martedì 5 luglio 2011

La contaminazione in Giappone: ortaggi ed abitanti.

Schema di uno spettrometro.
La sorgente gamma lascia energia nello scintillatore .
La luce emessa viene amplificata dal fotomoltiplicatore.
Per determinare il tipo e la quantità di radiazione presente in un dato campione è necessario uno spettrometro. A differenza del Geiger, che conta indistintamente ogni tipo di radiazione, lo spettrometro è in grado di misurare la quantità di energia depositata al suo interno e da essa risalire alla radiazione incidente.
Attraversando un materiale plastico o cristallino, detto scintillatore, la radiazione viene da esso assorbita e  rilascia la sua energia. Le molecole dello scintillatore riemettono questa energia sotto forma di fotoni (luce). La luce emessa è pochissima, ma sufficiente per far emettere a sua volta elettroni del fotomoltiplicatore. Questo tubo funziona grosso modo come l'inverso del tubo catodico della televisione: nel caso della TV un fascio di elettroni è sparato contro un vetro per emettere luce. Nel fotomoltiplicatore una manciata di fotoni emette un fascio di elettroni che viene amplificata sino a formare una corrente proporzionale alla luce emessa e dunque all'energia del raggio gamma che aveva attraversato lo scintillatore. L'elettronica fa il resto: amplifca ulteriormente questo segnale e lo converte in digitale.
Con misure molto lunghe è possibile formare un istogramma come quello mostrato qui in basso.


Da wikipedia, il cobalto 60 ha due righe gamma di decadimento, a  1.17 MeV (picco a sinistra, canale 680) e 1,33 MeV (picco a destra, canale 810). I canali sono arbitrari, la calibrazione dello strumento è fatta con sorgenti radioattive misurando la posizione dei picchi. Gli altri conteggi a più bassa energia sono dovuti al fondo di radiazione.

Lo spettrometro è tanto migliore quanto più sensibile e quanto più riesce a discriminare tra le varie righe spettrali. Esistono vari tipi di spettrometri a seconda della radiazione che si intende misurare, cibo, suolo, o persone. 
I campioni di cibo sono messi all'interno di un contenitore schermato (per ridurre il background) prima di dare inizio alla misura, che richiede almeno una decina di minuti per avere una statistica sufficiente (per questo i video in cui si garantiva la non radioattività dei pesci avvicinandovi un Geiger non hanno alcun senso).

Nell'immagine sotto è mostrata la misura fatta su alcune patate coltivate nella regione di Tokyo: il picchetto rosso mostra la presenza di minime quantità di Cesio 137, rivelato tramite il decadimento gamma a 0.6 MeV (i caratteri sono piccoli, cliccando sulla figura è possibile ingrandirla). 
Dal grafico si conclude che la quantità di radiazione  è trascurabile e le patate non sono pericolose. 

Misure su un campione di patate (381 secondi). Il picchetto rosso corrisponde al decadimento di Cesio 137.


Nel caso delle persone è possibile analizzare la radioattività tramite l'analisi delle urine o l'utilizzo di whole body counter (Qui una descrizione di come funzionano in dettaglio). L'uso di questo raro (ma solo perché grande, non perché particolarmente complesso) strumento   è stato avocato per misurare la radiazione presente tra  la poplazione della regione di Fukushima. 
Alcuni test su abitanti della zona sono stati riportati a questo indirizzo  (qui il pdf, grazie a Fiore di Lillà per aver postato su facebook i link ). Nella figura sottostante sono mostrate  (con traduzione) le misure su un uomo di 37 anni, l'unico in cui sia stata rivelata la presenza di Cs137. Anche in questo caso la quantità è minima (corrisponde a 13microSv) e non pericolosa per la salute. 
Misure di whole body su un maschio di 37 anni. E' rivelata la presenza di Cs137 in minime quantità.