Radioattività

4.5

Fissione spontanea

La fissione spontanea interessa nuclidi molto pesanti, vale a dire, l’uranio e gli elementi transuranici; consiste nella scissione del nucleo padre in due frammenti di peso leggermente diverso l’uno dall’altro, con produzione di un’enorme quantità di energia. I due frammenti, a loro volta, sono nuclei altamente instabili, che in genere, prima di raggiungere la stabilità, vanno incontro a una lunga serie di decadimenti beta e gamma.

4.6

Decadimento esotico

Il carattere di questo tipo di decadimento spiega il motivo del nome: si tratta di una forma di radioattività piuttosto insolita, scoperta solo nel 1984, che consiste nell’emissione da parte di tipici emettitori alfa di altre particelle, più pesanti: un nucleo di carbonio, di ossigeno o di neon. Alcuni dei radionuclidi che decadono in modo esotico sono il radio 222, il radio 223 e il radio 224.

5

Potere di penetrazione

L’energia cinetica delle particelle alfa e beta emesse durante un decadimento varia in genere a seconda dell’isotopo da cui vengono emesse. Così, le particelle alfa prodotte dal decadimento del polonio 210 hanno energia sufficiente a compiere nell’aria un percorso di circa 4 cm prima di arrestarsi, mentre quelle del polonio 212, nelle medesime condizioni, viaggiano per oltre 8 cm. La misura della distanza percorsa dalle particelle alfa permette dunque di identificare gli isotopi emittenti.

Le particelle beta, di gran lunga più leggere delle particelle alfa, vengono emesse a velocità molto elevate dai nuclei padri, e quindi percorrono nella materia distanze maggiori.

I raggi gamma sono dotati di un elevato potere di penetrazione: in alcuni casi possono attraversare parecchi centimetri di piombo prima di subire un sensibile rallentamento.

6

Unità di misura

La prima unità di misura introdotta per esprimere l’attività di una sostanza radioattiva fu il curie (Ci): corrisponde all’attività di circa 1 g di radio, e vale 37.000 miliardi di disintegrazioni al secondo. Nel Sistema Internazionale, in luogo del curie si adotta il più pratico bequerel (Bq), che corrisponde a 1 disintegrazione al secondo.

Per quantificare la dose di radiazioni necessaria a produrre effetti visibili sulla materia, si misura l’energia assorbita per unità di massa; l’unità di misura del Sistema Internazionale di questa grandezza è il gray (Gr), definito come l’energia di 1 joule assorbito da 1 kg di massa: 1 Gr = 1 J/kg; in alternativa, si usa il rad, definito come la radiazione che trafserisce un’energia di 100 erg in 1 g di materia.

Nel caso specifico della dose di radiazione necessaria per produrre effetti biologici significativi si usa invece il sievert (Sv), dato dalla dose in gray moltiplicata per un opportuno fattore di qualità. Infine, un’altra unità di misura comunemente utilizzata nel campo della protezione da radiazioni è il rem, (roentgen equivalente uomo), definito come la quantità di radiazione espressa in rad, moltiplicata per un fattore di qualità specifico di ogni tipo di radiazione.

7

Effetti della radiazione sulla materia

Quando la radiazione colpisce la materia, interagisce con gli atomi provocandone la ionizzazione; da qui il nome di radiazioni ionizzanti con cui vengono definite normalmente le emissioni da radionuclidi. Il fenomeno è estremamente accentuato per le particelle alfa, meno per le beta e ancora meno per le gamma. In un centimetro di percorso in aria, i raggi beta producono da t a z della ionizzazione prodotta dalle particelle alfa, mentre per i raggi gamma questo valore è ridotto ancora di cento volte.

Sull’effetto ionizzante della radiazione si basa il principio di funzionamento di molti strumenti, come il contatore di Geiger-Müller e altre camere a ionizzazione (vedi Rivelatore di particelle), che vengono usati per misurare le intensità delle singole radiazioni e le velocità di decadimento delle sostanze radioattive.