Quando si parla di nucleare o di sorgenti radioattive più o meno tutta la popolazione si spaventa e teme gli effetti che queste possono avere sul loro corpo. Un esempio è il muro che hanno alzato le regioni contro il governo e la sua proposta di riprendere l’energia nucleare in Italia.
Venir sottoposti a dosi elevate di radiazione è senz’altro negativo, quindi in questo senso la paura della popolazione è più che giustificata. Resto sempre dell’idea, però, che è bene per tutti, non solo per gli addetti ai lavori, capire bene di che cosa si sta parlando, soprattutto se queste cose riguardano la nostra salute.
Per questa ragione ho pensato che possa essere interessante spiegare quali siano effettivamente gli effetti della radioattività sul nostro corpo, e per quali ragioni questo accada. Questo è importante soprattutto perché, in un modo o nell’altro, siamo tutti sottoposti ad una certa dose di radiazione, una radiazione di fondo presente nella Terra, che ha origine dalla Terra stessa, e in parte proviene dallo spazio, e da cui non possiamo ripararci.
Conoscere l’origine e i rischi che sono associati alla radiazione ci permette di capire come proteggerci e come convivere con il nostro pianeta. Le ricerche sugli effetti della radioattività su corpo umano sono avanzate moltissimo nell’ultimo secolo, avvalendosi soprattutto di casi drammatici come il bombardamento di Hiroshima e Nagasaki o il disastro di Chernobyl.
Questo perché è molto facile studiare gli effetti della radiazione su corpi unicellulari o comunque semplici, ma è difficile capirne gli effetti in un sistema complesso come il corpo umano, soprattutto senza fare esperimenti che sarebbero ovviamente alquanto immorali. Purtroppo questi esperimenti sul corpo umano, però, sono avvenuti a prescindere dagli studiosi, e quindi è stato possibile capire la reazione del corpo.
Resta ancora impossibile, attualmente, capire se esiste una dose minima a cui il corpo umano può essere sottoposto senza subire alcuna conseguenza.
Come ho accennato prima, infatti, siamo sottoposti in continuazione a una radiazione di fondo . Questa può essere di origine terrestre, come per esempio il Radon presente nel materiali di costruzione, il potassio presente nel mare, catene come quelle del Torio o dell’Uranio che, seppur rari, sono altamente radioattivi.
C’è però anche una componente esterna, visto che siamo costantemente sottoposti ad una pioggia di particelle chiamata “raggi cosmici”, che sono sosanzilmente protoni e una certa percentuale di nuclei pesanti che sono stati sparati con altissima energia da stelle lontane ed entrano a tutta velocità nella nostra atmosfera.
Queste particelle possono interagire con i materiali che ci circondano, creando una, seppur bassissima, radioattività. La vita, però, è sempre continuata nonostante la presenza di questa radioattività di fondo. C’è addirittura chi dice che magari è proprio a causa di queste modificazioni indotte dalla radioattività che si è formata la vita in primo luogo. Attualmente è impossibile rispondere a questa affermazione, come è impossibile dire se questa radiazione ha degli effetti nella nostra vita, poiché non abbiamo i mezzi per fare confronti statistici validi.
Cerchiamo di capire cosa sia questa famosa radiazione e cosa comporti. Quando si parla di materiale radioattivo si intende che questo materiale emette una radiazione ionizzante. La radiazione ionizzante altro non è che una serie di particelle o onde elettromagnetiche che hanno un’energia sufficiente da poter staccare gli elettroni da un atomo o da una molecola, ovvero di ionizzarli.
Se l’energia in gioco è sufficientemente alta, la radiazione è in grado di eccitare anche il nucleo dell’atomo, non solo gli elettroni, e addirittura disintegrarlo. Esistono però anche radiazioni con energia così bassa da non essere ionizzanti, ma che possono solo trasferire un po’ di energia alla molecola, causandone per esempio la vibrazione e la conseguente produzione di calore. È il caso della radiazione ultravioletta (UV), a cui siamo sottoposti tramite il Sole e che, per esempio, aiuta il nostro corpo a produrre vitamina D.
Si dice radiazione Alfa (α) quando si parla di un nucleo di elio, ovvero una “palla” composta di 2 neutroni e 2 protoni. In genere la radiazione alpha, a causa della grande massa della particella in questione, può viaggiare per uno spazio molto limitato prima di perdere tutta la sua energia e venir fermata.
Per capirci, se siete di fronte ad un materiale radioattivo alfa, come l’Americio 241 o il Polonio 210, basterà proteggervi con uno schermo composto da un foglio di carta per essere al sicuro dalla radiazione. La radiazione alfa coinvolge in genere elementi molto pesanti, cioè con tanti protoni e nucleoni, cosicché possono privarsi di 4 particelle senza denaturarsi troppo.
Il rischio della radiazione alpha si ha quando si ingerisce il materiale radioattivo, quando per esempio si respira il Radon (gas radioattivo alpha) o si ingerisce l’uranio impoverito che si polverizza in acqua o nei cibi. A quel punto la particella alpha può facilmente fare danni all’interno del nostro corpo, anche se il suo cammino è molto breve.
Un altro tipo di radiazione è la radiazione Beta (β), che altro non è che un elettrone. L’esempio più semplice di radiazione beta è il decadimento del neutrone in un protone più un (anti)neutrino, con emissione beta negativa, ovvero un elettrone. La radiazione beta ha una capacità di penetrazione media, ovvero per fermarla completamente è necessario utilizzare un foglio di alluminio, invece che di carta. Ha anche una capacità media di ionizzazione.
Questo vuol dire che se ci sottoponiamo ad una sorgente di radiazione beta questa è in grado di penetrare in alcuni tassuti umani e distruggere alcune cellule. Per questa ragione la radiazione beta ha una grande applicazione nella cura contro i tumori.
La radiazione Gamma (γ) sono fotoni di altissima energia, cioè onde elettromagnetiche di altissima frequenza, e sono altamente penetranti, Possono superare schermature molto grosse, per cui in genere si utilizzano materiali pesanti, come cemento armato, granite, e soprattutto piombo. Portano con se tantissima energia e sono quindi altamente ionizzanti.
Può anche accadere, in genere in situazioni create dall’uomo, di avere neutroni liberi, come per esempio all’interno del tunnel di un acceleratore di particelle. I neutroni possono venir fermati molto facilmente anche da materiali leggeri, come elio o idrogeno.
Gli effetti ionizzanti della radiazione sono misurati in unità di esposizione. Per esempio l’unità standard di esposizione alla radiazione ionizzante è il coulomb per kilogrammo (C/Kg) e misura la quantità di radiazione necessaria per creare un coulomb di carica in un kilo di materiale.
Quando si parla di materiale vivente, come i tessuti del nostro corpo, ci interessa però maggiormente sapere quanta energia è stata depositata nel tessuto a causa della radiazione, e non ci interessa molto della carica elettrica. Questa quantità viene chiamata “dose assorbita” e si misura in gray, (Gy) ovvero joule per kilogrammo. Bisogna stare attenti al fatto che la stessa dose di una radiazione di tipo diverso può depositare una quantità di energia diversa nella materia.
Per esempio la radiazione alpha può depositare 20 volte di più della stessa dose di radiazione X (sempre radiazione elettromagnetica, come la Gamma, ma molto meno energetica). Per questa ragione si parla in genere di “dose equivalente”, che rappresenta la dose assorbita moltiplicata per un fattore che tiene conto del tipo di radiazione in questione. La dose equivalente viene misurata in sievert (Sv) e ha come unità joule per kilogrammo (J/kg). Al contrario del gray, però, tiene conto del tipo di radiazione, e misura la dose di radiazione che ha lo stesso effetto biologico di 1 Gy di radiazione X.
Come questa ionizzazione può influenzare il nostro corpo? Se veniamo sottoposti ad una dose troppo alta di radiazione, questa può “attivare” le molecole e gli atomi presenti nel nostro corpo. Questo può modificarne la struttura e la situazione energetica in condizioni di stabilità, rendendo impossibile realizzare i compiti standard delle molecole nel nostro corpo.
Per esempio le molecole che compongono il nostro DNA potrebbero venir danneggiate al punto di non essere più in grado di effettuare la copia di se stesse. Quando questo avviene, la cellula contenente il DNA mal funzionante potrebbe venir danneggiata o morire.
Come ho accennato in precedenza, è impossibile al momento quantificare l’effetti di basse dosi di radiazione, poiché non è possibile fare esperimenti in questo senso. Quello che sappiamo ci è arrivato dagli studi sulla popolazione di Hiroshima nei giorni e negli anni successivi al bombardamento.
Sono ovviamente di grande interesse per quanto riguarda la radioprotezione e lo studio degli effetti sul corpo umano, ma danno poche informazioni sugli effetti della radiazione a cui siamo sottoposti o potremmo essere sottoposti a causa di rifiuti radioattivi o radiazione naturale, trattandosi di dosi infinitamente inferiori a quelle a cui, purtroppo, hanno dovuto sottoporsi i cittadini di Hiroshima e Nagasaki.
Il danno dovuto alla sottoposizione di alte dosi radioattive si divide in due categorie: somatico e genetico. Il danno somatico descrive gli effetti sul funzionamente fisiologico del corpo umano. Il danno genetico, invece, si riferisce al danno alle cellule in fase di riproduzione e che può portare anche a malfunzionamenti ereditari, come malformazioni o cromosomi danneggiati.
I cromosomi sono le strutture all’interno delle cellule che contengono il DNA, e racchiudono in sé tutte le informazioni sul nostro organismo. Se danneggiati, quindi, possono rendere l’organismo mal funzionante o con problemi di sopravvivenza. Le mutazioni genetiche sono generalmente sempre molto dannose e pericolose per il nostro corpo, e quelle dovute alla radiazione ionizzante non differiscono da tutte le altre mutazioni che possono avvenire nel corpo umano, dovute per esempio a inquinamento chimico o semplicemente al caso.
Se sottoposti ad un’elevata dose di radiazione ionizzante si incorre anche in danni di tipo somatico, come accadde per esempio durante il bombardamento di Hiroshima. Questo tipo di danneggiamento si manifesta come bruciature e sintomi quali nausea, vomito e diarrea. Effetti a lungo termine possono includere cancro e leucemia.
Se la dose a cui si viene sottoposti è molto alta, le cellule vengono uccise immediatamente, e gli effetti si manifestano nel giro di qualche ora. Se la dose non è così alta, però, si può avere un effetto latente, e incorrere in malattie di tipo tumorale anche dopo anni di distanza. Anche la radiazione elettromagnetica, se di altissima energia (come la radiazione Gamma) può essere estremamente pericolosa.
Per esempio può portare a cataratta, danneggiamento degli organi e perdita dell’udito.I dati a disposizione della comunità scientifica, però, non permettono allo stato delle cose di quantificare il danneggiamento dovuto a bassi dosi di radiazione elettromagnetica, soprattutto se di bassa energia come le onde radio o microonde.
