Serie sulla radioprotezione: tecniche di misurazione delle radiazioni
Dal momento che le radiazioni non possono essere percepite dai sensi umani, occorre utilizzare dispositivi tecnici per la misurazione delle radiazioni. Esistono diversi tipi di strumenti di misurazione in grado di rilevare persino le quantità più piccole di sostanze radioattive.
Una misurazione affidabile delle radiazioni ionizzanti è di fondamentale importanza, in quanto il corpo umano non può percepire la radiazione usando i propri sensi. Vi sono diversi tipi di strumenti di misurazione. In linea di principio si distingue se occorre determinare l’attività di una sorgente, l’intensità della radiazione in un luogo oppure la radiazione assorbita da una persona in un determinato intervallo di tempo. Stabilire quale dispositivo sia più adatto dipende principalmente dall’intensità della radiazione prevista nonché dal tipo e dalle sorgenti di radiazione.
Come si misurano le radiazioni
Il principio della misurazione della radiazione si basa sul fatto che l’effetto ionizzante della radiazione nella materia venga utilizzato. Alcuni strumenti sono strutturati come una camera di ionizzazione. Essa consiste di un contenitore riempito di gas, in cui sono collocati due elettrodi. A questi due elettrodi viene applicata una tensione continua. La radiazione incidente ionizza una parte delle molecole di gas. In tal modo, nel gas si formano coppie di portatori di carica: ioni positivi ed elettroni negativi. La frequenza del processo di ionizzazione dipende dall’intensità e dall’energia della radiazione.
Gli ioni positivi sono attratti dall’elettrodo caricato negativamente; gli elettroni dall’elettrodo di carica positiva. In tal modo, verso gli elettrodi inizia a fluire una corrente, la cui intensità può essere misurata. L’amperaggio è una misura dell’intensità della radiazione.
Se un’alta tensione continua di circa 1000 volt viene applicata agli elettrodi, gli elettroni vengono accelerati così fortemente che essi stessi possono ionizzare di nuovo molecole di gas. Questo permette a una singola particella radioattiva di scatenare una valanga di elettroni e di sviluppare impulsi di tensione sugli elettrodi, che possono essere resi acusticamente percepibili da un altoparlante, oppure possono essere contati elettronicamente. Il contatore Geiger funziona secondo questo principio.
Altri tipi di strumenti di misura delle radiazioni utilizzano come materiali rivelatori solidi in forma cristallina, vetri, plastica o altri materiali speciali, nei quali, tramite la ionizzazione, possono essere prodotti impulsi di luce o di corrente. Il numero e l’intensità degli impulsi che provengono dal materiale rivelatore vengono elaborati elettronicamente e visualizzati come grandezza di misura su un display, oppure vengono memorizzati elettronicamente.
Misurazione su una persona (dosimetria personale)
I dosimetri personali misurano la dose esterna assorbita dalle persone in un campo di radiazioni, per esempio manipolando materiali radioattivi. Ogni persona esposta professionalmente alle radiazioni deve indossare un dosimetro. Si definisce come soggetto esposto professionalmente alle radiazioni una persona che, per via della sua attività professionale, può accumulare una dose annua superiore a un millisievert mediante una radiazione controllabile.
Se i radionuclidi possono diffondersi in aria o sono solubili in acqua e detergibili c’è il rischio che vengano inalati o che contaminino la pelle. Per questo esistono metodi di misurazione che determinano l’attività delle sostanze radioattive nel corpo o sulla pelle. In questo modo si determina la radiazione che si sviluppa e che viene assorbita all’interno del corpo (dose d’incorporazione e di contaminazione della pelle).
I dosimetri dei dipendenti delle centrali nucleari svizzere vengono valutati mensilmente da una postazione di rilevamento riconosciuta dall’Ispettorato federale della sicurezza nucleare IFSN. Altre postazioni di dosimetria personale per applicazioni industriali e mediche vengono riconosciute dall’Ufficio federale della sanità pubblica.
L’obiettivo fondamentale della dosimetria personale è quello di valutare il rispetto dei valori limite della dose prescritti dalle normative. Dopo un controllo di plausibilità da parte dell’autorità competente, i dati relativi alle dosi vengono archiviati in una banca dati centrale. In Svizzera, circa sessantamila persone sono sottoposte alla sorveglianza dosimetrica.
Misurazione alla sorgente
La misurazione della radiazione emessa da una sorgente radioattiva viene utilizzata per determinare l’attività e i nuclidi della sorgente. L’attività caratterizza l’intensità di una sorgente di radiazione e descrive il numero dei decadimenti per unità di tempo. La composizione dei nuclidi consente di dedurre il comportamento chimico, l’emivita, i tipi di radiazioni e i prodotti di decadimento.
La misurazione dei nuclidi e della loro attività consente di determinare la radiotossicità di una sostanza. Così gli esperti sono in grado di comprendere quali sono i pericoli rappresentati da una sostanza se questa, ad esempio, viene inalata, e quali misure di protezione devono essere prese.
Inoltre, gli esperti possono valutare la dose misurando l’intensità della radiazione. L’intensità della dose ambientale indica la dose di radiazione assorbita in determinato punto. Usando questo valore e il tempo di permanenza stimato delle persone, gli esperti possono determinare misure protettive come la schermatura, l’aumento della distanza e la riduzione del tempo di permanenza richiesto.
Diverse unità di misura della radioattività e dell'intensità di radiazione
Per misurare la radioattività si usa il becquerel:
- Il becquerel è l’unità di misura dell’attività di una sostanza radioattiva. Un becquerel significa che in un secondo decade un nucleo atomico di una sostanza radioattiva.
Per misurare l’intensità della radiazione, si usa il gray o il sievert:
- Il gray è l’unità di dose assorbita a seguito di esposizione a radiazioni ionizzanti. Un gray è definito come il rapporto tra l’energia assorbita e la massa del corpo (1 Joule/kg).
- Il sievert è l’unità che indica la dose di radiazioni che influisce sugli organismi biologici. Viene utilizzata per determinare l’esposizione alle radiazioni di organismi biologici e viene impiegata nell’analisi di rischio delle radiazioni. Maggiori informazioni sull’unità di misura sievert sono disponibili nel sesto articolo della serie sulla radioprotezione.
Questo è l’ottavo di 14 articoli sulla radioprotezione. La nona parte riguarda le sorgenti radioattive e vie di esposizione negli impianti nucleari.