di Lorenzo Mazzocco
In questi giorni i media italiani hanno nuovamente ripreso la notizia relativa alla decisione del governo giapponese di rilasciare in mare l’acqua contaminata proveniente dall’impianto di raffreddamento della centrale di Fukushima e finora raccolta in cisterne adiacenti all’impianto. Avevamo già trattato la questione più di un anno fa, ma il tono allarmista dei titoli di giornale e il bassissimo livello di qualità dei servizi pubblicati dai mezzi di informazione, ci spingono a ritornare sul tema.
Per aiutare il lettore, riportiamo qui alcune brevi nozioni sulla radioattività, rimandando alle nostre FAQ per maggiori informazioni.
La radiazione è una particella che viene emessa a seguito del decadimento di un atomo dal nucleo instabile. Gli atomi instabili sono detti radionuclidi ovvero nuclei (nuclidi) che emettono una radiazione (radio). Una volta che l’atomo instabile ha emesso una radiazione si stabilizza, questo processo è detto decadimento.
Le modalità attraverso cui avviene un decadimento possono essere tante e diverse: cambia il tipo di particella emessa, l’energia di questa particella, la capacità della particella di attraversare materiali e/o danneggiarli, la velocità con cui avviene il decadimento.
A noi interessano due grandezze riguardanti questi decadimenti:
- ATTIVITÀ: se si dispone di un certo quantitativo di radionuclidi, l’attività di tale massa di atomi corrisponde al numero di radionuclidi che decade ogni secondo. L’attività dipende quindi dal tasso di decadimento (ovvero quanto velocemente un radionuclide decade) e dalla quantità di radionuclidi nella sostanza che si sta considerando. L’attività è misurata in Becquerel (Bq) o un suo multiplo/sottomultiplo.
- DOSE EFFICACE: conoscendo il tipo di radiazione, l’energia, l’attività e la modalità con cui una persona entra in contatto con un radionuclide (lo respira? lo ingerisce? lo tocca?), e per quanto tempo questo rimane nel suo corpo se ingerito o inalato, è possibile calcolare la dose efficace, che offre una misura numerica dei possibili effetti delle radiazioni sull’organismo, tenendo conto anche della radiosensibilità dei vari tessuti (che misura quanto un tessuto del nostro corpo viene danneggiato dalla radiazione ionizzante). La dose efficace è misurata in Sievert (Sv). Sono spesso utilizzati i sottomultipli mSv (10-3 Sv) e microSv (10-6 Sv).
Se il contatto manuale con 1g del radionuclide Co-60 e l’inalazione di 2g di Cs-137 producono entrambi una dose efficace di 20 microSv, questo significa che queste due sorgenti hanno avuto lo stesso effetto radiologico sul corpo (20 microSv = 20 microSv). Questo accade perchè magari il Co-60 emette una radiazione molto potente ma lo si sta solo toccando con le dita mentre, allo stesso tempo il Cs-137 può emettere radiazioni poco energetiche ma se inalato può rimanere nell’organismo per più tempo e rilasciare dose su tessuti più radiosensibili, e di conseguenza danneggiarli di più.
Arriviamo a Fukushima.
Negli articoli di stampa viene riportata spesso la quantità assoluta dell’acqua nelle cisterne che andrà riversata in mare, ma questo di per sè non è un parametro significativo. Ciò che deve interessare è la concentrazione di attività dei diversi radionuclidi, ovvero l’attività dei radionuclidi dissolta in un volume di acqua [Bq/litro], valore che cambia con la diluizione. Effettuare un’operazione di diluizione significa dissolvere la medesima attività [Bq] del radionuclide in un volume di acqua doppio, la concentrazione di attività sarà dimezzato.
Questo valore può essere più o meno modificato diluendo ulteriormente l’acqua prima del rilascio. È abbastanza facile reperire i dati sull’attività dei diversi radionuclidi presenti nell’acqua delle cisterne dopo essere stata accuratamente filtrata da tutti i radionuclidi pericolosi. È la stessa TEPCO (Tokyo Electric Power Company) a fornirli.
Nel grafico la concentrazione di attività è espressa in Becquerel per litro di acqua. Trascuriamo per il momento le considerazioni sull’incertezza statistica dei dati e prendiamo per semplicità come riferimento la media delle misurazioni, indicata dalle linee gialle.
Notiamo subito la presenza di diversi radionuclidi: domina l’H3, seguito ad un tasso di concentrazione di attività notevolmente inferiore dal Carbonio-14 (C-14), dal Tecnezio-99 (Tc-99) e dallo Iodio-129 (I-129). Il trizio (H3) altro non è che un isotopo dell’idrogeno: banalmente si tratta di un atomo di idrogeno che ha due neutroni in più rispetto all’isotopo principale, e che con un’emivita di 12 anni decade in Elio-3 emettendo elettroni.
Quello che cercheremo di fare è dimostrarvi che addirittura prima della diluizione in mare definire l’acqua delle cisterne come pericolosa è una affermazione grossolanamente esagerata.
Procediamo in 2 step:
- dimostriamo che tutti i radionuclidi oltre al trizio (H3) sono tranquillamente trascurabili rispetto a questo;
- dimostriamo che il trizio (H3) nelle cisterne non è pericoloso.
MA TUTTI QUEI RADIONUCLIDI?
CARBONIO-14:
dai dati di TEPCO risulta che l’attività del C-14 nell’acqua è in media pari a 90 Bq per ogni litro. In questo articolo relativamente recente della BBC Greenpeace sostiene che il C-14 nell’acqua “potrebbe danneggiare il DNA”. Andiamo quindi a quantificare questo pericolo con un confronto. Normalmente quanto C-14 è presente nel nostro cibo? Beh dipende dal cibo.
I seguenti dati sono presi dall’istituto radiologico francese IRSN.
Come vediamo normalmente un kg di carne ha un’attività associabile al C-14 che va dai 60 ai 70 Bq. La pasta invece va da 80 a 100 Bq circa al kg. Ciò significa che bere 1L di acqua dalle cisterne di Fukushima ha la stessa pericolosità radiologica di mangiare 1.5 kg di carne o 1kg di pasta. (Possiamo affermare ciò senza usare la dose efficace perché il radionuclide è uguale e nei due casi l’interazione è sempre per ingestione).
TECNEZIO-99:
andiamo a calcolare la dose efficace a bere 1 L di acqua dalle cisterne. L’attività del tecnezio per 1L di acqua è pari a circa 8 Bq. Il fattore di conversione per l’ingestione del Tc-99 (il numero per cui dobbiamo moltiplicare l’attività per ottenere la dose efficace in Sv) è pari a 7.8 * 10-10 Sv/Bq. E’ facile calcolare che la dose efficace è pari a 6.24 * 10-9 Sv ovvero 0.00624 microSv. E’ un numero grande o piccolo? Beh dormire vicino ad una persona per una notte fornisce una dose efficace di 0.05 microSv. Mangiare una banana (radioattiva per il potassio) ha una dose efficace di 0.1 microSv. Quindi bere 1 L di acqua dalle cisterne, per quel che riguarda il Tecnezio, equivale a mangiare un pezzettino minuscolo di banana.
IODIO-129:
l’attività in media è 8 Bq ogni litro. Il fattore di conversione per l’ingestione è 1.1*10-7 Sv/Bq. Bere 1L di acqua radioattiva ha una dose efficace, per quel che riguarda lo I-129, pari a 0.88 microSv, equivalente all’ingestione di circa 9 banane.
TUTTI GLI ALTRI RADIONUCLIDI:
tutti gli altri radioisotopi hanno attività pari a circa 1/10 di quelle viste finora. Ci sembra quindi ragionevole non perderci troppo tempo
EH ALLORA IL TRIZIO ?!
Visto che abbiamo ormai capito che parlare di pericolosità radiologica degli isotopi diversi dal trizio ha ben poco senso concentriamoci sul trizio.
Perchè c’è così tanto trizio nell’acqua? Beh la risposta è semplice: il trizio è essenzialmente idrogeno e si lega all’ossigeno per formare acqua. Filtrare l’acqua dall’acqua è quasi impossibile.
Andiamo a ripetere la semplice operazione eseguita finora. C’è un’unica considerazione da fare prima. Ci sono due fattori di conversione che possiamo scegliere, a seconda delle modalità di interazione del trizio con l’organismo interazione: l’acqua contenente trizio viene ingerita e successivamente espulsa attraverso l’urina (fattore di conversione: 1.8*10-11 Sv/Bq) ; il trizio si lega a delle catene di carbonio (come proteine o zuccheri) rimanendo nell’organismo (fattore di conversione: 4.2* 10-11 Sv/Bq).
Consideriamo il caso limite, assai improbabile, che tutto il trizio contenuto in un litro d’acqua non venga espulso, ma sia metabolizzato nell’organismo. La dose efficace che ne deriva è pari a 29.4 microSv, un valore equivalente a un volo di 10 ore (per effetto dei raggi cosmici) oppure all’ingestione di circa 290 banane.
Ricordiamo che tutti questi calcoli sono fatti per stimare gli effetti di prendere un aereo, andare a Fukushima, aprire una cisterna, riempire una bottiglia da 1L e bere tutta l’acqua. Non si è parlato dell’effetto dovuto alla diluizione di quest’acqua una volta versata in mare. Aspettate, in effetti abbiamo sbagliato: le dosi considerate non tengono conto del volo per Fukushima!
La dose per un volo di circa 13 ore Milano-Tokyo è pari a 39 microSv. Comprendendo gli effetti di tutti i radioisotopi dell’acqua delle cisterne, berne 1L nel peggiore dei casi fornisce una dose efficace di circa 30 microSv. E questo prima di diluirla in mare! Sì, è proprio così: andare in aereo a Fukushima ci farebbe assorbire più radiazioni che non bere 1L dell’acqua nelle cisterne.
La dinamica sui media e social che stiamo vedendo in questi giorni è più deprimente che divertente. Non ci sentiamo di biasimare i pescatori locali che si oppongono allo sversamento. Il danno d’immagine che i giornali di mezzo mondo stanno provocando, intervistando personaggi non esperti e totalmente dis- o mis- informati, sarà difficilmente riparabile. Se abbiamo scritto questo breve articolo è soprattutto per loro. Per quanto riguarda noi occidentali dobbiamo decidere se continuare a vivere seguendo un’ideologia che associa erroneamente al concetto di rischio zero – comunque impossibile da raggiungere – quello di sicurezza e felicità o tornare a valutare razionalmente i pro e i contro di una scelta soppesando i rischi (e i benefici) anche in funzione del contesto. Finora non sembra che siamo intenzionati a farlo.
La tabella con i calcoli per la dose efficace di ingestione di 1L di acqua dalle cisterne.
(la catene di decadimento Sr-90 -> Y-90 e I-129 -> Xe-129 sono omesse per semplicità verificando l’irrilevanza sul risultato finale)
FONTI:
[1] Attività dei radionuclidi nell’acqua:
https://www.researchgate.net/profile/Ken-Buesseler/publication/344036480_Buesseler_Opening_Floodgates_at_Fukushima_Science_Perspective_Aug_2020/links/5f4eb189a6fdcc9879c010df/Buesseler-Opening-Floodgates-at-Fukushima-Science-Perspective-Aug-2020.pdf
[3] Fattori di conversione:
https://fedlex.data.admin.ch/filestore/fedlex.data.admin.ch/eli/cc/2017/502/20180101/it/pdf-a/fedlex-data-admin-ch-eli-cc-2017-502-20180101-it-pdf-a.pdf
Nucleare e Ragione 
Va aggiunto che solo una piccolissima quota dell’acqua ingerita cede idrogeno ai tessuti!
E va aggiunto che 1 milione di tonnellate di acqua si dilusce nell’oceano, che è 1,3 miliardi di miliardi di tonnellate.
Greenpeace si è data la mission di mentire “a tutto campo”. Nell’ambito di quale strategia?
Le considerazioni che fa sono giuste (specialmente quella sull’espulsione del trizio). La dose calcolata tenendo conto di una probabile espulsione complessivamente è circa 13 microSv. Per quanto riguarda Greenpeace deve chiedere a loro… haha