Becquerel e radioattività

Un po' di cose che ho cercato di ricostruire sui Becquerel e la radioattività nell'acqua e negli alimenti
 
Non sono un ingegnere nucleare, non ho fatto nessun esame su argomenti attinenti, e tutto quello che so l'ho imparato al liceo, sfogliando alcuni libri di fisica più avanzati, su internet, e ai pochi esami di fisica che ho fatto ad ingegneria. Ne so quindi mille volte più dei giornalisti italiani: sono solo ignorante, non infinitamente tale.
 
Cominciamo col definire i Becquerel è il numero di esplosioni del nucleo al secondo. Un nucleo radioattivo è instabile e occasionalmente esplode. Il Becquerel conta quindi quante esplosioni ci sono al secondo, cosa che dipende dalla quantità di nuclei instabili, e dalla loro stabilità (se esplodono ogni secondo, o ogni millennio, cambia molto).
 
Veniamo quindi al tempo di dimezzamento: tempo che ci mette un nucleo instabile ad esplodere con una probabilità del 50%. Se ho mille atomi radioattivi, se aspetto un tempo di dimezzamento ne rimangono 500, se ne aspetto dieci, ne rimarrà uno solo.

Ovviamente è bello avere a che fare con tempi di dimezzamento bassi, perché poi la radioattività finisce rapidamente. Lo iodio radioattivo ha 8 giorni di dimezzamento, e quindi dopo tre mesi si riduce di 4000 volte. Il cesio radioattivo di tipo 137 (ne esistono diversi) ci mette 30 anni, dunque praticamente rimane costante, perdendo ogni anno il 3-4% del numero di nuclei.

 
Supponiamo di avere N atomi instabili con tempo di dimezzamento X (misurato in secondi) in un oggetto (latte e spinaci), o su una superficie (un terreno), o in un volume d'aria (una stanza).
 
N(t) è il numero di atomi instabili rimasti al tempo t: N(t)=N*2^(-t/X). Ovviamente N(0)=N.
 
Il numero di esplosioni al secondo al tempo t è: -dN(t)/dt = N/X*2^(-t/X) (la derivata del numero di atomi nel tempo ci dà il numero di esplosioni nel tempo).
 
La radioattività in Becquerel al tempo t=0 è dunque N/X, per poi decadere esponenzialmente. Supponiamo che la radioattività in Bequerel sia R: allora N=R*X.
 
Sono stati osservati fino a 1,300Bq/mq* vicino la centrale, per via dello iodio radioattivo (che ha 8 giorni di tempo di dimezzamento, cioè 700,000 secondi). Ne risulta che il numero di atomi instabili in un mq di superficie era circa un miliardo nella prefettura di Tochigi. A Tokyo, con 50Bq/mq, c'erano 35 milioni di atomi radioattivi al metro quadro.
 
I 10 Becquerel di iodio osservati nel latte e negli spinaci ammontano a 7 milioni di atomi.
 
Caso diverso è il Cesio-137, con 30 anni di tempo di dimezzamento, cioè un miliardo di secondi. Con 1Bq osservato, c'erano dunque 1 miliardo di atomi in un chilo di spinaci o in un litro di latte.
 
Per capire di che si tratta, abbiamo 200 miliardi di atomi in una molecola di DNA. In un litro d'acqua, ce ne sono 3 milioni di miliardi di miliardi.
 
Ovviamente alcuni di questi atomi sono pericolosi anche se non sono radioattivi, e anche indipendentemente dalla radioattività. In ogni caso, le concentrazioni osservate sono piccolissime, meno di un decimo del livello di guardia per i cibi, e i livelli di guardia sono di norma inferiori ai livelli rischiosi.
 
Se volete sapere il peso di un certo numero di atomi perché vi piacciono i dati in grammi: una mole di una sostanza contiene 600,000 miliardi di miliardi di atomi (il numero di Avogadro), e pesa un numero di grammi pari al numero di protoni e neutroni del nucleo (una mole d'acqua pesa 18g, una mole di cesio-137 pesa 137 grammi). Potete quindi calcolare quanto pesano un miliardo di atomi (e otterrete qualcosa come una frazione di millesimo di nanogrammo). Si noti che non si sta misurando la quantità di Cesio, ma la quantità di Cesio radioattivo, perché la ricostruzione è fatta in base al numero di esplosioni, e Cesio non-radioattivo non esploderebbe. Dal punto di vista tossico, entrambi sono pericolosi, ma nei limiti in Becquerel, probabilmente conta solo l'effetto radioattivo. La dose tossica è di diversi grammi per chilo di massa corporea, e non ci si arriverà mai.

Non fidatevi dei dati, e soprattutto sull'interpretazione delle normative di sicurezza, che non ho mai studiato e mi fido dei dati riportati. Ma un articolo scritto da chi si ricorda il Numero di Avogadro dubito lo leggerete sulla stampa italiana.

 
* Il dato riportato era 1,300MBq/kmq, che è la stessa cosa, ma i Megabecquerel fanno più impressione.
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