Che cosa rappresentano esattamente le varie unità di misura della radioattività: Sievert, Roentgen, Rem, Rad, Bequerel, Curie, ecc.?
(rispondono Massimo Marconato e Giacomo Torzo)
La radioattività è una proprietà dei nuclei atomici instabili e consiste nella disintegrazione del nucleo emettendo radiazioni.
Lo strumento più popolare per la misura della radio-attività è il contatore Geiger.
L'attività di una sorgente radioattiva si esprime infatti, nel Sistema Internaziona- le, in becquerel (Bq), unità di misura definita come numero di decadimenti per secondo, quindi omogenea alla frequenza, che di esprime in Hz.
Una seconda unità di misura di attività che è stata molto usata ma ora dichiarata fuori norma [1] , è il curie (Ci): il fattore di conversione tra le due unità è 1 Ci = 3.7´1010 Bq.
Il contatore Geiger misura il numero di eventi ionizzanti entro il volume di una camera (sensore) di cui lo strumento è dotato..
Bisogna infatti distinguere tra la frazione di attività rivelata dal sensore e l'attività totale emessa dalla sorgente: ad esempio, per una sorgente di piccole dimensioni (puntiforme), il sensore intercetta solo una piccola frazione delle particelle emesse, pari al rapporto W/4p, ove W è l'angolo solido sotteso alla sorgente dal sensore (tale rapporto è anche detto fattore geometrico di efficenza EG, o accettanza ). In altri termini si può dire che il contatore Geiger misura l'intensità del flusso di radiazione prodotto dalla sorgente.
Si deve tenere presente inoltre che non tutte le particelle emesse entro l'angolo W producono ionizzazione: alcune non raggiungono il sensore perchè fermate dall'aria o dalle pareti del tubo di Geiger, altre attraversano il sensore senza interagire con il gas. Più precisamente si deve dire allora che la misura fornita da un particolare sensore è proporzionale all'intensità del flusso di radiazione, e la costante di proporzionalità è detta efficenza intrinseca EI di quel sensore.
La sensibilità di un contatore Geiger-Müller è quindi determinata dal prodotto EG´EI: il primo fattore è proporzionale al volume del sensore, mentre il secondo dipende essenzialmente dalla trasparenza delle pareti del sensore (tubi a pareti spesse non "sentono" le particelle alfa o le beta di bassa energia).
E' importante notare che un contatore Geiger non può misurare l'energia delle particelle nè la quantità di carica da esse prodotta: per questo motivo la sua scala non dovrebbe essere graduata in gray/ora (Gy/h), che è una unità di intensità di dose assorbita [2] , nè tantomeno in röntgen/ora [3] (R/h), che è una unità di intensità di dose di esposizione, o in sievert/ora (Sv/h), che è una unità di intensità di dose di esposizione equivalente assorbita [4] .
Gli strumenti commerciali tuttavia riportano molto spesso scale graduate in mR/h o mGy/h, facendo un improprio riferimento ad una convenzionale equivalenza tra il flusso di eventi ionizzanti prodotti da particelle di qualsiasi energia e natura e l'energia depositata in aria da un pari flusso di un particolare tipo di particelle di data energia.
Unità di Misura della Radiazione
Vi sono molte unità di misura perché dipende da cosa noi vogliamo misurare:
Unità di misura di disintegrazioni nucleari
Il Curie (CI) è l'unità standard più vecchia, e corrisponde a 3700 * 1010 disintegrazioni nucleari per secondo.
L'unità SI (Sistema internazionale di misura) è il Becquerel (Bq) ,corrisponde ad 1 disintegrazione per secondo.
Unità di misura che indica la quantità di radiazione (X o gamma) necessaria a produrre un effetto nella materia
Roentgen (R) è definito come la quantità di radiazione X o gamma che produce in un campione di aria di 1mL è 0°C e 1 atm, una quantità di ioni corrispondente ad una carica elettrica di 1 ues. Poiché la carica elettrica è 4,8 * 10-10ues, 1 R corrisponde a 2.1 * 109 ioni con singola carica.
Es: Un orologio luminoso produce circa 5 milliroentgen (mR) per anno.
Es: Una radiografia produce circa 500 mR.
Il Roentgen è riferito solo a radiazioni X e gamma.
Unità di misura che indica la quantità di una qualsiasi radiazione necessaria a produrre un effetto nella materia
Il rad che rappresenta la quantità di radiazione che deposita 100 erg di energia in un grammo di materia.
Mentre in SI (Sistema internazionale di misura) si usa il Gray (Gr) che corrisponde a una dose di 1 J kg-1
Unità di misura che indica la quantità di radiazione necessaria a produrre un effetto biologicamente dannoso
Non tutte le radiazioni producono lo stesso danno biologico . Per tenere conto di queste differenze l'unità usata nel campo della protezione della radiazione è il roentgen equivalente uomo (rem). Il dosaggio di un rem è equivalente a quello di un rad modificato per un fattore di qualità (FQ), che varia da 1 per i raggi X e gamma a 20 per gli ioni pesanti.
Nell'unità SI la dose di radiazione è il Sievert che è la dose in Gray moltiplicata per un fattore di qualità.
Unità di misura che indica la quantità di radiazione necessaria per uccidere il 50 % della popolazione
La dose letale 50 %, LD50 , è la misura della dose necessaria per uccidere il 50 % della popolazione.Per le radiazioni che investono il corpo umano il valore dell' LD50 varia da 250 rem a 450 rem. Per dosi di circa 50 rem la probabilità di morte istantanea è molto bassa, tuttavia si possono avere conseguenze nel tempo (leucemie, cancro, ecc..).
Alla domanda: tutte le radiazioni radiattive fanno male o vi è un valore soglia al di sotto del quale non vi è pericolo ?
La questione non è ancora definitivamente risolta, ci sembra però lecito pensare all'esistenza di questo valore soglia di non dannosità, considerando la radioattività un fattore indispensabile nella natura non che un elemento sempre presente. Il valore di fondo della radioattività naturale a livello del mare è di circa 0.1 rem per anno.
[1] A partire dal 31.12.1985, in base alla normativa stabilita dalla Comunità Europea su indicazione del Bureau Internazionale di Pesi e Misure (IBPM).
[2] 1 gray (Gy) = 1 joule di energia assorbita da 1 kg di materiale esposto(1Gy=100 rad).
[3] 1 röntgen (R) = quantità di radiazione che produce una unità di carica elettrica e.s.u. di ionizzazione in 1 cm3di aria secca alla pressione e temperatura standard (P=100kPa e T=273 K). Unità di misura di esposizione fuori norma dal 31/12/1985 e sostituita nel Sistema Internazionale dal coulomb/ chilogrammo (C/kg); il fattore di conversione vale : 1 C/kg = 3876 R.
[4] 1 sievert (Sv) è la dose assorbita che ha la stessa efficacia biologica di quella prodotta da una quantità di raggi X che depositano 1J in 1 kg di sostanza irradiata. (1 Sv = 100 rem, ove rem sta per röntgen equivalent man).
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