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Radioattività e isotopi: qualche informazione generale

La radioattività è un insieme di processi fisici attraverso i quali alcuni nuclei atomici instabili o radioattivi decadono in un certo lasso di tempo detto tempo di decadimento, in nuclei di energia inferiore raggiungendo uno stato di maggiore stabilità con emissione di radiazioni ionizzanti Il processo continua più o meno velocemente nel tempo fintantoché gli elementi via via prodotti, eventualmente a loro volta radioattivi, non raggiungono una condizione di stabilità attraverso la cosiddetta catena di decadimento.

atomo è una struttura nella quale è normalmente organizzata la materia in natura. Più atomi formano le molecole, mentre gli atomi sono a loro volta formati da costituenti subatomici quali nucleo e una nuvola di elettroni che attorniano il nucleo. Il nucleo, a sua volta è composto da un numero variabile di protoni e neutroni.

Un isotopo è un atomo di uno stesso elemento chimico, e quindi con lo stesso numero atomico Z, ma con differente numero di massa A, e quindi differente massa atomica M. La differenza dei numeri di massa è dovuta ad un diverso numero di neutroni presenti nel nucleo dell´atomo a parità di numero atomico.

Il numero atomico (indicato con Z) corrisponde al numero di protoni contenuti in un nucleo atomico.

Le radiazioni ionizzanti sono quelle radiazioni dotate di sufficiente energia da poter spezzare il legame di idrogeno nelle molecole d’acqua. Sono potenzialmente pericolose in quanto possono degradare la componente (l’acqua, appunto) che è maggioritaria nelle cellule e quindi anche nel corpo umano.

emivita (o tempo di dimezzamento T1/2) di un isotopo radioattivo è definita come il tempo occorrente perché la metà degli atomi di un campione puro dell´isotopo decadano in un altro elemento.

attività definisce il numero di decadimenti nell´unità di tempo di una data quantità di materiale radioattivo. 

Per poter ionizzare la materia la radiazione deve possedere un´energia tale da poter interagire con gli elettroni degli atomi cui viene a contatto. Le particelle cariche possono interagire fortemente con la materia, quindi elettroni, positroni e particelle alfa, possono ionizzare la materia direttamente. Tuttavia questo tipo di radiazioni vengono ritenute poco pericolose in quanto il potere di penetrazione di queste radiazioni è limitato, le particelle alfa non possono superare strati di materia superiori ad un foglio di carta, mentre le particelle elettroni e positroni (particelle beta) possono essere schermate da un sottile strato di alluminio

Anche i fotoni e i neutroni d´altro canto, pur non essendo carichi elettricamente, se dotati di sufficiente energia, possono ionizzare la materia. In questo caso possono penetrare molto a fondo (a differenza delle particelle beta e della particelle alfa) nella materia. 

E’ da notare però che non si verifica mai il caso di radioattività da neutroni per quel che riguarda gli impianti di smaltimento dei rifiuti come il PAIP di Parma, in quanto generata da materiali specifici non presenti nella vita di tutti i giorni.

Quali sono gli isotopi radioattivi che si potrebbero riscontrare nella nostra realtà, cioè nei rifiuti in ingresso al Termovalorizzatore?

Sono principalmente elementi che emettono radiazioni beta (elettroni).

Il radioisotopo I131, noto in medicina nucleare, come radioiodio, è un radiosotopo dello iodio. La sua emivita di decadimento radioattivo è di circa 8 giorni (perciò breve). I suoi utilizzi sono principalmente nell´ambito medico e farmaceutico. Ad esempio, si riscontra nei pannoloni usati da pazienti sottoposti a terapia metabolica (per malattie della tiroide, ecc.). Essi emettono radiazioni per pochi giorni sino a che il radioiodio si stabilizza in una forma non radioattiva. Altro elemento a corta emivita è il Tc99m (tecnezio 99 metastabile). Il 99mTc per la sua breve emivita (6,01 ore), per essere un emettitore di raggi gamma e per la capacità di legarsi a numerose molecole di interesse biochimico (radiofarmaci) è impiegato in test di radiodiagnostica medica basati su isotopi radioattivi, in particolare in alcune tecniche di imaging, come la scintigrafia ossea.

Assai raramente vengono riscontrati dei radioisotopi a ‘vita lunga’ e cioè, quegli isotopi che hanno emivita maggiore od uguale a 75 giorni (ai sensi del D. Lgs. 230/95).

C´è un unico caso in cui si è individuata una parte di carico consistente di reticelle per lampada da campeggio impregnate da Th232 (Torio-232) il cui commercio, peraltro, è vietato in Italia da svariati anni.

E’ stato riscontrato anche l’isotopo Ra226 (radio 226 - 226Ra), che ha un´emivita di 1602 anni (lungo) e decade in radon. Il decadimento avviene principalmente tramite decadimento alfa.

Il potassio 40K decade attraverso emissione di positroni e per emissioni di elettroni. Il 40K ha una emivita di 1,25×109 anni (ed è un tempo assai lungo). Nell’unico caso riscontrato però, l’attività misurata era assolutamente bassa (al di sotto della soglia di radioattività determinata dalla legge nazionale per poter procedere immediatamente allo smaltimento come rifiuto normale).

Le modalità di smaltimento per i radioisotopi di breve emivita e/oppure di attività radioattiva molto bassa (vedi il nostro caso del K40) sono essenzialmente l’attendere in una zona riservata, controllata e sorvegliata del PAIP l’effettivo decadere del radioisotopo sino a raggiungere una soglia per la quale il rifiuto già radioattivo ora non lo è più e può essere smaltito come un rifiuto normale.

Le modalità di smaltimento per i radioisotopi di lunga emivita (vedi il nostro caso del Th232 e del Ra226) è quello di porre, dapprima, i materiali in zona riservata, controllata e sorvegliata e, in tempi brevi, seguendo un piano di bonifica, trasportare tramite ditta specializzata ed autorizzata i rifiuti radioattivi in un sito dedicato allo stoccaggio di materiali radiattivo, situato in altra provincia.



 

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