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Titolo: Dimezzamenti isotopi radioattivi

Buongiorno al forum ,chiedo aiuto per un paio di semplici domande sui 
radioisotopi:
1) Quanti dimezzamenti occorrono affinchè un radioisotopo possa 
considerarsi completamente stabile, ossia la radioattivita scomparsa?
2)C'è un limite "ragionevole" di disintegrazioni al secondo (Bq)al di la 
del quale si possono considerare non pericolose le radiazioni emesse da 
un radioisotopo?
Grazie a chiunque avrà la gentilezza di rispondermi

un radioisotopo?
Questo dipende da altri fattori: tipo di radiazione, energia delle
radiazioni, eventualmente modalità di esposizione (esposizione
esterna, contaminazione interna).
Anche il termine "pericoloso" di primo acchito così chiaro, può essere
fuorviante.
In linea di principio ogni esposizione (e sottolineo ogni) alle
radiazioni comporta un rischio, bisogna stabilire quando tale rischio
è accettabile in relazione al beneficio che si intende ottenere.
Ti faccio un esempio: fai una radiografia, sei esposto a un campo di
radiazione, ma il beneficio medico che ne trai compensa il danno
ricevuto dalle radiazioni. Al contrario se non ci fosse beneficio
medico (diciamo ti fai una radiografia così perchè ti annoi) il
rischio sarebbe inaccettabile.
La grandezza fisica davvero rilevante non è necessariamente l'attività
della sorgente, ma la dose assorbita.
ad es. tenere in mano una sorgente di un centinaio di MBq emittente
fotoni da 500keV non è pericoloso per qualche secondo, non è
pericoloso in sè nemmeno se la tieni in mano qualche minuto, tuttavia
è meglio non farlo se non ce n'è ragione.
Ciò che uno deve considerare e valutare è la dose ricevuta dalla
sorgente per valutarne la pericolosità.
Dosi inferiori a 10 microSv sono da considerarsi del tutto
trascurabili
Dosi inferiori a 1mSv sono da considerarsi rilevanti ma per niente
preoccupanti (il fondo ambientale annuale è di circa 2 mSv)
Dosi inferiori a 50mSv sono sicuramente rilevanti ma il rischio ad
esse associato è ragionevole se si tratta di attività lavorative
Dosi fino a 100mSv sono da considerarsi giustificate solo in casi di
emergenza
Dosi tra 100mSv e 1Sv sono da considerarsi rilevanti
Dosi superiori al Sv possono portare a danni immediati e di gravità
crescente con la dose (una dose al corpo intero di 4-5Sv comincia a
essere mortale).
Questo per darti una carrellata dei problemi in gioco.
Infine occorre considerare che allo stato attuale delle conoscenze si
ipotizza che l'insorgenza di effetti tardivi (principalmente tumori)
sia proporzionale alla dose ricevuta, proporzionalità evidenziata
sperimentalmente per dosi superiori a 100mSv.
Per dosi basse si ipotizza che la relazione persista ma può anche
essere che in realtà non vi sia nessuna relazione o addirittura che
una esposizione a dosi basse di radiazioni si benefica.
Anche qua, per invece stare terra terra se hai degli esempi concreti
falli, sarà più facile esemplificare. Una sorgente di qualche kBq (o
anche qualche centinaio) molto probabilmente è del tutto trascurabile:
poi dipende dal tempo di esposizione, dal tempo di dimezzamento del
radioisotopo, ecc...
Tanto per fare un esempio negli esami PET la quantità di radioisotopo
iniettato al paziente è dell'ordine di 10mCi=370MBq e la dose
assorbita corrispondente è dell'ordine di 1-10mSv.
Rob


La normativa vigente valuta il rischio di danno da radiazione come
proporzionale linearmente alla dose assorbita (ciò significa accettare
l'equivalenza dell'effetto dovuto ad una esposizione accidentale e ad
esposizioni cumulative di basse dosi, e respingere quindi la presenza
di "soglie" al di sotto delle quali non esisterebbe rischio da radiazione).
Attualmente, il limite di equivalente di dose per la popolazione nel
suo insieme, esclusi i gruppi critici e i professionalmente esposti,
è di 5 milliSievert/anno; ciò non significa che valori superiori siano
sicuramente pericolosi, nè che valori inferiori non abbiano alcun effetto,
ma che la probabilità di danno è trascurabile e confrontabile agli altri
eventi accettati nella vita dell'uomo (compromesso "costi-benefici").
P.S. Ovviamente, esistono anche CMA (concentrazioni massime ammesse
     per i vari radionuclidi nell'acqua, nell'aria e negli alimenti).
     E sono calcolate, secondo valutazioni di diete e abitudini di vita
     ragionevoli, in modo da produrre una dose totale da ingestione,
     inalazione ed irraggiamento pari a 5 mSv/y.
     Tieni presente però che dps o Bq è l'unità di misura della
     contaminazione radioattiva, mentre l'energia si misura in Gray,
     cioè in Joule/kg.
Ciao, Nino

 un radioisotopo?
In realtà la questione è molto più complicata e qui sarebbe molto
tedioso
descriverla. Ti basti sapere per adesso che la pericolosità di un
radionuclide dipende, oltre che dall'attività, dal tipo ed energia
delle
radiazioni emesse, dallo stato fisico del radionuclide dalle sue
possibili
vie di smaltimento dal corpo umano e da altre cose ancora.
Una risposta a quello che tu chiedi può essere data per uno specifico
nuclide ma può essere molto diversa da un nuclide all'altro.
A titolo di esempio. In ossequio alla formula di scarico io faccio
scaricare circa 100 mc/anno di effluenti liquidi con concentrazioni di
attività beta/gamma dell'ordine del Bq/g (che è all'incerca 10 volte
l'attività naturale del corpo umano). Considera che questi 100 mc si
diluiscono in un anno con la portata di uno dei più grandi laghi
italiani.
Questi livelli sono praticamente invisibili a qualunque tipo di misura
venga poi effettuato sulle acque del lago.
Ciao
Flavio


Grazie delle risposte, grazie davvero,
dato il periodo  pensavo ci fosse davvero poca gente in "giro" e invece 
...... sono piacevolmente stupito.
Ringrazio tutti e vengo a chiarire alcune tematiche e il ragionamento 
che mi ha portato a fare le 2 domande,
come avrete capito non sono un esperto, ma sono sempre stato attratto 
dalla fisica nucleare,
inoltre in questi giorni di triste ricorrenze(Hiroshima e Nagasaki) dopo 
aver visto un speciale tv sulle bombe e ricordandone uno recente di 
Piero Angela, mi sono guardato un po di siti sull'argomento.
La mia attenzione è stata attratta da una dicotomia emersa ai miei occhi 
inesperti leggendo questi siti,
argomento Chernobil e  lo Iodio 131(8gg emivita) ricaduto col fallout 
"in un mese era sparito"
 
http://www.nalinka.com/pdf/nalinka-Chernobyl.pdf
In  questo invece si dice che "in 6 mesi lo Iodio 131 sparisce"
http://www.ecolo.org/efn-news/EFN3.it.html
in quest'ultimo invece parlando dei prodotti nucleari ospedalieri di scarto,
  si faceva l'esempio del Co60 (5,27 anni emivita) e si diceva che 
"occorrono 200 anni dopodichè la sua pericolosita sara sparita."
http://www.org/efn-news/EFN3.it.html
Questo è l'antefatto, il mio ragionamento coi relativi dubbi è legato 
alla differente quantita di dimezzamenti necessari per annullare 
(sparire) la pericolosita (radioattivita):
1) occorre un mese allo Iodio 131 per sparire, ovvero piu di 4 dimezzamenti
2) occorrono 6mesi allo Iodio 131 per sparire, ovvero piu di 22 dimezzamenti
3)occorrono 200anni al Co60 per sparire, ovvero 40 dimezzamenti.
questo mi ha portato a chiedere altresi se c'è un livello di Bq al di 
sotto del quale si possa dire che si è "ragionevolmente" sicuri in 
quanto rientrano nella normale radiazione di fondo alla quale siamo 
assogettati sin dalla nascita.
I limiti in mSv sono regolati e ufficializzati, ma non ho trovato nulla 
sul numero minimo di Bq(disintegrazioni al secondo).
spero di aver chiarito i dubbi sulle mie domande e vi ringrazio 
nuovamente per tutte le risposte che vorrete darmi.
a presto, giorgio

è di 5 milliSievert/anno; 
Ciao, attualmente il limite per la popolazione è di 1 mSv/anno.
Il limite per i lavoratori esposti è di 20mSv/anno.
Rob

"Josef K."  ha scritto nel messaggio

Grazie, non lo sapevo.
Evidentemente, è stato cambiato da poco (sono 6-7 anni che non mi
occupo più di queste cose)
Ciao, Nino 

sul numero minimo di Bq(disintegrazioni al secondo).
Credo che semplicemente le fonti che citi fossero un po' superficiali
nell'esprimere quei concetti.
Ovviamente, come si diceva, non c'è un numero di dimezzamenti
dopodichè tutto scompare, occorre precisare la quantità iniziale di
materiale radioattivo.
Il fatto che il numero minimo di Bq non sia indicato è perchè non è
questa la grandezza fisica significativa.
Anche perchè altri fattori entrano in gioco, ad esempio la distanza
dalla sorgente, oltre a quelli già citati in precedenza.
Comunque è sempre più opportuno fare riferimento alla dose per questi
ragionamenti o all'equivalente di dose (che in più tiene conto del
tipo di emissione) anzichè dell'attività presente.
Ti faccio un esempio: quando avviene una contaminazione, cosa che in
un ospedale può accadere con una certa facilità, ciò che si misura non
è l'attività della sorgente contaminante, ma l'equivalente di dose
(che si misura con una camera a ionizzazione) o ancor meglio il suo
rate (o rateo che dir si voglia).
Tenendo presente che il fondo ambientale ha un rateo di circa 0.1-0.2
microSv/h la risposta alla tua domanda può essere che la radioattività
"sparisce" quando il contributo della contaminazione non è
significativamente distinguibile dal fondo ambientale. Quanto tempo
sia necessario perchè ciò accada dipende dalla quantità iniziale di
materiale radioattivo.
Rob

Grazie ancora delle risposte che davvero sono illuminanti e
interessantissime.
spero di non annoiarvi con le mie domande .
Caro Rob : se il limite restrittivo è di 1Bq/g questo gia significa
qualcosa
mi spiego se ho un kg di sostanza radioattiva il limite dovrebbe
corrispondere a 1 KBq, giusto? quindi questa è gia una certezza.
ma veniamo a esempi che possano dare maggiore chiarezza a me ,
supponiamo di avere  un tot di sostanza radioattiva, facciamo 100 cc
marcata con Iodio 131 con 1MBq alla distanza costante di 50cm. Quand'è
che si potra affermare con "ragionevolezza" che la dose non è piu
significativamente pericolosa?
Cio che dice Nino sui 7 - 8 dimezzamenti che la pratica suggerisce e
che  occorrono a ridurre significatamente la radiazione
corrisponderebbe bene o male alla realta?
Infine esiste qualche formula che traduce le disintegrazioni(Bq) in
dosi assorbite(Sv)?
Grazie e scusate se approfitto ancora della vs buona disposizione.

 dosi assorbite(Sv)?
No. Bisogna veder di caso in caso, ma ci sono i codici di calcolo.
Ciao
Flavio 

 ha scritto nel messaggio 
news:s8iKe.11870$HM1.3...@twister1.libero.it...

Il D. Lgs  230, poi modificato dal 241/2000 e dal 257/2001, è del 95.
Flavio 

 materiale radioattivo.
Su questo non sono completamente d'accordo. Si suole anche misurare
una contaminazione superficiale in termini di Bq/cm^2. Esistono limiti
inferiori al di sotto dei quali una superfice può considerarsi non
contaminato. Di solito quando si riesce a misurare della dose in
corrispondenza di una superficie si è molto oltre questi limiti.
Quindi, almeno a termini di legge, dire che una superficie non da
dose non ti permette di dire che non è contaminata.
Per misurare la contaminazione, asportabile o non, puoi usare un
normale contaminametro o fare uno smear test.
Flavio 


Ritorniamo al 26 aprile 1986, all'incidente di Chernobyl.
Dopo 4 giorni, la nube radioattiva arrivò in alta Italia; i primi valori
anomali di radioattività si riscontrarono nell'aria (pulviscolo
atmosferico trattenuto su filtri di carta e di carbone attivo).
Lo I-131, che normalmente è assente (<1E-05 Bq/m3, limite di
sensibilità della nostra tecnica di misura), s'impennò, fino ad un
massimo di 30 Bq/m3 (3 maggio).
Contemporaneamente furono rilevati in concentrazione simile I-132, I-133,
I-135, Te-132, Ru-103, Ru-106, Cs-137, Cs-134, Ba-140, La-140, Te-129m,
Mo-99, Cs-136 ed altri minori (tra cui Sr-89 e Sr-90).
Come hai detto, I-131 ha T1/2 di 8 giorni; tuttavia, già il 20/5, dopo
neppure tre dimezzamenti, nell'aria non era più presente I-131 (<1E-02
Bq/m3), e non c'erano neppure, ad es., quantità apprezzabili di Cs-137,
il cui T1/2 è di 30 anni.
Evidentemente, non si è trattato di decadimento fisico, ma di diluizione,
dispersione e, soprattutto, ricaduta nel fall-out secco e, specialmente,
umido (pioggia del 4-5-6 maggio).
Così, l'attività dall'aria è andata a fissarsi nel terreno (e nei
vegetali); negli strati superficiali del suolo, il Cs-137, che prima
di Chernobyl risultava dell'ordine di 200 Bq/m2 (residuo delle esplosioni
nucleari degli anni '60) raggiunse valori fino a 15000 Bq/m2.
Analogamente, nel fall-out di maggio '86 sono stati misurati 12000 Bq/m2
di Cs-137, ma a giugno erano già diminuiti a 300 Bq/m2; per tornare ai
valori normali (<1 Bq/m2), bisognò aspettare fino alla fine del 1988.
Ma andiamo a vedere tutta questa radioattività cosa ha prodotto in
termini di intensità di esposizione ambientale.
Il fondo naturale nella zona monitorata è normalmente 70 - 90 nGy/h;
con tutta l'enorme quantità di attività nell'aria dei giorni 2-3 maggio,
l'intensità di esposizione è salita solo a 140 nGy/h; il massimo
(410 nGy/h) si è avuto il giorno 6/5, a causa delle abbondanti
precipitazioni.
Questo per farti capire che le misure di concentrazione radioattiva
(Bq) che si effettuano nei laboratori di protezione ambientale, sono
altamente sensibili e rilevano facilmente la presenza di attività
anche qualora le misure di dose (con camera ad ionizzazione) non sono
più in grado di distinguere differenze rispetto al fondo ambientale.
Per quanto riguarda la relazione tra attività e rateo di dose assorbita,
non si può generalizzare; ad es., il rateo di dose assorbita in aria
ad un metro da una sorgente di Co-60 di attività pari a 1 Ci,
è 1,85E-04 Gy/s  ----> 1,1 Rad/minuto
Per curiosità, posso dire che, in base ai controlli W.B.C. su personale
in organico alle centrali nucleari e a ditte esterne fatti da settembre
'86 a aprile '87, si è riscontrata una media di contaminazione interna
da radiocesii pari a 3500 Bq per residenti in Veneto, a 2500 Bq per
piemontesi e lombardi, ecc., fino ai 1000 Bq per pugliesi e calabresi.
La stima di equivalenti di dose impegnata dovuti all'incorporazione di
Cs-137 e Cs-134 è di circa 200 microSv.
Ciao, Nino

 dosi assorbite(Sv)?
Per gamma emettitori esiste una costante tabulata per ciascuno isotopo,
chiamata costante Gamma, che dà in sostanza il rateo di dose per attività
unitaria a distanza unitaria.
In pratica se per l'isotopo X la costante Gamma è 1 mSv*m^2/(MBq*h)
significa che prendendo una sorgente da 1MBq e ponendosi a 1m si misura un
rateo di dose (equivalente) di 1mSv/h (altino).
La costante gamma in linea di principio dipende dalla geometria della
sorgente, se puntiforme o estesa, ma in prima approssimazione, e per
distanze adeguate, si può usare quella per sorgenti puntiformi.
Ovviamente se poi vuoi la dose assorbita devi integrare sul tempo di
esposizione alla sorgente.
Mi sembra che qualcosa di analogo esista anche per sorgenti emettitrici di
elettroni o positroni, ma ora non ricordo bene.
Tanto per darti qualche altra informazione vale la pena di osservare che
non tutte le radiazioni sono ugualmente "pericolose":
- i fotoni hanno il "vizio" di essere penetranti, penetrando nella materia
il fascio viene attenuato esponenzialmente, ma non scompare (se non
asintoticamente). l'attenuazione dipende anche dall'energia, per energie
inferiori a qualche Mev il coefficiente di attenuazione decresce al
crescere dell'energia.
- elettroni e positroni penetrano circa 1 cm nel tessuto biologico (anche
qui dipende dall'energia), ma in più i positroni annichilano dando due
fotoni da 511keV che sono penetranti
- infine le alfa sono poco penetranti: sono arrestate nel primo strato di
pelle. diventano pericolose in caso di contaminazione interna perchè
ovviamente dentro l'organismo non c'è la barriera della pelle.
- poi ci sarebbero i neutroni ma il discorso è un po' più complesso.
Ciò che rende comunque una radiazione più pericolosa delle altre è la sua
capacità di depositare localmente la propria energia: da questo punto di
vista le alfa sono le più pericolose, l'effetto di una certa dose
determinata da particelle alfa è circa 20 volte quello determinato da
fotoni o particelle leggere.
-- 
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 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

Il D. Lgs  230, poi modificato dal 241/2000 e dal 257/2001, č del 95.
E' vero, perņ sospetto che siano state le integrazioni del 2000/2001 a
introdurre i limiti attualmente in vigore.
Rob

Ritorniamo al 26 aprile 1986, all'incidente di Chernobyl.
 
Ciao,
non hai per caso sottomano stime di dose ricevuta dal gruppo critico
della popolazione italiana a causa di Chernobyl?
Rob

Caro Nino, la tua esperienza  è davvero interessantissima e oltre che
essere chiara è anche molto esauriente.
Grazie, mi riprometto, con piu calma, di rileggere e di ripsonderti, il
lavoro mi chiama.
Grazie davvero.

 Rob
La mia attività (sono chimico) era principalmente rivolta all'elaborazione
delle procedure radiochimiche, ed alle successive misure spettrometriche
gamma, determinazioni beta, scintillazione liquida, ecc.
Ho conservato però l'articolo "Valutazione dell'impatto dell'incidente
sulla regione Friuli-Venezia Giulia - 10 anni da Chernobyl".
Le valutazioni di dose sono state effettuate suddividendo la popolazione
in 3 classi di età: lattanti (0-1 anni), bambini (10 anni) ed adulti
(>17 anni) e viene assunta una dieta tipica per ogni classe di età.
La stima di dose relativa al secondo semestre 1986 è stata effettuata
nelle due ipotesi di osservanza o meno delle contromisure adottate dalle
autorità italiane (divieto di consumo di latte e di verdura a foglia
larga):
              Dose efficace impegnata (mSv)    Dose collettiva (man*Sv)
    Anno       Lattanti   Bambini    Adulti   (Friuli - Venezia Giulia)
   -----       --------   -------    ------     ---------------------
    1986         0,57      0,447      0,252              334
senza contromis. 1,65       1,26      0,385              604
    1987         0,233     0,134      0,214              245
    1988         0,027     0,021      0,033               38
  1989 - 1996    0,007     0,010      0,018               20
 ---------------------------------------------------------------------
    totale       0,875     0,650      0,585             713 (983)
L'impatto radiologico è di lieve entità (ipotizzati 35 decessi per tumore)
e confrontabile con la dose collettiva derivante dalla radiodiagnostica
medica (circa 1000 manSv/anno), ma in questo caso la popolazione riceve
un beneficio in termini sanitari.
Va sottolineato (come ho anch'io appurato per zone del Biellese e
Eporediese), che valori di dose più elevati sono prevedibili per gruppi
di popolazione residenti nelle aree montane, dove la ricaduta è stata
superiore, dove i valori dei coefficienti di trasferimento suolo-foraggio
sono molto elevati e dove il consumo di prodotti locali (latte, formaggi,
carne soprattutto ovina e verdura) è importante.
Non trascurabile potrebbe essere inoltre la dose impegnata di persone
con diete abbondanti di selvaggina montana e funghi eduli, la cui
contaminazione è risultata molto elevata e presente fin dopo il 1996.
Per finire, la stima della dose media alla tiroide (mSv) da inalazione
d'aria e ingestione di alimenti contaminati da I-131 (per la popolazione
della provincia di Udine):
                 Inalazione               Ingestione
                               senza restrizioni  con restrizioni
                 ----------    -----------------  ---------------
    Lattanti        0,54             29,43             7,71
    Bambini         0,74             23,00             8,21
    Adulti          0,36              5,17             2,52
Ciao, Nino