Radiazione solare non ionizzante.

Panoramica

Segni delle radiazioni

Le radiazioni possono essere ionizzanti e non. Sono le prime a causare danni ai tessuti umani e animali. Quando questo articolo si riferisce alle “radiazioni”, si intende la radiazione ionizzante. La dose assorbita di radiazioni è diversa dall’esposizione alle radiazioni perché misura la quantità assorbita da un dato corpo, non la quantità totale di radiazioni nell’ambiente.

I due valori possono essere simili per materiali altamente assorbenti, ma questo spesso non è il caso, poiché l’assorbenza differisce notevolmente per i materiali. Per esempio, una lastra di piombo assorbirà le radiazioni gamma più facilmente di una lastra di alluminio dello stesso spessore.

Gamma Sapiens rilevatore di radiazioni gamma per smartphone Android

Unità di misura della dose di radiazione assorbita

Una delle unità più comuni per misurare la quantità di radiazione assorbita da un oggetto è un grigio. Un grigio rappresenta la quantità di radiazione presente quando un joule di energia viene assorbito da un chilogrammo di materiale. Un grigio rappresenta una grande quantità di radiazioni, molto più grande di quella che una persona assorbirebbe tipicamente. Per esempio, da 10 a 20 grigi è solitamente letale per gli esseri umani. Perciò si usano frazioni di grigio, come centigray (0,01 grigi), milligray (0,001 grigi), e così via. Rad è un’unità obsoleta proporzionale al grigio. Un grigio è 100 rad, il che rende un rad uguale a un centigrado. Anche se è obsoleta, può ancora essere vista spesso nelle pubblicazioni.

La quantità di radiazioni che un corpo assorbe non è sempre equivalente alla quantità di danno che questa radiazione causerà. Ulteriori unità, come le unità equivalenti alla dose di radiazioni, sono usate per descrivere le radiazioni in relazione al danno che possono causare.

Radiografie dentali

Unità equivalenti alla dose di radiazioni

Mentre le unità di dose assorbita dalle radiazioni sono comunemente usate nella letteratura scientifica, il grande pubblico potrebbe non avere familiarità con esse. I media usano più comunemente unità equivalenti di dose di radiazione. Sono usate per determinare l’effetto che la radiazione ha sul corpo nel suo insieme e sui tessuti in particolare. Permette di valutare il danno biologico più facilmente che con le unità convenzionali di dose assorbita dalle radiazioni perché prende in considerazione la quantità di danno che diversi tipi di radiazioni possono causare.

La gravità del danno che un dato tipo di radiazione ionizzante può causare ai tessuti è calcolata usando il rapporto di efficacia biologica relativa. I valori differiscono quando un diverso tipo di radiazione viene assorbito dal corpo. Se diversi organi e tessuti del corpo sono colpiti dallo stesso tipo di radiazione, per esempio, radiazioni beta, gamma o a raggi X, allora la gravità del danno è la stessa. Altre radiazioni colpiscono cellule diverse in misura diversa. Per esempio, le particelle alfa, quando vengono assorbite (spesso per ingestione, dato che non penetrano facilmente nella materia), sono 20 volte più pericolose per gli organismi viventi delle radiazioni beta o gamma.

Per calcolare la dose equivalente di radiazione si deve moltiplicare la dose assorbita per l’efficacia biologica relativa delle particelle che causano questa radiazione. Dall’esempio precedente, questo coefficiente è 1 per i raggi beta, gamma e x, ma 20 – per le particelle alfa. Le unità di dose equivalente alle banane e i sieverts sono esempi di unità di dose equivalente.

Sieverts

Sieverts misurano la quantità di energia emessa dalla radiazione per una data quantità di massa di tessuto. Questa è una delle unità più comunemente usate quando si parla degli effetti nocivi delle radiazioni su persone e animali. Per esempio, una dose generalmente fatale per le persone è di circa 4 sievert (Sv). Una persona può ancora essere salvata se trattata rapidamente, ma una dose di 8 Sv è letale. Generalmente, le persone assorbono dosi molto più piccole di radiazioni, quindi spesso si usano millisievert e microsievert. 1 millisievert è 0,001 Sv, e 1 microsievert è 0,000001 Sv.

Dose equivalente alla banana

Una dose equivalente alla banana è uguale a 0.1 microsievert

Le unità di dose equivalente a banana (BED) sono usate per misurare la quantità di radiazione che il corpo assorbe dopo aver mangiato una banana. Una dose equivalente a una banana può anche essere espressa in sievert, è uguale a 0,1 microsievert. Le banane sono usate perché contengono potassio-40, un isotopo radioattivo che si trova naturalmente in alcuni alimenti. Alcuni esempi in BED includono: una radiografia dentale è simile a mangiare 500 banane; una mammografia è equivalente a mangiare 4000 banane; e una dose fatale di radiazioni è come mangiare 80 milioni di banane.

C’è un dibattito sull’uso di unità di dose equivalente alle banane perché l’effetto che la radiazione ha sul corpo non è equivalente per diversi materiali radioattivi. La quantità di potassio-40 è anche regolata dal corpo, quindi quando viene assunto attraverso il cibo, viene poi espulso, per mantenere il livello uniforme.

Dose efficace

Le unità di cui sopra sono utilizzate per le radiazioni che sono uniformemente assorbite dal tessuto, di solito in una zona localizzata. Aiutano a determinare quanta radiazione colpisce un particolare organo. Per calcolare l’effetto sull’intero corpo quando solo una parte del corpo sta assorbendo le radiazioni, si usa una dose di radiazione efficace. Questa unità è necessaria perché l’aumento del rischio di cancro è diverso per i diversi organi, anche se la quantità di radiazioni assorbite è la stessa.

Il calcolo della dose efficace tiene conto di questo moltiplicando la radiazione assorbita per il coefficiente della gravità dell’impatto delle radiazioni su ogni tipo di tessuto o organo. Nel determinare i valori del coefficiente per i diversi organi, i ricercatori hanno pesato non solo il rischio complessivo di cancro, ma anche la durata e la qualità della vita del paziente, una volta che il cancro è contratto.

Una dose efficace si misura anche in sieverts. È importante capire, quando si legge di radiazioni misurate in sievert, se la fonte si riferisce alla dose efficace o alla dose equivalente di radiazione. È probabile che quando i sievert sono menzionati nei mass media nel contesto generale di parlare di incidenti e disastri legati alla radioattività, la fonte si riferisca alla dose equivalente di radiazione. Spesso non ci sono abbastanza informazioni su quali tessuti del corpo sono colpiti o possono essere colpiti dalla contaminazione radioattiva, quindi non è possibile parlare della dose efficace.

Segno di radiazione ionizzante

Effetti delle radiazioni sul corpo

A volte è possibile stimare quale effetto avranno le radiazioni sul corpo guardando l’assorbimento della radiazione, misurato in grigio. Questa unità si scrive “grigio” sia al singolare che al plurale. Il grigio è usato quando si misurano le radiazioni prescritte per il trattamento localizzato del cancro. La quantità di radiazioni in grigio permette di prevedere gli effetti di questo trattamento sulla regione trattata e sul corpo nel suo insieme. Durante la radioterapia, i tassi di assorbimento cumulativo attraverso la durata del trattamento sono generalmente elevati nella zona trattata. Questo assorbimento di radiazioni può distruggere permanentemente le ghiandole che producono saliva, sudore e altra umidità quando la dose supera i 30 gradi (Gy). Il risultato è la bocca secca e simili effetti collaterali. Dosi di 45 Gy o più distruggono i follicoli piliferi e causano la perdita irreversibile dei capelli.

È importante notare che mentre l’assorbimento totale delle radiazioni provocherà un danno biologico, l’estensione di questo danno dipende fortemente dalla durata del tempo in cui questo assorbimento avviene. Per esempio, una dose di 1.000 rad o 10 Gy è fatale se assorbita entro alcune ore, ma può anche non causare la malattia acuta da radiazioni (ARS) se distribuita su un periodo di tempo più lungo.

Aero L-29 Delfín – l’addestratore a reazione per le forze aeree delle nazioni del Patto di Varsavia degli anni ’60. Toronto (Canada) Wings and Wheels Festival 2009.

Radiazioni nei viaggi aerei

I livelli di radiazioni sono più alti ad altitudini più elevate perché la radiazione cosmica causa una maggiore esposizione e assorbimento rispetto alla radiazione terrestre. Rispetto ai 0,06 microsievert per ora a terra, aumenta di circa 100 volte fino a 6 microsievert per ora ad altitudini di crociera.

L’esposizione totale annuale può essere calcolata come segue. Secondo le informazioni sul sito web di Air Canada, un pilota commerciale impiegato da questa compagnia aerea trascorre circa 80 ore al mese o 960 ore all’anno in volo. Questo dà un’esposizione totale di 5760 microsievert o 5,76 millisievert all’anno. Questo è un po’ meno di una TAC del torace (la TAC è di 7 millisievert). È un decimo della massima dose annuale consentita che i lavoratori di radiazioni negli Stati Uniti possono essere esposti a.

È importante notare che le informazioni di cui sopra sono una stima basata su altitudini di crociera, ma l’esposizione effettiva può essere diversa perché dipende dall’altitudine. L’esposizione individuale dipenderà anche dalla compagnia aerea e dalle norme di sicurezza sul lavoro nei paesi di origine. Un’ulteriore radiazione è causata dalla normale radiazione di fondo a cui ogni membro dell’equipaggio è esposto durante le attività quotidiane non legate al lavoro. Questa radiazione aggiuntiva è di circa 4 millisievert all’anno per le persone che vivono in Nord America.

Questa esposizione aumenta il rischio di cancro. Ci sono anche rischi per i bambini non ancora nati se uno o entrambi i genitori sono stati esposti a radiazioni prima del concepimento. Infine, ci sono rischi se un nascituro è stato irradiato mentre la madre lavorava come membro dell’equipaggio durante la gravidanza. I rischi vanno dal cancro infantile alle anomalie mentali e strutturali.

Le radiazioni in medicina

Le radiazioni sono usate nell’industria alimentare e in medicina. Le sue proprietà di distruggere il DNA sono utili per gli esseri umani, purché siano applicate a organismi come i batteri, ma non alle persone.

Oltre ai trattamenti localizzati del cancro discussi sopra, le radiazioni sono usate per uccidere i batteri e sterilizzare vari strumenti perché danneggiano e distruggono i tessuti animali e le molecole di DNA. Per esempio, in medicina, sono usate per sterilizzare strumenti e stanze. Gli strumenti sono di solito messi in sacchetti a tenuta d’aria, per garantire che rimangano sterilizzati fino al momento di usarli. Troppe radiazioni possono rompere materiali come i metalli, quindi è importante usare quantità adeguate di radiazioni.

Pollame irradiato. Il logo internazionale Radura.

La radiazione nella produzione di alimenti

La capacità della radiazione di distruggere le cellule e il DNA degli organismi viventi è usata anche per decontaminare il cibo e impedire che vada a male rapidamente. Rende i microrganismi incapaci di riprodursi o uccide gli agenti patogeni e i batteri come l’E. coli. Alcuni paesi hanno una legislazione contro l’irradiazione di alcuni o tutti gli alimenti, mentre altri paesi hanno requisiti legali per tutti gli alimenti importati di un dato tipo da irradiare. Negli Stati Uniti, per esempio, è richiesto che una serie di prodotti importati, specialmente la frutta tropicale, siano irradiati prima dell’importazione per prevenire la diffusione delle mosche della frutta.

Quando la radiazione viene assorbita dal cibo, rallenta anche alcune delle reazioni biochimiche negli enzimi. Questo previene il deterioramento rallentando il processo di maturazione e la crescita delle piante. Tali interventi preparano il cibo per i viaggi intercontinentali dandogli una durata di conservazione più lunga.

Processo

L’isotopo radioattivo Cobalto-60 è usato per trattare prodotti alimentari per uccidere i batteri. I ricercatori del settore stanno lavorando per determinare i livelli di radiazione che forniscono un equilibrio tra l’uccisione dei microrganismi e la conservazione del gusto originale del cibo. Attualmente, la maggior parte degli alimenti sono trattati con radiazioni sotto i 10 chilogrammi (10.000 grammi), ma questa dose può variare da 1 a 30 chilogrammi a seconda del prodotto.

La radiazione usata in questo processo può essere quella dei raggi gamma o dei raggi X, così come la radiazione degli elettroni. Il cibo viene solitamente spostato attraverso l’impianto di radiazione su un nastro trasportatore e può essere preconfezionato. Questo è simile al processo di sterilizzazione delle attrezzature mediche. Diversi tipi di radiazioni hanno una diversa gamma di penetrazione, quindi il tipo di radiazione viene selezionato in base al tipo di alimento. Per esempio, l’irradiazione di polpette di hamburger può essere fatta con l’irradiazione di elettroni, mentre la penetrazione più profonda della radiazione a raggi X è necessaria per irradiare le carcasse di uccelli.

Controversia

Gli isotopi radioattivi non rimangono all’interno del cibo stesso, quindi questo non è un problema nell’irradiazione alimentare. Tuttavia, l’irradiazione degli alimenti è un argomento controverso perché i materiali radioattivi devono essere prodotti, trasportati in modo sicuro agli impianti alimentari e maneggiati con cura. Questo non sempre si verifica, e una vasta gamma di incidenti, perdite, malfunzionamenti e altri problemi è riportata in vari impianti di irradiazione in tutto il mondo.

Un’altra preoccupazione è che l’irradiazione porterà a una diminuzione dell’igiene e dell’uso di tecniche di manipolazione di sicurezza adeguate nell’industria della trasformazione alimentare. Alcuni pensano che l’irradiazione stia diventando una copertura per una manipolazione inappropriata del cibo negli stabilimenti e che incoraggi anche una manipolazione non sicura del cibo tra i consumatori. L’irradiazione può diminuire il contenuto nutrizionale degli alimenti perché distrugge o deteriora alcune vitamine e la microflora necessaria per la digestione e altre funzioni. Alcuni ricercatori che si oppongono all’irradiazione degli alimenti credono anche che aumenti le sostanze cancerogene e gli elementi tossici negli alimenti.

Terra radiometro

Molti paesi attualmente permettono solo l’irradiazione di spezie ed erbe. Tuttavia, l’industria nucleare, che è coinvolta nella produzione degli isotopi radioattivi usati nell’irradiazione degli alimenti, sta facendo pressione in molti paesi per permettere l’irradiazione di altri prodotti alimentari come carne, cereali, frutta e verdura.

I paesi che permettono l’irradiazione generalmente richiedono o un logo esplicito dell’etichetta di irradiazione, la radura, sulla confezione, o di includere le informazioni sugli alimenti irradiati nella lista degli ingredienti. Questo potrebbe non applicarsi ai prodotti contenuti all’interno dei cibi lavorati, e i ristoranti potrebbero non essere tenuti a informare i consumatori sul fatto che servano o meno cibo fatto con ingredienti irradiati. Questo è un problema perché revoca ai consumatori la scelta di mangiare o meno prodotti irradiati. Infine, l’irradiazione degli alimenti è costosa e aumenta il costo di molti degli alimenti che vengono irradiati.

Misurare le radiazioni

Le persone che sono esposte alle radiazioni sul lavoro devono spesso indossare dispositivi speciali, i dosimetri, per determinare se la dose cumulativa di radiazione che ricevono è sicura. Gli astronauti, i lavoratori delle centrali nucleari, le squadre di risposta e decontaminazione che lavorano con materiali pericolosi, così come i medici che lavorano nel campo della medicina nucleare sono alcune delle persone che devono indossare questi dosimetri. I dosimetri possono talvolta informare l’utente quando una particolare dose impostata è stata superata, per esempio con un allarme. Questa dose totale è spesso misurata in sievert. Nonostante le regole in vigore, alcuni paesi non le applicano o non lo hanno fatto in passato. Per esempio, durante gli sforzi di pulizia di Chernobyl all’inizio del disastro, le dosi registrate per i lavoratori non erano basate sulle misure reali. Secondo i racconti dei testimoni oculari, invece, le dosi erano fabbricate sulla base di una stima delle radiazioni nell’area in cui si era assegnato il lavoro per quel giorno.