Cesio-137

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Cesio-137
Generalità
Simbolo 137Cs
Protoni 55
Neutroni 82
Peso atomico 136,907 uma
Abbondanza isotopica 0 (elemento artificiale)
Proprietà fisiche
Emivita circa 30,17 anni
Decadimento beta
Prodotto di decadimento Bario-137m

Il cesio-137 (137Cs, Cs-137) è un isotopo radioattivo del metallo alcalino cesio che si forma principalmente come un sottoprodotto della fissione nucleare dell'uranio, specialmente nel reattore nucleare a fissione.

Emivita[modifica | modifica wikitesto]

Ha un'emivita di circa 30,17 anni, e va incontro a decadimento beta per emissione di particelle beta, formando un isomero nucleare metastabile del bario-137: il bario-137m (137mBa, Ba-137m). (Circa il 95 % del decadimento nucleare conduce a questo isomero. L'altro 5,0 % va a popolare direttamente lo stato di base, che è stabile.) Il Ba-137m ha un'emivita di circa 2,55 minuti, ed è il responsabile di tutte le emissioni di raggi gamma. Un grammo di cesio-137 ha una radioattività di 3,215 terabecquerel (TBq).[1]

L'energia del fotone prodotto dal Ba-137m è di 662 keV. Questi fotoni possono essere utili per l'irraggiamento degli alimenti e nella radioterapia del cancro. Il Cesio-137 non viene utilizzato ampiamente per la radiografia industriale perché è molto reattivo chimicamente, e dunque, è difficile da manipolare. Anche i sali del cesio sono molto solubili nell'acqua, e questo complica la gestione sicura del cesio. Nella radioterapia e nella radiografia industriale si preferisce il cobalto-60 (60Co), dal momento che chimicamente si tratta di un metallo piuttosto non reattivo che offre fotoni di raggi gamma molto più energetici. Il cesio-137 può essere trovato in alcuni dispositivi per la misura dell'umidità e della densità, in misuratori di flusso, e in sensori correlati.

Schema di decadimento del Cs-137

Utilizzi[modifica | modifica wikitesto]

Il cesio-137 ha un piccolo numero di utilizzi pratici. In piccoli quantitativi, viene usato per calibrare gli strumenti di misura delle radiazioni. Viene qualche volta utilizzato per la terapia del cancro, e viene anche usato industrialmente in dispositivi per la misura dei flussi di liquidi e come calibro per misurare lo spessore dei materiali.[2]

Cesio radioattivo nell'ambiente[modifica | modifica wikitesto]

Avvertenza
Le informazioni riportate non sono consigli medici e potrebbero non essere accurate. I contenuti hanno solo fine illustrativo e non sostituiscono il parere medico: leggi le avvertenze.
I dieci maggiori depositi di cesio-137 proveniente dalle esplosioni nucleari sperimentali degli Stati Uniti nel Nevada Test Site. I test esplosivi "Simon" e "Harry" vennero eseguiti nel corso della Operation Upshot-Knothole del 1953, mentre i test "George" e "How" erano parte della Operation Tumbler-Snapper del 1952.
Cs-137 e spettro-gamma: 660 keV γ- e 30 keV Ba K-line.

Piccoli quantitativi di cesio-134 e di cesio-137 vennero rilasciati nell'ambiente all'epoca delle esplosioni nucleari in atmosfera e da alcuni incidenti nucleari, specialmente dal disastro di Chernobyl. Nel 2005, il cesio-137 era la principale fonte di radiazione nella zona di alienazione attorno alla centrale elettronucleare di Chernobyl. Assieme al cesio-134, allo iodio-131, e allo stronzio-90, il cesio-137 era uno dei radioisotopi che ponevano il maggiore rischio per la salute, tra quelli dispersi dall'esplosione della bolla d'idrogeno del reattore e il successivo incendio della grafite.

La contaminazione media da cesio-137 in Germania susseguente al disastro di Chernobyl ammontava a 2000 - 4000 Bq/m2. Questo corrisponde a una contaminazione di 1 mg/km2 di cesium-137, totalizzando circa 500 grammi depositati su tutta la Germania.

Dal momento che per la maggior parte il cesio-137 è un sottoprodotto della fissione nucleare artificiale, non si presentava in natura in nessun modo significativo prima che cominciassero i test delle armi nucleari. Grazie all'osservazione dei raggi gamma caratteristici emessi da questo isotopo, è possibile determinare se il contenuto di un determinato contenitore sigillato è stato prodotto prima o dopo l'era della bomba atomica. Questa procedura è stata usata da alcuni ricercatori per controllare l'autenticità di alcuni rari vini, specialmente quelli che venivano spacciati per "bottiglie di Jefferson".

Rischi sanitari posti dal cesio radioattivo[modifica | modifica wikitesto]

Il cesio-137 è un metallo alcalino molto solubile in acqua e chimicamente tossico in piccoli quantitativi. Il comportamento biologico del cesio-137 è simile a quello del potassio e del rubidio. Dopo l'ingestione, il cesio si distribuisce nell'organismo, in modo più o meno uniforme, raggiungendo le maggiori concentrazioni in tessuti ricchi di potassio, come quelli dei muscoli scheletrici e del cuore, raggiungendo minori concentrazioni nelle ossa (dove prevale lo stronzio-90 e il radio). L'emivita biologica del cesio è piuttosto corta, di circa 70 giorni.[3] Esperimenti eseguiti su cani hanno mostrato che una singola dose di 3800 μCi/kg (140 MBq/kg, ovvero circa 44 μg/kg) di cesio-137 risulta letale in tre settimane.[4]

L'ingestione accidentale del cesio-137 può essere trattata con il colorante blu di Prussia, che si lega a esso chimicamente accelerando la sua espulsione dal corpo.[5]

L'impropria manipolazione delle sorgenti di raggi gamma da cesio-137 può portare al rilascio di questo radionuclide e a malattie o danni da radiazione. Forse il caso più noto è l'incidente di Goiânia, nel quale un apparecchio di radioterapia impropriamente smaltito proveniente da una clinica abbandonata nella città di Goiânia in Brasile, venne raccolto da una discarica, e il sale di cesio, che era fluorescente, venne venduto a compratori curiosi del tutto sprovveduti. Questa situazione portò a molteplici danni gravi in seguito all'esposizione a diverse dosi di radiazione.

Le sorgenti di raggi gamma basate sul Cesio, racchiuse in contenitori metallici possono essere (criminalmente o negligentemente) mescolate con rottami metallici destinati alle fonderie, procedura che porta alla produzione di acciaio contaminato con radioattività.[6]

Un esempio importante è stato l'incidente della Acerinox del 1998, quando la compagnia di riciclaggio spagnola Acerinox fuse una massa di cesio-137 radioattivo che proveniva da un generatore di raggi-gamma.[7]

Nel 2009, degli operai cinesi nella provincia dello Shaanxi stavano demolendo una vecchia fabbrica. Del cesio-137 incapsulato dentro a del piombo venne inviato a un'acciaieria e fuso assieme ai rottami.[8]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ NIST Nuclide Half-Life Measurements, NIST, Retrieved 13 March 2011.
  2. ^ (EN) CDC - Radiation - Isotopes - Cesium
  3. ^ R. Nave, Biological Half-life in Hyperphysics.
  4. ^ H.C. Redman et al., Toxicity of 137-CsCl in the Beagle. Early Biological Effects in Radiation Research, vol. 50, nº 3, 1972, pp. 629–648, DOI:10.2307/3573559, JSTOR 3573559, PMID 5030090.
  5. ^ CDC Radiation Emergencies | Prussian Blue
  6. ^ Radioactive Scrap Metal in NuclearPolicy.com, Nuclear Free Local Authorities, ottobre 2000.
  7. ^ J.M. LaForge, Radioactive Caesium Spill Cooks Europe in Earth Island Journal, vol. 14, nº 1, Earth Island Institute, 1999.
  8. ^ Chinese 'find' radioactive ball, BBC News, 27 marzo 2009.

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]