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FISICA AMBIENTALE 1
Radioattività:effetti
Lezioni 25-26
Marie Curie
SOSTANZE RADIOATTIVE
Alcune sostanze naturali sono composte da atomi instabili
Tali atomi subiscono “trasformazioni” in atomi più stabili
DECADIMENTI RADIOATTIVI+
Particelle cariche (,) o radiazione
= Nuclei di elio
-(+) = e-(+) “nucleari” ad alta v
= Radiazione elettromagnetica
IL MECCANISMO DEL DECADIMENTO RADIOATTIVO
ESEMPI: decay
231
ESEMPI: decay
α
Gli e- emessi hanno una distribuzione continua in energia
dn/dE
E(MeV)
Dipende dalle caratteristiche del nucleo
L’E più probabile è 1/3 Emax
Emax
Altri due processi:
Emissione di un positrone
Cattura di un e-
NATURAL RADIOACTIVE SERIES
Longest lived member I232Th: T1/2=1.39 x 1010 years
Longest lived member I238U: T1/2=4.50 x 109 years
NATURAL RADIOACTIVE SERIES
Longest lived member I235U: T1/2=8.52 x 108 years
Longest lived member I237Np: T1/2=2.20 x 106 years
< dell’età dell’Universo!
In natura
UNITÀ DI MISURA
Radioattività bequerel (Bq)
curie (Ci) 37·109 Bq
Dose assorbita dalla materia a seguito delle esposizioni
gray (Gy)
rad = 0.01 Gy
Dose equivalente
sievert (Sv)
[Gy] = [J]·[kg]-1
[Bq] = [s]-1
fattore di qualitàSv = Gy·Q
Q = 1
Q = 2.3
Q = 10
Q = 20
rem = 0.01 Svparticelle
raggi X, , e-
neutroni termici E 0.025 eV
neutroni, protoni..
THE RADIOACTIVE DECAY LAW
Nuclei al tempo t
Nuclei al tempo t
Costante di decadimento radioattivo
HALF LIFE
ATTIVITÀ
Numero di neutroni
Numero di protoni
THE NUCLIDE CHART
INTERACTIONS OF NUCLEAR RADIATION
Radiation Process Remarks
Alpha
Beta
X e
Neutron
Inelastic collisions with bound electrons
•Inelastic collisions with atomic electrons•Slowing-down in field of nucleus
Photoelectric effect
Compton effectPair Production
Elastic scatteringInelastic scattering
Excitation and ionization
Excitation and ionization
Photon is absorbed
Capture processes
Only part of the photon energy is absorbed
EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI
L’INTERAZIONE DELLA RADIAZIONE IONIZZANTE CON IL
CORPO UMANO (SORGENTI ESTERNE O CONTAMINAZIONI
INTERNE) PORTA AD EFFETTI BIOLOGICI CHE SI POSSONO
SUCCESSIVAMENTE MANIFESTARE COME SINTOMI CLINICI.
LA NATURA E L’ENTITÀ DEI SINTOMI DIPENDONO DA
QUANTA RADIAZIONE
È STATA ASSORBITA E CON QUALE VELOCITA’ (rate)
HUMAN PHYSIOLOGY
TYPICAL HUMAN CELL
Interazione della radiazione nucleare con le cellule
Initial physical stage (~10-16 sec): Ionizzazione
Physico-chemical stage (~10-6sec): Interazione ioni-H2O. Produzione del perossido di idrogeno
The biological stage (~10 min to 10 years)
Chemical stage(~few sec): interazione con molecole della cellula Morte prematura della cella
Ritardo o accelerazione di divisione cellulare
Mutazione
+
DOSE-EFFECT RELATION FOR STOCHASTIC PROCESSES
MODEL DATA
Natural incidence of the ill-effect
SYMPTOMS OBSERVED AT VARIOUS TIMES AFTER
EXPOSURE TO A DOSE OF 400-600 REM
SOME LONG TERM EFFECTS OF RADIATION
TYPICAL ANNUAL GONAD DOSE DUE TO NATURAL RADIATION
AVERAGE DOSES DUE TO MAN-MADE RADIATION
RADIAZIONE-SICUREZZA
Norme ICRP (1966) per limiti superiori di radiazione in uso nel 2000
Population al large 1.7 0.4 Members of the public 5.0 2.0Radiologic workers 50.0 20.0
ICRP(mSv/yr)
Proposed (year 2000)
(mSv/yr)