Stronzio-90

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Stronzio-90
Generalità
Simbolo 90Sr
Protoni 52
Neutroni 38
Peso atomico 89,9073 Uma
Abbondanza isotopica 0 (elemento artificiale)
Proprietà fisiche
Emivita circa 28,79 anni
Decadimento beta[1]
Prodotto di decadimento Ittrio-90

Lo Stronzio-90, 9038Sr, è un isotopo radioattivo dello stronzio prodotto dalla fissione nucleare dell'uranio, avente un'emivita radioattiva di 28,8 anni. Va incontro a decadimento β trasformandosi in ittrio-90 (90Y), con un'energia di decadimento di 0,546 MeV.[2] Lo stronzio-90 ha applicazioni in medicina e nell'industria ed è un isotopo da monitorare nel fallout nucleare prodotto dalle esplosioni nucleari e dagli incidenti nucleari.[3]

Radioattività[modifica | modifica sorgente]

Lo stronzio naturale è un metallo alcalino terroso non radioattivo e non tossico, ma 90Sr è un radioelemento pericoloso che va incontro a decadimento β con un'emivita radioattiva di 28,79 anni, e un'energia di decadimento di 0,546 MeV distribuita verso un elettrone, un antineutrino, e l'isotopo dell'ittrio 90Y, che a sua volta va incontro a decadimento β con un'emivita di 64 ore ed energia di decadimento di 2,28 MeV distribuita verso un elettrone, un antineutrino, e l'isotopo 90Zr (zirconio), che è stabile.[4] Da segnalare che il 90Sr/Y è una sorgente quasi pura di particelle beta; l'emissione di fotoni gamma dal decadimento del 90Y è così rara che in genere normalmente può essere ignorata.

Prodotti di fissione[modifica | modifica sorgente]

Lo 90Sr è un prodotto della fissione nucleare. È presente in quantità significative nel combustibile nucleare esaurito, nelle scorie prodotte nei reattori nucleari e nel fallout dai test nucleari. Per la fissione da neutroni termici adottata nei reattori presenti nelle odierne centrali nucleari, la quota di prodotti da fissione dell'235U è 5,8%, dall'233U 6,8%, e dal 239Pu soltanto 2,1%.

Effetti biologici[modifica | modifica sorgente]

Attività biologica[modifica | modifica sorgente]

Lo stronzio-90 è un "minerale osteogenico" che esibisce un comportamento biochimico simile a quello del calcio, il precedente elemento del secondo gruppo. Dopo l'ingresso nell'organismo, per lo più per ingestione con cibi o acqua contaminata, circa il 70–80% della dose assunta viene escreta. Virtualmente, tutta la quantità rimanente dello stronzio-90 ingerito viene depositato nelle ossa e nel midollo osseo, con l'eccezione di 1% della quantità iniziale che si distribuisce nel sangue e nei tessuti molli. La sua presenza nelle ossa può provocare osteosarcomi, tumori nei tessuti viciniori, e leucemie. L'esposizione allo 90Sr può essere rilevata con varie modalità di bioassay, ma più comunemente dall'analisi delle urine. Lo stronzio-90 è probabilmente il componente più pericoloso del fallout radioattivo da armi nucleari.

L'emivita biologica dello stronzio-90 nell'essere umano è stata riscontrata con grande variabilità, con rapporti che indicano da 14 a 600 giorni,[5][6] 1000 giorni,[7] 18 anni,[8] 30 anni[9] fino al limite superiore di 49 anni.[10] L'ampissima variabilità delle emivite nel corpo che sono state pubblicate sono spiegate dal complesso metabolismo e catabolismo all'interno del corpo (può essere spiazzato da alte dosi di calcio e/o magnesio), ma facendo una media di tutte le vie di escrezione (emuntori), l'emivita biologica è di circa 18 anni.[11]

Assieme agli isotopi del cesio 134Cs, 137Cs, e all'isotopo dello iodio 131I è stato uno tra i più abbondanti isotopi e con il maggiore impatto sulla salute in seguito al disastro di Chernobyl.

Dal momento che lo stronzio ha una certa affinità al recettore per il calcio delle cellule della paratiroide che è paragonabile a quella del calcio, l'aumento di rischio per i liquidatori del reattore nucleare di Chernobyl, che erano affetti da iperparatiroidismo primario potrebbe essere spiegato dal legame con lo stronzio-90.[12]

Applicazioni mediche[modifica | modifica sorgente]

Lo 90Sr ha un utilizzo estensivo in medicina come sorgente radioattiva per la radioterapia superficiale di alcuni tumori. Quantità controllate di 90Sr e 89Sr possono essere utilizzate nella terapia dell'osteosarcoma. Viene utilizzato come tracciante radioattivo nella medicina e nell'agricoltura.

90Sr nel fallout radioattivo[modifica | modifica sorgente]

Lo stronzio-90 non è così abbondante come il cesio-137, nei fumi degli incidenti ai reattori nucleari, dal momento che per l'alto punto di fusione è meno volatile, ma è probabilmente il componente più pericoloso del fallout radioattivo prodotto dall'esplosione di armi nucleari (si raggiungono milioni di gradi Celsius).[2]

Uno studio su centinaia di migliaia di denti decidui, raccolti dal Dr. Louise Reiss e i suoi colleghi come parte del "Baby Tooth Survey", riscontrò un grande incremento nei livelli di 90Sr negli anni 1950 e nei primi anni 1960. I risultati dello studio finale mostravano che i bambini nati nel 1963 avevano livelli di 90Sr nei loro denti decidui che erano 50 volte maggiori rispetto a quello dei nati nel 1950, prima dell'inizio dei test nucleari su larga scala in Arizona, nel Nuovo Messico e nell'Atollo di Bikini. Alcuni commentatori di questo studio affermarono che probabilmente il fallout da 90Sr avrebbe causato un aumento nella percentuale di malattie nelle ossa.[13]

Un riassunto dei principali riscontri iniziali di questo studio venne fatto leggere al grande presidente John Fitzgerald Kennedy nel 1961, e lo indusse a convincersi della necessita di firmare nel 1963 il Partial Test Ban Treaty assieme al Regno Unito e all'Unione Sovietica, ponendo fine ai test nucleari nell'atmosfera e sotto i mari, che provocavano le maggiori quantità di fallout nucleare nell'atmosfera.[14]

Applicazioni industriali e aerospaziali[modifica | modifica sorgente]

Lo 90Sr ha utilizzi nell'industria come una sorgente radioattiva per apparecchi di rilevamento dello spessore.

Sorgente di calore per RTG[modifica | modifica sorgente]

Il decadimento radioattivo dello stronzio-90 genera quantità significative di calore (0,921 W/g) dall'isotopo puro o circa 0,536 W/g dal composto,[15] ed è meno costoso rispetto al 238Pu. È utilizzato come sorgente energetica nei generatori termolettrici di costruzione russo/sovietica, nella forma di fluoruro di stronzio. È stato utilizzato anche negli RTG della serie "Sentinel" statunitense sotto forma di titanato di stronzio.[16]

Pericolo di dispersione e riciclo nei metalli[modifica | modifica sorgente]

Il mescolamento accidentale di sorgenti radioattive contenenti stronzio con i rottami metallici può condurre alla produzione di acciaio radioattivo. La discarica di generatori termoelettrici a radioisotopi è una delle maggiori fonti di contaminazione da 90Sr nei territori che appartenevano all'Unione Sovietica.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ The Lund/LBNL Nuclear Data Search, Nuclide Table. URL consultato il 21 ottobre 2013.
  2. ^ a b Nuclear Fission Fragments. URL consultato il 18 giugno 2012.
  3. ^ Strontium | Radiation Protection | US EPA, Environmental Protection Agency (EPA), 24 aprile 2012. URL consultato il 18 giugno 2012.
  4. ^ Decay data from National Nuclear Data Center at the Brookhaven National Laboratory in the US.
  5. ^ http://hanford-site.pnnl.gov/envreport/2001/env01_45.pdf
  6. ^ SciTech Connect: Ecotoxicity literature review of selected Hanford Site contaminants
  7. ^ http://www.areaivenvirothon.org/freshwaterecology.htm
  8. ^ http://www.epi.alaska.gov/eh/radiation/RadioisotopesInFood.pdf
  9. ^ http://www.gsseser.com/FactSheet/Strontium.pdf
  10. ^ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/biohalf.html
  11. ^ http://www.fourmilab.ch/etexts/www/effects/eonw_12.pdf#zoom=100 Glasstone and Dolan The effects of Nuclear Weapons 1977 page 605
  12. ^ Bernhard O. Boehm, Rosinger, Silke, Belyi, David, Dietrich, Johannes W., The Parathyroid as a Target for Radiation Damage in New England Journal of Medicine, vol. 365, nº 7, agosto 2011, pp. 676–678, DOI:10.1056/NEJMc1104982, PMID 21848480. URL consultato il 19 agosto 2011.
  13. ^ Walter Schneir, Strontium-90 in U.S. Children in The Nation, vol. 188, nº 17, 25 aprile 1959, pp. 355–357.
  14. ^ Hevesi, Dennis. "Dr. Louise Reiss, Who Helped Ban Atomic Testing, Dies at 90", The New York Times, 10 gennaio 2011. Accessed 10 gennaio 2011.
  15. ^ Properties of Selected Radioisotopes - http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19680020487_1968020487.pdf (PDF)
  16. ^ Power Sources for Remote Arctic Applications, Washington, DC, U.S. Congress, Office of Technology Assessment, giugno 1994.

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]