La radioattività è un fenomeno naturale esistente da sempre.
Consiste nella trasformazione (decadenza) di nuclei di atomi instabili che, durante la loro trasformazione, emettono particelle (fotoni).

GLI ATOMI

Gli atomi sono composti da un nucleo (contenente protoni e neutroni, nell'immagine rossi e blu) e dagli elettroni che ruotano attorno al nucleo. Il numero di protoni di ogni elemento (numero atomico, uguale al numero di elettroni) varia e caratterizza l'elemento.
Il numero di neutroni per ogni elemento invece, può variare, creando gli isotopi di quell'elemento.
Gli isotopi in natura sono quasi tutti stabili, tranne qualcuno che presenta un gran numero di protoni e/o neutroni. Quelli artificiali, creati dall'uomo, sono i maggioranza instabili.
Questa continua trasformazione spontanea in altri isotopi con emissione di particelle si definisce radioattività.

In natura esistono 90 elementi e circa 270 isotopi, mentre tra quelli artificiali ci sono il cobalto-60 (usato in radioterapia), il plutonio-264 (utilizzato nelle centrali atomiche)

IL DECADIMENTO RADIOATTIVO

Il processo di trasformazione di un isotopo radioattivo in altro isotopo, si definisce disintegrazione o decadimento radioattivo.
Il decadimento radioattivo può durare pochissimo tempo oppure, al contrario, tantissimi anni. La vita media del radioisotopo del Potassio-40, ad esempio, ha una vita media di 1,8 miliardi di anni.
Il tempo di dimezzamento di un radioisotopo, è il tempo necessario perchè la metà degli atomi radioattivi subisca una trasformazione spontanea.
Esistono tre tipi di decadimento radioattivo:

Decadimento Alfa.

Esempio di di decadimento dell'Uranio-238 in Torio-234. Le radiazioni alfa sono poco penetranti, addirittura un semplice foglio di carta è sufficiente a bloccarle.

Decadimento Beta.

Il nucleo emette un elettrone e un antineutrino di tipo elettronico e si trasforma in un nucleo con numero atomico, ma stesso numero di massa. Un esempio è il decadimento del Cobalto-60 in Nichel-60. Le radiazioni beta sono più penetranti di quelle alfa, ma possono essere completamente bloccate da piccoli spessori di materiali metallici (ad esempio, pochi millimetri di alluminio).

Decadimento Gamma.

Il nucleo non si trasforma, ma entra in uno stato di energia inferiore, emettendo un fotone. Avviene solitamente con un decadimento alba o beta: l'atomo risulta ancora instabile dopo una emissione alba o beta e si libera dell'energia in più emettendo una radiazione gamma.
Quest'ultima è molto penetrante e può essere bloccata da strati di sostanze molto dense e stabili come il piombo.

La radioattività naturale è stata prodotta in origine dal centro delle stelle, attraverso reazioni nucleari o esplosioni di Supernovae (molti sono gli studi sull'origine dell'universo che si basano molto sulla radioattività dello spazio). Alcuni nuclei hanno un tempo di dimezzamento di miliardi di anni: la misura della quantità di questi isotopi permette di risalire all'età della terra, calcolata in 4,5 miliardi di anni.

La radioattività naturale abbiamo visto essere esistente e misurabile tramite gli strumenti. Quella invece artificiale, cioè prodotta dagli uomini può essere molto pericolosa. Il Radon in natura è il principale artefice della radiazione e viene prodotto dal decadimento del Torio e dell'Uranio.

UNITA' DI MISURA

Le radiazioni prodotte dai radioisotopi interagiscono con la materia con cui vengono a contatto, trasferendovi energia. Tale apporto di energia, negli organismi viventi, produce una ionizzazione delle molecole. La dose di energia assorbita dalla materia caratterizza questo trasferimento di energia. Gli effetti possono essere irrilevanti o più o meno dannosi, a seconda della dose di radiazioni ricevuta e della loro tipologia.

L'unità di misura della radioattività è il becquerel (Bq). Un Bq corrisponde a una disintegrazione al secondo. Poiché questa unità di misura è assai piccola, la radioattività si esprime molto spesso in multipli di Bq.
L'unità di misura della dose assorbita dalla materia a seguito dell'esposizione alle radiazioni ionizzanti é il Gray (Gy). Un Gy corrisponde a una quantità di energia di un Joule (J) assorbita da un kilogrammo di materia. Per la misura delle dosi di radiazioni assorbite dall'uomo, o più precisamente per una misura degli effetti biologici dovuti alla dose di radiazioni assorbita, è stato introdotto il concetto di dose equivalente, che tiene conto della dannosità più o meno grande, a parità di dose, dei vari tipi di radiazioni ionizzanti. In questo caso, l'unità di misura è il Sievert (Sv). Di uso più comune è il sottomultiplo millisievert (mSv), pari a un millesimo di Sv. Ad esempio, una radiografia al torace comporta l'assorbimento di una dose di circa 0,14 mSv. La dose annualmente assorbita da ogni individuo per effetto della radioattività naturale è in media di 2,4 mSv per anno. Il limite massimo di dose stabilito dalla legge italiana per le persone è 1 mSv per anno al di sopra della dose naturale di radiazioni (20 mSv per lavoratori impegnati in attività che prevedono l’uso o la manipolazione di radioisotopi). [fonte: INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]

EFFETTI SULL'UOMO

I danni sull'uomo possono essere diversi: dipende dalla quantità di isotopi e dal tempo di esposizione agli stessi.
Ognuno di noi è esposto mediamente ogni anno a 2,4 MilliSievert, equivalenti a 100 radiografie del torace. Le parti più sensibili agli effetti radioattivi sono il midollo osseo e la tiroide. Tutti gli organi esposti possono produre tumori di vari tipi, a seconda del tempo di esposizione. Tempo non misurabile esattamente al fine di scongiurare ogni eventualità di malattia. Il principale effetto della radioattività è la rottura delle catene del DNA o la loro modifica. L'effetto è la morte cellulare e/o la creazione di cellule anomali come appunto quelle tumorali.

Dosi ed Effetti clinici

1000 Sv	decesso in pochi secondi
100 Sv	decesso in pochi minuti od ore
10 Sv	decesso in 30-60 giorni
1 Sv	lievi sintomi; nessun decesso
0,1 Sv	effetti deboli o non rivelabili
0,1 Sv / gg	decesso in 3-6 mesi
0,01 Sv / gg	decesso in 3-6 anni

Livelli di rischio

10 uSv	La radiazione media che hai ricevuto oggi
40 uSv	La radiazione si riceve con un volo da New York a Los Angeles
100 uSv	La radiazione si riceve nel corso di una radiografia dentale
800 uSv	Dose di radiazione totale di Three-Mile Island per la durata dell'incidente
3000 uSv	La dose di radiazioni da una mammografia
3600 uSv	Radiazione media un cittadino degli Stati Uniti riceve in un anno da tutte le fonti
50000 uSv	Massima ammissibile dose annuale professionale (USA)
100000 uSv	Crescente dose annuale probabilmente collegato al rischio di cancro aumentato
2000000 uSv	Avvelenamento da radiazioni grave (talvolta fatale)

L'importanza del monitoraggio radioattivo

Oltre al monitoraggio ambientale è importante valutare eventuali aumenti improvvisi di radioattivià che potrebbero, oltre ad allarmare coloro che vivono in quell'area, essere un dato importante per conoscere, insieme ad altre stazioni di monitoraggio, la direzione della nuvola interessata da radioattività.

Radioattività ambientale indicativa nelle principali città italiane:

mS/anno * uS/h
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Ancona 0.85*0.097
Aosta 0.49*0.056
Bari 0.83*0.095
Bologna 0.80*0.091
Cagliari 0.86*0.098
Campobasso 0.69*0.079
Firenze 0.77*0.088
Genova 0.75*0.086
L’Aquila 0.82*0.094
Milano 0.82*0.094
Napoli 2.13*0.243 <- zona interessata dal vesuvio
Palermo 0.90*0.103
Perugia 0.86*0.098
Potenza 1.31*0.150
ReggioCal. 1.28*0.146
Roma 1.58*0.180
Torino 0.86*0.098
Trento 0.84*0.096
Trieste 0.76*0.087
Venezia 0.77*0.088

Nella radioattività naturale si distinguono due componenti, una di origine terrestre e l’altra extra-terrestre. La prima è dovuta ai radionuclidi primordiali contenuti in varia quantità nei materiali inorganici della crosta terrestre (minerali, rocce) fin dalla sua formazione. La seconda è costituita dai raggi cosmici, anche conosciuti come "Radiazione di fondo" I principali radionuclidi primordiali sono, il Potassio (K-40), il Rubidio (Rb-87), e gli elementi delle due serie radioattive dell’Uranio (U-238), e del Torio (Th-232).

La radioatività artificiale se non controllata potrebbe avere conseguenze devastanti come si vede dall'immagine seguente.

IL RADON

Un discorso a parte merita il Radon. Elemento n. 86 della tavola periodica, è un gas inodore, invisibile e incolore, non pericoloso di per se ma instabile e quindi radioattivo. Si è conosciuto solo nel momento in cui si sono sviluppati strumenti in grado di riconoscerlo.
Gli isotopi del Radon si formano nelle rocce contenenti Uranio, Radio e Torio e attraversano facilmente molte sostanze porose come il terreno, le rocce, e anche la plastica. Si diffondono facilmente nell'aria e nell'acqua e vengono da esse trasportati.

La concentrazione di radon nell'aria esterna è circa un millesimo della sua concentrazione nel terreno.
Una casa con fondamenta, pareti, pavimenti e tetto può essere considerata simile a un secchio rovesciato e intrappola il radon, soprattutto se tutte le finestre della casa sono chiuse. In queste condizioni, il radon potrebbe essere da 10 a 100 volte più concentrato che all'esterno.
Dato che nei paesi sviluppati si vive gran parte del tempo al chiuso, al lavoro, a scuola, o in casa, si viene facilmente esposti a concentrazioni di radon abbastanza alte da mettere in pericolo la salute.
Il gas radon costituisce oggi in Italia la seconda causa di cancro al polmone dopo il fumo di tabacco.
La minaccia la salute del radon è indiretta. Quando gli esseri umani respirano aria contaminata le particelle alfa prodotte dalla disintegrazione del radon e dei suoi figli, possono causare un danno cromosomico ai sottili strati di tessuto polmonare. Tale danno è una potenziale causa di cancro ai polmoni, soprattutto se combinata con gli effetti del fumo di sigaretta.

Recentemente il Radon è diventato anche soggetto di studio dei sismologi. Si è notato che grande quantità di questo gas viene sprigionato poco tempo prima dello sviluppo di una attività sismica. Il monitoraggio del Radon potrebbe essere un prezioso indicatore di possibili eventi tellurici che si starebbero sviluppando.

Maggiori info sulla strumentazione di stazione qui.

Calcolatore per convertire le misure qui.

fonti:

Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Theremino Radioattività