Cesio-137

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Cesio-137
Generalità
Simbolo 137Cs
Protoni 55
Neutroni 82
Peso atomico 136,907 u
Abbondanza isotopica 0 (elemento artificiale)
Proprietà fisiche
Emivita circa 30,17 anni
Decadimento β
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).[1] 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 TBq.[2]

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.[3]

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 Černobyl'. Nel 2005, il cesio-137 era la principale fonte di radiazione nella zona di alienazione attorno alla centrale elettronucleare di Černobyl'. 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 Černobyl' ammontava a 2 000-4 000 Bq/. Questo corrisponde a una contaminazione di 1 mg/km² di cesio-137, totalizzando circa 500 grammi depositati su tutta la Germania.[senza fonte]

Dal momento che il cesio-137 è un sottoprodotto della fissione nucleare dell'uranio, un tipo di reazione nucleare attualmente per la maggior parte di origine artificiale, esso non si presentava in natura, in modo significativo, prima che cominciasse l'era atomica. 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 modo blando. 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.[4] Esperimenti eseguiti su cani hanno mostrato che una singola dose di 3 800 μCi/kg (pari a 140 MBq/kg, ovvero circa 44 μg/kg) di cesio-137 risulta letale in tre settimane.[5]

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.[6]

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.[7]

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.[8]

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.[9]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ 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.
  2. ^ NIST Nuclide Half-Life Measurements, NIST, Retrieved 13 March 2011.
  3. ^ (EN) (EN) CDC – Radiation – Isotopes – Cesium, bt.cdc.gov.
  4. ^ R. Nave, Biological Half-life, su Hyperphysics.
  5. ^ 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.
  6. ^ (EN) Prussian Blue, CDC Radiation Emergencies.
  7. ^ Radioactive Scrap Metal, su NuclearPolicy.com, Nuclear Free Local Authorities, ottobre 2000.
  8. ^ J.M. LaForge, Radioactive Caesium Spill Cooks Europe, in Earth Island Journal, vol. 14, nº 1, Earth Island Institute, 1999.
  9. ^ Chinese 'find' radioactive ball, BBC News, 27 marzo 2009.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]