Stage invernali 2010/2011 Misure di radioprotezione

1. Stage invernali 2010/2011Misure di radioprotezione Studenti: Boccardelli Daniele Capomaggi Alessandro Casale Elio Flamini Alessio

2. Che cosa sono le radiazioni? Le radiazioni ionizzanti sono quelle radiazioni che possiedono energia sufficiente a ionizzare gli atomi. Esse sono prodotte dal decadimento di atomi instabili che scendono ad un livello energetico più basso. Il termine è solitamente usato per indicare un flusso di fotoni, ma può indicare anche un flusso di particelle dotate di massa. Le radiazioni differiscono tra loro per natura ed energia*: - Raggi alfa - Raggi beta - Raggi e gamma α β γ X *Una radiazione viene identificata dalla sua energia che si misura in eV. (1 eV è uguale all’energia acquisita da un elettrone quando viene accelerato da una d.d.p. di 1V)

3. Radiazioni α e β Le radiazioni α e β sono un emissione di particelle . Le particelle α sono formate da due protoni e due neutroni. Essendo dotate di una massa consistente il loro percorso è rettilineo e breve e possono essere schermati con sottili strati di materiale.

4. Le particelle β sono costituite da un positrone o da un elettrone quindi hanno massa minore rispetto a quella delle particelle α; sono in grado così di attraversare diversi mm di materiale.

5. I raggi X e γ I raggi X e γsonoradiazionielettromagnetiche simili alla luce ma con frequenza maggiore. Sono le radiazioni più penetranti e possono essere schermati solo da spessori considerevoli di materiali molto densi. La radiazione fotonica (X e γ) è indirettamente ionizzante cioè produce ionizzazione nel mezzo, tramite i secondari carichi (elettroni) che mette in moto. I raggi γ sono radiazioni elettromagnetiche di altissima energia con frequenze comprese tra i valori dell’ordine di 10^19 Hz e 10^24 Hz. I raggi x sono anch’essi radiazioni elettromagnetiche di altissima energia ma hanno frequenze comprese tra i valori dell’ordine di 10^16 Hz e 10^19 Hz.

6. Potere penetrante delle diverse radiazioni

7. Cosa succede microscopicamente? Le radiazioni ionizzanti rilasciano energia che eccita e ionizza le molecole, che all’ interno della cellula danneggiano le biomolecole come per esempio il DNA, indispensabile per il corretto funzionamento degli organismi viventi. Se i meccanismi di riparazioni o ripristino del nostro corpo non sono sufficienti per recuperare il tessuto danneggiato, la funzionalità dell’ organo o tessuto è compromesso.

8. Danni Biologici • Particelle α Le particelle α, essendo pesanti, non possono penetrare lo strato corneo della pelle ma se riescono a penetrare all’ interno attraverso inalazione, ingestione o ferita possono provocare notevoli danni biologici; per questo sono fortemente radiotossici. • Particelle β Le particelle β, essendo più penetranti rispetto alle α, possono superare gli strati della pelle ma sono meno pericolosi perché rilasciano minore energia in un maggiore percorso. • Radiazioni X e γ I raggi X e γ hanno un forte potere penetrante e quindi attraversano senza difficoltà i tessuti biologici.

9. Il lavoro di laboratorio • Obiettivo Studiare le modalità di attenuazione delle radiazioni ionizzanti ai fini della radioprotezione. • Metodologia • Porre il rilevatore Geiger a 1m dalla sorgente • Porre il materiale schermante tra il rilevatore e la sorgente • Effettuare le misurazioni per ogni diversa combinazione di fattori (diversi spessori e tipi di materiale, diverse sorgenti) • effettuare le misurazioni ogni 0,25 m partendo con il carrello da 1m fino a 3,75m • I dati vengono registrati dal computer collegato al contatore Geiger VI. Elaborazione dati al computer

10. Apparecchiature carrello scorrevole comandi

11. sorgenti Geiger schermature

12. Il contatore Geiger-Müller Il cuore del contatore Geiger è costituito da un tubo contenente un gas a bassa pressione. Lungo l'asse del tubo è teso un filo metallico, isolato dal tubo stesso. Tra il filo e il tubo si stabilisce una differenza di potenziale che genera un campo elettrico molto intenso. Quando una radiazione attraversa il tubo e colpisce una delle molecole del gas, la ionizza, creando una coppia ione-elettrone L'impulso elettrico risultante sarà testimone dell'avvenuto contatto con una radiazione ionizzante, e sarà contato da un circuito elettronico (i famosi “click” che si sentono). A seconda del numero di conteggi fatti in un'unità di tempo, riusciamo a capire se siamo in presenza di una sorgente radioattiva, e la sua pericolosità.

21. Potere penetrante delle radiazioni γ In questi grafici è mostrato l’andamento delle diverse energie dei fotoni emessi dalle sorgenti radioattive. Quella del Co-60 è la radiazione più penetrante; essa emette fotoni con energia media pari a 1250KeV. Quella che viene schermata più facilmente è l’Am-241 essa, infatti, emette fotoni con energia media pari a 60KeV.

22. Potere schermante dei materiali In questi grafici è mostrato il potere schermante dei diversi materiali. Il più schermante è il piombo, che ha una densità di 11,3 g/cm³ Il meno schermante è il polietilene, che ha una densità di 0,96 g/cm³

23. Lo spessore emivalente indica lo spessore di un determinato materiale in grado di dimezzare l’intensità di un fascio fotonico di una certa energia.Il SEV è un indice che consente di valutare la capacità schermante di un materiale. Spessore emivalente

30. Dispersione quadratica delle radiazioni La legge relativa è detta legge della dispersione quadratica della radiazione (o legge del quadrato della distanza) secondo cui l’intensità di un fascio di radiazioni in punti situati a distanze diverse dalla sorgente è inversamente proporzionale al quadrato di tali distanze, quindi la relazione sarà: Id=I0/d² d1 A1 d2 A2

31. Tabelle taratura La taratura del rilevatore Geiger ci consente di risalire dai cpm ai µGy/h nelle misurazioni della radiottività ambientale. Il gray (Gy) è l’ unità di misura della dose di radiazione assorbita del Sistema Internazionale. Un'esposizione di un gray corrisponde ad una radiazione che deposita 1 joule, per 1 chilogrammo di materia. 1 Gy = 1 Joule/kg

32. Grafici taratura I coefficienti angolari di queste rette rappresentano i fattori di conversione da cpm a µGy/h.

33. ConclusioniCome può essere attenuato il campo di radiazione ionizzante negli ambiti lavorativi? Per diminuire l’ intensità del campo della radiazione ci si può basare sulle due relazioni trovate attraverso i grafici: I= I0 e-x Id=I0/d² • L’ intensità della radiazione diminuisce con un andamento esponenziale all’ aumentare dello spessore del materiale o al variare del coefficiente di attenuazione lineare (µ) che dipende dall’ energia (eV) della radiazione e dalle proprietà del materiale schermante ( densità ; numero atomico). • L’ intensità della radiazione è inversamente proporzionale al quadrato della distanza dalla sorgente.

34. Conclusioni I fattori da considerare nella radioprotezione sono: • Tipo di radiazione; • Tipo di sorgente (energia eV); • Materiale schermante (tipo e spessore); • Distanza dalla sorgente; • Tempo di esposizione. L’obiettivo di chi lavora nella radioprotezione è di trovare la migliore combinazione di tutti questi fattori per limitare al massimo l’esposizione dei soggetti (operatori e pazienti) alle radiazioni.