Radionuclide

Un radionuclide è un nuclide instabile che decade emettendo energia sottoforma di radiazioni, da qui il loro nome.

I radioisotopi sono isotopi radioattivi, cioè radionuclidi di uno stesso elemento chimico. Il termine più corretto per indicare una specie atomica con un nucleo formato da un determinato numero di protoni Z (numero atomico) e un determinato numero di neutroni N è infatti nuclide o, se radioattivo, radionuclide.

La somma del numero di protoni e del numero di neutroni è denominato numero di massa A = Z + N. I nuclidi di pari Z sono denominati quindi isotopi, quelli di pari A sono denominati isobari, quelli di pari N sono denominati isotoni. Per completare la terminologia sono denominati radionuclidi isodiaferi quelli correlati da decadimento alfa e isomeri quelli che a parità di Z ed A decadono per diseccitazione gamma di un livello eccitato detto stato isomerico. I nuclidi e/o i radionuclidi di un elemento chimico E si indicano con ^A_ZE, oppure con il nome dell'elemento con iniziale minuscola in esteso seguita da una lineetta e dal numero di massa, ovvero in maniera abbreviata: es: iodio-131 o uranio-235 o in forma abbreviata I-131 o U-235. Nel caso di nuclidi metastabili ^Am_ZE, es: tecnezio-99m o Tc-99m o ^99m₄₃Tc.

Radionuclidi particolari possono emettere a seconda dei casi: particelle α, corrispondenti a due neutroni e due protoni (un atomo di elio due volte ionizzato), o particelle β, corrispondenti a elettroni. Possono inoltre emettere energia sotto forma di radiazioni dette fotoni γ oppure decadere per fissione spontanea. Altri modi di decadimento con emissione di 2 beta (decadimento doppio beta), di protoni o di cluster di nucleoni (C, O, Mg, Si) sono denominati decadimenti esotici. Attraverso l'emissione di particelle e di radiazioni essi decadono, ovvero si trasformano in atomi più stabili.

Utilizzo

I radionuclidi nella forma chimica opportuna (composti marcati) hanno innumerevoli impieghi in ambito scientifico (radiochimica e chimica nucleare). Possono essere usati per esempio per datare fossili, rocce, reperti archeologici (vedi metodo del carbonio-14 e numerosi altri metodi di geocronologia); In biochimica e tossicologia, per studiare gli effetti e le trasformazioni cui una determinata molecola va incontro per esposizione a basse concentrazioni di elementi e composti chimici; In campo biomedico, le radiazioni emesse da numerosi radionuclidi (sotto forma di radiotraccianti o radiofarmaci) si sono rivelate utili nel diagnosticare svariate patologie e/o distruggere le cellule tumorali medicina nucleare. A titolo di esempio nel solo Nord America vengono compiute ca. 10 milioni di indagini radiodiagnostiche ogni anno mediante il solo radionuclide prodotto di fissione e di attivazione tecnezio-99m (ca. il 50% del totale delle indagini radiodiagnostiche di medicina nucleare, escluse le tecniche utilizzanti raggi X).

Per contro, la presenza incontrollata nell'ambiente degli isotopi radioattivi di quegli elementi che vengano incorporati dagli organismi viventi può rappresentare un rischio più o meno grave dipendentemente dal tipo di radiazioni e dalla dose attribuita ai varii tessuti, in quanto le radiazioni possono alterare o danneggiare la struttura delle molecole biologiche più importanti. Tali radionuclidi sono andati aumentando lievemente a causa delle esplosioni nucleari e si sono distribuiti sulla superficie terrestre con la ricaduta radioattiva negli anni Sessanta del Novecento (il cosiddetto fall out). Tuttavia il contributo alla dose dovuto a tali eventi è assolutamente trascurabile rispetto alla dose da fonti naturali terrestri o da raggi cosmici. In termini quantitativi, secondo gli standard e le valutazioni dell'ICRP e dell'agenzia dell'ONU (UNSCEAR) in collaborazione con WHO ed IAEA, il 55 % della dose annua impartita all'uomo (in media 2.4 mSv/anno in sede mondiale) è dovuta al radon-222, radionuclide di origine naturale proveniente dal decadimento della catena radioattiva dell'uranio-238, detta catena 4n + 2, presente nell'aria, nelle falde acquifere naturali. Il 11 % della dose è dovuto all'irradiazione interna (prevalentemente dal radionuclide naturale potassio-40), l' 8 % da radiazione terrestre, l'8 % da radiazioni cosmiche, ed il restante 18 % da applicazioni di tipo biomedico. Il contributo dovuto al fall-out ed alla produzione di energia nucleare è invece praticamente nullo rispetto alle altre fonti.