Risposte veloci a domande pertinenti – parte terza

Pubblichiamo la terza e ultima serie di “domande e risposte” sul tema della radioattività.
Le precedenti puntate sono reperibili ai seguenti link: https://nucleareeragione.org/2014/04/02/risposte-veloci-a-domande-pertinenti-prima-parte/ e https://nucleareeragione.org/2014/04/14/risposte-veloci-a-domande-pertinenti-parte-seconda/
Per chiarimenti o richieste di approfondimenti, non esitate a contattarci via mail (nucleareeragione@gmail.com) o commentando direttamente gli articoli.

Si è parlato di fondo di radioattività naturale, che cos’è?

Il fondo di radioattività naturale è la quantità di radiazioni ionizzanti dovuta a cause naturali, osservabile e rilevabile ovunque sulla Terra. Esso è di origine sia terrestre (dovuto a isotopi radioattivi naturali contenuti nella crosta terrestre), sia extraterrestre (dovuto ai raggi cosmici, che costantemente “bombardano” il nostro pianeta, interagendo con l’atmosfera e producendo “sciami” di particelle secondarie che giungono parzialmente fino al suolo) [8]. La media mondiale della dose equivalente di radioattività assorbita da un essere umano e dovuta al fondo naturale è di 2.4 mSv per anno. Tuttavia il livello di tale fondo varia da luogo a luogo in modo significativo [9]. Va precisato che alle fonti prettamente naturali si sono via via aggiunte fonti artificiali, legate all’attività industriale o dovute ai test atomici.

Cos’è una nube radioattiva?

Con il termine nube radioattiva viene comunemente denominata la diffusione in atmosfera di radionuclidi a seguito di esplosioni, perdite o fuoriuscite protratte nel tempo. Tale terminologia può dare adito a confusione. In primo luogo non è immediata la distinzione dal fall-out nucleare. In secondo luogo nell’immaginario comune tale nube viene immediatamente associata al fumo denso di detriti tipico delle demolizioni di grossi edifici o delle eruzioni vulcaniche. In realtà, mentre le polveri diffuse da queste grosse esplosioni formano nubi dense e ben visibili, che possono davvero contenere anche grossi quantitativi di radionuclidi, soprattutto le ceneri vulcaniche [10], le nubi radioattive sollevate da eventuali esplosioni (che possono essere solo chimiche!) in centrali nucleari non sono affatto visibili nel loro propagarsi in atmosfera e vengono rintracciate esclusivamente mediante rilevazioni con strumenti appropriati [11].

In cosa si differenzia il fall-out nucleare?

La cosiddetta ricaduta radioattiva che consegue le esplosioni di ordigni nucleari e termonucleari è un evento che si divide in una fase primaria ed una secondaria ed è caratterizzato dall’elevato numero di neutroni coinvolti con fissioni e/o generazione di catene di decadimento radioattivo. In questo caso la nube è visibile al momento dell’esplosione (nella tipica forma a fungo, che contraddistingue, però, anche le grosse esplosioni chimiche) e la visibilità è dovuta alla densità di polveri e detriti trascinati nei moti convettivi a causa dell’energia sprigionata dalla detonazione. A seguito dei bombardamenti di Hiroshima e Nagasaki e dei vari test atomici la contaminazione radioattiva dell’atmosfera si è protratta nel tempo, ma non è rimasta visibile ad occhio nudo alcuna nube radioattiva.

La radioattività artificiale è più pericolosa di quella naturale?

Dipende. È impossibile rispondere escludendo un accurato esame di tutte le caratteristiche dei fattori in gioco. Il dato di fatto da cui deve partire ogni considerazione è che la radioattività di origine antropica, pur riguardando radiazioni ionizzanti indotte artificialmente, per quanto riguarda decadimenti ed emissioni rientra nella stessa casistica di quella naturale: non esiste una radiotossicità specifica dei radionuclidi artificiali, né tantomeno una maggiore pericolosità intrinseca [12].

È vero che la radioattività aumenta nel tempo?

Dipende dal sistema in esame (chiuso o aperto), dal fatto che la sorgente sia interna o esterna, dal tipo di radiazioni emesse dalla sorgente (in grado o no di generare nuovi radionuclidi o di attivarne altri) e dal tempo di osservazione (istante di partenza e durata). In generale, comunque, come dice il nome stesso, i processi di decadimento atomico comportano nel tempo la scomparsa del fenomeno stesso: a seguito delle disintegrazioni vengono a meno gli isotopi-sorgente, si riduce il loro numero in ogni mole di una data sostanza e tutte le catene di decadimento tendono ad un isotopo stabile (i.e. non-radioattivo). L’arco di tempo in cui avviene tale riduzione dipende dall’emivita caratteristica di ogni tipo di radio-isotopo. L’emivita (i.e. tempo di decadimento) è definita come il tempo occorrente perché la metà degli atomi di un campione puro dell’isotopo decadano in un altro elemento.

Note ed ulteriori letture

[8] Volendo essere più precisi si distingue tra origine tellurica, aerea (essenzialmente Radon) e cosmica.

[9] In Italia, ad esempio, la dose equivalente media valutata per la popolazione è di 3.3 mSv/anno, ma varia notevolmente da regione a regione. Per ulteriori dettagli si consulti: http://annuario.isprambiente.it/sites/default/files/pdf/2005-2006/versione_integrale/Radiazioni%20ionizzanti.pdf

Occorre ricordare che i radioisotopi contenuti nella crosta terrestre si trovano per gioco di forza negli alimenti e in quasi tutti gli oggetti d’uso quotidiano ed inoltre che un non trascurabile contributo alla dose annuale assorbita dalla popolazione è attribuibile agli esami diagnostici cui normalmente ci si sottopone nel corso della vita (radiografie, TAC, PET, mammografie, scintigrafie, ecc.). Infine, nel computo totale non vanno dimenticate le dosi dovute al trattamento radioterapico per la cura dei tumori.

[10] Durante l’ultima eruzione del vulcano islandese Eyjafjöll (aprile 2010) nelle prime 72 ore furono immesse nell’atmosfera 200 milioni di tonnellate di ceneri. Tenuto conto della concentrazione media di Uranio e Torio nella crosta terreste e nel magma, fu stimata una dispersione nella nube pari a 400 t (U) e 1300 t (Th), da cui 20 TBq e 16 TBq rispettivamente. Naturalmente la maggior parte del materiale fuoriuscito si depositò nei pressi del vulcano islandese o in mare. Tuttavia, essendo stato calcolato che circa il 20% del particolato aveva un diametro di 10 micron, la probabilità di trasporto con deposizione a distanze maggiori era non trascurabile e l’IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire) svolse alcuni studi in Francia. Per saperne di più: http://www.irsn.fr/FR/connaissances/Environnement/expertises-radioactivite-naturelle/Pages/Impact-nuage-cendres-eruption-volcan-islandais-Eyjafjoll.aspx

Qualcuno si impegnò anche a fare una stima della radiotossicità ‘teorica’  [ http://energie.lexpansion.com/climat/le-nuage-du-volcan-eyjafjoll-plus-radioactif-que-thernobyl_a-35-4448.html ]. Considerata la tipologia di radiazioni emesse dai radionuclidi della famiglia (serie) dell’Uranio e del Torio ne risultò una potenziale radiotossicità delle ceneri vulcaniche (legata soprattutto ad ingestione ed inalazione) tre volte superiore a quella dell’aria carica di Cesio-137 della famosa ‘nube radioattiva’ proveniente da una tristemente nota località ucraina. Occorre precisare che radioattività e radiotossicità non sono sinonimi?

[11] Il 27 aprile 1986 i lavoratori della centrale nucleare svedese di Forsmark furono trovati inspiegabilmente positivi al controllo della contaminazione radioattiva durante l’usuale procedura di ingresso al turno di lavoro del mattino. Controlli successivi eseguiti sui filtri dei sistemi di ventilazione degli edifici della centrale rivelarono la presenza di prodotti di fissione. I risultati furono presto resi pubblici, confrontati e valutati. In questo modo la comunità internazionale venne a sapere che era avvenuto un importante rilascio di materiale radioattivo e crebbe il sospetto che ciò fosse dovuto ad un incidente grave presso un impianto nucleare. In seguito tale impianto fu identificato nel reattore numero 4 di Chernobyl.

[12] Spesso la radioattività naturale viene trascurata, l’attenzione, non solo della popolazione, ma anche di tecnici ed esperti vari, si incentra sulla radioattività ‘provocata dall’uomo’. Non sono pochi coloro i quali ancora ignorano che il corpo umano è per sua natura radioattivo, ad esempio. Riconoscere l’esistenza e la consistenza del fondo di radioattività naturale non significa accantonare la radioattività indotta. Le modifiche subite da tale fondo negli ultimi decenni, a seguito delle attività industriali (tecnologia nucleare e convenzionale) o dai test atomici, possono fornire un utile termine di paragone per la valutazione di contaminazioni a seguito di incidenti. Un altro termine di riferimento è la radioattività di origine artificiale assorbita dagli esseri umani in ambito medico, tramite tecniche di radiodiagnostica o radioterapia. In ogni caso, è vero che le radiazioni artificiali sono potenzialmente dannose, con vari livelli di pericolosità; ma forse vale la pena ricordare che, salvo incidenti, le radiazioni artificiali della filiera nucleare non vengono in alcun modo assorbite dall’uomo o dall’ambiente se non in quantità trascurabili, decisamente inferiori al fondo naturale.

[13] Se in tot grammi di un dato elemento radioattivo ad un dato istante t1 si hanno N radionuclidi, all’istante t2 se ne hanno N/2, dove t2 = t1 + Δt_emivita. Si noti che tutti gli atomi di una data mole radioattiva hanno la stessa probabilità di disintegrarsi in un dato tempo. Inoltre, gli isotopi ‘più radioattivi’ hanno tempi di decadimento più brevi: si trasformano (direttamente o per successivi stadi intermedi della catena di decadimento) in elementi stabili e non-radiotossici più velocemente – da cui un picco di radioattività anche alto, ma sicuramente stretto.

Per consultare le fonti ed approfondire:

Pillole di Fisica – HyperPhysics – Dept. of Physics & Astronomy – Georgia State University, USA:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/nuclear/radact.html

Definizione dei concetti di base inerenti le radiazioni – Health Physics Society, USA:

http://hps.org/publicinformation/radterms/

Cos’è la radioattività? – Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italia:

http://www.lngs.infn.it/lngs_infn/index.htm?mainRecord=http://www.lngs.infn.it/lngs_infn/contents/lngs_it/public/educational/physics/radioactivity

Cos’è la fissione? – Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile

(ENEA), Italia:

http://www.enea.it/it/enea_informa/le-parole-dellenergia/fissione-nucleare

Ulteriori approfondimenti su fisica e tecnologia nucleare – ENEA, Italia:

http://www.enea.it/it/enea_informa/le-parole-dellenergia/fissione-nucleare/approfondimenti

FAQ – radiazioni – tecnologia ed effetti sull’uomo e l’ambiente – Commitee on Medical Aspects of Radiation in

the Environment (COMARE), UK:

http://www.comare.org.uk/comare_faq.htm

Libro bianco – meccanismi biologici legati all’effetto delle radiazioni su organismi e tessuti organici – United

Nations Scientific Commitee of the Effects of Atomic Radiations (UNSCEAR):

http://www.unscear.org/docs/reports/Biological_mechanisms_WP_12-57831.pdf

Risultati aggiornati dell’ampio studio in corso sugli effetti della contaminazione radioattiva conseguente

all’incidente di Chernobyl – United Nations Scientific Commitee of the Effects of Atomic Radiations

(UNSCEAR):

http://www.unscear.org/unscear/it/chernobyl.html

http://www.iaea.org/Publications/Booklets/Chernobyl/chernobyl.pdf

e sugli effetti delle radiazioni ionizzanti in generale:

http://www.unscear.org/docs/reports/2008/11-80076_Report_2008_Annex_D.pdf

http://www.unscear.org/docs/reports/2001/2001Annex_pages%208-160.pdf

Stato dell’arte secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia Atomica (IAEA) – effetti sugli uomini e

l’ambiente:

http://www.iaea.org/Publications/Booklets/RadPeopleEnv/pdf/radiation_low.pdf

e relativo approfondimento inerente le centrali nucleari con reattori ad acqua leggera:

http://www-ns.iaea.org/downloads/iec/health-hazard-perspec-charts2013.pdf

Qualche articolo interessante:

“Integrated Molecular Analysis Indicates Undetectable Change in DNA Damage in Mice after Continuous

Irradiation at ~ 400-fold Natural Background Radiation”, W.Olipitz et al., volume 120, number 8, p. 1130,

August 2012, Environmental Health Perspectives

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3440074/pdf/ehp.1104294.pdf

e successivo ‘botta&risposta’:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3491951/pdf/ehp.1205564R.pdf

“Cancer risks attributable to low doses of ionizing radiation: Assessing what we really know”, D. J. Brebber

et al., Proceedings of the National Accademy of Sciences of the United States of America, vol. 100 no. 24,

13761–13766, doi: 10.1073/pnas.2235592100

http://www.pnas.org/content/100/24/13761.full

“The Cancer Mortality in High Natural Radiation Areas in Poland”, K. W. Fornalsky & L. Dobrzyn´ski, Dose-
Response, 10:541–561, 2012 – Formerly Nonlinearity in Biology, Toxicology, and Medicine, Copyright © 2012

University of Massachusetts ISSN: 1559-3258, DOI: 10.2203/dose-response.11-035.Fornalski

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3526327/

“Mortality of employees of the Atomic Weapons Establishment, 1951-82”, V. Borel et al., US National Library

of Medicine, BMJv.297(6651); Sep 24, 1988PMC1834407

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1834407/

“Evidence Supporting Radiation Hormesis in Atomic Bomb Survivor Cancer Mortality Data”, M. Doss, Dose-
Response, 10:584-592, 2012 – Formerly Nonlinearity in Biology, Toxicology, and Medicine. Copyright © 2012

University of Massachusetts ISSN: 1559-3258, DOI: 10.2203/dose-response.12-023.Doss

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3526329/pdf/drp-10-584.pdf

È ora di mandare in pensione il modello LNT (Linear Non Threshold)?

http://www.associazioneitaliananucleare.it/wp-content/uploads/2013/11/Esposizione-a-basse-dosi-di-radiazioni-ionizzanti.pdf

Una prospettiva sui rischi da radiazioni – Position Statement of Health Physics Society, USA:

http://hps.org/documents/risk_ps010-2.pdf

Le centrali nucleari fanno venire la leucemia?

“Further consideration of the incidence of childhood leukaemia around nuclear power plants in Great Britain”, COMARE 14th report, UK

http://www.comare.org.uk/press_releases/documents/COMARE14report.pdf

“Nuclear power plants do not raise risk of leukaemia in children”, British Journal of Cancer, 13 September 2013:

http://www.cancerresearchuk.org/about-us/cancer-news/press-release/nuclear-power-plants-do-not-raise-
risk-of-leukaemia-in-children

Radioattività atmosferica di fondo – analisi dei dati in Italia – Aeronautica Militare, Ministero della Difesa, Italia:

http://www.aeronautica.difesa.it/RivistaMeteo/Repository/Pagine/2011_01_RadioAtmo.aspx

Un nuovo studio del MIT sull’esposizione prolungata alle radiazioni – “A new look at prolonged radiation

exposure – MIT study suggests that at low dose-rate, radiation poses little risk to DNA”, MIT news,

Massachusetts Institute of Technology, May 2012, USA:

http://web.mit.edu/newsoffice/2012/prolonged-radiation-exposure-0515.html

Ulteriori approfondimenti sugli effetti delle radiazioni ionizzanti – Dossier dell’ANS (Autorité de Sûreté

Nucléaire), Francia:

http://www.asn.fr/Informer/Dossiers/Les-effets-des-rayonnements-ionisants

“L’immaginario collettivo e la realtà – Radioattività e Radioprotezione”, Associazione Italiana Nucleare,

QUADERNO AIN n. 5, 21mo SECOLO SCIENZA E TECNOLOGIA n. 1-2010

http://www.associazioneitaliananucleare.it/wp-content/uploads/2011/07/Quaderno-AIN-n.5.pdf

Vulcani e radioattività – un caso di studio – “Nuage de cendres du volcan Eyjafjöll sur la France: Résultats des

analyses de l’IRSN”, Istitut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, Note d’Information, Juin 2010:

http://www.irsn.fr/FR/Actualites_presse/Actualites/Documents/IRSN_NI_Nuage-volcanique-
Eyjafjoll_10062010.pdf

Per saperne di più su storia, normative e misure di prevenzione inerenti la radioprotezione – Associazione

Nazionale Professionale Esperti Qualificati nella sorveglianza fisica di radioprotezione, Italia:

http://www.anpeq.it/anpeq/index.html

Un’altra Tavola delle Dosi, per gentile concessione di David MacKay (autore di “Sustainable Energy – Without

the Hot Air”):

http://www.inference.phy.cam.ac.uk/sustainable/book/metapost/dose.pdf

Per saperne di più sugli agenti cancerogeni e loro classificazione – IARC Monographs on the Evaluation of

Carcinogenic Risks to Humans, International Agency for Research on Cancer, OMS:

http://monographs.iarc.fr/ENG/Classification/index.php

Un interessante grafico a torta sulla ‘radiazione di fondo’:

http://www.nucleonica.net/naturalra.aspx