In fisica, il termine radiazione viene generalmente utilizzato per indicare un insieme di fenomeni caratterizzato dal trasporto di energia nello spazio. Tipici esempi di radiazioni sono la luce ed il calore; la maggiore fonte di radiazioni sulla terra è data dal sole.
Caratteristica comune a quasi tutti i tipi di radiazione (luminosa, termica, ecc..) è la cessione di energia alla materia, generalmente sotto forma di energia termica e luminosa.
LE ONDE ELETTROMAGNETICHE
Un particolare tipo di radiazione è costituito dalle onde elettromagnetiche, caratterizzate da una velocità nel vuoto costante, finita, pari a circa 3 x 108 m/s, indicata con c, da una particolare frequenza f e dalla sua lunghezza d’onda λ. La frequenza f è definita come il numero di lunghezze d’onda che passano in un secondo in un determinato punto dello spazio, ed è possibile ricavarla numericamente dalla relazione: c f = — λ
- Tanto più è alto il valore della frequenza dell’onda, tanto minore è la lunghezza d’onda della stessa, mantenendosi la velocità della luce costante per ogni radiazione elettromagnetica che si propaghi nel vuoto.
- La luce è la radiazione elettromagnetica con lunghezza d’onda compresa tra i 380 nm circa del violetto ai 760 nm circa del rosso.
- L’assorbimento di energia da parte della materia può causare un aumento locale di temperatura, fattore che viene sfruttato, ad esempio, per il riscaldamento a pannelli solari.
Nel caso in cui l’energia della radiazione incidente sulla materia è sufficiente a ionizzare gli atomi, la radiazione viene detta ionizzante; quando una radiazione ionizzante investe un tessuto biologico, è possibile, in determinate circostanze, che si creino dei danni, in quanto, in taluni casi, l’azione della radiazione sul DNA impedisce la sua corretta riproduzione.
I CAMPI ELETTROMAGNETICI
I campi elettromagnetici (CEM) sono regioni dello spazio, circostanti una sorgente elettromagnetica, in cui interagiscono campi elettrici e campi magnetici, formando onde elettromagnetiche.
Le onde elettromagnetiche sono un fenomeno fisico attraverso il quale l’energia elettromagnetica si propaga. La caratteristica fondamentale che distingue i vari campi elettromagnetici e ne determina le proprietà è la frequenza, che rappresenta il numero di oscillazioni effettuate dall’onda in un secondo.
Questa grandezza è connessa con l’energia trasportata dall’onda.
La classificazione delle onde elettromagnetiche in base alla frequenza viene indicata col nome di spettro elettromagnetico.
Quando un’onda elettromagnetica incontra un ostacolo, penetra nella materia e vi deposita la propria energia producendo una serie di effetti, che possono essere diversi a seconda della materia attraversata e della frequenza dell’onda.
L’ESPOSIZIONE INTERNA ED ESTERNA
La cessione di energia all’uomo da parte delle radiazioni ionizzanti può avvenire attraverso irradiazione esterna o interna.
- Si parla di esposizione o irradiazione esterna quando la fonte di radiazioni rimane all’esterno del corpo umano.
- Si parla invece di esposizione interna quando la sorgente di radiazione viene introdotta nel corpo umano.
L’INSTABILITÀ ATOMICA E/O NUCLEARE DI ALCUNI ELEMENTI
Una fonte di radiazioni ionizzanti si genera a causa dell’instabilità atomica e/o nucleare di alcuni elementi.
Gli elementi presenti in natura caratterizzati da tale instabilità sono tutti gli quelli con numero atomico uguale e superiore a 84, ovvero quelli che nella tavola periodica seguono il polonio. Vi sono poi isotopi di altri elementi, anche con numero atomico inferiore a 84, che sono radioattivi ed in genere sono prodotti da attività antropiche: il caso più comune è rappresentato dal 60Co prodotto dal 59Co nei reattori nucleari per aggiunta di un neutrone. Il 60Co, tramite decadimento, si trasforma in 60Ni emettendo fotoni di energia che vengono utilizzati ad esempio in medicina (bomba al cobalto) o nell’industria (trattamenti di alimenti, di materiali, sterilizzazioni…).
In genere, la trasformazione di elementi radioattivi in altri elementi fisicamente più stabili avviene attraverso l’emissione di raggi α, β e γ.
TIPOLOGIA DI RADIAZIONE E LUNGHEZZA D’ONDA
- Onde Elettriche Tra 106 e 104 m.
- Onde Radio Tra 104 e 10-2 m.
- Microonde Tra 10 e 10-3 m.
- Raggi Infrarossi Tra 10-4 e 10-6 cm.
- Luce Visibile Tra 760 e 380 nm.
- Luce Ultravioletta Tra 380 nm e 10-8 m.
- Raggi X Tra 10-8 e 10-10 m.
- Raggi Gamma e Raggi Cosmici Al di sotto di 10-10 m.
LE RADIAZIONI NON IONIZZANTI
Le radiazioni non ionizzanti (NIR – Non Ionizing Radiation), che comprendono le frequenze da zero fino alla luce ultravioletta, non trasportano un quantitativo di energia sufficiente a produrre la rottura dei legami chimici e quindi a ionizzare la materia.
Le sorgenti NIR sono create da antenne radio e Tv e da linee elettriche.
- I campi elettromagnetici (CEM) emessi da cavi dell’alta tensione hanno una frequenza di 50-60 Hz (ELF-Extremely Low Frequency) e la principale fonte di emissione è rappresentata dagli elettrodotti.
- Le radiazioni emesse per antenne, ripetitori e stazioni radiobase per la telefonia mobile sono comprese tra circa 0.5 e 3000 MHz (RF-Radio Frequency); di queste, le frequenze comprese tra 900 MHz e 3 GHz sono proprie degli impianti di telefonia cellulare.
- Attualmente, con la progressiva migrazione delle trasmissioni televisive dalla tecnologia analogica verso quella digitale terrestre si dovrebbero ottenere anche vantaggi da un punto di vista ambientale, in quanto le antenne per la nuova tecnologia genereranno livelli di campo elettromagnetico di entità molto inferiore rispetto alle preesistenti.
LE RADIAZIONI IONIZZANTI
Si definiscono radiazioni ionizzanti quelle dotate di sufficiente energia da poter ionizzare gli atomi o le molecole con cui vengono in contatto.
Esiste un fondo di radioattività naturale dato da radiazioni ionizzanti naturali, come la radiazione terrestre (radiazione prodotta da nuclidi primordiali o da nuclidi cosmogenici in decadimento radioattivo) e quella extraterrestre (la radiazione cosmica).
Si stima che a livello planetario un individuo riceva mediamente una dose di 2,4 millisievert/anno; tuttavia tale valore può variare moltissimo da luogo a luogo. In Italia la dose equivalente media valutata per la popolazione è di 3,4 mSv/a. Questo valore deve costituire il riferimento per eventuali valutazioni di radioprotezione.
LA CAPACITÀ DELLA RADIAZIONE DI IONIZZARE UN ATOMO
Le capacità di una radiazione di poter ionizzare un atomo e di penetrare più o meno in profondità all’interno della materia, dipendono, oltre che dalla sua energia, anche dal tipo di radiazione e dal materiale con il quale avviene l’interazione. Le radiazioni ionizzanti si dividono in due categorie principali: quelle che producono ioni in modo diretto (le particelle cariche α, β− e β+;) e quelle che producono ioni in modo indiretto (neutroni, raggi γ e raggi X).
I raggi alfa hanno un basso potere di penetrazione nella materia, mentre le radiazioni beta e gamma hanno un alto potere di penetrazione.
Convenzionalmente si considerano ionizzanti le radiazioni con frequenza maggiore di 3×1015 Hertz.
LA PRODUZIONE DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI
Le radiazioni ionizzanti possono essere prodotte da decadimento radioattivo, fissione nucleare, fusione nucleare, emissioni da corpi estremamente caldi o da cariche accelerate.
Nei casi in cui la radiazione ionizzante incida su tessuti biologici, possono verificarsi danni di tipo sanitario.
La radiazione alfa presenta una basso potere di penetrazione, quindi viene facilmente fermata dallo strato superficiale della pelle costituita da cellule morte, risultando pertanto non pericolosa per l’uomo nei casi di irradiazione esterna. La stessa diventa invece pericolosa nelle situazioni in cui la sorgente radioattiva viene inalata o ingerita (irradiazione interna) perché in questo caso può ledere direttamente tessuti radiosensibili: tipico caso è quello del radon, in cui l’isotopo radioattivo viene inspirato e può decadere all’interno del corpo umano emettendo radiazioni alfa.
La radiazione gamma invece, avendo un potere di penetrazione molto elevato, può risultare pericolosa per gli esseri viventi anche in situazioni di irradiazione esterna.
I DANNI PRODOTTI DA UNA RADIAZIONE IONIZZANTE
I danni che una radiazione ionizzante può provocare ai tessuti biologici sono di vario tipo (somatici o genetici, stocastici o deterministici). L’esposizione alle radiazioni ionizzanti (comunemente definite radioattività) è sempre presente in natura e molto variabile a seconda della costituzione geologica dei luoghi. L’Istituto Superiore di Sanità stima che in Italia avvengano tra i 1.500-9.000 decessi l’anno per tumore ai polmoni dovuto all’esposizione a fonti naturali di radioattività. Le attuali normative anti-inquinamento prevedono limiti stringenti sull’esposizione individuale.
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