Rischi da radiazionizzanti e norme di radioprotezione Breve

Rischi da radiazionizzanti e norme di radioprotezione Breve sintesi per il Laboratorio di Fisica da: Radiation Protection, Marco Silari and Marilena Streit-Bianchi, CERN (2007)

Percezione del rischio

Quantificazione del rischio (1)

Quantificazione del rischio (2)

Rischio di lesioni da alcune attività

Quantità dosimetriche (1) • Attività: numero di disintegrazioni/secondo A, si misura in – 1 Bq (becquerel) = 1 dis. /s – 1 Ci (curie) = 3. 7× 1010 Bq (attività di 1 g di Ra) • Dose assorbita: energia depositata per unità di massa, D = d. E/dm, si misura in – 1 Gy (gray) = 1 J/kg – 1 rad = 0. 01 Gy • Il rapporto Dose assorbita/Attività non è costante ma dipende da: – – – Tempo di esposizione: Dose Tempo Distanza dalla sorgente di radiazione: Dose 1/(Distanza)2 Presenza di schermi “Qualità” della radiazione (tipo, energia): v. dose efficace H Tipo di tessuto o materiale irradiato

Radiotossicità • 4. 2 Gy = 4. 2 J/kg aumentano la temperatura di un litro d’acqua di appena 10 -3 ºC, tuttavia … – una dose di 1 Gy (riferita all’intero corpo) ricevuta in breve tempo causa una grave malattia da radiazione, e una di 4 Gy causa la morte nel 50% delle persone esposte • La radiotossicità dipende dal radionuclide e dalle modalità di irradiazione: ad es. una sorgente di 241 Am (emettitore α) con attività di 1 k. Bq, se ingerita, produce una dose efficace di 27 m. Sv, maggiore del limite annuo per un lavoratore professionalmente esposto (v. più avanti la definizione di dose efficace H e dei limiti)

Effetti biologici della radiazione 1) Effetti deterministici (reazioni del tessuto) 2) Effetti stocastici (incerti e a lungo termine) Fotoni ed elettroni hanno un basso LET (linear energy transfer) < 10 ke. V/µm, si trova che gli effetti deterministici dipendono in modo semplice dalla dose assorbita D; quando sono in gioco particelle ad alto LET come neutroni, protoni, α, etc. è necessario ‘pesare’ la quantità fisica ‘dose assorbita’ D con il fattore RBE (radio biological effectiveness)

RBE • RBE per un tipo di particella = rapporto tra la dose assorbita di raggi X (fotoni) e la dose assorbita di particelle in questione a parità di effetto biologico (ad es. sopravvivenza delle cellule = 10%) • RBE = 1 per fotoni, elettroni e muoni, RBE >1 per altre particelle

Quantità dosimetriche (2) • Dose equivalente: correlata alla dose assorbita D, tiene conto degli effetti biologici: H = Q·D, si misura in – 1 Sv (sievert) = 1 J/kg – 1 rem = 0. 01 Sv • Il fattore di qualità Q (spesso indicato con w. R ‘radiation weighting factor’) dipende dal tipo di radiazione e in alcuni casi dall’energia dei quanti di radiazione:

Quantità dosimetriche (3) • Esposizione: grandezza ausiliaria X facilmente misurabile con una camera a ionizzazione, data dal numero di cariche create per unità di massa (di solito, aria secca a pressione e temperatura standard); X si misura in – 1 R (roentgen) = 2. 58× 10 -4 C/kg • Il tasso (rateo) di esposizione d. X/dt è strettamente correlato alla attività A della sorgente e alla distanza d dalla sorgente (in assenza di schermatura): – d. X/dt = ΓA/d 2 dove la costante Γ dipende debolmente dalla sorgente: Sorgente Γ (Sv·h-1·Bq-1·m 2) Na-22 3. 0× 10 -13 Co-57 3. 3× 10 -13 Co-60 3. 3× 10 -13 Cs-137 0. 9× 10 -13 Rn-222 2. 1× 10 -13 La dose assorbita nel tessuto molle per radiazione X, γ è proporzionale all’esposizione: 9. 3× 10 -3 Gy/R

Assorbimento/attenuazione (1) • Particelle α e β perdono energia gradualmente nel materiale, fino al completo arresto • Raggi X, raggi γ e neutroni sono attenuati in intensità dal materiale

Assorbimento/attenuazione (2) • Carta Plastica Pb Cemento • Le sorgenti beta vengono schermate di solito con plexiglass, quelle gamma con piombo

Sorgenti naturali di radiazioni

Dose da sorgenti naturali e artificiali Dose media da sorgenti naturali: 2. 4 m. Sv/anno (varia da un luogo a un altro entro un fattore 3; circa la metà è dovuta a inalazione di Radon)

Dose equivalente da raggi cosmici Dose equivalente annua per equipaggi di voli commerciali = 3 m. Sv Dose equiv. per un volo A/R Ginevra – Los Angeles = 0. 1 m. Sv

Dosi da esami radiografici

Rischi da esposizione a radiazioni • Rischio addizionale = tasso di incidenza della malattia in una popolazione esposta – tasso di incidenza in una popolazione non esposta Organi più sensibili ad alte dosi ricevute in tempi brevi: - Sistema nervoso - Intestino, polmoni - Midollo spinale - Occhio (opacità dopo 0. 25 Sv, cataratta dopo 2 -10 Sv)

Limiti annui di dose (CERN) Organo Limite annuo per i lavoratori professionalmente esposti per i lavoratori non esposti e i visitatori Intero corpo 20 m. Sv 1 m. Sv Cristallino 150 m. Sv Pelle, mani e piedi 500 m. Sv Principio ‘ALARA’: le dosi individuali e il numero di persone esposte devono essere mantenute As Low As Reasonably Achievable