DOSIMETRIA SPERIMENTALE. L'effetto di assorbimento delle schermature.
Quando si conducono sul campo conteggi per ricavare valori di dose occorre tener conto sia della distanza, che introduce un abbattimento nei valori di conteggio secondo l'inverso del quadrato della distanza (per sorgenti puntiformi o con geometrie assimilabili), sia dell'assorbimento dei mezzi interposti, per esempio l'aria.
Per valutare l'effetto dell'assorbimento, che può rappresentare una importante difesa particolarmente con radiazione corpuscolare, ed in particolare beta, si è condotto un esperimento, contando con un Geiger pancake l'emissione di una sorgente di 40K (un piattello di plastica sottile contenente circa 50 g di KCl cristallino), appoggiato direttamente sulla finestra del rivelatore, interponendo spessori crescenti di Al, ottenuti con strati multipli di pellicola commerciale di Al di 13 μm (3,51 mg/cm2). Ogni successivo spessore doveva simulare una crescente distanza, o spessore d'aria interposto, tra una sorgente reale immaginata in uno spazio teorico privo di ostacoli, e lo strumento di misura. I conteggi ottenuti, sottratto il fondo ambientale, sono in seconda colonna (la prima colonna è quella degli spessori principali, espressi in mg/cm2). Per curiosità si è voluto verificare, in corrispondenza di ogni spessore principale, l'effetto sul conteggio con l'aggiunta di uno spessore costante x di alluminio (7,02 mg/cm2). Utilizzando la relazione Ix = I0Β·e-mu·x si è ricavato mu per lo spessore di 7,02 mg/cm2 in corrispondenza di ogni spessore principale di Al, cioè come dire, a diverse distanze dalla sorgente (risultati nella quarta colonna). La simulazione è parziale, non tenendo conto dell'ulteriore riduzione dovuta alla distanza tra sorgente e finestra dello strumento, che nell'esperimento è sempre praticamente la stessa, e dell'assorbimento del materiale (plastica sottile) del piattello.
1)x in (mg/cm2) |
2)Bcont in1000 sec |
|
4) c/1000 s |
Β± |
6) mu |
Β± |
0 |
5853,4 |
5,02
|
5417,4 |
4,85 |
1,1027 |
1,09 |
28,1 |
4252,4 |
4,36
|
3884,4 |
4,20 |
1,2894 |
1,28 |
35,1 |
4000,4 |
4,25
|
3704,4 |
4,12 |
1,0951 |
1,08 |
56,2 |
3272,4 |
3,91
|
2947,4 |
3,75 |
1,4900 |
1,47 |
84,2 |
2325,4 |
3,41
|
2058,4 |
3,26 |
1,7374 |
1,71 |
140,4 |
1226,4 |
2,72 |
1052,4 |
2,60 |
2,1776 |
2,12 |
fondo |
705,6 (media) |
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Tracciando un grafico in coordinate semilogaritmiche, le equazioni, sia pure approssimative per la variabilità della componente "fondo" durante il conteggio "dati", rispettivamente delle colonne 2, 4, 6 sono:
2) y = 5938,4Β·e-3,107x (R2 = 0,9988)
4) y = 5531,9Β·e-3,265x (R2 = 0,9984)
6) y =17,5Β·x3+13,926Β·x2+0,4995Β·x+1,1064 (R2 =0,9564)
E' il caso di notare che in linea di massima il valore mu, correlato alla dose, tende a variare in funzione dello spessore del materiale assorbente a monte; è pur vero che occorre tener conto anche dell'errore statistico; ma è comunque opportuno ripetere i conteggi in più posizioni ritenute di interesse occupazionale. Forse non è superfluo a questo punto rammentare che per tutti i motivi discussi finora le stesure delle relazioni dell'E.Q. che per legge saranno raccolte nel Registro della Radioprotezione devono necessariamente avere un carattere scientifico, e tutte le affermazioni che nelle relazioni si trovano devono poter essere dimostrate rigorosamente. Riferendosi ad un punto specifico trattato in altra pagina (Misure beta: complesse?), non ha giustificazione ad esempio una stima di dose (cioè un numero) il cui valore non si sia in grado di dimostrare.
ESEMPIO DI VALUTAZIONE DI DOSE PROFONDA, SOTTO LO STRATO MORTO DELLA PELLE
SORGENTE: | 85Kr | attività : | 1016,01 | MBq | en. media (MeV): | 0,249 | H (m): | 1,15 | |||||||||||||||||||||||||
a dist. (m) | 1 | finestra geiger (cm2) | 15,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||
conteggi fondo non beta: | 356 | t. secondi: | 472 | (interposto su geiger 1 mm Al ("range") | |||||||||||||||||||||||||||||
C0 CPM | 45,25 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
conteggi senza Al: | 2467 | in secondi: | 512 | μ/ρ (Al) | 0,001684 | cont. calc. Alla sup. della pelle | 244,9 | ||||||||||||||||||||||||||
C1 CPM | 289,1±5,8 | conteggi sotto 0,007 cm, al cm2 | 15,8 | ||||||||||||||||||||||||||||||
conteggi netti al 95% CL (2σ): | C2σ CPM | 243,85±21,6 | dose entrante nel cm3 (1 g/cm3)) | 6,30E-13 | (mGy) | ||||||||||||||||||||||||||||
ipotesi di base: | |||||||||||||||||||||||||||||||||
μ/ρ per i beta di un dato nuclide è circa lo stesso per l'alluminio e per il tessuto molle (ρ = 1,0); | |||||||||||||||||||||||||||||||||
assorbimento b : C1/C0 = e-μx (x in cm), dove il valore di μ del 85Kr nella pelle si | |||||||||||||||||||||||||||||||||
ricava moltiplicando per (2,7/1,0) il valore ottenuto di μ/ρ con l'alluminio, supponendo in prima | |||||||||||||||||||||||||||||||||
approssimazione rettilinea la curva dell'assorbimento nel grafico semilogaritmico; | |||||||||||||||||||||||||||||||||
per cui, sotto lo spessore di x cm, i conteggi (Cx) diventeranno quelli alla superficie (C1), ma | |||||||||||||||||||||||||||||||||
moltiplicati per e-μx (x = 0,007 cm);
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Come da esempio, occorrono almeno due conteggi, uno dei quali (fondo non β) può eseguirsi ponendo di fronte alla finestra del geiger il "range" di Al. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
Si applicano poi i criteri statistici standard. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
distanza e quota di conteggio saranno quelle ritenute tipiche per un lavoratore di quello Stabilimento. |