Nel post precedente abbiamo imparato cosa sia la radioattività. Ricordiamo che si tratta del rate di decadimento di un certo elemento: A = dN/dt , ovvero il numero di decadimenti al secondo, che corrisponde a 1Bq (1 bequerel). Questa quantità ci aiuta a capire la quantità di isotopo radioattivo che abbiamo di fronte, e dipende da quanto ciascun elemento è prono a decadere.
Questo si misura tramite il tempo di dimezzamento, o emivita, dell’elemento, ovvero il tempo in cui l’elemento, a causa del proprio decadimento, si riduce della metà. Quando un elemento decade, o si trasforma in un altro elemento, lo fa attraverso il rilascio di energia, che avviene sotto forma dell’emissione di particelle (alfa, beta, gamma …).
Queste particelle, ora libere di viaggiare, attraversano la materia e depositano la propria energia nel materiale che attraversano. In fisica delle particelle, si definisce la quantità dE/dX, ovvero la quantità di energia depositata per unità di cammino. Si può però anche considerare la quantità di energia depositata per unità di massa D = dE/dm. Questa grandezza si chiama “dose assorbita” e si misura in gray (1Gy = 1Joule/ 1Kg). In radioprotezione si preferisce definire una grandezza diversa, chiamata “dose equivalente“.
La dose equivalente serve per misurare gli effetti biologici della radiazione sul corpo umano o nello specifico di un particolare organo o tessuto. La dose equivalente (H) corrisponde alla dose assorbita moltiplicata per un coefficiente che tiene conto di quanto una radiazione è in grado di danneggiare il corpo: H = w*D. Il coefficiente w è pari ad 1 nel caso dei raggi gamma, i fotoni, che sono considerati la radiazione di riferimento. Nel caso della radiazione alpha, più dannosa per i tessuti umani, ha un valore pari a 20.
L’unità di misura della dose equivalente è il sievert (1Sv), anche se talvolta si incontrano ancora i rem (roentgen equivalent man), con fattore di conversione 1Sv = 100 rem. L’unità standard sono comunque i sievert. Questa unità è utile perché è indipendente dal tipo di radiazione, quindi una dose equivalente di 1Sv produce lo stesso danno biologico indipendentemente dal tipo di radiazione. Bisogna ancora tener conto, però, delle situazioni in cui l’irraggiamento non è uniforme. Inoltre diversi organi hanno diverse sensibilità e assorbimento della radiazione.
Se la radiazione colpisce zone non sensibili, come per esempio una mano, l’effetto può essere molto basso o addirittura nullo. Quando invece la radiazione colpisce organi sensibili, come fegato, ovaie o testicoli, gli effetti possono essere molto gravi. Per questo è stata definita la “dose efficace“, E, che corrisponde alla dose equivalente H moltiplicata per un altro fattore T che tiene conto del diverso comportamento dei diversi organi: E = T*H. Anche la dose efficace è misurata in sievert.
Se siamo di fronte a elementi radioattivi siamo soggetti a una dose di radiazione che dipende dal tempo di esposizione e dalle protezioni che abbiamo a disposizioni per schermarla. Generalmente questo tipo di irraggiamento è meno pericoloso, in quanto sta a noi limitare il tempo di esposizione e proteggerci adeguatamente.
Una volta allontanati dalla sorgente non siamo più soggetti alla radiazione e il pericolo è scampato. Ben diversa invece è la situazione quando l’elemento radioattivo, o radionuclide, viene ingerito o inalato dal nostro corpo. In questo caso, infatti, la radiazione proviene dall’interno del corpo e non abbiamo mezzo di schermatura né un modo per allontanarci dalla sorgente.
Inoltre, in questo caso, l’effetto di un elemento sul corpo umano non dipende unicamente dalle sue proprietà radioattive, ma anche dalle sue proprietà chimiche e tossicologiche. È quindi utile caratterizzare ogni elemento non solo con il suo tempo di dimezzamento radioattivo, ma anche con la sua emivita biologica, ovvero il tempo necessario al corpo umano per evacuare la metà del radionuclide per mezzo di processi metabolici.
Conoscendo tutte queste definizioni possiamo quindi capire cosa voglia dire ALI, Annual Limit of Intake, ovvero il limite annuale di introduzione di radionuclidi. Questo è il minimo valore di introduzione di qualsiasi radionuclide tale che qualsiasi organo di un uomo medio subisca una CDE di 0.5 Sv, o una CDE efficace di 0.05 Sv. CDE sta per Committed Dose Equivalent e corrisponde alla dose causata dall’introduzione di un radionuclide all’interno del corpo per un periodo di 50 anni.
Questa quantità è utilizzata per valutare la dose accettabile di esposizione da parte dei lavoratori che devono essere in contatto con sorgenti radioattive. Il campo di studio che si occupa di questi calcoli è detto dosimetria e si basa sull’accurata valutazione di fattori di conversione tra tutte queste grandezze (e altre quali la dose ambientale equivalente). Al contrario di ciò che si potrebbe immaginare, chi lavora nel campo dell’industria nucleare non è l’unico ad essere esposto a sorgenti radioattive. I lavori che sono soggetti a radioprotezione comprendono:
- Industria nucleare(mining, milling,combustibile,reattori,riprocessamento)
- Medicina diagnostica(Raggi X)
- Medicina nucleare (uso terapeutico e diagnostico di radionuclidi per ex.in diagnostica funzionale)
- Dentisti
- Veterinari
- Produzione e distribuzione di radioisotopi
- Acceleratori
- Aviazione civile
- Radiografie industriali (test non non-distruttivi, analisi cristallografiche etc)
- Irradiazioni industriali (sterilizzazione, conservazione alimenti etc.)
- Industria Gas e petrolio
- Luminescenza ed altri usi industriali
- Educazione
- Lavori in miniere (nel 1991 4.7 milioni di persone nel mondo, Uranio ( 90000 ore lavorativeore lavorative))
In taluni casi (come i tecnici nelle centrali, i radiologi negli ospedali, talvolta negli acceleratori e in ambienti industriali) è opportuno che il lavoratore abbia sempre con se un dosimetro, uno strumento che misura la quantità di dose equivalente a cui si è stati sottoposti durante la giornata. Esempi di dose equivalente sono:
Esami convenzionali:
X rays
Petto : 0.02-0.04 mSv
Spina lombare: 0.7 mSv
Mammografia: 0.7 mSv
Dental (Lat.)
Dental (Panoramic)
Abdomen
Tomografia Computerizzata
Testa: 2 mSv
Petto: 8 mSv
Addome: 10 mSv
Procedure di intervento
Angiolastica: 7.5 – 75 mSv
Angiogramma coronario: 4.6 – 15.8 mSv
Se nel caso del paziente questo tipo di interventi non capitano tutti i giorni, per gli operatori medici è un’altra storia. Per questo è necessario tenere i livelli sempre sotto controllo e fare uso dei sistemi di protezione. È molto importante, e al centro di numerosi studi, capire gli effetti della radiazione a bassa esposizione. Infatti, come vediamo dall’immagine qui sotto, se pochissime persone, e solo in caso di incidenti gravi (o atti bellici) è stata esposta a un alto livello di radiazione, moltissimi di noi sono costantemente esposti a bassi livelli di radiazione. È quindi molto importante capirne le conseguenze.
Ora che abbiamo capito che cos’è la radioattività e come si misura, e come valutare la radiazione a cui il corpo umano viene sottoposto, ci sono altri due argomenti importantissimi che devono ancora essere trattati. In primo luogo dobbiamo capire perché le radiazioni sono dannose, ovvero quale sia il vero effetto biologico delle radiazioni sul corpo umano. Questo lo tratteremo nel post della settimana prossima.
In aggiunta, è importante capire quali siano le sorgenti di radiazione a cui veniamo costantemente esposti. È infatti molto importante capire che la radiazione può essere dannosa anche se prodotta “naturalmente” e non solo da parte dell’uomo. Ci sono molte sorgenti di radiazione naturale, e le presenteremo e capiremo tra due settimane!
