INTERNATIONAL CBRNE MASTER COURSES SERIES
COLLANA DI SICUREZZA CHIMICA, BIOLOGICA, RADIOLOGICA E NUCLEARE

Director
Carlo B
Full Professor (RtD) – President of the Scientific Board of the International Master
Courses in Protection Against CBRNe events, University of Rome Tor Vergata –
President of the Scientific Board of CBRNe Book series
Scientific Board
Leonardo P
Full Professor – Director of International Master Courses in Protection Against CBRNe
events and Director of Department of Biomedicine and Prevention, Faculty of Medicine
and Surgery, University of Rome Tor Vergata
Pasquale G
Senior Researcher – Coordinator of International Master Courses in Protection Against
CBRNe events and of Quantum Electronics and Plasma Physics Research Group,
Department of Industrial Engineering, University of Rome Tor Vergata
Tiziano L
Prime Minister’s Office – Coordinator Training and Education Department
Francesco C
Prime Minister’s Office – Civil Protection Department
Vittorio Francesco C
Ministry of Defense – SMD I REPARTO
Vincenzo R
Ministry of Interior
Franco S
Ministry of Defense – NBC School of Rieti
Vincenzo T
Ministry of Interior – Department of Public Safety
Emanuele F
V Department – General Direction for Politics Affaires and Security, Foreign Office
Luciano C
Ministry of Interior – Department of National Fire Fighters
Roberta F
ENEA–Italian National Agency for New Technology, Energy and Sustainable Economic
Development
Sandro S
ENEA–Italian National Agency for New Technology, Energy and Sustainable Economic
Development
Massimo C
INGV–National Institute for Geophysics and Volcanology
Giovanni R
National Health Institute
Antonio G
Responsible for the relationships with the Italian private entities of the International
Master Courses in Protection Against CBRNe events
Editorial Board
Sandro M
Associate Professor – Didactic Management Unit of International Master Courses in
Protection Against CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Andrea M
Senior Researcher – Didactic Management Unit of International Master Courses in
Protection Against CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Francesco U
Professional Journalist – Didactic Board of International Master Courses in Protection
Against CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Lugi S
Professional Journalist – Didactic Board of International Master Courses in Protection
Against CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Francesco G
Didactic Management Unit of International Master Courses in Protection Against
CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Dieter R
Co–owner of Hotzone Solutions Group – Didactic Management Unit of International
Master Courses in Protection Against CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Fabrizio D’A
Didactic Management Unit of International Master Courses in Protection Against
CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Paolo Maurizio S
Didactic Management Unit of International Master Courses in Protection Against
CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Daniele D G
Didactic Management Unit of International Master Courses in Protection Against
CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Mariachiara C
Didactic Management Unit of International Master Courses in Protection Against
CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
Orlando C
Didactic Management Unit of International Master Courses in Protection Against
CBRNe events, University of Rome Tor Verga
Alessandro S
Didactic Management Unit of International Master Courses in Protection Against
CBRNe events, University of Rome Tor Vergata
INTERNATIONAL CBRNE MASTER COURSES SERIES
COLLANA DI SICUREZZA CHIMICA, BIOLOGICA, RADIOLOGICA E NUCLEARE
CBRNe
Peace cannot be kept by force; it can only be achieved by understanding.
Albert E
The CBRNe Book Series was born as an initiative of the Directive Board and of
the Scientific Committee of “International Master Courses in Protection Against
CBRNe events” (www.mastercbrn.com) at the University of Rome Tor Vergata.
The evolution and increase in Security and Safety threats at an international level
place remarkable focus on the improvement of the emergency systems to deal
with crisis, including those connected to ordinary and non–conventional events
(Chemical, Biological, Radiological, Nuclear, and explosives). In every industrial
Country there are multiple entities with specialized teams in very specific fields,
but the complexity of the events requires professionals that not only have specific
know-how, but also expertise in the entire relevant areas. Given the global interest
in these issues, the Department of Industrial Engineering and the Faculty of
Medicine and Surgery of the Tor Vergata University organize the international
Master Courses in “Protection against CBRNe events”: I Level Master Course
in “Protection against CBRNe events” ( ECTS) and II Level Master Course in
“Protection against CBRNe events” ( ECTS). These courses aim at providing
attendees with comprehensive competences in the field of CBRNe Safety and
Security, through teaching and training specifically focused on real needs. Both
Master Courses are designed according to the spirit of the Bologna Process for
Higher Education, the Italian law and educational system. The Master Courses are
organized also in cooperation with the following Italian Public Entities:
—
—
—
—
—
Presidenza del Consiglio dei Ministri (Prime Minister’s Office);
Ministero della Difesa (Ministry of Defence);
Ministero dell’Interno (Ministry of The Interior);
Istituto Superiore di Sanità (National Health Institute);
Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (National Institute for Geophysics
and Vulcanology);
— ENEA (Italian National Agency for New Technology, Energy and Sustainable
Economic Development);
— University Consortia CRATI, MARIS and SCIRE;
— Comitato Parlamentare per l’Innovazione Tecnologica (Parliamentary Committee for Technological Innovation).
And together with the following International Entities:
—
—
—
—
—
—
—
OPCW (Organization for the Prohibition of Chemical Weapons)
NATO Joint Centre Of Excellence (Czech Republic);
NATO SCHOOL of Oberammergau (Germany);
HotZone Solutions Group (The Netherlands);
VVU– Sternberk (Czech Republic);
Seibersdorf Laboratories GmbH (Austria);
Chernobyl Centre (Ukraine).
All the above–mentioned organizations have signed official cooperation agreements with the University of Rome Tor Vergata in the aim of Master course activities. The Master have also cooperation with OSCE, IAEA, ECDC, KEMEA in the
aim of the didactical activities and we are working to formalize this collaboration
with a formal cooperation agreement.
Both Master Courses have been officially granted the “NATO selected” status
and have been included in the NATO Education and Training Opportunities
Catalogue (ETOC) and also they are supported by OPCW.
The purpose of the CBRNe book series is to give a new perspective of the
safety and security risks from both a civil and military point of view, touching all
the aspects of the risks from the technological to the medical ones, talking about
agents and effects, protection, decontamination, training, emergency management,
didactic, investigation, communication and policy.
The authors will be experts of the sector coming from civil, military, academic/research and private realities. A special thanks for the realization of this series
goes to Prof. Carlo Bellecci for his initial encouragement, continuous support and
help.
Romeo Gallo
Radioattività
Un manuale per i First Responder
Copyright © MMXV
Aracne editrice int.le S.r.l.
www.aracneeditrice.it
[email protected]
via Quarto Negroni, 
 Ariccia (RM)
() 
 ----
I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica,
di riproduzione e di adattamento anche parziale,
con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi.
Non sono assolutamente consentite le fotocopie
senza il permesso scritto dell’Editore.
I edizione: novembre 
Indice

Prefazione

Capitolo I
Radioattività
.. Alcuni utili richiami,  – .. La radioattività,  – ... Radiazioni
direttamente ionizzanti,  – ... Radiazioni indirettamente ionizzanti, 
– ... Radiazioni alfa, beta e gamma, .

Capitolo II
Principali grandezze radiologiche
.. Il pericolo radiologico,  – .. Le grandezze radiologiche,  –
.. Grandezze di sorgente: l’attività,  – ... L’attività (A),  – ... Il
tempo di dimezzamento,  – .. Interazione delle radiazioni ionizzanti
con la materia,  – ... La sezione d’urto,  – ... Interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia – particelle cariche,  – ... Interazione
delle radiazioni ionizzanti con la materia – radiazioni indirettamente ionizzanti,  – ... Grandezze caratteristiche delle interazioni tra radiazioni e
materia,  – ... Energia media di ionizzazione,  – .. Grandezze di
campo,  – ... Grandezze di campo – fluenza e flusso di particelle,  –
... Grandezze di campo – fluenza e flusso di energia,  – ... Grandezze
di campo: l’esposizione (X),  – ... Grandezze di campo: il kerma (K),  –
... Relazione tra l’esposizione (X) ed il kerma (K),  – .. Grandezze di
dose,  – .. La dose assorbita (D),  – ... Relazione tra l’esposizione
(X) e la dose assorbita (D),  – ... Condizione di equilibrio delle particelle
cariche (EPC),  – ... Relazione tra la dose assorbita (D) ed il kerma
(K),  – ... La dose assorbita nel corpo umano,  – ... La misura della
dose assorbita: il principio di Bragg–Gray,  – .. Principi di radioprotezione e grandezze di radioprotezione,  – ... Dose equivalente (H), 
– ... Dose efficace (E),  – ... Relazione tra campo e dose nel corpo
umano,  – ... Limiti di dose,  – .. Grandezze operative, .

Indice


Capitolo III
Misure di dose da irradiazione esterna: gli strumenti
.. Rivelatori attivi: principali caratteristiche,  – ... Sensibilità,  –
... Risoluzione energetica,  – ... Funzione di risposta,  – ... Linearità,  – ... Efficienza di rivelazione,  – ... Risposta temporale:
tempo morto,  – .. Rivelatori attivi: rivelatori a gas,  – ... Rivelatori
a gas – principio di funzionamento,  – ... Camere a ionizzazione, 
– ... Contatore proporzionale,  – ... Contatori Geiger Muller,  –
.. Rivelatori a scintillazione,  – ... Materiali scintillanti,  – ... I
fotomoltiplicatori,  – .. Rivelatori allo stato solido: semiconduttori,  – .. Rivelatori passivi: principali caratteristiche,  – .. Dosimetria a termoluminescenza,  – ... Dosimetri a termoluminescenza
TLD,  – .. Dosimetria a pellicola fotografica,  – ... Proprietà
delle pellicole,  – ... Film–badge,  – .. Dosimetri chimici e dosimetri calorimetrici,  – ... Dosimetri chimici,  – ... Dosimetri
calorimetrici, .

Capitolo IV
Protezione dalle radiazioni ionizzanti
.. Protezione dalle radiazioni ionizzanti: rapporto tra dose e tempo di
esposizione,  – .. Protezione dalle radiazioni ionizzanti: influenza
della distanza – costante specifica gamma,  – ... La costante specifica
gamma (k),  – ... L’uso della costante specifica gamma per il calcolo
diretto della dose,  – ... Dose assunta da un soccorritore in movimento
verso la sorgente,  – ... Dose assunta da un soccorritore in movimento nell’area irradiata,  – .. Protezione dalle radiazioni ionizzanti:
schermature,  – ... Buona e cattiva geometria,  – ... Effetto di
build–up,  – ... Spessore di dimezzamento,  – ... Schemi realizzati
con più materiali,  – ... L’intensità della radiazione oltre lo schermo, 
– .. Intervento con sorgente sconosciuta,  – ... Dose assorbita da
un soccorritore in movimento verso una sorgente sconosciuta,  – ... Dose
assorbita da un soccorritore in movimento nell’area irradiata, .

Capitolo V
Contaminazione radioattiva
.. Cause della contaminazione,  – .. Interventi,  – ... Principi generali per gli interventi,  – ... Livelli di intervento e livelli di
intervento derivati – Campo di applicazione,  – .. Contaminazione: conseguenze per l’uomo,  – .. Contaminazione del corpo umano, 
– .. Tempo di dimezzamento biologico e tempo di dimezzamento
effettivo,  – .. Dose impegnata,  – .. Metodi di valutazione delle
esposizioni,  – .. Coefficienti di dose efficace impegnata, .
Indice


Capitolo VI
Il trasporto di materie radioattive
.. Tipi di colli,  – .. Limiti al contenuto dei colli,  – ... Collo
esente,  – ... Collo industriale,  – ... Collo di tipo A,  –
... Collo di tipo B,  – ... Collo di tipo C,  – .. Imballaggi
contenenti materie fissili,  – .. Limiti di livello di radiazione, 
– .. Test,  – .. Indice di trasporto (IT o TI),  – .. Indice
di sicurezza per la criticità (CSI),  – .. Categorie dei colli,  –
.. Etichette ed indicazioni per i colli,  – .. Condizioni per lo
stivaggio dei veicoli ed il trasporto, .

Capitolo VII
Le vecchie unità di misura

Allegato I

Allegato II

Bibliografia
Prefazione
La riduzione delle risorse energetiche fossili, la riduzione delle risorse
di acqua potabile, e la guerra per il controllo delle risorse energetiche,
costituiscono una parte delle cause della attuale crisi globale, la quale
potrebbe portare ad un evento CBRNe (Chimico, Biologico, Radiologico, Nucleare, ed esplosivo) intenzionalmente provocato. Questo
tipo di eventi potrebbe anche essere la conseguenza di un rilascio
accidentale di sostanze (ad esempio un incidente che coinvolga un
camion contenente una sostanza chimica industriale tossica), o di
eventi naturali come uno tsunami o un terremoto. Ciò detto, l’alta
percentuale di rischio connessa al loro possibile verificarsi è palese.
L’emergenza CBRNE non è da intendersi esclusivamente come un
evento di guerra o terroristico, ma anche come derivante da un evento
involontario o naturale.
Parlando di eventi accidentali ti tipo radiologico, quello che forse
ci ha colpito di più, ma negativamente, è stato il disastro nucleare di
Fukushima Daiichi, cioè la catastrofe alla centrale nucleare di “Fukushima I” dell’ marzo . Il disastro si verificò dopo che lo tsunami,
innescato dal terremoto di Tohoku, colpì la centrale nucleare, e notevoli quantità di materiali radioattivi furono rilasciati a partire dal 
marzo. Questo è diventato il più grande incidente nucleare dopo il
disastro di Chernobyl del , e il secondo (con Chernobyl) di livello
 sulla “International Nuclear Event Scale” (INES). . persone
furono dovute essere evacuate dalla zona, circa . morirono a
causa di sisma e tsunami, e circa . decessi sono stati attribuiti (ad
agosto ) alle condizioni di evacuazione, come il vivere in alloggi
temporanei e per la chiusura di ospedali.
È facile associare un evento nucleare ad una guerra: Hiroshima
e Nagasaki sono due momenti scioccanti ed indimenticabili della
nostra storia contemporanea. I bombardamenti atomici delle città di
Hiroshima e Nagasaki in Giappone sono stati condotti dagli Stati Uniti
durante le ultime fasi della Seconda Guerra Mondiale nel . Questi


Prefazione
due eventi sono ad oggi gli unici casi di uso di armi nucleari in guerra.
La bomba atomica Little Boy fu sganciata sulla città di Hiroshima
il  agosto , seguita dalla bomba Fat Man sulla città di Nagasaki
il  agosto. Entro i primi due/quattro mesi dai bombardamenti, gli
effetti acuti delle radiazioni uccisero circa .–. persone a
Hiroshima e circa .–. a Nagasaki, quasi la metà dei decessi
è avvenuta il primo giorno. Nei mesi successivi, un gran numero di
persone morirono per gli effetti delle ustioni, delle malattie da radiazioni e a causa di altre lesioni aggravate dalla malattia. In entrambe
le città, la maggior parte dei morti furono civili, anche se Hiroshima
aveva una guarnigione di dimensioni ragguardevoli.
Infine, per dare una descrizione più generale dello scenario internazionale, è necessario descrivere alcuni eventi CBRNe legati al
terrorismo. Parlando di attacchi terroristici R–N, uno dei più noti è
l’omicidio di Alexander Litvinenko. Nel Regno Unito, Litvinenko
diventò giornalista per un sito indipendentista ceceno. Il  novembre  Litvinenko improvvisamente si ammalò e fu ricoverato in
ospedale. Per diversi giorni soffrì di diarrea grave e vomito. Ad un
certo punto non riuscì più a camminare senza assistenza. Per diverse
settimane le condizioni di salute di Litvinenko peggiorarono e i medici cominciarono a indagare a fondo sulle cause della sua malattia.
Litvinenko era diventato fisicamente debole, e trascorse periodi di
incoscienza. Morì tre settimane più tardi, diventando la prima vittima
confermata della sindrome da radiazione acuta indotta da polonio–.
Secondo i medici, “l’omicidio di Litvinenko rappresenta un punto di
riferimento inquietante: l’inizio di un’era di terrorismo nucleare”.
Questa analisi ha una sola conclusione: il modo corretto di affrontare queste emergenze è quello di costruire un team altamente preparato
di Tech Advisors e First Responders per sostenere i Top Decision Makers
non solo nell’affrontare l’evento di un rilascio di agenti pericolosi,
ma principalmente per gestire le sue conseguenze sul territorio, immediatamente e nel medio e lungo termine. Al momento attuale,
esperti del genere sono davvero pochi e di solito concentrati nelle
amministrazioni centrali.
Questo libro è uno strumento importante e utile per i First Responders finalizzato fornire a questi una conoscenza, basata sulla pratica,
delle radiazioni e dei rischi ad esse connessi. Il testo consente anche
di imparare a valutare i rischi che gli stessi First Responders e la popola-
Prefazione

zione corrono in caso di evento R–N. Esercizi, esempi e casi studio
rendono il testo interessante e interattivo. È uno dei più interessanti
e completi libri di testo per i First Responders che devono affrontare
eventi R–N.
Andrea Malizia
Capitolo I
Radioattività
Prima di passare a specifiche trattazioni, è opportuno richiamare
alcuni concetti di base sulla radioattività.
.. Alcuni utili richiami
L’atomo può essere schematizzato come un sistema planetario costituito dal nucleo e dagli elettroni che gli ruotano intorno su orbitali atomici.
Gli elettroni hanno carica elettrica, negativa, di ,·- coulomb. Il nucleo è costituito da neutroni e protoni. I neutroni sono
particelle neutre, mentre i protoni hanno carica elettrica positiva, di
valore uguale a quella degli elettroni. Complessivamente l’atomo è
neutro, quindi il numero di elettroni è pari a quello dei protoni. Dal
numero e dalla distribuzione degli elettroni derivano le caratteristiche
chimiche degli elementi. Dalla combinazione chimica degli atomi, di
uguali o diversi elementi, si ottengono le molecole, che sono le più
piccole particelle di una sostanza che ne possiedono le proprietà. La
massa dell’atomo è concentrata quasi esclusivamente nel nucleo. Gli
elettroni hanno una massa quasi . volte più piccola della massa
dei protoni o dei neutroni che a loro volta hanno masse quasi uguali e
pari ad  unità di massa atomica. Gli elementi vengono caratterizzati
dal numero atomico (numero di protoni, uguale al numero di elettroni),
indicato con Z, e dal numero di massa (numero dei protoni sommato al
numero dei neutroni), indicato con A. Il generico elemento X viene
indicato così:
A
X
Z
Attualmente gli elementi chimici noti sono  e, sulla base del loro
numero atomico, vengono ordinati nella tavola periodica. Quelli con


Radioattività
Figura .. Gli isotopi dell’idrogeno.
numero atomico superiore a  sono stati ottenuti artificialmente e
sono comunemente detti transuranici, essendo l’uranio l’elemento
naturale con il più alto valore di Z, pari appunto a .
Nell’indicazione dell’elemento talvolta il numero atomico viene
omesso, poiché caratteristico e costante per ogni singolo elemento. Ha
invece rilevanza, particolarmente in radiologia, il numero di massa
che, a parità di elemento, può essere variabile. Per semplicità gli
elementi possono essere quindi indicati con il loro simbolo seguito
dal solo numero di massa. Ad esempio, il radio 
Ra, con numero

atomico pari a  e numero di massa pari a , può essere indicato
come Ra–. Gli atomi di uno stesso elemento, dunque, possono
esistere con diverso numero di neutroni. Le caratteristiche chimiche
restano invariate, mentre cambiano le caratteristiche nucleari, avendo
numeri di massa diversi. Tali atomi sono detti isotopi o nuclidi. Di un
elemento alcuni isotopi possono essere radioattivi e vengono detti
radioisotopi o radionuclidi. Nella Fig. . è rappresentato l’idrogeno ed i
suoi isotopi: il deuterio, isotopo stabile, ed il trizio, isotopo radioattivo.
.. La radioattività
Con il termine radioattività si intendono i fenomeni originati dai “radionuclidi”, nuclei di atomi instabili per la loro composizione (numero
di neutroni e protoni). I radionuclidi, tendono ad una condizione di
stabilità attraverso un processo nel tempo, detto di “disintegrazione” o
. Radioattività

“decadimento”, con l’emissione di radiazioni sotto forma di particelle
(radiazione alfa, radiazione beta, neutroni) e/o onde elettromagnetiche. A seguito del decadimento il radionuclide si trasforma in un altro
nuclide. Se anche quest’ultimo non è stabile, il processo si ripeterà
attraverso una così detta catena di decadimento, sino ad ottenere un isotopo stabile. I radionuclidi possono essere di origine naturale oppure
artificiale, creati dall’uomo variando la struttura di nuclei di atomi stabili. Nel loro percorso le radiazioni nucleari sono capaci di trasferire la
loro energia agli elettroni degli atomi delle sostanze che attraversano
potendoli far fuoriuscire dall’atomo, dando luogo al fenomeno detto
di ionizzazione. Per questo motivo si parla di “radiazioni ionizzanti”.
Le radiazioni ionizzanti possono essere direttamente ionizzanti (alfa,
beta) o indirettamente ionizzanti (raggi gamma, raggi X, neutroni). L’energia ceduta dalla radiazione ad un elettrone dell’atomo, può anche
essere non sufficiente a produrre ionizzazione ma solo la transizione
dell’elettrone ad un’orbita superiore. In questo caso si ha l’eccitazione
dell’atomo a cui segue una diseccitazione con l’emissione di un fotone.
Figura .. Radiazioni.