Random Page

Radiazioni ionizzanti (view original)

Ludovica
Massimo
Andrea (definizione radiazione e radiazione ionizzante; effetti biologici delle radiazioni ionizzanti)
Daniele
Francesco (fondo di radioattività naturale;radioprotezione)
Marco

proposta scaletta
definizione di radiazione e radiazione ionizzante (compreso ione+ e ione-)
struttura dell'atomo
tipi di radiazione (decadimenti radioattivi)
effetti biologici delle radiazioni ionizzanti
utilizzo in medicina
chimica delle radiazioni
fondo di radioattività naturale
radioprotezione

x i membri del gruppo: questa ovviamente è solo una scaletta degli argomenti che potremmo trattare, se qualcuno ha qualche nuova proposta o vuole modificare qualcosa basta proporre;-). Andrea

1. definizione radiazione e radiazione ionizzante

Con radiazione si indica un insieme di fenomeni caratterizzato dal trasporto di energia nello spazio (es. luce e calore) che ha la caratteristica di cedere energia alla materia. Se l’energia ceduta alla materia è sufficiente a ionizzare l’atomo la radiazione si chiama ionizzante, se invece non è in grado di ionizzarlo la radiazione si chiama non ionizzante. Le radiazioni ionizzanti sono quindi quelle radiazione che, investendo la materia (e quindi gli atomi che la costituiscono), sono in grado di espellere completamente un elettrone orbitale rendendo l’atomo (inizialmente neutro) carico elettricamente (ione). Lo ione è positivo (catione) quando l’atomo perde uno o più elettroni orbitali e quindi ha carica positiva, è negativo (anione) quando guadagna uno o più elettroni e ha quindi carica negativa.

2. struttura dell'atomo


3. tipi di radiazione


4. effetti biologici delle radiazioni ionizzanti


**Il processo di ionizzazione può causare un danno al DNA cellulare. Tale danno se non adeguatamente riparato, può provocare la morte o una modificazione cellulare. i danni da radiazione possono essere somatici o genetici: sono somatici quando si esauriscono con l’individuo irradiato, sono genetici quando si manifestano anche nei suoi discendenti Gli effetti genetici consistono in:
• mutazioni genetiche
• aberrazioni cromosomiche
Le mutazioni genetiche possono essere di tipo dominante o recessivo; nel primo caso l'effetto si manifesta in tutti i discendenti, mentre nel secondo si evidenzia solo in una parte di essi.
Le aberrazioni cromosomiche possono essere strutturali (traslocazioni, delezioni) o di numero.
In caso di una esposizione del prodotto del concepimento durante la vita intrauterina ne può derivare:
• morte dell'embrione o del feto;
• malformazioni e alterazioni della crescita;
• ritardo mentale;
• induzione di tumori maligni;
• effetti ereditari.
Inoltre gli effetti biologici possono essere stocastici o deterministici: i primi sono probabili ma aumentano di possibilità con l’aumentare della dose e dell’esposizione a radiazioni di tipo ionizzante (gli effetti possono essere: leucemia, tumori, effetti genetici ereditari), i secondi si presentano sicuramente dopo una certa soglia di dosaggio

dose assorbita superiore a 5-6 Gy
sopravvivenza impossibile
• dose assorbita compresa tra 2 e 4,5 Gy
sopravvivenza possibile
• dose assorbita compresa tra 1 e 2 Gy
sopravvivenza probabile
• dose assorbita inferiore a 1 Gy
sopravvivenza virtualmente sicura**

5. utilizzo in medicina

--Le applicazioni mediche delle radiazioni appartengono a due categorie fondamentali: la radiodiagnostica e la radioterapia.

Radiodiagnostica
La radiodiagnostica è sicuramente il settore più diffuso e noto che si avvale dell’uso delle radiazioni ionizzanti. La radiodiagnostica medica, o clinica, si effettua per il tramite di generatori di radiazione X.

Gli esami radiografici più comuni sono:
Radioscopia in cardiologia
Radioscopia delle parti molli del corpo umano
Radioscopia toracica
Radioscopia dello scheletro
Radioscopia dentaria
Mammografia
Tomografia assiale computerizzata
In generale, i dispositivi per radiodiagnostica sono costituiti da istallazioni fisse, anche se sistemi mobili sono usati in particolari situazioni come l’inamovibilità del paziente.

Nel settore della radioimmunologia vengono invece usate sostanze radioattive non sigillate come lo iodio 125.

Radioterapia
La radioterapia prevede l’uso di apparecchiature a raggi X, come l’uso della radiazione gamma prodotta da sorgenti di cobalto 60 o di particelle ionizzanti di alta energia prodotte da acceleratori.

Il primo caso riguarda essenzialmente i trattamenti di tipo superficiale, per esempio alla pella, o comunque trattamenti di organi poco profondi nel corpo umano. Nel secondo caso si tratta di irradiare parti del corpo umano che sono posti in profondità. In questo caso si possono usare acceleratori di elettroni, protoni e, a volte, pioni.

Il settore radioterapeutico si avvale anche dell’uso di radioelementi artificiali e le applicazioni riguardano la curiterapia e la medicina nucleare. Nel caso della curiterapia, le sorgenti radioattive sono sigillate e sono messe a contatto con il tumore da trattare.

Il posizionamento delle sorgenti viene effettuato tramite cateteri, inseriti nel corpo attraverso le vie naturali o per via chirurgica. In genere si usano il cesio 137 o l’iridio 192. Si usano anche sorgenti non sigillate.

In questo caso si utilizza una molecola che possa fissarsi all’organo che si intende trattare; la molecola è marcata, come si suol dire, da un radionuclide specifico: per esempio, lo iodio si fissa preferibilmente alla tiroide. Altri marcatori sono il tecnezio 99m, il tallio 201 e l’indio 131.

6. chimica delle radiazioni


7. fondo di radioattività naturale

Com'è noto, la radioattività è una normale componente dell'ambiente naturale. L'uomo è stato costantemente esposto alle radiazioni di origine naturale fin dal suo apparire sulla terra e queste sono rimaste l'unica fonte di irradiazione fino a poco meno di un secolo fà. Ancora adesso, malgrado il largo impiego di sostanze radioattive artificiali e di impianti radiogeni di vario genere, la radioattività naturale continua a fornire il maggior contributo alla dose ricevuta dalla popolazione mondiale ed è assai improbabile che ciò non continui a verificarsi anche in futuro.
Nella radioattività naturale si distinguono una componente di origine terrestre e una componente di origine extra-terrestre. La prima é dovuta ai radionuclidi cosiddetti primordiali presenti in varie quantità nei materiali inorganici della crosta terrestre (rocce, minerali) fin dalla sua formazione. La seconda è costituita dai raggi cosmici e dai radionuclidi cosmogenici. Quando ci si riferisce a tutte queste sorgenti, si parla di fondo naturale di radiazioni.
I principali radionuclidi primordiali sono il K-40, il Rb-87 e gli elementi delle due serie radioattive dell'U-238 e del Th-232. Si tende in genere ad ignorare la serie dell'U-235, per la modesta abbondanza relativa del capostipite, anche se ciò può non essere giustificato in termini dosimetrici.
La concentrazione dei radionuclidi naturali nel suolo e nelle rocce varia fortemente da luogo a luogo in dipendenza della conformazione geologica delle diverse aree. In generale le rocce ignee e i graniti contengono U-238 in concentrazioni più elevate delle rocce sedimentarie come il calcare e il gesso. Alcune rocce sedimentarie di origine marina possono però contenere U-238 in concentrazione assai elevata. L'uranio, come anche il torio, è più abbondante nelle rocce acide che in quelle basiche.
Tipici valori di concentrazioni di attività nel suolo sono compresi tra 100700 Bq.kg-1 per il K-40, tra 1050 Bq.kg-1 per i radionuclidi delle serie radioattive dell'U-238 e del Th-232.
Nell'aria, la radiazione naturale è dovuta principalmente alla presenza di radon e toron, cioè di gas (7,5 volte più pesanti dell'aria) appartenenti alle famiglie dell'uranio e del torio. Il decadimento dell'uranio-238 porta infatti alla formazione di Ra-226 che, emettendo una particella alfa, decade in Rn-222, cioè radon; nella famiglia del torio, il decadimento del Ra-224 porta alla formazione del
Rn-220, un gas chiamato toron. Il radon-222 è 20 volte più importante del radon-220. Il contributo maggiore alla dose deriva dai figli del radon piuttosto che dal gas stesso e principalmente dalla sua inalazione in luoghi chiusi.
Numerosi materiali da costruzione emettono quantità relativamente modeste di radon. Molto più radioattivi sono il granito, la pietra pomice, alcuni prodotti di scarto usati nell'edilizia come il fosfato di gesso e le scorie di altiforni, nonchè il tufo e la pozzolana, pure diffusamente utilizzati in edilizia. Tuttavia la principale sorgente di radon si situa quasi sempre nel terreno sottostante le case. I livelli di concentrazione nell'aria sono fortemente variabili a seconda delle condizioni ambientali. Sulla base degli esiti di una recente campagna nazionale, il valore medio della concentrazione di radon in aria nelle abitazioni italiane è risultato di 77 Bq.m-3. Le percentuali di case con concentrazioni superiori a 200 Bq.m-3 o a 400 Bq.m-3 sono risultate rispettivamente il 5% e l'1%. Un livello di 200 Bq.m-3 implica una dose efficace di 3 mSv/anno.
Anche le acque contengono una certa quantità di radioattività, dovuta sia alle piogge che trasportano le sostanze radioattive dell'aria, sia alle acque di drenaggio che convogliano nei bacini idrici sostanze radioattive presenti nelle rocce e nel suolo. Significativamente radioattive sono le acque calde solfuree usate negli impianti termali, per produrre elettricità e per riscaldare gli edifici.
Attraverso la catena alimentare entrano nel corpo umano piccole quantità di sostanze radioattive. I principali radionuclidi presenti sono il K-40, il Ra-226, il Ra-228 e il C-14.
I raggi cosmici provengono, per la maggior parte, dal profondo spazio interstellare e sono costituiti principalmente da particelle cariche positivamente (protoni, alfa, nuclei pesanti), che quando giungono in prossimità della terra, risentono dell'azione derivante dal campo magnetico terrestre. C'è anche una componente solare che trae origine dalle esplosioni nucleari sul sole e consiste ancora di protoni e particelle cariche positive.
L'interazione di queste particelle di alta energia (raggi cosmici primari) con l'atmosfera terrestre comporta l'emissione di numerosi prodotti secondari, quali ad esempio mesoni (particelle di massa compresa tra l'elettrone ed il protone), elettroni, fotoni, protoni e neutroni che a loro volta possono creare altre particelle secondarie. Per la maggior parte i raggi cosmici primari vengono assorbiti nello strato più alto dell'atmosfera e sulla terra i raggi cosmici secondari sono principalmente costituiti da muoni, elettroni, fotoni, neutroni e protoni.
Ai poli il contributo di dose dovuto ai raggi cosmici è maggiore rispetto alle zone equatoriali, per effetto dell'azione del campo magnetico terrestre. Il livello di dose aumenta con l'altitudine, con il ridursi dello spessore d'aria che fa da schermo. A 10 km di altitudine, ad esempio, l'esposizione alla radiazione cosmica è quasi 100 volte più elevata di quella a livello del mare. L'atmosfera produce infatti al livello del mare una protezione equivalente a quella di uno schermo di calcestruzzo di circa 4 m di spessore, mentre alla quota di 10000 m l'effetto di schermaggio si riduce a circa 1 m. L'esposizione alla radiazione cosmica è di notevole interesse per gli equipaggi degli aerei destinati ai voli intercontinentali.


8. radioprotezione

I PRINCIPI FONDAMENTALI
La circostanza che nessuna esposizione alle radiazioni ionizzanti, per quanto modesta, possa essere considerata completamente sicura, ha spinto l'ICRP (International Commission on Radiological Protection) a raccomandare un sistema di protezione radiologica basato su tre fondamentali principi: giustificazione della pratica; ottimizzazione della protezione; limitazione delle dosi individuali. Detti principi sono stati pienamente recepiti nella normativa di legge italiana, attraverso l'art. 2 del D.Lgs. 230/95, che ne stabilisce il rispetto, nella disciplina delle attività con rischio da radiazioni ionizzanti, nei termini seguenti:
1. Nuovi tipi o nuove categorie di pratiche che comportano un'esposizione alle radiazioni ionizzanti debbono essere giustificati, anteriormente alla loro prima adozione o approvazione, dai loro vantaggi economici, sociali o di altro tipo rispetto al detrimento sanitario che ne può derivare.
2. I tipi o le categorie di pratiche esistenti sono sottoposti a verifica per quanto concerne gli aspetti di giustificazione ogniqualvolta emergano nuove ed importanti prove della loro efficacia e delle loro conseguenze.
3. Qualsiasi pratica deve essere svolta in modo da mantenere l’esposizione al livello più basso ragionevolmente ottenibile, tenuto conto dei fattori economici e sociali.
4. La somma delle dosi derivanti da tutte le pratiche non deve superare i limiti di dose stabiliti per i lavoratori esposti, gli apprendisti, gli studenti e gli individui della popolazione.
Vengono di fatto stabiliti gli obbiettivi di radioprotezione da osservare nelle varie attività, e con questi gli effettivi valori delle dosi che riceveranno i lavoratori e le persone del pubblico, di norma più modesti dei limiti individuali fissati, che vengono così a rappresentare soltanto un'ulteriore garanzia per gli individui esposti. In una pratica appropriatamente ottimizzata raramente le dosi ricevute dai lavoratori potranno eccedere una modesta frazione dei limiti individuali raccomandati.
Per quanto riguarda questi ultimi, conviene qui riportare soltanto i più significativi di essi, per i lavoratori esposti e per le persone del pubblico.
Per i lavoratori esposti detti limiti sono:
- 20 mSv/anno per la dose efficace;
- 150 mSv/anno per la dose equivalente al cristallino;
- 500 mSv/anno per la dose equivalente alla pelle;
- 500 mSv/anno per la dose equivalente a mani, avambracci, piedi, caviglie.
Per i lavoratori non esposti e per le persone del pubblico:
- 1 mSv/anno per la dose efficace;
- 15 mSv/anno per la dose equivalente al cristallino;
- 50 mSv/anno per la dose equivalente alla pelle.
Il conseguimento degli obbiettivi del sistema di protezione radiologica sopra descritto (prevenzione dei danni deterministici e limitazione degli eventi stocastici) sono demandati all'organizzazione della radioprotezione e in particolare alle azioni della sorveglianza fisica e medica della radioprotezione. La sorveglianza fisica viene assicurata tramite la figura dell'esperto qualificato, quella medica tramite il medico addetto alla sorveglianza medica (medico autorizzato, medico competente).

STRUMENTI DI SORVEGLIANZA FISICA DELLA RADIOPROTEZIONE

L'esperto qualificato è persona che possiede le cognizioni e l'addestramento necessari per misurare le radiazioni ionizzanti, per assicurare l'esatto funzionamento dei dispositivi di protezione, per dare le istruzioni e le prescrizioni necessarie a garantire la sorveglianza fisica della radioprotezione.
In questa sua veste fornisce al datore di lavoro, prima dell'inizio di qualsiasi attività con rischio da radiazioni ionizzanti, una consulenza in merito alla valutazione dei rischi che l'attività comporta e ai relativi provvedimenti di radioprotezione da adottare, redigendo apposita relazione.
Rientrano tra le competenze autonome dell'esperto qualificato, o di collaborazione nei confronti del datore di lavoro, una serie di fondamentali azioni organizzative generali, le principali delle quali riguardano:
- la classificazione delle aree con rischio da radiazioni ionizzanti;
- la classificazione del personale ai fini della radioprotezione;
- la predisposizione delle norme interne di radioprotezione;
- la segnalazione mediante contrassegni delle sorgenti di radiazione;
- la predisposizione di un programma di informazione e formazione, finalizzato alla radioprotezione, allo scopo di rendere il personale edotto dei rischi specifici a cui è esposto.
Nell'ambito dell'esercizio dei propri compiti, l'esperto qualificato deve poi:
- esaminare i progetti degli impianti, rilasciando il relativo benestare;
- provvedere ad effettuare il collaudo e la prima verifica degli impianti;
- verificare periodicamente l'efficacia dei dispositivi ovvero delle tecniche di radioprotezione;
- effettuare il controllo periodico del buon funzionamento della strumentazione di radioprotezione;
- effettuare la sorveglianza ambientale;
- valutare le dosi ricevute dai lavoratori e le introduzioni dei radionuclidi;
- procedere alla valutazione sia in fase di progetto che di esercizio delle dosi ricevute o impegnate dai gruppi di riferimento della popolazione, in condizioni normali di lavoro e nel caso di incidenti;
- etc..


Unless otherwise stated, the content of this page is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 License