I rischi delle radiazioni ionizzanti

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Cosa sono le radiazioni? E cosa si intende per radiazioni ionizzanti? Cosa distingue le radiazioni ionizzanti dalle radiazioni non ionizzanti? Facciamo il punto su definizioni, tipologie e sorgenti delle radiazioni e sui possibili effetti dell’esposizione umana alla luce della più recente normativa di riferimento, applicabile ai luoghi di lavoro.

L’articolo è tratto da un capitolo del volume: Vademecum per l’ambiente di S. Sassone (EPC Editore – Maggio 2020).

Cosa sono le radiazioni Radiazioni ionizzanti (IR) e non ionizzanti (NIR)

Il termine “radiazione” viene abitualmente usato per descrivere fenomeni apparentemente assai diversi tra loro, quali l’emissione di luce da una lampada, di calore da una fiamma, di particelle elementari da una sorgente radioattiva, e cosi via scrivendo. Caratteristica comune a tutti questi tipi di emissione consiste nel trasporto di energia nello spazio, che viene ceduta quando la radiazione viene assorbita nella materia: ciò risulta evidente quando si realizza un aumento di temperatura in prossimità del punto in cui è avvenuto l’assorbimento.
L’energia si manifesta sotto forma di particelle o di onde elettromagnetiche, che si propagano nello spazio circostante andando a interagire o meno con cose e persone che trovano sul loro passaggio. Quando si verifica una variazione di campo elettrico o di campo magnetico si genera nello spazio un campo elettromagnetico che si propaga a partire dalla sorgente e consiste nella diffusione nello spazio di campi elettrici e di campi magnetici variabili nel tempo.

Il campo elettromagnetico può generare radiazioni che, in base alla frequenza, si distinguono convenzionalmente in:

  • ionizzanti” (ionizing radiation, o “IR“), con frequenze maggiori di 300 GHz (raggi ultravioletti, raggi X, e raggi gamma);
  • non ionizzanti” (non ionizing radiation, “NIR“), generate da un campo elettromagnetico con frequenza compresa tra 0 e 300 GHz.

Tale distinzione fra le radiazioni interessa anche i possibili effetti che queste provocano sulla materia con la quale vanno ad interagire.

Le radiazioni ionizzanti sono quelle che, per la loro elevata energia, sono in grado di rompere i legami molecolari delle cellule e possono indurre mutazioni genetiche, cioè in grado di poter ionizzare gli atomi (o le molecole) con i quali vengono a contatto: in tal modo gli atomi perdono la loro neutralità (che consiste nell’avere un uguale numero di protoni e di elettroni) e si caricano elettricamente.

A differenza delle precedenti, le radiazioni non ionizzanti (NIR) sono forme di radiazioni elettromagnetiche (comunemente chiamate campi elettromagnetici ed indicate con l’acronimo CEM), che, al contrario delle radiazioni ionizzanti, non possiedono l’energia sufficiente per modificare le componenti della materia e degli esseri viventi, ovvero non sono in grado di rompere direttamente i legami molecolari delle cellule, perché non possiedono l’energia sufficiente, ma interagiscono comunque con la materia apportando effetti termici, meccanici e bioelettrici; le NIR possono provenire, ad esempio, da attività radiografiche, radioattività, ecc., e la loro interazione con la materia è dovuta essenzialmente alla polarizzazione delle molecole del mezzo, ed al loro successivo rilassamento.

Le radiazioni ionizzanti: quali sono

Le radiazioni ionizzanti si dividono in due categorie principali, a seconda che la ionizzazione del mezzo irradiato avvenga per via diretta o indiretta, per cui si distinguono le IR in:

  • dirette“, ovvero quelle che producono ioni in modo diretto (le particelle cariche a, ß – e ß+);
  • indirette“, ovvero quelle che producono ioni in modo indiretto (neutroni, raggi ? e raggi X).

L’energia per unità di massa rilasciata dalle radiazioni ad un tessuto organico, misurata in gray (Gy, pari ad 1 Joule/kg) viene considerata come la grandezza di riferimento nel settore delle radiazioni ionizzanti (la c.d. dose assorbita), e prende il posto del RAD (Radiation Absorbed Dose) nel sistema internazionale (che corrisponde a 0,01 Gy; 1Gy=100 RAD).
Altra grandezza di riferimento è la “dose equivalente“, che, a differenza della dose assorbita, contempla i diversi effetti che i vari tipi di radiazione sono in grado di originare su un determinato organo o tessuto, ed è ottenuta come prodotto tra la dose assorbita per un fattore numerico che varia in funzione del tipo di radiazione.
L’unità di misura è il sievert (Sv) che dimensionalmente, è equivalente alla dose assorbita (J(kg)), dalla quale differisce solo per un fattore dimensionale.

Radiazioni ionizzanti: le sorgenti

Sorgenti tipiche di radiazioni ionizzanti sono alcune sostanze instabili, dette radioisotopi o radionuclidi, in grado di mutare la propria composizione chimico-fisica, emettendo, per effetto di disintegrazioni del nucleo (fenomeno detto “decadimento”) appunto radiazioni costituite da particelle (raggi a o raggi ß) o onde elettromagnetiche particolarmente energetiche (raggi ? o raggi X).
Per quanto riguarda le possibili sorgenti di radiazioni ionizzanti, va innanzitutto precisato che esiste un fondo naturale di radiazioni ionizzanti, costituito dalla radiazione cosmica, dalla quella terrestre proveniente da elementi radioattivi (quali, ad esempio, radio, uranio, torio, ecc..) presenti nelle rocce e dalla radiazione corporea: si stima che il valore medio della radiazione naturale sia pari a circa 2.4 mSv/anno.

Sorgenti artificiali di radiazioni ionizzanti

Tra le sorgenti artificiali, vi sono ad oggi le centrali elettronucleari, che, in condizioni di normale esercizio, non danno un contributo significativo alle emissioni di radiazioni ionizzanti, ma che in caso di incidente, possono rilevarsi ben più dannose. Collegate all’industria del nucleare vi sono altre fonti di radiazioni ionizzanti, quali la coltivazioni di miniere di materiali radioattivi, gli impianti per l’arricchimento del minerale, la produzione del combustibile nucleare e lo smaltimento dei rifiuti radioattivi. Infine, un’ulteriore sorgente di esposizione alle radiazioni ionizzanti è costituita dall’uso delle stesse in campo medico per scopi diagnostici (raggi X, radioisotopi), e terapeutici (a , ß e X).

Il tempo di dimezzamento

La possibilità che un materiale radioattivo diventi innocuo dipende dal cosiddetto “tempo di dimezzamento”: questo valore definisce l’intervallo di tempo entro cui la metà degli atomi di una sostanza decade. In caso di contaminazione radioattiva, dell’ambiente o di un organismo, diventa importante conoscere anche il tempo di dimezzamento effettivo, ovvero l’intervallo di tempo entro cui i radioisotopi vengono eliminati, attraverso processi metabolici, chimici o fisici, prima ancora di decadere.
L’energia posseduta, il tipo e il materiale con il quale avviene l’interazione incidono sulla sua capacità della IR di poter ionizzare un atomo, o di penetrare più o meno in profondità all’interno della materia.

Misura dell’energia prodotta dalle radiazioni

L’energia prodotta dalle radiazioni si misura in joule, o più diffusamente in fisica delle radiazioni, in elettronvolt(eV): un elettronvolt è l’energia che una carica elementare (quella di un elettrone o di un protone) acquista attraversando una differenza di potenziale di 1 volt. I multipli vengono costituiti dal keV (103 eV), il MeV (106 eV), il GeV (109 eV) (ad esempio, in un tubo a raggi X un elettrone, attraversando la differenza di potenziale di 100.000 volt acquista una energia di 100.000 eV (100 keV); una particella alfa, avendo carica doppia, attraversando la stessa differenza di potenziale, acquista una energia doppia, pari a 200 keV.

Possibili effetti biologici delle radiazioni ionizzanti

L’aumento di temperatura non rappresenta l’unico effetto prodotto dall’assorbimento di radiazione nella materia. Infatti, la luce può impressionare una lastra fotografica, il calore può generare un incendio, e, tra le altre cose citate, le particelle ionizzanti possono danneggiare l’organismo umano; a tal proposito occorre sottolineare che:

  • l’azione lesiva delle particelle ionizzanti sull’organismo rappresenta una diretta conseguenza dei processi fisici di eccitazione e ionizzazione degli atomi e delle molecole dei tessuti biologici dovuti agli urti delle particelle, che sono dette appunto particelle ionizzanti o anche radiazioni ionizzanti, quando hanno energia sufficiente per produrre questi processi;
  • i possibili effetti biologici generati dall’esposizione a radiazioni ionizzanti risultano molteplici, e di difficile schematizzazione.

Esposizione per irraggiamento esterno o contaminazione interna

Le radiazioni ionizzanti, a contatto con i tessuti viventi, trasferiscono, come sopra descritto, energia alle molecole, e possono essere causa di diverse tipologie di danni, in funzione del tipo e della dose di radiazione, della via di esposizione (irraggiamento esterno, inalazione, ingestione), e della sensibilità del tessuto stesso.

L’esposizione a radiazioni, cui è soggetto l’uomo, può essere:

  • per irraggiamento esterno: qualora la fonte d’emissione si trovi all’esterno del corpo, come per esempio nel caso delle radiografie, dei voli ad alte quote (radiazioni cosmiche) o di incidenti nucleari, tutti gli organi sono colpiti più meno con uguale intensità, ma la durata dell’esposizione è piuttosto breve;
  • per contaminazione interna, che si verifica quando la sostanza radioattiva è entrata nell’organismo attraverso gli alimenti, l’aria o l’acqua e continua ad emettere radiazioni, finché non viene eliminata o decade; in tale occasione alcuni organi saranno colpiti più di altri: lo iodio-131, per esempio, va ad accumularsi nella tiroide, lo stronzio-90 nelle ossa e nei denti, il cesio-137 si fissa in particolare modo nei muscoli, mentre i prodotti di decadimento del radon-222 attaccano soprattutto i polmoni.

Effetti dell’esposizione umana alle radiazioni

Gli effetti sull’uomo dovuti all’esposizione nei confronti delle radiazioni ionizzanti si dividono generalmente in due categorie:

  • somatici, che interessano i diversi tessuti dell’organismo;
  • genetici, che interessano le cellule deputate alla riproduzione e pertanto possono andare ad interessare le generazioni future.

Un ulteriore suddivisione può essere fatta tra:

  • effetti dovuti ad una esposizione acuta, che si manifestano, generalmente, in presenza di eventi eccezionali, quali catastrofi ecologiche o esplosioni nucleari; a seconda dell’intensità della dose assorbita, tali effetti possono essere sia di natura reversibile, che ben più gravi, tali da causare elevata mortalità;
  • effetti dovuti ad un esposizione cronica, costituiti da effetti tardivi, che sono il risultato di un esposizione a piccole dosi che avviene in maniera continuativa, con elevato accumulo delle radiazioni nei tessuti. Tali effetti si traducono generalmente, in un incremento della probabilità di contrarre tumori di varia tipologia per l’individuo esposto.

Strumenti di misura dell’esposizione a radiazioni

Esistono diversi strumenti per la misura della radioattività, quali ad esempio:

  • dosimetri, che servono a misurare la dose assorbita da un individuo in un certo tempo, e pertanto trovano impiego in campo sanitario ed in generale, nelle attività di valutazione dell’esposizione individuale sul luogo di lavoro;
  • contatore geiger e strumentazione portatile di varia tipologia (scintillatori, contatori proporzionali a gas, ecc.), che vengono usati per le rilevazioni ambientali;
  • apparecchi per applicazioni di laboratori, quali spettrometri gamma al germanio, scintillatori liquidi per alfa e beta emettitori.

Qual è la normativa specifica in materia di radiazioni ionizzanti

Il quadro normativo inerente le radiazioni ionizzanti e, in particolare, il loro impiego, la sicurezza e i rischi connessi, è caratterizzato dall’emanazione di una notevole quantità di Leggi e Decreti, riportate di seguito, in continuo aggiornamento con le evoluzioni della scienza e della tecnologia.

Il trattato EURATOM

La disciplina trae origine dal trattato istitutivo della Comunità europea per l’energia atomica (EURATOM) firmato a Roma nel 1957, avente un triplice obiettivo:

  • contribuire allo sviluppo di conoscenze tecniche sull’energia nucleare;
  • permettere ad ognuno di trarre beneficio dallo sviluppo di tale energia;
  • garantire sicurezza di approvvigionamento.

Il trattato garantisce, inoltre, un livello di sicurezza elevato per la popolazione, assicurandosi che le materie nucleari destinate a finalità civili non vengano utilizzate per fini militari.
In linea di principio, si può affermare che la prima legge quadro risale al 1962, con riferimento alla L. n. 1860 del 31 dicembre (recante “Impiego pacifico dell’energia nucleare”), la quale ha avuto il suo naturale sviluppo integrativo, nel 1964, con la pubblicazione del D.P.R. 3 febbraio 1964, n. 185 (recante “Sicurezza degli impianti e protezione sanitaria dei lavoratori e delle popolazioni contro i pericoli delle radiazioni ionizzanti derivanti dall’impiego pacifico dell’energia nucleare”).

Il D.Lgs. n. 230/95 e le sue modifiche

Successivamente sono state emanate diverse decine di decreti applicativi inerenti gli aspetti puramente tecnici delle citate norme, fino ad arrivare al 1995, anno in cui viene pubblicato il D.Lgs. 230/1995, che abroga parte delle precedenti norme e rappresenta l’attuazione di diverse Direttive EURATOM sviluppate nel frattempo. Esso rappresenta ancora oggi l’atto legislativo di riferimento. Nel corso degli anni successivi, la mancata emanazione degli opportuni decreti attuativi, a cui il D.Lgs. 230/1995 rimanda, ha costretto ad un continuo riferimento, da parte degli operatori, ai decreti applicativi dell’oramai abrogato D.P.R. 185/64.
Il D.Lgs. 230/1995 “Attuazione delle Direttive Euratom 80/836, 84/467, 84/466,89/618, 90/64, 92/3 in materia di radiazioni ionizzanti”, nel corso degli anni ha subito modifiche ed integrazioni con l’emanazione del

  • D.Lgs. 241/2000 “Attuazione della Direttiva 96/29/Euratom in materia di protezione sanitaria della popolazione e dei lavoratori contro i rischi derivanti dalla radiazioni ionizzanti”
  • del D.Lgs. 257/2001 “Disposizioni integrative e correttive del D.Lgs. 241/2000, recante attuazione della Direttiva 96/29/Euratom in materia di protezione sanitaria della popolazione e dei lavoratori contro i rischi derivanti dalla radiazioni ionizzanti” e del D.Lgs. 23/2009 “Attuazione della Direttiva n. 2006/117/Euratom, relativa alla sorveglianza e al controllo delle spedizioni di rifiuti radioattivi e di combustibile nucleare esaurito”.
  • Nel 2007 venne pubblicato un nuovo Decreto (il D.Lgs. n. 52) per la disciplina e la gestione delle sorgenti radioattive ad alta attività e per favorire l’emersione delle sorgenti orfane. Il quadro normativo generale fu successivamente ed ulteriormente integrato con il recepimento di due importanti Direttive e la correlata emanazione di Decreti Legislativi (il n. 241/2000 e il n. 187/2000), a sostituire quello sopra citato.
  • D.Lgs. 45/2014, recante “l’attuazione della Direttiva 2011/70/EURATOM, che istituisce un quadro comunitario per la gestione responsabile e sicura del combustibile nucleare esaurito e dei rifiuti radioattivi”, pubblicato in G.U. n. 71 del 26 marzo del 2014, ed entrato in vigore il successivo 10 aprile.

Il D.Lgs. n. 45/2014

Il D.Lgs. 45/2014, oltre ad intervenire, modificandoli ed integrandoli, su alcuni atti normativi del passato (ed in particolare sulla L. 31 dicembre 1962, n. 1860, sul D.Lgs. 17 marzo 1995, n. 230 sul D.Lgs. 15 febbraio 2010, n. 31):

  • prepara il terreno per una nuova classificazione dei rifiuti radioattivi, di cui ne viene prevista l’emanazione, entro 180 gg dall’entrata in vigore del D.Lgs. n. 45 tramite Decreto (da emanarsi a cura del Ministro dell’Ambiente e della tutela del territorio e del mare e il Ministro dello sviluppo economico, su proposta dell’autorità di regolamentazione competente, anche in relazione agli standard internazionali, tenendo conto delle loro proprietà e delle specifiche tipologie);
  • stabilisce la creazione di un “programma nazionale”, da emanarsi entro la fine del 2014 (con Decreto del Presidente del Consiglio dei ministri, su proposta del Ministro dello sviluppo economico e del Ministro dell’Ambiente e della tutela del territorio e del mare, sentiti il Ministro della salute, la Conferenza unificata e l’autorità di regolamentazione competente), per la gestione del combustibile esaurito e dei rifiuti radioattivi, comprendente tutti i tipi di combustibile esaurito e di rifiuti radioattivi soggetti alla giurisdizione nazionale e tutte le fasi della gestione del combustibile esaurito e dei rifiuti radioattivi, dalla generazione allo smaltimento; il termine è stato posticipato/concordato con la Commissione Europea al 23 agosto 2015.

In ogni caso, il “Programma nazionale”, dovrà contenere, fra gli altri:

  • gli obiettivi generali della politica nazionale riguardante la gestione del combustibile esaurito e dei rifiuti radioattivi;
    le tappe più significative e chiari limiti temporali per l’attuazione di tali tappe alla luce degli obiettivi primari del programma nazionale;
  • un inventario di tutto il combustibile esaurito e dei rifiuti radioattivi e stime delle quantità future, comprese quelle provenienti da impianti disattivati, in cui si indichi chiaramente l’ubicazione e la quantità dei rifiuti radioattivi e del combustibile esaurito, conformemente alla classificazione dei rifiuti radioattivi, ecc… .

Il D.Lgs. n. 101/2020

Dal 27 agosto 2020 in vigore un nuovo testo di riferimento: il DECRETO LEGISLATIVO 31 luglio 2020, n. 101 “Attuazione della direttiva 2013/59/Euratom, che stabilisce norme fondamentali di sicurezza relative alla protezione contro i pericoli derivanti dall’esposizione alle radiazioni ionizzanti, e che abroga le direttive 89/618/Euratom, 90/641/Euratom, 96/29/Euratom, 97/43/Euratom e 2003/122/Euratom e riordino della normativa di settore in attuazione dell’articolo 20, comma 1, lettera a), della legge 4 ottobre 2019, n. 117”. (pubblicato in GU Serie Generale n.201 del 12-08-2020 – Suppl. Ordinario n. 29) e abroga il D.Lgs. n.230/1995.
Il Decreto legislativo è di riordino delle norme fondamentali di sicurezza relative alla protezione contro i pericoli derivanti dall’esposizione alle radiazioni ionizzanti.
Un’analisi delle novità del provvedimento è disponibile su InSic

Lo spettro in frequenza di questo tipo di radiazioni è molto ampio (circa 13 ordini di grandezza contro i 5 delle radiazioni ionizzanti), da cui deriva una estrema varietà di interazione con la materia. Pertanto, quanto genericamente indicato sotto il nome di NIR, rappresenta, in realtà, una vasta gamma di fenomeni, strumenti, attività di laboratorio che possono presentare pericoli più o meno evidenti ed immediati.

Cosa prevede il Testo Unico di Sicurezza, decreto legislativo 81/08?

Il decreto legislativo 81/08, in particolare, al comma 3 dell’art. 180, specifica che: La protezione dei lavoratori dalle radiazioni ionizzanti è disciplinata, nel rispetto dei principi di cui al titolo I, dalle disposizioni speciali in materia.

Il comma in questione è stato così modificato dall’art. 244, comma 1, del Decreto Legislativo 31 luglio 2020, n. 101 sopra citato. 

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