Infermieristica - Radioprotezione

La radioattività e il decadimento del C14

Questa legge definisce la radioattività. Il decadimento del C14 è di 5730 anni e si usa per datare materiali di origine organica che contengono il carbonio 14. Servono 5730 anni per ridurre della metà l'attività radioattiva del carbonio 14.

Esempio: viene ritrovata una pergamena contenente il 74% di carbonio 14 avente T½ = 5730 anni, trovare l'età della pergamena.

Esempio: calcolare l'attività di K40 di una banana contenente 525 gr di potassio contenente T½ = 1,26 x 10^9 anni = 4 x 10^6 anni.

Slide 71-72: per il calcolo dell'attività di un elemento A = Lambda x N = ln (logaritmo) x 2 / T½ x m/AT.

Dopo 10 dimezzamenti la radioattività del campione è praticamente scomparsa.

Nota: la massa in grammi di una sorgente radioattiva con costante di decadimento Lambda, la sua attività sarà: A = N x Lambda A = Lambda x m/A x Nt t A.

Na è il numero di Avogadro; l'Attività è il numero di decadimenti nell'unità di tempo.

Esistono 3 tipi diversi di decadimenti radioattivi che hanno capacità diversa di attraversare la materia:

• Particelle Alfa: facilmente attenuabile
• Particelle Beta: intermedia
• Fotoni Gamma: si attenua solamente col piombo

Si parla rispettivamente di decadimento Alfa, Beta e Gamma.

Si parla di decadimento Alfa quando un elemento X con numero di massa A e numero atomico Z per decadimento si trasforma in un elemento Y diverso da X con numero di massa A-4 e numero atomico Z-2.

Il decadimento Beta meno quando un elemento X con numero di massa A e numero atomico Z si trasforma per decadimento Beta in Y con stesso A ma Z+1. La trasformazione è quindi isobarica.

Il decadimento Beta più l'elemento X di numero atomico z e massa A diventa per decadimento beta+ in Y con stesso A ma Z-1. È anche questa una trasformazione isobarica.

perché A è uguale. Il decadimento Gamma si ha quando un elemento di partenza è metastabile e quindi fortemente instabile e si trasforma nello stesso elemento ma stabile. Come nel caso del disprosio instabile che diventa disprosiostabile. Nel decadimento Alfa, Beta Meno e Beta più l’elemento di partenza si trasforma in un altro elemento, mentre nel decadimento Gamma l’elemento è sempre lo stesso. Le particelle alfa o elioni non hanno molta capacità di interazione con la materia ma interagiscono intensamente con la materia con doppia carica e possono raggiungere la cute. Le particelle cariche pesanti, come la particella α, vengono facilmente assorbite su distanze molto brevi (un foglio di carta può sufficientemente un fascio di α). Avendo una forte carica positiva e grande massa, possono trasferire tutta la loro energia al materiale che attraversano e hanno una forte capacità di indurre ionizzazione grazie alla lorodoppia carica (due protoni più due neutroni) sono le seguenti: - Le particelle Beta sono più penetranti nel tessuto biologico rispetto alle particelle Alfa. Hanno capacità di ionizzazione inferiore e possono superare la cute e cedere la loro energia al materiale che attraversano. Possono produrre radiazioni caratteristiche e radiazioni preinstalo (?). - I fotoni e quindi raggi gamma e raggi X sono molto penetranti, hanno capacità di ionizzazione inferiore ai beta e possono essere assorbiti o diffusi. - Le particelle Beta+ hanno la capacità di annichilare (attrarre) le particelle Beta-. I beta+ riescono a catturare l'elettrone (beta-) e formare il POSITRONIO (ovvero la coppia di Beta+ e Beta-). Da questa interazione nascono due fotoni. In fisica, l'annichilazione (letteralmente distruzione totale o completa scomparsa di un oggetto) è il risultato dell'incontro di una particella subatomica con la sua antiparticella, quindi beta+ e beta-. Le interazioni delle doppie cariche possono avere diverse conseguenze a livello di radiazioni e ionizzazione nel tessuto biologico.

Le particelle Gamma interagiscono con la materia in diversi modi:

• Assorbimento: sono interazioni in cui i fotoni vengono completamente assorbiti e possono essere:
• Effetto fotoelettrico: un elettrone viene espulso e il fotone trasferisce tutta la sua energia all'elettrone.
• Creazione di coppie: il fotone gamma colpisce il nucleo, viene assorbito ed emette un positrone (beta +) o un elettrone (beta -).
• Effetti fotonucleari.
• Diffusione, che può essere:
• Diffusione Compton: un elettrone e una radiazione gamma vengono emessi. Il fotone non viene assorbito ma comunque interagisce con un elettrone orbitale della materia attraversata.
• Diffusione di Raileigh.

CATTURA ELETTRONICA:

Processo equivalente al decadimento β+, in cui il nucleo di un certo elemento cattura uno dei suoi elettroni orbitali più vicini e si trasforma in un altro elemento. Nell'orbitale rimane una lacuna che viene riempita con l'emissione di raggi x.

DUALISMI NELLA FISICA DELLE RADIAZIONI:

• raggi X e fotoni Υ: raggi

γ sono emessi dai soli nuclei atomici radioattivi e vengono prodotti naturalmente, mentre i raggi X hanno origine dalle transizioni degli elettroni e vengono prodotti dall'interazione dei protoni con la materia.

• orbitali e possono essere prodotti da qualsiasi atomo
• elettroni e radiazione β-
• positroni e radiazione β+
• legge esponenziale per l'attenuazione
• legge esponenziale per il decadimento

Le reazioni che coinvolgono l'energia nucleare sono:

• Reazioni di fissione nucleare: (sia spontanea, sia indotta) nuclei di atomi con alto numero atomico (pesanti) come, ad esempio, l'uranio 235 o il plutonio 239, si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore, diminuendo la propria massa totale e liberando una grande quantità di energia. Il processo di fissione indotta viene usato per produrre energia nelle centrali nucleari. Le prime bombe atomiche, del tipo di quelle sganciate su Hiroshima e Nagasaki, erano basate sul principio

della fissione.

8 REAZIONI DI FUSIONE NUCLEARE: i nuclei di atomi con basso numero atomico, come l'idrogeno, il deuterio o il trizio, si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità di energia (molto superiore a quella rilasciata nella fissione, a parità di numero di reazioni nucleari coinvolte). In natura le reazioni di fusione sono quelle che producono l'energia proveniente dalle stelle. Finora, malgrado decenni di sforzi da parte dei ricercatori di tutto il mondo, non è ancora stato possibile realizzare, in modo stabile, reazioni di fusione controllata sul nostro pianeta. È invece attualmente possibile ottenere grandi quantità di energia attraverso reazioni di fusione incontrollate come, ad esempio, nella bomba all'idrogeno.

 REAZIONI DI DECADIMENTO RADIOATTIVO: coinvolgono i nuclei di atomi instabili che, tramite processi di emissione/cattura di particelle subatomiche (radioattività),

Tendono a raggiungere uno stato di maggior equilibrio in conseguenza della diminuzione della massa totale del sistema. Quelle in cui si ha la maggiore quantità di energia liberata sono i processi di diseccitazione gamma: le particelle interessate sono fotoni generalmente ad alta energia, ovvero radiazioni elettromagnetiche alle frequenze più alte.

La scala INES ha lo scopo di classificare incidenti nucleari e radiologici e comprende 7 livelli ed è diviso in due parti: gli incidenti che vanno da 7 a 4 dove 7 è il più catastrofico e da 3 a 1 per i guasti:

• 7 Incidente catastrofico
• 6 Incidente grave
• 5 Incidente con conseguenze significative
• 4 Incidente con conseguenze locali
• 3 Guasto grave
• 2 Guasto
• 1 Anomalia
• 0 Deviazione (non significativo per la sicurezza)

Tra i radionuclidi che vengono emessi dopo un incidente nucleare vi sono: Iodio 131, Iodio 132, Cesio 137, Cesio 134, Stronzio 90.

Gli interventi da attuare nelle prime ore

Dall'evento sono: misura di dose emessa, misura di contaminazione, interventi di iodoprofilassi. Successivamente si controlla un controllo dei prodotti alimentari e la gestione dei materiali contaminati.

Lo iodio viene assorbito attraverso i polmoni o il tubo digerente e incorporato nell'organismo e più in particolare dalla tiroide per cui si producono ormoni tiroidei e può essere esposta ad un accumulo di radiazioni ionizzanti che può avere effetti dannosi e possono svilupparsi lesioni nel tessuto ghiandolare e può causare l'ipotiroidismo radio-indotto. Può determinare un aumento dell'incidenza di effetti stocastici e quindi casuali come il carcinoma tiroideo ed è proporzionale alla dose di radiazioni assorbita.

La concentrazione di radioisotopi dello iodio nella tiroide può essere ridotta o bloccata se alle persone esposte sono somministrate tempestivamente dosi farmacologiche di iodio stabile e quindi si attua la IODIOPROFILASSI.

Nel caso di Chernobyl nel 1986 si ebbe un aumento dell'incidenza di vari tumori con un alto tasso di mortalità infantile.

Nel caso di Fukushima nel 2011 vi è stato un incremento dei tumori alla tiroide di 50 volte ma a differenza di Chernobyl, sono state somministrate pastiglie di iodio a tutta la popolazione e non fu quindi tra i fenomeni più pericolosi grazie alla pronta reazione del Paese.

Fukushima ha prodotto circa 560 GBq (gigabecquerel) di 131I; Chernobyl circa 3 milioni di volte in più, 1760PBq (petabecquerel).

L'utilizzo delle radiazioni ionizzanti in medicina viene usato in termini:

• Diagnostico:
• Radiologia: il tessuto osseo è più radioopaco mentre il tessuto polmonare è più radiotrasparente. Nella radiologia analogica (vecchia) si usava una cassetta radiografica che veniva portata nella camera oscura per sviluppare la pellicola. Mentre l'immagine digitale è una rappresentazione numerica.

Dell'immagine e quindi in termini di pixel che viene campionata e quantizzata e viene fatta in tempo reale.

Medicina nucleare: Si avvale dell'uso di radionuclidi a scopo diagnostico, terapeutico e di ricerca biomedica. I radionuclidi vengono introdotti nell'organismo sotto forma di soluzioni, aerosol o radiofarmaci e possono comportarsi come dei traccianti funzionali concentrandosi nei tessuti patologici e permettendone il riconoscimento tramite irradiazione terapeutica. LA RADIAZIONE VIENE EMESSA DALL'INTERNO (DAL PAZIENTE) VERSO L'ESTERNO, MENTRE PER LE RADIOLOGIE LA RADIAZIONE VIENE DALL'ESTERNO. Esempi di medicina nucleare sono la Tomografia PET o PET/TC

Terapeutico:

Radioterapia

MEDICINA NUCLEARE È la branca specialistica della medicina dove le radiazioni vengono utilizzate sotto forma di nuclidi in forma chimica o coniugata a cellule che fungono da vettori (radiofarmaci che si comportano come traccianti, che si legano a tessuti patologici)

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