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RADIAZIONI IONIZZANTI

fisica


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RADIAZIONI IONIZZANTI

Sono abbastanza energetiche da strappare gli elettroni dalla materia; sono quindi molto dannose, specie a livello delle interazioni con il DNA.

Sono divisibili in due categorie:

  • Massive
  • Non massive

Vediamole ora separatamente

Radiazioni massive

Formate da

  • e+, e-: interagiscono con gli elettroni atomici. Dato che le dimensioni del proiettile e del bersaglio sono praticamente identica, a parte qualche possibile variazione dovuta alla velocità, la massima energia cedibile equivale circa al 50% di quella iniziale. Oltretutto avviene il cosiddetto effetto scattering, per cui il proiettile viene deviato dopo l'urto. Non è quindi possibile prevedere l'esatta propagazione del fascio proiettile. Sono anche possibili reazioni concatenate successive ed imprevedibili.

  • p, a,m, ioni pesanti: presentano masse elevate e sono particelle cariche. Non sono comunque abbastanza energetiche per arrivare fino al nucleo atomico. Interagiscono quindi con gli elettroni atomici; date le grandi dimensioni provocano una debole perdita di e 131b14b nergia; a causa di ciò avvengono molti urti consecutivi e non si presenta il fenomeno di scattering. Le particelle procedono in modo pressoché rettilineo, anche se le loro dimensioni gli impediscono una penetrazione sufficiente nei tessuti.



La caratteristica principale, e più utile nel campo medico, è la tendenza del fascio a perdere quasi tutta la sua energia ad una distanza nel tessuto ben definita.

Questa distanza è ben visibile sul grafico:

La distanza di penetrazione x dipende dall'energia iniziale e dal tipo di particella incidente.

  • Neutroni: data la carica neutra che portano non interagiscono con gli elettroni atomici, ma proseguono indisturbati fino al nucleo.

Sono troppo distruttivi per essere usati a scopi radioterapici, ma sono molto utili quandi si ha necessità di produrre scissioni nucleari

Su tutte le radiazioni massive intervengono aspetti del bersaglio quali la sua densità e numero atomico. Quasi tutti i tessuti biologici per le loro caratteristiche possono essere considerati analoghi all'acqua.

Radiazioni non massive

Sono formate essenzialmente da raggi X e g.

Data la loro diversa formazione, possiedono energie diverse. KeV per gli X, prodotti dalle transizioni atomiche e MeV per i gamma, prodotti dalle transizioni nucleari, molto più energetiche.

La perdita di energia della radiazioni non massime avviene per mezzo di tre processi:

  • Effetto fotoelettrico
  • Effetto compton
  • Formazione di coppie

Avendo già parlato dei primi due, solo l'ultimo ha ancora da essere descritto.

Questo effetto può essere dato solo dai fotoni g, in possesso di abbastanza energia (circa 1MeV) da poter dare una coppia elettrone/neutrino

g Þ e+ + e-

La cessione dell'energia per tutti e tre i processi è definita in modo statistico, con un andamento esponenziale decrescente.

I(x) = I0*e- mx

Mu è il coefficiente di assorbimento caratteristico del corpo

Questa è la legge di LAMBERT-BEER.

Viene usata molto per calcolare lo spessore delle protezioni per i macchinari radioattivi.

Molto importante in questi casi è lo spessore di dimezzamento dell'intensità, che ricavato sostituendo x1/2 a x nell'equazione, ha valore di

x1/2=0,693/m

Il termine m dipende dal numero atomico e dalla densità del bersaglio

L'EMISSIONE DEGLI ELEMENTI RADIOATTIVI NON CAMBIA IN PRESENZA DI LEGAMI MOLECOLARI, VARIAZIONI DI P E T, PRESENZA DI CAMPI MAGNETICI,..

Radioattività ambientale e artificiale

AMBIENTALE

RAGGI COSMICI (1200 part./min)

livello mare

0,3mSv/anno

12.000m

44mSv/anno

20.000m

114mSv/anno

GAS RADON (per inalazione)

 

1,2mSv/anno

RADIONUCLEI (INGERIMENTO E RESPIRAZIONE)

0,35mSv/anno

RADIONUCLEI AMBIENTALI

0,3mSv/anno

ARTIFICIALE

PRODOTTI DI CONSUMO(TV, OROLOGI, PROTESI)

 

0,1 mSv/anno




ESAMI MEDICI

RX torace

1mSv

rx odonto

1-3mSv

urografia

3mSv

mammografia

6mSv

TAC

10mSv

TEST NUCLEARI IN ATMOSFERA

1963

0,45mSv

oggi

0,005mSv

INCIDENTI NUCLEARI

1986

0,04mSv

oggi

0,002mSv

CENTRALI NUCLEARI

 

0,03mSv

Limite dose annua

Popolazione: 1mSv

Addeti ai lavori: 20mSv

Effetti delle rad. Ionizzanti sull'uomo

Si dividono in

  • Somatici: si manifestano direttamente nell'individuo irradiato. A loro volta possono essere:
    1. Deterministici: effetti immediati
    2. Stocastici: effetti tardivi, più difficili da attribuire con certezza all'esposizione
  • Genetici: si manifestano solo nella progenie, con conseguenti difficoltà di definizione delle cause. Si tratta ovviamente di danni unicamente stocastici

Come appena accennato, i danni samatici possono essere divisi in:

  • Deterministici:
    1. frequenza e gravità variano con la dose assunta
    2.  Compaiono solo al superamento della soglia
    3.   Il superamento della soglia provoca SICURAMENTE danni a tutta la popolazione irradiata
    4. se la dose viene distribuita nel tempo, la soglia aumenta
    5. breve periodo di latenza
    6. la gravità aumenta con la dose

DOSI:  >5Gy : disturbi gravi mediati. Morte nel giro di alcune stimane

1<D<5 Gy: danni a tessuti emo-produttori. Probabilità di contrarre tumeri e/o leucemie    

                    raddoppiata

D<1Gy: disturbi dipendenti dal superamento della soglia, comunque intensi

  • Stocastici: comprendono leucemie e tumori solidi
    1. La probabilità di accadimento dipende dalla dose
    2. Non esiste una soglia
    3. I danni si presentano con carattere statistico
    4. Si distribuiscono casualmente nella popolazione esposta
    5. Possono presentarsi anni, perfino decenni dopo l'esposizione, anche attraverso le generazioni
    6. Non aumentano in modo graduale con la dose
    7. Sono assolutamente indistinguibili da tumori di altro tipo







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