Laboratorio di Fisica Nucleare
Sis – 2007/2008
La radioattività
naturale e il radon
Emanuele Ciancio
Laboratorio di Fisica Nucleare
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Le fonti di radioattività naturale sono
principalmente:
• raggi cosmici
• rocce uranifere
• radon
Nella troposfera la fonte principale
di radioattività è rappresentata dal
radon.
I raggi cosmici sono rilevanti negli
alti strati dell’atmosfera, mentre le
rocce uranifere nel sottosuolo
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Il radon è la fonte principale di
radioattività naturale con cui
l’uomo entra in contatto in quanto:
• è un elemento gassoso
• è presente nella catena di decadimento dell’uranio
• è un forte emettitore alfa
• ha un tempo di decadimento piuttosto breve
• ha un peso maggiore dell’aria
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Caratteristiche del radon (Rn):
numero atomico: Z = 86
numero di massa del principale isotopo: A = 222
posizione nella tavola periodica: gruppo VIII (gas nobile)
tempo di dimezzamento: τ = 3,823 giorni
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Il Rn-222 appartiene alla cosiddetta catena di
decadimento del radio (linea rossa),talvolta
chiamata anche dell’uranio:
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Il Rn-222 è un prodotto del decadimento dell’U-238.
L’elemento da cui discende direttamente è il Ra-226
e decade in Po-218
226Ra (1600 a) → 222Rn (3.82 g) → 218Po (3.1 min)
Osservando i numeri di massa si capisce
che i decadimenti sono di tipo α (A=4)
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L’importanza del radon sta nel fatto che, a differenza di tutti
gli altri prodotti di decadimento radioattivo, il radon è l’unico
elemento nello stato gassoso a temperatura ambiente.
Questo significa che viene rilasciato nell’atmosfera dal
sottosuolo dalle rocce granitiche e dalle acque sorgive e
può accumularsi negli ambienti chiusi, specialmente quelli
semiinterrati.
Se respirato può causare danni notevoli ai polmoni. Le
particelle alfa infatti sono facilmente schermate dalla pelle
ma se vengono a contatto con gli organi interni possono
danneggiare fortemente le cellule.
Si è calcolato che il radon è la seconda causa di cancro ai
polmoni dopo il fumo.
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Il radon penetra
nelle case dal
terreno.
In particolare i
terreni formati da
alcuni tipi di
rocce: tufo,
granito e porfido
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La concentrazione di radon in Italia
In ogni regione
esistono però
notevoli variazioni
di concentrazione
di radon da zona a
zona
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Esistono limiti di legge per la presenza di radon in luoghi chiusi
In Italia è stata recepita la normativa europea
dell’Euratom, espressa nei decreti leggi:
• raccomandazione 90/143/Euratom del 21/02/90
limite ambienti residenziali
vecchi: 200 Bq/m3
nuovi: 400 Bq/m3
• Decreto Legislativo 26.05.2000 n. 241 e direttiva
96/29/Euratom del 13.05.96
limite ambienti di lavoro:
500 Bq/m3
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Unità di misura della radioattività:
• bequerel (Bq) = transizioni al secondo: 1Bq = 1s-1
• curie (Ci) = attività di 1g di Ra-226: 1Ci = 3.7×1010 Bq
• gray (Gy) = energia (dose) assorbita per kg di materia: 1Gy = 1J/kg
• sievert (Sv) = dose equivalente: 1Sv = 1 J/kg
La dose equivalente è la dose assorbita moltiplicata per
un fattore di qualità adimensionale Q che dipende dal tipo
di radiazione assorbita e da un altro fattore
adimensionale N che dipende dal tipo di tessuto biologico
che assorbe la radiazione. Il sievert serve quindi a
quantificare il danno biologico da radiazioni ionizzanti
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Fattori di conversione Gy - Sv
radiazione
energia
Q
fotoni
indif.
1
elettroni e
muoni
indif.
1
neutroni
< 5 keV
10-100 keV
100keV–2MeV
2 MeV-20MeV
> 20 MeV
5
10
20
10
5
protoni
> 2 MeV
5
alfa
indif.
20
organo
N
gonadi
0,20
midollo spinale,
colon, polmone,
stomaco
0,12
vescica, cervello,
seno, rene, fegato,
muscoli, esofago
pancreas, intestino,
milza, tiroide, utero
0,05
ossa, pelle
0.01
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Metodi e strumenti di misura della radioattività naturale
• metodi passivi (senza corrente elettrica):
 rivelatori a tracce nucleari
 camere a ionizzazione ad elettrete
 canestri con carbone attivo
• metodi attivi (con corrente elettrica)
 camere a ionizzazione
 camere a scintillazione
 camere a barriera di superficie
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I rivelatori a tracce nucleari (dosimetri passivi) sono
costituiti da materiali plastici tali che la ionizzazione
provocata dai raggi alfa provochi danni permanenti al
materiale (buchi nanometrici).
Sono poco costosi
ed indicati per
misure di lunga
durata in ambienti
chiusi
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Le camere a ionizzazione
a elettrete sono costituiti
da un disco di teflon
carico elettricamente in
modo permanente
(elettrete). Gli ioni di
segno opposto raccolti
dall’elettete diminuiscono
la carica totale. Dalla
differenza tra carica
iniziale e finale si risale
alla concentrazione di
radon nell’ambiente
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I canestri al carbone attivo contengono carbone in
grado di assorbire parte del radon ambientale. La
quantità di radon assorbita deve essere rilevata in
laboratorio per mezzo di scintillatori liquidi o
spettroscopia gamma
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La strumentazione attiva permette di effettuare misure
istantanee e di rilevare simultaneamente altre variabili
ambientali (temperatura, umidità, pressione, ecc.)
Le camere a ionizzazione sono rilevano al differenza di carica
su catodo dovuta agli ioni prodotto dai decadimenti radioattivi
Le camere a scintillazione sono ricoperte da materiali
(ZnS) che emettono fotoni se colpiti da particelle alfa
I dispositivi a barriera di superficie contengono
filtri che lasciano passare solo le particelle alfa
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Come difendersi dal radon?
È possibile prevenire i danni da radon attraverso la:
• depressurizzazione del suolo
• ventilazione degli ambienti
• ventilazione del vespaio
• pressurizzazione dell’edificio
• sigillatura dell’edificio
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depressurizzazione del suolo
ventilazione del vespaio
Fonti: ARPA, APAT