Tipi di radiazioni e particelle nucleari
I principali tipi di radiazioni e/o particelle sono:
Questi tipi di radiazioni e/o particelle hanno proprietà
e comportamenti differenti. In particolare diverso è il
potere di penetrazione e l’energia che rilasciano durante il
loro passaggio nei differenti materiali.
Nel caso dei tessuti biologici tale interazione può portare
a un danneggiamento delle cellule. Nella maggior parte dei casi il
danno viene riparato dai normali meccanismi di difesa
dell'organismo ma, a volte, in funzione anche
dell’entità e della durata dell’esposizione, le
cellule interessate possono risultare compromesse, con conseguenze
sulla salute degli individui esposti. 
Immagine
interazione radiazioni-materia
Radiazioni alfa
Le
radiazioni alfa sono nuclei di elio (He), costituite quindi da due
protoni e due neutroni. Ad esempio l’isotopo 226 del radio
(Ra-226), instabile, che ha un tempo di dimezzamento di circa 1600
anni, durante il suo processo di trasformazione verso forme
più stabili, emette questo tipo di radiazioni trasformandosi
nell’isotopo 222 del radon (Rn-222).
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Radiazioni beta
Esistono due tipi di radiazioni beta: b+ e b-, costituite
rispettivamente da elettroni o positroni (elettroni con carica
positiva) e sono prodotte a seguito di due tipi di trasformazioni
nucleari:
- un neutrone si trasforma in un protone (con carica
positiva) e in un elettrone che viene espulso dal nucleo.
(Affinché il processo sia fisicamente possibile viene
espulso anche un antineutrino). Il numero di protoni aumenta e
quindi l’atomo si trasforma in un elemento diverso (ossia con
un numero atomico diverso), come mostrato nell’esempio:
| |
Carbonio-14 |
Azoto-14 |
+ |
elettrone (beta) |
| Numero atomico |
6 protoni |
7 protoni |
|
|
| |
8 neutroni |
7 neutroni |
|
|
- un protone si trasforma in un neutrone (con carica
neutra) e in un positrone che viene espulso dal nucleo.
(Affinché il processo sia fisicamente possibile viene
espulso anche un neutrino). Il numero di protoni diminuisce e
quindi l’atomo si trasforma in un elemento diverso (ossia con
un numero atomico diverso), come mostrato nell’esempio:
| |
Carbonio-10 |
Boro-10 |
+ |
positrone (beta+) |
| Numero atomico |
6 protoni |
5 protoni |
|
|
| |
4 neutroni |
5 neutroni |
|
|
Le radiazioni beta hanno energie inferiori a quelle
delle radiazioni alfa. A causa alla presenza del neutrino (o
dell’antineutrino), le particelle beta vengono emesse con uno
spettro continuo in energia, caratterizzato da una energia
massima. Questa varia da alcune migliaia di elettron volt (KeV)
fino ad alcuni milioni di elettron volt (MeV).
Poiché la loro massa è inferiore rispetto
alle alfa, il loro potere penetrante è superiore:
alcuni metri in aria, alcuni millimetri nei tessuti biologici.
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Radiazioni gamma
Le
radiazioni gamma sono costituite da radiazione elettromagnetica
emessa da un nucleo instabile durante il suo decadimento. Ad
esempio il cesio 137 (Cs-137) decade nel bario137 che si trova in
uno stato eccitato definito metastabile (Ba-137m). Il Ba-137m si
trasforma nello stato stabile attraverso emissione di radiazione
gamma:
Ba-137m => Ba-137 + radiazione gamma
Le energie delle radiazioni gamma variano generalmente da alcune
decine di migliaia di elettron volt (keV) fino a circa 2000
keV.
Essendo prive di massa il loro potere penetrante è molto
superiore rispetto alle radiazioni alfa e alle radiazioni beta:
fino a centinaia di metri in aria, attraversano facilmente il corpo
umano e sono fermate da alcuni centimetri di piombo o decimetri di
cemento.
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Neutroni
I neutroni sono, insieme ai protoni, particelle che
costituiscono il nucleo degli atomi.
Le più importanti sorgenti di neutroni sono costituite dai
reattori nucleari che sfruttano i processi di fissione per la
produzione di energia.
Ad esempio la reazione di fissione nucleare per l’uranio 235
è così schematizzabile:
n +
235U =>
X + Y + 2,5n + energia
in cui X ed Y indicano generici prodotti di fissione, e
2,5 sono i neutroni (in media) liberati.
Alcuni prodotti di fissione si trovano in uno stato altamente
eccitato e possono, a loro volta, emettere altri neutroni per
decadimento come ad esempio nel caso del kripton 87:
Kr 87 => Kr
86 + n
Le energie dei neutroni all’interno dei reattori variano
da meno di 0,1 elettron volt (eV) fino a circa 10 MeV.
L'assenza di carica elettrica dà ai neutroni un elevato
potere di penetrazione della materia dipendente dalla loro
energia.
In natura i neutroni sono presenti per effetto delle interazioni
nucleari delle particelle o radiazioni presenti nel cosmo con
l’atmosfera.
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