RADIOPROTEZIONE e RADIOATTIVITA’ NATURALE • • • • • • Le radiazioni in natura e nella vita umana Radiazioni e materia Dosimetria Effetti biologici delle radiazioni Radioattività naturale Rischi da radiazioni e radioprotezione Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 1 Radiazione nucleare Poco penetrante, si ferma con un foglio di carta Poco penetrante, si ferma con un foglio di alluminio Molto penetrante, ha effetto ionizzante Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 2 La radiazione nella materia Radiazioni ionizzanti: - elettromagnetiche (m=0, E=hν) - corpuscolari (m>0, E= ½ mv2) Esempi di radiazione: raggi X, γ, particelle α, β±, p,n,... L’assorbimento delle radiazioni nella materia è un processo molto vario e complesso. I parametri importanti sono: • tipo e energia della radiazione incidente • natura del materiale Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 3 Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti ATOMI • eccitazione • ionizzazione MOLECOLE • eccitazione • ionizzazione • dissociazione STRUTTURE SUB-CELLULARI • blocco biosintesi • effetti genetici • effetti funzioni nucleo CELLULE • blocco della divisione • effetti sul metabolismo DNA • Rottura temporanea legami • Rottura permanente legami Liceo scientifico “Don Bosco” ORGANI • effetti sulla crescita • effetti su funzioni nervose • effetti su risposta umorale Radioprotezione e radioattività naturale pag. 4 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, colpisce il soggetto esposto cedendogli energia. I danni che esso ne riceve dipendono da • Energia • Tipo di radiazione • Organi colpiti • Tempo di esposizione Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 5 Grandezze fisiche di riferimento Attività radioattiva = n. decadimenti/s (“velocità” di decadimento) Unità di misura SI: Becquerel 1 Bq = 1 dec/s 1 Cu = 3.7 x 1010 dec/s Dose assorbita = energia assorbita per unità di massa Unità di misura = Gray, rad Dose equivalente assorbita = energia assorbita che tiene conto dei reali effetti sull’organismo Unità di misura = Sv (Sievert) Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 6 Grandezze fisiche di riferimento Per tener conto del tipo di organo irradiato e del tipo di radiazione si considerano anche fattori moltiplicativi: insieme si definisce la dose efficace QF fotoni, elettroni protoni neutroni (varie energie) particelle alfa, nuclei pesanti Liceo scientifico “Don Bosco” 1 5 5-20 20 w 0.20 0.12 0.12 0.12 0.12 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.01 0.01 0.05 1.00 Organi Gonadi Midollo osseo Colon Polmone Stomaco Vescica Mammella Fegato Esofago Tiroide Cute superfici ossee altri tessuti (tot.) totale Radioprotezione e radioattività naturale pag. 7 In sintesi Dall’emissione... 1. Sorgente radioattiva (Attività) 2. Materiale irraggiato (Esposizione) 3. Assorbimento (Dose) 4. Danno biologico (Dose equivalente e efficace) ...all’assorbimento Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 8 Radioattività naturale Sorgenti extraterrestri (raggi cosmici) Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 9 Radioattività naturale Sorgenti terrestri (radionuclidi naturali) Per esempio famiglie radioattive naturali sono 238U, 235U, 232Th, 40K, 87Rb Elementi radioattivi naturali si trovano nell’atmosfera, nel sottosuolo, nelle acque, … Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 10 Radioattività nel corpo umano Il corpo umano è una “sorgente radioattiva” di attività pari a circa 8000 Bq Elemento Contenuto in peso in un corpo di 70 Kg Radioisotopo Carbonio 16 Kg (23%) 146C Potassio 0.140 Kg (0.02%) 40 Torio 0.1 mg (1.4 10-7%) 232 90Th Uranio 0.1 mg (1.4 10-7%) 238 92U Liceo scientifico “Don Bosco” 19K Radioprotezione e radioattività naturale pag. 11 Dose da radiazioni naturali e artificiali fondo naturale raggi cosmici gas radon 1 mSv/anno 0.26 mSv/anno 1.4 mSv/anno Dosi efficaci rilasciate in alcune tipiche applicazioni (in mSv/esame) Testa Torace Addome Pelvi RX 0,07 0,1 0,5 0,8 TAC 2 10 10 10 Nelle scintigrafie la dose efficace va da 1 a 4 mSv, per la PET la dose è circa 7 mSv. Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 12 Limiti di dose annua Limiti di dose annua per radiazioni artificiali popolazione normale lavoratori esposti Liceo scientifico “Don Bosco” 1 mSv/anno 50 mSv/anno Radioprotezione e radioattività naturale pag. 13 Danni per irraggiamento acuto (tempo inferiore all’ora) Dose (Sv) < 0.25 0.25 – 1 1–2 2–3 4–7 >8 Effetto nessuno lievi alterazioni sangue, raddoppio rischio leucemia e anomalie genetiche notevoli alterazioni sangue, nausea, emorragie intestinali, forte rischio leucemia e anomalie genetiche gravi emorragie, shock, stato di prostrazione morte nel 30-60% dei casi morte nel 100% dei casi Liceo scientifico “Don Bosco” Radioprotezione e radioattività naturale pag. 14