Domande e risposte sulle radiazioni

A causa dell'incidente nucleare che sta accadendo in Giappone a seguito del terribile terremoto che ha colpito il paese del Sol Levante l'11 Marzo 2011, credo sia una cosa buona e giusta raccogliere in questo articolo alcune informazioni sulle radiazioni, nella ormai collaudata forma di domande e risposte, così che se voi lettori avete altri dubbi, potete chiedere nel box dei commenti qui sotto e cercherò di rispondervi.

Domande e risposte:

• Quali sono gli effetti delle radiazioni sull'uomo?
• Ci sono radiazioni solo nelle centrali nucleari?
• Si può confrontare la radioattività di una radiografia con quelle di un reattore, che del reattore sono molto più potenti?
  
• Che differenza c'è tra irradiazione e contaminazione radioattiva?
• Come posso proteggermi dalle radiazioni?
• Come funziona la decontaminazione?
• Ma quanto è un microsievert? E un millisievert?
• Quanta dose si può prendere senza conseguenze per la salute?
• Perché si danno pastiglie di iodio?
• Contaminazione da Cesio

• Quali sono gli effetti delle radiazioni sull'uomo?

E' la domanda più classica che uno si possa porre. La risposta è piuttosto complessa e cercherò di rispondervi nel modo più semplice e conciso possibile. Possiamo dividere gli effetti biologici delle radiazioni in due grandi categorie: gli effetti stocastici e quelli deterministici. Mentre quelli stocastici sono una conseguenza di un'esposizione a qualsiasi livello di radiazioni, quelli deterministici avvengono solo per esposizioni ad altissimi livelli (>= 1Sv) su tutto il corpo.
Tra gli effetti stocastici possiamo ricordare un incremento statistico dell'incidenza di malattie come alcune forme di cancro. Questo non significa che chiunque venga esposto alle radiazioni morirà di tumore. La correlazione tra esposizione a radiazioni e una più marcata insorgenza di malattie la si ha oltre i 500 mSv.
Il più tipico e purtroppo fatale effetto deterministico è la morte per avvelenamento per radiazioni. Questa avviene solo in casi di estrema esposizione, come nel caso dei primi sprovveduti operatori che sono stati inviati a lavorare sul reattore esploso a Chernobyl.

• Ci sono radiazioni solo nelle centrali nucleari?

Assolutamente no! Siamo costantemente esposti ad un flusso costante di radiazioni e sono tutte di origine naturale. La più grande sorgente a cui siamo esposti viene dallo spazio sotto forma di raggi cosmici e la seconda viene dalla terra dove sono presenti elementi radioattivi naturali. Oltre a queste sorgenti dobbiamo anche considerare tutte quelle artificiali, come strumentazione medica (lastre, TAC, PET...) a cui ci esponiamo per motivi di salute. La quantità di radiazioni che ogni persona accumula ogni anno in modo naturale dipende fortemente da dove e come vive. Per esempio vivere in montagna espone maggiormente sia ai raggi cosmici sia a sorgenti sotterranee a causa di rocce esposte. Viaggiare in aereo è anche causa di esposizione. Nella media possiamo dire che una persona normale assorbe qualche milli-sievert (diciamo 5 mSv) all'anno per cause naturali e più o meno altrettanto per motivi artificiali in particolare medici.
Una categoria a parte sono i lavoratori esposti. Questi sono professionisti che per lavoro sono esposti alle radiazioni. Loro oltre alla dose naturale e quella artificiale comune a tutte le persone, saranno esposti anche ad una quantità di dose di origine professionale. Questa frazione viene costantemente misurata ed è regolamentata dalla legge. Un lavoratore esposto, secondo la legge Italiana - che però è molto simile a quelle del resto del mondo, può accumulare fino a 20 mSv all'anno di dose professionale. Questo limite può essere innalzato sotto la responsabilità dell'esperto qualificato solo in caso di emergenza.

• Si può confrontare la radioattività di una radiografia con quelle di un reattore, che del reattore sono molto più potenti? (domanda da Facebook)

In altre parole, il dubbio in questione è che quando faccio una lastra vengo esposto ad un flusso molto debole di radiazioni confrontate con quelle emesse dal reattore e quindi il confronto non può essere fatto. Veniamo alla risposta.
Quando faccio una radiografia il mio corpo è esposto ad un fascio molto intenso di raggi X di energia piuttosto bassa. Mi spiego il fascio di raggi che mi colpisce contiene una enorme quantità di radiazioni ognuna delle quali è di bassa energia, diciamo 50 keV (il kilo-elettron-volt è una unità di misura che i fisici usano per l'energia). Mentre le radiazioni emesse dallo Iodio-131 sono circa 360 keV, quelle del Cesio-137 sono circa 660 keV per non parlare del Cobalto-60 che supera i 1300 keV. Questo sembrerebbe confermare il dubbio di base di chi ha posto la domanda, ma non è esattamente così. Infatti si parla sempre di dose assorbita (micro o milli Sievert), ovvero dell'energia totale che queste radiazioni rilasciano per unità di massa nel nostro corpo. Questa tiene già conto della differenza di energia delle particelle che ci colpiscono; in altre parole, una dose assorbita di x microSv può essere causata o da 1000 raggi X da 50 keV (lastra) o da 38 (circa) raggi gamma emessi dal Cobalto. Come si può notare più alta è l'energia della singola particella minore è il numero di interazioni richieste per ottenere una certa dose assorbita, ma questa resta sempre la stessa.
Bisogna però tenere conto di altri due punti importanti: la dose assorbita non è direttamente legata al danno biologico, infatti si deve tenere in considerazione anche il tipo di particella che ha rilasciato la dose e la zona del corpo in cui l'interazione è avvenuta. Nel caso di fotoni (cioè raggi X e gamma) per passare dalla dose assorbita a quella equivalente (ovvero il danno biologico) bisogna moltiplicare semplicemente per 1, lo stesso dicasi nel caso di particelle beta. Bisogna moltiplicare - ahime - per 20 nel caso di particelle alfa.
In conclusione, sì si può confrontare la dose di radioattività emessa dal tubo a raggi X di una lastra e quella di un reattore.
E poi c'è la questione del tempo. Attenzione a non farsi confondere da questa piccola sottigliezza. Quando parlo della dose legata ad una lastra parlerò di microSv, mentre parlo di rateo di dose (microSv/h) all'ingresso della centrale di Fukushima. Se a 30 km dalla centrale ci sono 25 microSv/h di rateo di dose, vuole dire che in un'ora accumulo 25 microSv, in due ore 50 e in una giornata 600. Se considero che la dose totale accumulata in una lastra è circa 600 microSv (dipende da molti fattori, ma l'ordine di grandezza è quello), allora essere esposti a 25 microSv/h per una giornata è equivalente a fare una lastra.

• Che differenza c'è tra irradiazione e contaminazione radioattiva?

I due sono concetti piuttosto differenti.  Possiamo parlare di irradiazione tutte le volte che si è esposti ad una sorgente solida o comunque sigillata che emette radiazioni, ma che non è possibile venirne in contatto diretto. Parleremo di contaminazione radioattiva tutte le volte che il nostro corpo viene in contatto diretto con sostanze radioattive sotto forma di gas, liquidi o polveri. Mi spiego con un esempio: se prendo una sorgente di calibrazione di Cesio-137, questa è inglobata in un materiale plastico perfettamente sigillante che permette alla radiazioni di uscire, ma non al materiale. In questo caso saremo esposti ad una irradiazione da cesio. Se adesso prendo la sorgente di Cesio e la metto in un frullatore e la trito, allora sarò esposto ad un alto rischio di contaminazione, perché è possibile che particelle di cesio vengano in contatto con la mia pelle, possa respirarle e persino ingerirle. La contaminazione è più pericolosa dell'irradiazione, perché uno rischia di portarsi via la sorgente di radiazioni senza nemmeno accorgersene e perché è possibile che il nostro corpo la incorpori provocando un'esposizione prolungata.

• Come posso proteggermi dalle radiazioni?

Dobbiamo distinguere tra irradiazione e contaminazione. Nel caso di irradiazione allora si devono applicare le tre regole base: distanza, tempo e schermo. Ovvero devo restare il più lontano possibile dalla sorgente, per il minor tempo possibile e se possibile utilizzare uno schermo per proteggermi. Le dimensioni dello schermo dipendono dal tipo di radiazioni e non sempre è possibile o pratico utilizzarlo. Per proteggersi dalla contaminazione è necessario evitare di respirare e ingerire la sostanza radioattiva e di esporre la pelle al contatto. E' per questo motivo che in caso di incidente in una centrale nucleare con possibile dispersione di contaminazione il pubblico è avvisato di restare in un luogo chiuso, respirare attraverso un fazzoletto umido che copre naso e bocca e di coprire la pelle.

• Come funziona la decontaminazione?

Ovvero se mi sono contaminato, posso togliermi il radioattivo? Certamente se si tratta di una contaminazione esterna, sugli abiti o sui primi strati morti della pelle. Si buttano i vestiti e si usano detergenti appositi per lavare la pelle esposta. In caso di contaminazione interna, ovvero in cui il radioattivo è già stato assorbito dal corpo, allora bisogna ricorrere a metodi differenti, generalmente chimici, in cui si spinge il corpo ad eliminare - se possibile - quel particolare isotopo.

• Ma quanto è un microsievert? E un millisievert?

L'unità di misura della dose, che possiamo immaginare come la quantità di radiazioni assorbita, è il Sievert (abbreviato Sv). 1 Sv è una dose molto elevata tanto che se accumulata in poco tempo (diciamo ore) e su tutto il corpo ha un alto tasso di mortalità. Giusto per essere chiari, se nel giro di qualche ora accumulo 1 Sv di dose, allora è molto probabile che morirò per avvelenamento da radiazioni.
Proprio perché 1 Sv è tanta dose, si usano i suoi sottomultipli: un micro-sievert (in breve microSv o uSv) è un milionesimo di Sv, mentre un milli-sievert (milliSv o mSv) è un millesimo di Sv.
Spesso di parla di rateo di dose o dose rate in inglese, questa è la quantità di radiazioni che viene misurata durante un certo intervallo di tempo. Dire che c'è un rateo di 100 microSv/h vuol dire che se starò in quel posto per un'ora intera avrò accumulato 100 microSv.

1 Sv (Sievert) = 1 000 mSv (milliSievert) = 1 000 000 microSv (microSievert)

• Quanta dose si può prendere senza conseguenze per la salute?

La risposta è molto complicata perché è quasi impossibile valutare gli effetti stocastici di cui vi parlavo sopra. Vale la regola: meno è meglio, però non bisogna andare in panico. Qualche mSv di dose accumulata in più in un anno non è una cosa drammatica, certo che se per un anno ogni giorno prendo qualche mSv, allora le cose cominciano a diventare serie. Tenete conto che gli effetti stocastici (incidenza di cancro e altre malattie) delle radiazioni diventano marcati oltre i 500 mSv all'anno.

• Perché si danno pastiglie di iodio?

Lo Iodio-131 è uno dei più comuni prodotti della fissione nucleare nelle centrali. Il corpo umano tende ad accumulare lo iodio, sia radioattivo che no, all'interno della ghiandola tiroide. Questa si comporta come una spugna per lo iodio, tutto lo iodio in eccesso che lei non riesce ad accumulare viene immediatamente eliminato dal corpo. In caso di incidente in una centrale, alle persone nelle vicinanze viene somministrata una grossa quantità di iodio non radioattivo in modo da riempire la tiroide, così che eventuale iodio radioattivo viene espulso in modo naturale.

• Contaminazione da Cesio

Il problema con il Cesio-137 è duplice. Il cesio in sé è tossico. Data la sua somiglianza chimica con il potassio, il cesio tende a sostituire il potassio nelle nostre ossa ed accumularsi per lungo tempo. Nel caso dell'isotopo 137 si deve aggiungere il pericolo radioattivo. Il Cs-137 è un beta meno emettitore, vuol dire che decade emettendo un elettrone di alta energia e subito dopo un fotone (raggio gamma) anch'esso di alta energia.  Inoltre ha un tempo di dimezzamento (tempo in cui la sua attività si dimezza) di 30 anni, il che significa che per sparire completamente impiega oltre 100 anni.


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