uranio• barre di controllo di boro e cadmio(assorbitori dei neutroni in eccesso)

Sollevando o abbassando le barre di controllo, è possibile innescare o bloccare la reazione a catena.

Pila di Fermi,Chicago 1942


Centrali nucleari

Reattore protetto da una campana di rivestimento + sistema di raffreddamento in cui circola acqua.

L’acqua trasformata in vapore mette in azione una turbina collegata con un alternatore che produce energia elettrica.

Il vapore uscito dalla turbina passa in un condensatore dove viene raffreddato e trasformato in acqua. Quest'acqua viene di solito inviata al reattore per essere riutilizzata.


Lo sminamento umanitario

Tecniche nucleari possono essere preziosi alleati in tempo di pace. Un esempio: le MINE ANTIUOMO.

Ogni anno: 20000 vittime per “vecchie” mine antiuomo (20% bambini).

Sminamento troppo costoso:ispezione del terreno con sensori

di anomalia allarme estrazionee neutralizzazione esplosivo

tempo: > 30 minuticosto: 300-1000 $falsi allarmi: 99 %

Tutti gli esplosivi contengono azoto in gran quantità (20-30%,

contro il <2 % normale) I terreni minati sono ricchissimi di azoto


Il nucleare contro le mine antiuomo

INFN Padova, Bari, Pavia.Bombardando con neutroni il terreno, si può rivelareuna anomala quantità di azoto.

Reazione di cattura neutronica:14N + n 15N + γγγγ (Eg=10.8 MeV)

Metodo proposto:• tubo portatile (dimensioni 50 cm) azionato da robot• neutroni da fissione spontanea di 252Cf• rivelazione dell’energia mediante scintillatori• analisi automatica (computer) durante le successive ispezioni• intervento umano solo dopo la conferma


L’energia nucleare è “buona” o cattiva”?

Come ogni cosa, ha vantaggi e svantaggi.

Fissione: + facile innesco e controllo- costo e produzione combustibile

forte inquinamento radioattivopericolo di catastrofe

Fusione: + disponibilità illimitata combustibilenessun inquinamento

- difficile innesco (altissime temperature)


Energia nucleare


Il disastro di Chernobyl

Chernobyl, Ucraina, 26 aprile 1986

Per un test:interruzione del vapore +disattivazione sistemi di sicurezza

reazione a catena incontrollata energia 100 volte superiore

aumento di temperatura fusione del reattore

aumento di pressione esplosione del “tetto”

incendio della grafite per 10 giorni

Nube radioattiva in tutta Europa:131I T1/2 ≈≈≈≈ 8 giorni137Cs T1/2 ≈≈≈≈ 30 anni


Chernobyl prima e dopo


Rinunciare all’energia nucleare?

La verità è che non vi abbiamo mai rinunciato...

Con la decisione di fermare le nostre centrali non abbiamo rinunciato all'energia nucleare: l'abbiamo resa una nuova fonte d'importazione.Nel frattempo il nostro sistema energetico continua a dipendere per oltre l'80% dall'estero.

L'energia elettronucleare soddisfa il 18% del fabbisogno elettrico mondialee il 35% di quello europeo. Dal 1995 a oggi, anche l'Italia ha importatoelettricità nucleare dall’estero per quote variabili fra il 14 e il 18%.

Bilanciamento tra pro e contro: ma nei contro esiste la possibilitàdi perdita di vite umane più il problema (ancora irrisolto) delle scorie


Il nucleare in Europa


Il nucleare ai nostri confini

Mappa delle fonti di un possibile inquinamento nucleare per l’Italia.

Il nostro Paese è circondato da una serie di centrali nucleari stanziate a pochi centinaia di km dai confini.

Sono evidenziati in rosso i centri di rilevamento di radiazioni che dovrebbero dare tempestivamente l’allarme in caso di incidente nucleare.

Dal 1987 l'Italia ha chiuso col nucleare, ma 13 centrali straniere sono a un passo da noi. L'Anpa (Agenzia nazionale per la protezione ambientale)

le considera come se fossero praticamente nel territorio italiano, per le conseguenze di un incidente sulla popolazione e sull’ambiente.


Il nucleare in Italia

In Italia non esistono più centrali nucleari: le 4 esistenti, aCaorso (PC), Trino (VC), Latina, Garigliano (FR), sono statesmantellate e messe in sicurezza.


Verso la bomba

Il processo di fissione realizzato da Fermi in Italia nel 1934 viene capito solo nel 1939 da Hahn e Strassmann in Germania.Negli Stati Uniti, dove Fermi e molti altri sono emigrati dopole leggi razziali del 1938, si teme che la Germania produca labomba atomica.

I fisici europei emigrati negli Stati Uniti, con l’appoggiodeterminante di Einstein, convincono il presidenteRoosevelt della necessità di iniziare le ricercheper costruire la bomba prima della Germania.

"Se avessi saputo che i tedeschi non sarebbero riusciti a costru"Se avessi saputo che i tedeschi non sarebbero riusciti a costru"Se avessi saputo che i tedeschi non sarebbero riusciti a costru"Se avessi saputo che i tedeschi non sarebbero riusciti a costruire ire ire ire

lllla bombaa bombaa bombaa bomba atomica, non avrei mai alzato un dito.atomica, non avrei mai alzato un dito.atomica, non avrei mai alzato un dito.atomica, non avrei mai alzato un dito.““““Albert Einstein Albert Einstein Albert Einstein Albert Einstein


Los Alamos

Dicembre 1941: gli USA entrano in guerraEstate 1942: Roosevelt crea il Progetto Manhattan per le ricerchesulla bomba atomicaDicembre 1942: Fermi realizza il reattore nucleare (pila di Fermi)Marzo 1943: inizia in gran segretola costruzione della cittadella diLos Alamos (direttore Oppenheimer)Novembre 1944: si capisce che laGermania non riuscirà ad arrivarealla bomba. Inizia il dubbio degliscienziati: non ci sono più motiviper la bomba.Primavera 1945: alcuni scienziatiscrivono a Roosevelt: fermiamoci!Aprile 1945: muore Roosevelt.


Via alla bomba!

Aprile 1945: Truman nuovo Presidente USA. Finisce la guerra in Europa. Il Giappone non si arrende.Giugno 1945: un gruppo di fisici (Oppenheimer, Fermi e altri) chiede di lanciare subito la bomba sul Giappone; un altro gruppodi fisici (Slizard e altri) chiede di usare la bomba solo nel deserto,a scopo dimostrativo. Truman decide per il lancio sul Giappone.Luglio 1945: pronti 2 tipi di bombe,a uranio 235 e plutonio 239. Lanciodimostrativo nel Nuovo Nessico:potenza: 20000 tonnellate di tritolo.Ultimatum al Giappone: respinto.

6 agosto 1945: Hiroshima9 agosto 1945: Nagasaki


La bomba atomica

Principio contrarioa quello del reattore: fissione totalmenteincontrollata.

Tempi accelerati: uso di neutroni veloci eliminato il moderatore

Si ha fissione quando l’uranio supera una certa massa critica

per “programmare” l’esplosione, il combustibile viene suddiviso inpiù parti, e la reazione viene innescata mediante un normaleesplosivo, posto sulla testata, che fa “scontrare” le diverse parti di uranio.

In base ai danni che si vogliono procurare, l’esplosione vienefatta avvenire a una certa quota, determinata da un altimetro.

la bomba di

Hiroshima


Hiroshima e Nagasaki

Hiroshimauranio 235

98% distruzione70000 morti

Nagasakiplutonio 239

47% distruzione75000 morti

La scienza in crisiPrima bomba: necessaria? sgomento...Seconda bomba: inutile! rabbia!...


Effetti biologici delle Radiazioni:

•Range, esposizione•Dose assorbita, equivalente, efficace•Danno biologico•Dosi limite e radioprotezione


Le radiazioni nella materia

Ogni radiazione, interagendo con la materia, cede energiaalla struttura atomica/molecolare del materiale attraversato.

Se l’energia ceduta è sufficiente(radiazioni ionizzanti: E ≥≥≥≥ 100 eV),

si verificano nel materiale effetti distruttivi(frammentazioni, rotture di legami, ionizzazione,...).

Radiazioni ionizzanti:- elettromagnetiche (m=0, E=hνννν) raggi X e γγγγ- corpuscolari (m>0, E=½mv2) particelle α, βα, βα, βα, β±±±±, p,n,..

L’assorbimento delle radiazioni nella materia è un processomolto vario e complesso. I parametri importanti sono:

tipo e energia della radiazione incidente, natura del materiale.


Interazione radiazione materia

• Le radiazioni interagiscono fortemente con atomi e molecole che incontrano

• Hanno energia sufficiente a produrre ionizzazione e perciò sono chiamate radiazioni ionizzanti

• Il prodotto finale è il danno indotto nel materiale


Interazione radiazioni (X)

• I raggi X vengono assrobiti tramite il trasferimento della loro energia a elettroni atomici come i fotoni luminosi

• Ix = I0 exp(-µ x)

• I0 = intensità all’ingresso del materiale

• Ix intensità ad una distanza x dalla superificie

• coefficiente di assorbimento del materiale, µ , (aumenta con il numero atomico)

(più il materiale è denso maggiore è l’attenuazione)

Il grado di penetrazione dipende anche dall’energia


Emissione e assorbimento di radiazioni

Le radiazioni emesse da una sorgente radioattiva vengono irraggiate nello spazio in tutte le direzioni.

Una loro frazione, dipendente

dall’angolo solido e dalla distanza (I∝∝∝∝ΩΩΩΩ/r2), colpisce il soggetto esposto cedendogli energia.

I danni che esso ne riceve

dipendono dall’energia, dal tipo di radiazione, dagli organi chene vengono colpiti.


Penetrazione (range)

0

10

20

0

10

20

cm

cm

γγγγ da 60Co γγγγ da elettroni protoni

E=1.3 MeV E=25 MeV E=200 MeV

Radiazioni α,β,γα,β,γα,β,γα,β,γin diversi materiali...

... e nel corpo umano(impiego terapeutico)

Range R (∝∝∝∝E) =distanza media

percorsa nella materia


Schermi protettivi


Esposizione

I raggi X e γ γ γ γ nella materia provocano ionizzazione,cioè creano coppie di ioni carichi.

Esposizione (dose irraggiata) =misura della ionizzazione prodotta da una radiazione in un materiale

Materiale di riferimento: aria (1 cm3, 0oC, 1 atm)

Unità di misura:

SI: C/kg

pratico: Röntgen 0.33•109 C in 1 cm3 di aria a 0oC, 1 atm

1 R = 2.58•10-4 C/kg


Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti

ATOMIeccitazioneionizzazione

MOLECOLEeccitazioneionizzazionedissociazione

STRUTTURESUB-CELLULARI

blocco biosintesieffetti geneticieffetti funzioni nucleo

CELLULEblocco della divisioneeffetti sul metabolismo

ORGANIeffetti sulla crescita

effetti su risposta umoraleeffetti su funzioni nervose


Dose assorbita

Dose = energia assorbita per unità di massa

D = ∆∆∆∆E/∆∆∆∆mUnità di misura:

SI Gray = J/kgpratico rad = 100 erg/g

m = massa delmateriale assorbitore,non della radiazione!

1 Gy = 100 rad

Problema: la stessa dosedovuta a radiazioni diversee/o assorbita da materiali diversiproduce effetti/danni diversi!


Dose equivalente

Per uniformità si definisce una radiazione standard: raggi X a 200 keV

Efficacia Biologica Relativa: RBE = D(X 200 keV)/DR

= rapporto tra le dosi della radiazione standard e della radiazione Rche producono lo stesso effetto nel materiale di riferimento.

Unità di misura:SI Sievert = RBE• Graypratico rem = RBE•rad 1 Sv = 100 rem

Dose equivalente = RBE Dose


Dose equivalente

Al posto della RBE si usa ilfattore di qualità QFche tiene conto degli effettiglobali di ionizzazione

Radiazione QF

fotoni, elettroni 1protoni 5neutroni (varie energie) 5-20particelle alfa, nuclei pesanti 20

es. 1 Gy (αααα) = 10 Sv1 Gy (X 200 keV) = 1 Sv

Dose equivalente = RBE DoseDose equivalente = RBE Dose

Dose equivalente = QF DoseDose equivalente = QF Dose

Dose equivalente Dose equivalente tiene conto del tiene conto del tipo di tipo di radiazione!radiazione!


Dose efficace

Ulteriore problema: la stessa dose equivalenteassorbita

in organi o tessuti diversi produce effetti/danni diversi!

Dose efficace = dose equivalente “pesata” a seconda del diverso impatto sugli organi:

DeffDeff = = ww••DeqDeq = = ww••QFQF••DD


Fattore di peso w

Organi wgonadi 0.20midollo osseo 0.12colon 0.12polmone 0.12stomaco 0.12vescica 0.05mammella 0.05fegato 0.05esofago 0.05tiroide 0.05cute 0.01superfici ossee 0.01altri tessuti (tot.) 0.05

totale 1.00

A ogni organo/tessuto siassegna un fattore di peso w.

La somma dei fattori di peso di tutti gli organi è 1

(su tutto il corpo: dose efficace = dose equivalente)


Dall’irraggiatore all’irraggiato: sintesi

Dall’emissione...

...all’assorbimento

Sorgente radioattivaAttività becquerel, curie

Materiale irraggiatoEsposizione C/kg, röntgen

AssorbimentoDose assorbita gray, rad

Danno biologicoDose equivalente/efficace

sievert, rem


Gli effetti biologici dipendono da...


Dose da radiazioni naturali e artificiali

Radiazioni naturali Dose media annuale

Sorgenti esterne 1 mSvraggi cosmici 0.5 mSvradiazione ambientale 0.5 mSv

Sorgenti interne 0.25 mSv40K,226Ra,228Ra,210Pb,14C,222Rn (nel sangue)

totale 1.25 mSv

Dose media assorbita in una radiografiaAddome 1 mGyUrografia endovenosa 30 mGyColonna lombare 20 mGyTorace 7 mGyRadioscopia 100 mGy per min.


inserire schermi allontanarsi abbreviare le procedure

Tempo di esposizione

L’irradiazione dipende da:materiale interposto distanza tempo di esposizione

RADIOPROTEZIONE

E’ determinante la durata dell’esposizione:una stessa dose, assorbita senza danno su tempi lunghi,

può essere letale se assorbita in tempi brevi(irraggiamento acuto).


Limiti di dose annua

Dosi efficaci annue in mSvRadiazioni Dose media

popolazione

Raggi cosmici 0.39Radiazione terrestre 0.46Radionuclidi naturali nel corpo 0.23Radon e suoi discendenti 1.3

TOTALE rad.naturali 2.4

Rad.diagnostica medica 0.33(paesi industrializzati 1.1 )

Dosi efficaci annue in mSvRadiazioni Dose media

lavoratori

Attività ciclo nucleare 2.9Attività altra industria 0.9Attività diagnosi/terapia medica 0.5

MEDIA in attività con radiazioni 1.1

Limiti di dose annua per radiazioni artificiali:

popolazione normale 1 mSv/annolavoratori esposti 50 mSv/anno


Danno biologico per irraggiamento acuto

In caso di dose assorbita su tutto il corpo in qualche ora:

Dose (Sv): Effetto:< 0.25 nessuno0.25 – 1 lievi alterazioni sangue, raddoppio rischio

leucemia e anomalie genetiche1 – 2 notevoli alterazioni sangue, nausea,

emorragie intestinali, forte rischio leucemiae anomalie genetiche

2 – 3 gravi emorragie, shock, stato di prostrazione4 – 7 morte nel 30-60% dei casi> 8 morte nel 100% dei casi

160000 volte la dose limite dei lavoratori professionalmente esposti!


Dosi annuali e dosi acute: sintesi


…


Dosimetria


La ionizzazione Specifica


Grandezze dosimetriche


Dose Biologica Equivalente

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