Brevi note sulla valutazione dell’impatto ambientale
e sulla salute da reazioni nucleari calde e fredde
Paolo Pasquinelli, biologo
(Già Capo Sezione del Laboratorio di Radiopatologia e Radiotossicologia del CRESAM
di San Piero a Grado, Pisa. Attualmente componente del Lab. di Ricerca Sociale UNIPI)
Riassunto
L’impatto ambientale, dovuto ad incidenti di tipo nucleare, sarà oggetto
di brevi note che comprendono la descrizione di percorsi già definiti con
l’aggiunta di report sulla valutazione di contaminazioni specifiche
presentati dallo stesso autore in contesti scientifici. Di seguito verranno
illustrate alcune interazioni delle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti
con la materia vivente ed i conseguenti danni biologici.
Brevi considerazioni sulla cosiddetta “fusione fredda”, quali ipotesi
d’attenzione biologica, costituiranno il finale della lettura.
COHERENCE 2011Roma, mercoledì 14 Dicembre 2011, ore 14.00/20.00- Casa dell'Aviatore, viale dell'Università 20
Short communication by Paolo Pasquinelli biologist.
Abstract
The environmental impact by nuclear accidents and its
consequences will be described in a brief communication
note from known methods to the illustration of two
international/national personal reports which contain
assessment of specific contaminations. Also the author will
rapidly review to an explanation of some biological effect of
the Ionizing and Non Ionizing Radiation and their damages.
Other simple personal considerations, about the so named
“cold fusion” hypothesis, concerning the biological point of
view will be analyzed.
“COHERENCE 2011”Roma, 14 Dec.2011, h.14-20. Casa dell'Aviatore - Viale dell'Università 20
Distinsione tra “Incident” e “Accident”
Nomenclatura internazionale nucleare.
Le differenza sostanziale risiede nelle conseguenze
che l’avvenimento può produrre.
-“Nuclear incident”
Piccola probabilità che avvenga,
modesta portata dei danni conseguenti.
-”Nuclear accident”
Piccola probabilità che avvenga, notevole/grave
portata dei danni conseguenti.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
Scala INES (International Nuclear and Radiological Event
Scale) in ordine crescente da 0 (senza alcuna
conseguenza sulla sicurezza) a 7 (ingente rilascio esterno
di materiale radioattivo – 131Iodio >10x1015 Bq – con
effetti acuti sulla salute della popolazione, area vasta e
gravi conseguenze sull’ambiente).
Peta 1015
Scala INES (International Nuclear and Radiological event
scale)
7 Incidente catastrofico
6 Incidente grave
0
5 Incidente con conseguenze significative
4 Incidente con conseguenze locali
3 Guasto grave
2 Guasto
1 Anomalia
0 Deviazione (non significativo per la sicurezza)
Sintesi di un percorso già adottato sulla valutazione delle
conseguenze derivate da severi incidenti nucleari (reattori
ed impianti).
Ambiente
-Informazioni adeguate-
-Aree di valutazione dell’impatto ambientale da
rilascio di radioattività
-Analisi del rischio e filosofia di sicurezza
-Monitoraggio e Raccolta di materiali per analisi
-Management delle bonifiche
I passaggi in rosso richiedono tempistiche rapide
Il passaggio in blu si prolunga per tempi molto lunghi ed ha costi elevatissimi
“COHERENCE 2011”Roma, 14 Dec.2011, h.14-20. Casa dell'Aviatore - Viale dell'Università 20
-Informazioni adeguateIncidenti severi (nuclear accident)
E’ necessario seguire la sequenza degli eventi in real time e le
caratteristiche del rilascio, considerando l’importanza conoscere:
PSA (Probabilistic Safety Assessment)
-la valutazione delle probabilità di fusione del core del reattore.
-la valutazione delle sequenze del rilascio nell’ambiente
-analisi delle possibili conseguenze da rilascio ambientale
ACA (Accident Consequence Assessment)
-L’approccio deterministico che tiene conto della combinazione tra le
caratteristiche del rilascio e delle condizioni atmosferiche.
PCA (Probabilistic Consequence Assessment)
-La valutazione delle conseguenze complessive sull’impatto ambientale dopo
aver conosciuto le condizioni dell’evento attraverso le condizioni reali e
probabilistiche.
Calcoli probabilistici
Fase 1
Verifiche reali
Probabilità di fusione del
core
Sequenze dell’incidente
Fase 2
Probabilità di rilascio
nell’ambiente
Sequenze del rilascio ambientale
Fase 3 (PCA)
Conseguenze sulla
salute
Ipotesi
dei costi
$£€
Sorgente/i
dell’Incidente nucleare
calcoli
Dati
Meteorologici
Modelli
dispersione
atmosferica
Topografia
Rielaborazione da: Environmental
Consequences of Releases from
Nuclear Accidents. Ulf Tveten.
Inst. For Energy Technology
Kieller, Norway. Mar.1990
Effetto
piuma
Sorveglianza attiva
Emissioni e
rilasci
Modelli di
deposizione con
aria umida e
secca
Calcolo della dose
sulla popolazione
Contaminazione
del suolo e
risospensione
Rielaborazione da: “Environmental Consequences of Releases from Nuclear Accidents”
Ulf Tveten. Inst. For Energy Technology.Kieller, Norway. Mar.1990
Fase iniziale
Fase tardiva
Evacuazioni e riallocazioni
nell’immediato
Aree e numero di
persone affette
Costi
economici
iniziali
Dose iniziale
attesa sulla
popolazione
Restrizioni e
decontaminazioni
Dose tardiva
attesa sulla
popolazione
Effetti sulla
salute
Effetti sulla
salute
Effetti totali (iniziali e tardivi sulla salute)
Costi economici totali
$£€
Aree e numero di
persone affette
Costi
economici
tardivi
Esempio di valutazione d’impatto ambientale da
campionamenti in differenti zone, riferiti al 137Cs
AIRP-Convegno Nazionale di Radioprotezione: Sanità e Ambiente.
Ricerca e Radioprotezione Operativa. Verona 16-18 Sett.2004
AIRP-Convegno Nazionale di Radioprotezione: Sanità e Ambiente.
Ricerca e Radioprotezione Operativa.
Verona 16-18 Sett.2004
Polveri e risospensioni
radioattive in Kosovo 2003
AIRP-Convegno Nazionale di Radioprotezione: Sanità e Ambiente.
Ricerca e Radioprotezione Operativa. Verona 16-18 Sett.2004
Fattori multirischio conseguenti ad eventi cosiddetti
“caldi” di origine bellica.
Particolato atmosferico e nanoparticelle.
Oltre al già noto problema dell’U depleto si
aggiungono talvolta fattori di multirischio quali ad
esempio le nanoparticelle di metalli pesanti
stabili (Pb) provenienti da risospensioni di
polveri da impianti industriali metallurgici distrutti
dai bombardamenti, come nel caso di verifiche
ambientali eseguite in Kosovo dal 2001 al 2003.
Ciò aumenta i rischi salute della popolazione
comunque esposta.
AIRP-Convegno Nazionale di Radioprotezione: Sanità e Ambiente.
Ricerca e Radioprotezione Operativa. Verona 16-18 Sett.2004
Fukushima emissioni di 137 Cs
Nature | Newmaps identify radiation hot spots
Independent studies plot fallout from Japanese
nuclear disaster.
Edwin Cartlidge
14 November 2011
Nature 14 novembre 2011
Andreas Stohl del Norwegian Institute for
Air Research di Kjeller, ha stimato le
emissioni totali di Cesio-137 a 36 × 1015 Bq.
Si tratta di un valore molto più alto del limite
inferiore contenuto nel rapporto di Yasunari
di 5,6 × 1015 Bq, ed è anche maggiore della
più recente stima del governo, pubblicata in
giugno, pari a 15 × 1015 Bq.
Directly comparing Fukushima to Chernobyl –
Nature, September 07, 2011
The International Atomic Energy Agency in June states that Fukushima
has released 1.5x1016 becquerels (Bq) of Cs-137—about a fifth of the Cs137 from Chernobyl. The total radioactive release from Fukushima is
currently estimated at about 5.5% of Chernobyl, which spewed an
incredible 1.4x1019Bq.
Cs-137 has a half-life of 30 years, and it's
considered the major long-term contaminate for
both accidents.
..the radiation
released by
Fukushima in June
to 7.7x1017 Bq
The bottom line here is that Fukushima and
Chernobyl are comparable, and a comparison
really helps underscore the differences.
Fukushima's heavy containment vessels limited
the spread of some dangerous isotopes, but the
coastal location makes marine contamination a
much bigger issue than it ever was for Chernobyl.
L’assorbimento dei radionuclidi dipende dalla loro forma chimico fisica.
Ad esempio la forma colloidale di un radioisotopo se risulta inerte all’inizio può
poi modificarsi con il tempo, così come le specie mobili possono essere
inertizzate da componenti del suolo.
Le specie a basso peso molecolare assumono maggior importanza per l’uptake.
La materia e’ estremamente complessa, se si considera che l’Ambiente e’ inteso
in estrema visione “Ecosistema Pianeta”, per gli incidenti nucleari gravi 7.
Danni somatici e danni genetici da Radiazioni Ionizzanti:
I danni micro-somatici (deterministici) a livello di RNA e DNA,
durante la mitosi e meiosi, trasformano le cellule normali in
potenziali cellule cancerogene (sono dose-dipendenti).
I danni genetici (stocastici) si ripercuotono sulle future generazioni
e sono, dal punto di vista etico, i più immorali e irreversibili.
Organi emopietici: midollo osseo, milza, linfonodi.
Organi secretori: Tiroide e sistema endocrino
Vi è incertezza riguardo al periodo di latenza
tra irradiazione e comparsa del tumore. Da 1
a 7 anni per la leucemia e 10-30 anni per i
tumori solidi.
Per la tiroide la latenza e’ più breve.
Dipende dall’età, dall’esposizione
dell’individuo e dalla quantità di Iodio 131
assorbito dalla ghiandola.
Affinità metabolica dei radionuclidi,
alcuni esempi
Affinità metabolica ed effetto mimetico tra elementi radioattivi e stabili
In particolari organi del corpo degli organismi superiori.
Uomo, animali e piante sono soggette oltre che all’uptake
anche al trasporto metabolico.
(ɛ cattura elettronica)
134Xe β- 329.9 Mev
134Ba
(2.06y) ɛ 169.9 Mev
137Cs (30,09y) β- 188.4 Mev
137 Ba
si inseriscono al posto del K stabile nel contenuto nei tessuti animali e vegetali
(entrambi metalli alcalini del 1° gruppo)
134Cs
90Y
(28.78y) β- 0.54 Mev
si inserisce al posto del Ca stabile nelle ossa (entrambi metalli alcalino terrosi del
secondo gruppo)
90Sr
(5.27y) β- 2.82 Mev
complesso vitaminico B
131I (8.02d) β- 0.97 Mev
stabile (mimetismo)
60Co
60Ni
131Xe
entra nelle vie metaboliche della produzione del
viene captato dalla tiroide al posto dello Iodio
R.I. Danno causato dai radicali liberi, idrolisi, deaminazione
Danno a singolo filamento. Riparabile per l’uso dell’altro filamento
come stampo dagli enzimi riparatori. Sistema BER (Base Excision
Repair). DNA glicosidasi, DNA- AP endonucleasi
DNA polimerasi, DNA ligasi.
Danno da UV su più lunga catena (una trentina di nucleotidi).
Intervento del sistema NER (Nucleotide Excision Repair) che
srotola la catena distorta e ripara l’eventuale rottura.
Danno a doppio filamento su cellule in divisione (mitosi o
meiosi). Difficile riparazione.
Traslocazione. Nuova sintesi. Possibili errori d’appaiamento.
Quindi riparazione mutagenica se la cellula non va in apoptosi
(Cell suicide)
NHEJ (Non Homologous End Joning). DNA Junk elimina i
resti.
http://www.airpcomunica.it/27giu/Moccaldi.pdf
LET (Linear Energy Transfer) è la cessione di energia per unità di
percorso lungo il passaggio della radiazione ionizzante con un
corpo (parametro della qualità della radiazione).
Basso LET (ɣ,X)- alto LET (α, protoni, neutroni)
----------------------------negli ultimi tempi ha ripreso vigore il dibattito sull’applicabilità del
modello lineare senza soglia (Linear No Threshold, LNT), poiché
le recenti ricerche radiobiologiche hanno evidenziato la
complessità della risposta cellulare. (Mauro Belli et al.)
Radiolisi dell’acqua
h+H2O
=>
H2O+ +e-
e- +H2O
=>
H 2 O-
H 2 O+
=>
H+ + OH
H 2 O-
=>
H + OH-
Ossidazioni. Effetto indotto
maggiore di 2-3 volte nei tessuti
ossigenati a parità di radiazioni
O2 + H
=>HO2 fortemente ossidante
HO2 + e- =>HO2HO2- + H+ =>H2O2
H2O2 + 2H =>2H2O
Radiazioni non ionizzanti e materia vivente
-I campi a onda corta modificano l’orientamento degli spin
elettronici e inducono traslazioni elettroniche e molecolari
con la formazione di dipoli.
-Le microonde modificano lo stato di rotazione delle
molecole e modificano la temperatura cellulare, mentre i
raggi IR ne modificano lo stato vibrazionale.
-La penetrazione nei tessuti dipende dalla frequenza e
dalla quantità d’acqua in essi contenuta.
CMS (Campi Magnetici Statici) – omogeneità- intensità 1T=103Gauss- durata
esposizione- direzione del campo rispetto all’ oggetto
ELF (campi magnetici variabili di bassa frequenza) –variabilità nel tempofrequenza-onda continua o discontinua- caratteristiche dell’impulsoimpulso/pausa-direzionalità- intensità di campo elettrico mV/cm e di campo
magnetico mT.
Interferenza con
l’acqua
Le microonde, una
parte dell’IR e l’UV
Cedono grandemente
energia ai sistemi
acquosi
Un esempio a me caro La Fotosintesi.
Come potrebbero interferire gli ELF?
-I metallo-enzimi o i metallo composti (Mg-clorofilla)
risentono dell’azione dei campi ELF.
-Il trasporto di elettroni lungo la catena di donatori ed
accettori, nei diversi fotosistemi puo’ variare dai pico
ai milli secondi. Si potrebbero avere tappe più lente
nella catena multienzimatica.
-La ferredossina e’ una proteina sensibile
-le pompe di membrana (Na+ K+) possono raccogliere
energia e favorire i flussi di ioni.
Studio degli effetti delle microonde sulla germinazione dei semi: un
approccio metodologico. E.Cini, A Bennici, P.Pasquinelli et al. Ing.
Agraria Anno XXVIII n.1
Venivano ipotizzate soglie rispetto alla potenza ed al tempo di
esposizione, oltre le quali si ha una diminuizione della germinazione, al
di sotto delle quali si ha invece un aumento della germinazione dei semi
trattati.
Dentro il Cloroplasto: Clorofille e
carotenoidi
ENERGIA LUMINOSA E FOTOSISTEMI
Ferredoxin
Accettore
di Hill
Fenomeni magnetomeccanici:
orientamento di macromolecole
Fenomeni magnetoelettrici:
temporanee anomalie dell’onda
T elettrocardiografica,
alterazione dei parametri di
funzionamento dei pacemaker
Effetti termici: aumento della
temperatura delle regioni
corporee irradiate, in particolare
delle gonadi
Due parole sulla cosiddetta “ fusione fredda”
Quando la reazione è innescata, ovvero quando la barretta di Ni (o Pd) cede
più energia di quanta sia necessaria per il riscaldamento della stessa, vi può
essere anche una debole e discontinua emissione di radiazione gamma che
potrebbe testimoniare una possibile origine nucleare di tale fenomeno. Finora
quantità apprezzabili di neutroni sembrerebbero non essere state viste.
Comunque se la reazione coinvolge o i gusci elettronici dell’atomo o il nucleo,
essa necessariamente produce emissioni di radiazione.
Se si trattasse di fenomeni dovuti alla formazione di positroni da Idrogeno o
Deuterio conseguenti all’elettrolisi ed alla loro spinta artificiale nel reticolo del
metallo, la mia modesta ipotesi si sposta sull’annichilazione di un positrone
con un elettrone ed emissione di gamma. Materia-antimateria e diagramma di
Feynman.
Pannelli di sali di boro per i neutroni o lamina cadmio. Schermatura dai gamma
dopo loro attenuazione con schermo d’acqua?
Se non e’ un neutrone di fissione può essere che rimanga dentro la cella e quindi
non esca. Tuttavia si tratterebbe sempre di un impianto che va inserito in impianto
nucleare, seppur di modeste dimensioni o di più impegnative dimensioni.
I prodotti esauriti necessiteranno di riciclo adeguato (aspetto secondario
dell’esperimento o dell’impianto)
Grazie per l’attenzione
dipinto su tela 90X100 in tecnica mista.
Paolo Pasquinelli