Le parole della radioattività

Trovarsi faccia a faccia con un nuovo mostro nucleare mentre a fatica stavamo ancora metabolizzando l'evento di Chernobyl del 1986 ha giustamente fatto emergere la necessità di sapere con chiarezza cosa stava succedendo. Ci siamo così trovati nel bel mezzo di grandezze fisiche e di misurazioni che, per nostra fortuna, non sono elementi abituali del nostro bagaglio scientifico. Quasi doveroso, dunque, proporre una sorta di glossario ragionato che prova a gettare un po' di luce sulle grandezze fisiche che le notizie provenienti da Fukushima ci hanno messo sotto il naso.

Quando parliamo di radioattività significa che siamo in presenza di un nucleo atomico instabile (radionuclide) che, emettendo energia (radiazione), riesce a raggiunge uno stato di maggiore stabilità. Il fenomeno viene definito decadimento radioattivo.
Esistono tre tipi di decadimenti radioattivi, che si differenziano a seconda della particella emessa a seguito del decadimento e in genere è proprio a tali particelle che viene dato il nome di radiazione. Semplificando i processi coinvolti, abbiamo dunque il decadimento alfa (viene emesso un nucleo di Elio), il decadimento beta (vengono emessi un elettrone e un antineutrino) e il decadimento gamma (viene emesso un fotone, cioè radiazione elettromagnetica).

Storicamente sono state usate molte unità per misurare la radioattività e i loro nomi ricordano i fisici che per primi studiarono il fenomeno (Antoine Henri Becquerel, Marie e Pierre Curie, Ernest Rutherford).

La radioattività si misura mediante l'attività dell'isotopo che la genera, cioè rilevando quanti decadimenti del radionuclide avvengono ogni secondo. Nel Sistema Internazionale si impiega come unità di misura il Becquerel (simbolo Bq). Poiché 1 Bq equivale a un decadimento al secondo, dunque si tratta di una unità di misura decisamente piccola, si incontrano normalmente i suoi multipli: il kilo-Becquerel (kBq) pari a mille Bq, il Mega-Becquerel (MBq) pari a un milione di Bq e il Giga-Becquerel (GBq) pari a un miliardo di Bq.
Prima del Becquerel l'unità impiegata era il Curie (simbolo Ci), adottato come unità di misura della radioattività durante il Congresso Internazionale di Radiologia che si tenne a Bruxelles nel 1910 e fu presieduto proprio da Marie Curie. Approssimativamente 1 Ci è pari all'attività di un grammo dell'isotopo 226 del Radio. Si tratta di una grandezza immensamente più grande del Bq dato che in un grammo di Radio avvengono 37 miliardi di disintegrazioni al secondo. Dunque 1 Ci = 37 GBq (37 miliardi di Bq).
In passato venne impiegato anche il Rutherford (simbolo Rd) che corrispondeva a 1 MBq.

Per indicare la quantità di radiazione che viene assorbita dalla materia, nel Sistema Internazionale si utilizza il Gray (simbolo Gy). Il nome deriva dal fisico britannico Louis Harold Gray, che ne definì il valore nel 1940. Un Gray corrisponde a una quantità di energia di 1 Joule (J) assorbita da 1 chilogrammo di materia. Talvolta si incontra anche l'unità di misura definita nel Sistema CGS, cioè il rad (acronimo di radiation absorbed dose), pari a 100 erg per grammo (la relazione tra le due grandezze è 1 rad = 0,01 Gray).

Nel caso in cui si intendano valutare gli effetti biologici dovuti alla dose di radiazione assorbita, è necessario tenere conto anche del tipo di radiazione in gioco. I diversi tipi di radiazione (raggi X, raggi gamma,...) possono infatti avere effetti più o meno dannosi per l'organismo. E' stato pertanto introdotto il concetto di dose equivalente, che si ottiene moltiplicando la dose assorbita per un fattore adimensionale che tiene conto del tipo di radiazione. L'unità di misura di questa dose equivalente è il Sievert (Sv). Anche in questo caso il nome della grandezza, introdotta nel Sistema Internazionale a partire dal 1979, è quello di un fisico, lo svedese Rolf Sievert. Nel caso di raggi X, gamma o beta, 1 Gy di dose assorbita equivale ad 1 Sv di dose equivalente, mentre per i raggi alfa, più dannosi per l'organismo, 1 Gy è equivalente a 20 Sv. Per i fasci di neutroni 1 Gy può equivalere da 3 a 11 Sv a seconda dell'energia del fascio.

Solitamente si impiegano i sottomultipli, quale il millisievert (mSv), pari a un millesimo di Sv, o il microsievert (μSv), pari a un milionesimo di Sievert. Prima del Sievert, la dose equivalente di radiazioni veniva espressa in rem, acronimo per radiation equivalent man. Le due grandezze sono legate dalla semplice relazione 1 Sv = 100 rem.

Una semplice tabella può aiutare a valutare la dose equivalente di radiazione: