La contaminazione in GIappone: Appunti da Fukushima (2)

Test del cibo in un punto vendita della coop.
Lo spettrometro si trova alla destra della foto,
il cibo viene inserito nel cassetto di cu si vede
la maniglia. I risultati delle analisi sono stampati
e consegnati ai clienti. Il negozio vende per lo più cibo
prodotto nella regione di Fukushima.
A giudicare dal numero di clienti, l'impressione è che
l'iniziativa abbia un buon successo.
Il punto vendita si trova in una zona distrutta dallo tsunami,
in prossimità di Minamisoma. (Impressionante l'ampia distanza
che ci separava dal mare) 

La regione di Fukushima (e non solo) presenta una serie di hot spot in cui la radioattività è particolarmente elevata: queste zone sono spesso delle dimensioni di poche decine di centimetri, in prossimità di grondaie, sotto gli alberi, e in generale dove si raccoglie l'acqua o la neve. In foto una zona dove i rivelatori mostrano più di 30 microSv/ora. E' possibile vedere come vi siano considerevoli differenze tra i rivelatori: quello russo (blu a sinistra) e quello a stick (secondo da sinistra) erano fuori scala, essendo costruiti per bassi fondi. LE discrepanze dei valori degli altri strumenti sono dovuto al diverso tipo di rivelatore: quelli a  gas (contatori Geiger) hanno una risposta solo ai gamma, mentre quelli a scintillatore (di solito ioduro di cesio) possono rivelare anche beta e alfa (se hanno anche una finestra opportuna). Con 30 microSv/ora, la dose in un anno ammonterebbe a poco meno di 300 mSv. Questo nell'improbabile ipotesi che si viva sempre nei 10 cm della grondaia, per cui non si tratta di valori preoccupanti (peraltro inferiori a quanto sono soggetti gli astronauti sulla stazione spaziale). 

Hot spot  in prossimità di una grondaia

Il monitoraggio delle radiazioni è comunque molto distribuito e le persone - seppur non specialisti - usano gli strumenti con competenza,  sia che si tratti di strumenti posti nelle segherie che nelle coop che vendono prodotti di Fukushima. Val la pena ricordare che la soglia di sicurezza del legno da costruzione è comunque molto inferiore a quella peraltro assente - dato che non si fanno controlli - delle pozzolane vulcaniche italiane. Nel caso del cibo, i prodotti in vendita sono tutti sotto i 100Bq/kg, e dunque perfettamente sicuri. Tuttavia la produzione nella zona è crollata con la fiducia dei consumatori. Ad esempio i ristoratori non possono utilizzare prodotti dell regione anche se li reputano sicuri. I segnali di ripresa sono evidenti, ma si tratta comunque di una frazione della produzione prima dell'incidente. 

Raccolta di campioni in un altro hot spot
in prosismità di un parcheggio tra Fukushima città
e la costa. Si noti lo spettrometro portatile (scatola bianca)
collegato al computer. I picchi del Cesio sono sulla destra dello schermo.

Libri ed informazione sull'incidente di Fukushima

In Giappone la mole di pubblicazioni che trattano dell'incidente di Fukushima e dei suoi effetti è aumentata notevolmente negli ultimi mesi. Si tratta di riviste o volumi   che cercano di spiegare l'incidente e soprattutto gli effetti a breve e lungo termine. Il livello è generalmente alto, così come lo sforzo di spiegare concetti e termini tipici della radiazione e della dosimetria. Tra i vari volumi vale la pena di citare la mappa delle radiazioni e degli "hot spot", luoghi ove il materiale radioattivo si è accumulato maggiormente per qualche motivo (ad esempio vento, acqua o a seguito del processamento di scorie)

La mappa delle misure di radiazione e degli hot spot.

Naturalmente molte di queste misure  si trovano in rete, spesso anche più aggiornate, ma è sempre utile avere un riferimento cartaceo di dati presi con gli stessi criteri.

Misure nella regione di Tokyo

L'altro volume tratta più in dettaglio degli effetti ed unità di misura della radiazione: 

descrivendo unità di misura, ad esempio come si passa dal Bq, che misura l'attività di un dato materiale, al Sievert che misura la dose di radiazione equivalente nell'uomo.

Tra questo è trattata anche  tra attività delle varie sorgenti nel cibo, fonte di maggior preoccupazione in questi giorni.

Particolare enfasi è posta su come misurare la radiazione con i contatori, come porre nel giusto contesto le misure e come comportarsi per l'alimentazione di adulti e soprattutto bambini. 

I volumi sono in giapponese ma una conoscenza da principianti della lingua può esser sufficiente per molte delle tabelle.

Contaminazione del cibo in Giappone - aggiornamento

Negli ultimi mesi sono continuate le misure di radioattività nel cibo e nell'ambiente:

Alcuni cinghiali hanno riportato quantità di Cesio sopra la norma (2200 Bq/kg contro i 500 Bq/kg di soglia): anche al tempo dell'incidente di Chernobyl gli animali selvatici, nutrendosi di funghi e piante selvatiche, tendono ad accumulare grosse quantità di Cesio. 

Nel rapporto mensile di una delle Coop giapponesi, nessun altro prodotto ha mostrato quantità di radiazione sopra la soglia, anche se funghi (circa 90Bq/kg), castagne (circa 30 Bq/kg), pere ed uva(2Bq/kg) mostrano la presenza di Cesio. 

La decisione di consumare o no un particolare cibo è individuale, ma dovrebbe tener conto anche della quantità che viene ingerita: in questo senso la carne di cinghiale, oltre ad essere già sopra la norma è particolarmente pericolosa. 

E' inoltre di oggi la notizia di elevate quantità di materiale radioattivo riscontrate negli inceneritori di Kashiwa, nella prefettura di Chiba a nord di Tokyo: 70800 Bq/kg (e 28000Bq/kg a Nagareyama, a poche fermate di treno). In questo caso - riporta il Japan Times - il problema risiede nell'elevata temperatura cui vengono bruciate le scorie, che rimuove grandi quantità d'acqua concentrando il Cesio in una massa minore, sino a superare la soglia di 6000 Bq/kg  oltre la quale non può essere sotterrato con il resto delle scorie. 

Il volantino della Coop riporta anche una conferenza (in giapponese) su come  si possono  proteggere i cibi preziosi per la vita dell'uomo: chi è interessato può scrivere o telefonare ai riferimenti nell'immagine allegata.

Contaminazione nelle regioni di Saitama e Chiba

Il fiume Arakawa

Domenica scorsa mi sono recato sulle sponde del fiume Arakawa per misurare la quantità di radiazione presente vicino alla città di Wako. Nel mesi scorsi i depositi di materiale radioattivo si erano accumulati nelle fogne e negli scarichi delle acque piovane, per cui ero curioso di verificare se questo effetto fosse ancora misurabile. Il fiume si snoda nella regione di Saitama prima di sfociare nella baia di Tokyo ed è meta di molti giapponesi che vi praticano tutti i tipi di sport. Inoltre è ricco di risaie e campi coltivati.

Nei  quattro - cinque chilometri che ho percorso la radiazione ambientale era bassissima 0.06 microSv/h (a Roma è 0.3 microSv/h). E' stato possibile misurare qualche incremento in prossimità del terreno (sino a 0.2 microSv/h), ma nulla di eclatante.  Anche i corsi d'acqua, gli alberi ed i canneti non hanno mostrato valori che superassero gli 0.2 microSv/h già citati.  Non vi è dunque traccia di materiale radioattivo accumulato nel terreno. Ovviamente per fare una misura più accurata andrebbe preso un campione ed analizzato in laboratorio, ma l'effetto sull'uomo è comunque trascurabile. Anche le montagne di pula proveniente dai chicchi di riso non mostra tracce apprezzabili di radiazione.

Il depuratore sulle rive del fiume
Arakawa, vicino a Wako

Al ritorno mi sono trovato a passare vicino ad uno dei depuratori d'acqua (in uno di questi erano stati rivelati all'interno degli edifici valori alti di radiazione). A circa 50 metri di distanza le letture erano tutte intorno a 0.1 microSv/h. Se c'è rimasto materiale radioattivo accumulato all'interno dell'edificio, da fuori non è rivelabile.





Nei primi di settembre ho visitato l'istituto di raggi cosmici (ICRR) presso il campus dell'università di Tokyo a Kashiwa-no-ha, nella regione di Chiba lungo la linea dello Tsukuba express.
Quella regione era stata colpita maggiormente dalla nube radioattiva, complici i venti e la posizione più a nord. Anche in questo caso non vi sono state letture degne di preoccupazione: 0.04microSv/h negli uffici, 0.1microSv/h all'aperto e nei prati. Uno solo caso ha mostrato la presenza di hot spot  o punti caldi: sotto ad uno degli alberi, dove la terra era stata liberata dalle erbacce, le misure hanno dato 0.6 microSv/h. Un numero assolutamente trascurabile (sia per valore sia perché  circoscritto a circa mezzo metro quadro) ma che mostra  come la radiazione si depositi e si accumuli in maniera molto discontinua da luogo a luogo.

Nota: dato che kawa in giapponese vuol dire fiume si dovrebbe dire fiume Ara (è come dire deserto del Sahara)...

Esposizione alla radiazione in Giappone ed unità di misura.

• Le dosi cui siamo soggetti in un anno sono di circa un millesimo di Sievert, 1 mSv. La quantità di radiazione presente in un luogo o in un edificio è meglio misurata in quantità assorbita in un’ora: Sv/h. A Roma l'esposizione è circa 0.4 micro Sv/h (ossia un po' di più di 1 mSv/anno) , a Tokyo è 0.1 microSv/h (ossia un po' di meno di 1mSv/anno). Le soglie di sicurezza sono poste a 15 mSv/anno (ad esempio agli istituti di ricerca), innalzate a 250 mSv/anno per i lavoratori. Per chi ha bambini piccoli una soglia di 10 mSv è sicura ma il riferimento di 1 -2 mSv/anno può aiutare a far dormire sonni tranquilli.
• Per passare da Bq a Sv è necessario un modello biologico degli effetti della radiazione e di come essa viene assorbita ed espulsa dall'organismo. Il NIRS, National Institute for Radiological Sciences di Chiba ha pubblicato una serie di linee guida e di riferimenti molto ben scritti sulla situazione a Fukushima e sulle soglie di sicurezza della radiazione. 
• In questo documento vengono riportati i fattori di conversione da Bq a Sv.   Per il Cesio (lo Iodio è ormai decaduto) il fattore di conversione è circa J= 0.01 microSv/Bq (varia leggermente a seconda degli isotopi e a seconda se si è adulti o ragazzi). La dose equivalente è

 D= J*A*W

D è la Dose in Sv

J è il fattore di conversione

A è l'attività in Becquerel/kg (o per litro se è un liquido)

W è il peso in chilogrammi dell'alimento che si ingerisce (o in litri se si beve)

Quindi supponiamo di ingerire per errore  un alimento che abbia 200 Bq/kg e di mangiarne un chilo. La dose cui si è esposti è : 

D=0.01microSv/Bq*200Bq/kg*1kg =2 microSv 

ossia il 2 per mille di quello cui si è soggetti per cause naturali in un anno. 

Riguardo la mappa  dell'attività al suolo (misurata in Bq/metro quadrato) si può utilizzare un fattore approssimativo di 1mSv/anno in più per chi vive nei luoghi con più di 300.000 Bq/m^2. In altre parole  vivendo un anno nelle regioni colorate di azzurro chiaro (300.000 - 600.000 Bq/m^2) si è esposti ad 1-2 mSv in più ogni anno. 

Per quanto questo valore sia piccolo, le fluttuazioni legate ai depositi di polveri e l'esposizione ai bambini nei cortili delle  scuole rendono giustificabili ed utili le campagne di misura e bonifica attuate autonomamente dai genitori e dalle amministrazioni locali. 

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.