LA SORVEGLIANZA RADIOMETRICA

di Matteo Frosini

Perché sorveglianza radiometrica?

Per sorveglianza radiometrica si intende il controllo di merci, rifiuti o persone mediante strumenti in grado di rilevare le radiazioni emesse da materiale radioattivo. Lo scopo della sorveglianza è dunque quello di individuare eventuali contaminazioni o nei casi più delicati trasporto irregolare di sostanze radioattive.

Questo tipo di controlli viene eseguito su una vasta varietà di materiali, principalmente materiali metallici e rottami metallici, ma anche su rifiuti destinati a discariche o inceneritori, materiali provenienti da impianti nucleari, rifiuti prodotti dai reparti di medicina nucleare.

Il controllo sui materiali metallici 

I materiali metallici, e più nello specifico i rottami metallici, sono sottoposti, in ingresso agli stabilimenti siderurgici o ai centri di raccolta e smistamento, a rigorosi controlli per identificare l’eventuale presenza di anomalie radiometriche al loro interno. Negli anni sono stati svariati i casi di rinvenimenti di sorgenti orfane (ovvero sorgenti radioattive prive di un possessore al momento del ritrovamento) all’interno di carichi di rottame trasportati via terra (automezzi o treni) e via nave, così come il rinvenimento di materiali metallici tra cui semilavorati e prodotti finiti contaminati da radioattività artificiale. Infatti, quando una o più sorgenti orfane sfuggono ai controlli in ingresso agli stabilimenti che effettuano operazioni di fusione e vengono inserite nel ciclo produttivo, il risultato è la fusione del materiale radioattivo e la contaminazione di gran parte dei materiali con cui la matrice radioattiva entra in contatto. Ancora oggi, nonostante le rigide normative nazionali e internazionali in materia di sorveglianza su questo tipo di materiali, si registrano casi di fusione di sorgenti radioattive, con conseguenze economico-sociali assai rilevanti. In Italia il D.Lgs. 101 del 2020 (che discende a sua volta da una Direttiva Euratom) fornisce le indicazioni per la corretta esecuzione dei controlli e la gestione di un’eventuale emergenza radiologica.

Ma come vengono effettuati i controlli? Secondo quanto indicato dalla legge e dalla norma tecnica di riferimento UNI 10897 del 2016, i controlli di sorveglianza radiometrica prevedono la misurazione del rateo di irraggiamento X e gamma sui carichi di materiali metallici. Le radiazioni gamma (e anche X in misura minore) sono infatti le uniche ad essere sufficientemente penetranti da poter essere rilevate anche attraverso un consistente spessore di materiale metallico (basti pensare alle svariate tonnellate di rottame che sono trasportate da un automezzo).

La strumentazione per la sorveglianza radiometrica

La strumentazione impiegata deve dunque essere sufficientemente sensibile da rilevare le radiazioni emesse da materiali radioattivi, anche di piccole dimensioni. Gli strumenti per la sorveglianza radiometrica possono essere distinti in manuali (o portatili) e fissi (o portali).

Gli strumenti portatili hanno dimensioni ridotte e sono facilmente trasportabili, adatti per eseguire misure anche in spazi ristretti. Sono tipicamente costruiti con sonde a scintillazione aventi un’elevata sensibilità alla radiazione gamma e dotati di asta telescopica per poter scansionare accuratamente tutte le superfici esterne del carico.

Gli strumenti fissi, comunemente chiamati portali radiometrici, sono costituiti da due o più pannelli contenenti  sonde  a scintillazione (un materiale plastico molto sensibile alla radiazione gamma). I pannelli rappresentano ciascuno uno strumento di rilevazione e un software di analisi dei dati permette di combinare le misure fornite da ciascuno di essi, definendo la soglia di allarme e se questa è stata superata o meno. Alcuni portali sono anche in grado di effettuare, con buona approssimazione, una spettrometria nucleare per identificare il radionuclide all’interno del carico (o quanto meno discriminare se di origine naturale o artificiale).

In genere in un impianto con intensi traffici di materiale in ingresso viene installato un portale radiometrico come “filtro” per identificare eventuali carichi “radioattivi”, disponendo poi di uno strumento portatile per identificare l’esatta ubicazione dell’anomalia. Il vantaggio principale dei portali è quello di avere un’elevata efficienza di rilevazione (strumenti con superfici estese in grado di intercettare molta radiazione), mentre i portatili hanno una buona sensibilità spaziale, performanti per la localizzazione esatta della contaminazione anche a seguito dello scarico del materiale.

Quali sorgenti si possono rinvenire nel rottame metallico?

Esiste una vasta gamma di materiali radioattivi che possono essere inavvertitamente o volontariamente inserite nel rottame metallico. Operativamente si distinguono diverse categorie di sorgenti e materiali contaminati:

• Sorgenti radioattive propriamente dette, si tratta delle sorgenti orfane citate poco sopra, utilizzate in ambito industriale, medico o per applicazioni di ricerca proprio per le loro emissioni radioattive. Alcuni esempi sono le sorgenti industriali per misure di spessore e livello, per gammagrafia e per controlli di qualità, le sorgenti per applicazioni mediche quali radioterapia e diagnostica in medicina nucleare;
• Sorgenti di tipo improprio, ovvero oggetti metallici fabbricati con materiale radioattivo e che sfruttano gli effetti secondari delle emissioni radioattive.  Alcuni esempi sono i quadranti radio luminescenti (con vernice al Radio-226), rivelatori di fumo contenenti Radio-226 o Americio-241, parafulmini con installate sorgenti di Radio-226 o Americio-241;
• Metalli contaminati da radioattività artificiale a seguito di fusione accidentale di una o più sorgenti orfane e successiva immissione sul mercato dei manufatti prodotti. Un esempio è il metallo contaminato da Cobalto-60 che, se non correttamente intercettato, può essere impiegato per opere di ingegneria civile;
• Materiali metallici derivanti dallo smantellamento di impianti chimici industriali o impianti per l’estrazione di minerali, petrolio e gas naturale con ingenti depositi di radioattività naturale (Uranio, Torio e Potassio) che prendono il nome di NORM (Normally Occurring Radioactive Material).

Nel contesto italiano, il rinvenimento di una sorgente orfana nel rottame metallico rientra nella categoria di emergenza radiologica; secondo quanto indicato dalla legge, deve essere identificata la causa dell’anomalia, identificare il tipo di elemento radioattivo e quantificare la sua attività in termini di Bq (numero di decadimenti al secondo). In funzione del tipo di elemento radioattivo e della sua attività, confrontandola con opportuni livelli di esenzione è possibile stabilire la necessità o meno di smaltirlo in un deposito di rifiuti radioattivi autorizzato. Nel caso di rinvenimento di sorgente orfana la presenza di una targhetta riportante le sue specifiche o lo stesso codice stampigliato su di essa sono di notevole aiuto per identificare e risalire all’ultimo possessore della sorgente.

Quali sono i rischi?

Il principale rischio associato al ritrovamento di materiale radioattivo all’interno di rottame metallico è sicuramente l’esposizione esterna alla radiazione gamma emessa ad esempio da elementi radioattivi come Cesio-137, Cobalto-60 o Radio-226. Oltre ai lavoratori direttamente coinvolti nelle attività di trasporto, manipolazione e processamento del materiale anche la popolazione può essere indebitamente esposta a questo tipo di sorgenti, ad esempio durante il trasporto o nel caso di furto (un caso noto è l’incidente di Goiania in Brasile).

Oltre all’esposizione esterna da radiazioni un ulteriore rischio è legato alla contaminazione interna da materiale radioattivo, in caso di fusione infatti la matrice contenente il materiale radioattivo può essere distribuita in sostanze volatili come polveri e fumi ed essere inalata o ingerita dalle persone presenti nelle vicinanze. Oltre a questo va considerato il potenziale rischio di contaminazione dell’ambiente circostante nel caso il contaminante entri in contatto con terreno e falde acquifere sottostanti (anche in tal caso può essere citato l’incidente di Goiania).

Altri ambiti di applicazione della sorveglianza radiometrica

La sorveglianza radiometrica viene applicata non solo nel commercio di rottami e materiali metallici ma in tutti i casi in cui esista la possibilità di trasporto o traffico illecito di materiale radioattivo. Si trovano strumenti installati all’ingresso di impianti inceneritori e termovalorizzatori, con lo scopo di evitare la combustione di eventuali rifiuti contaminati. Vengono utilizzati appositi portali radiometrici per controllare i rifiuti in uscita dai reparti di medicina nucleare prima dello smaltimento e portali di dimensioni più contenute per il controllo di persone e bagagli in centrali nucleari, ma anche aeroporti e zone doganali per intercettare eventuali contaminazioni e traffici di materiale radioattivo (con particolare attenzione ai materiali fissili).

Per approfondire:

• “Control and Management of Radioactive Material Inadvertently Incorporated into Scrap Metal”, International Conference Tarragona, Spain, 2009
• “Radioprotezione avanzata – Radionuclidi e acceleratori di elettroni fino a 10 MeV”, CISU, 2014
• Norma UNI 10897:2016 – “Carichi di rottami metallici – rilevazione di radionuclidi con misure X e gamma”