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Le radiazioni naturali che ci interessano di più per i possibili effetti biologici sono quelle ionizzanti, cioè capaci, per la loro energia, di allontanare gli elettroni dagli atomi della materia vivente. E quindi di squilibrare i processi biologici. Si tratta di particelle elementari cariche, nuclei atomici, quanti di energia.

Di norma, in un organismo sano, viene automaticamente avviato un sistema di riparazione o eliminazione delle cellule danneggiate. Per le radiazioni modeste, a livello del suolo, si assume, per cautela, che un possibile danno all’organismo sia solo su base statistica. Si parla quindi di effetti stocastici.

Fortunatamente l’atmosfera fa da scudo e l’irraggiamento che arriva all’uomo è piccolo rispetto a quello che troviamo a grande altezza o negli spazi cosmici. Anche il campo magnetico terrestre contribuisce a diminuire tale irraggiamento, in quanto le particelle meno energetiche tendono ad essere respinte. L’atmosfera ha una protezione equivalente a circa 370 cm di alluminio.

In definitiva ognuno di noi riceve una dose media annua, dal cosmo, di circa 0,2 mSv, che va ad aggiungersi alla radiazione terrestre, per  una dose totale annua, in media, di circa 2,4 mSv.

Le due categorie di radiazioni ionizzanti sono quelle che ionizzano direttamente la materia (particelle cariche a, β+, β) e quelle che ionizzano in modo indiretto (neutroni, raggi γ, raggi x).

Le radiazioni cosmiche sono costituite da protoni (circa 85%), da nuclei di elio (circa 10%), poi da elettroni, nuclei leggeri, fotoni, neutrini, positroni, antiprotoni. Queste rappresentano i raggi cosmici primari. Giunti nell’atmosfera i raggi primari interagiscono con i nuclei delle molecole dell’aria dando vita ad un processo a cascata, con emissione di raggi cosmici secondari.

La radiazione secondaria a livello del mare si presenta in due modi: la radiazione molle (elettroni, fotoni, in misura inferiore protoni, kaoni, nuclei) che può essere schermata da pochi centimetri di materia, la radiazione dura (circa 70%) composta da muoni, che può penetrare la materia per spessori di oltre un metro (dipende dalla densità).

I raggi cosmici di energia intermedia provengono dalla Via Lattea; quelli ad altissima energia sembra abbiano origine dai collassi gravitazionali che si verificano a causa dei maggiori “buchi neri” (con masse oltre un miliardo di masse solari).

Non vi sono dati significativi sui rischi da basse dosi. Tra l’altro gli effetti a basse dosi (come quelle ambientali) sono imputabili anche a un’enormità di altri fattori, per cui studi sperimentali del genere, da condurre su numeri altissimi di individui, non sono di fatto attuabili.

Si introducono allora modelli cautelativi di tipo lineare, cioè di semplice proporzionalità degli effetti rispetto alla dose, senza una soglia. L’ipotesi è cautelativa e non dimostrata. Per quanto riguarda gli effetti, alle basse dosi non si parla di tipologia ma solo di frequenza (o probabilità).

E’ anche vero, però, che è stata  introdotta nelle norme una soglia di “non rilevanza radiologica”, peraltro molto bassa, che corrisponde alla dose efficace di 10 µSv su base annua. Ciò in quanto è possibile supporre che dosi molto basse non generino effetti negativi.

Per quanto concerne il personale navigante, la normativa va applicata a chi effettua voli a quote tra 8.000 e 15.000 m, fissando a 20 mSv il limite di dose annua.

E’ stato stabilito che, fino a 8.000 m, non viene di regola superato il valore di 1 mSv/anno, che è anche il limite di esposizione per la popolazione in generale.

La norma prevede di:

  • programmare i turni in modo da ridurre per quanto possibile l’esposizione;
  • informare dei rischi specifici;
  • evitare di adibire le gestanti ad attività che espongano il nascituro a più di 1 mSv complessivi;
  • assicurare la sorveglianza sanitaria secondo le procedure di legge.

A parità di dose totale si presume che gli effetti siano tanto maggiori quanto minore è il tempo di esposizione, dal momento che i processi riparativi dei tessuti sono legati al tempo. In particolare la produzione di enzimi riparatori dei filamenti di DNA eventualmente danneggiati non può essere istantanea, ma avviene con determinate tempistiche.

Per avere un’idea delle dosi in gioco, si può ritenere che un addetto che vola circa 700 ore all’anno possa assorbire circa 3-4 mSv/anno.

Un astronauta in una stazione spaziale è soggetto a una dose annua 1.000 volte superiore a quella a livello del mare. E’ per questo che il soggiorno in orbita non può superare alcuni mesi. Andando sulla Luna o su Marte la dose va moltiplicata per 4! Nello spazio interplanetario la dose annua diventa dell’ordine dei 900 mSv, suscettibile di aumentare enormemente in caso di tempesta solare.

E’ quindi chiaro che non possiamo ipotizzare viaggi interplanetari senza fare i conti con delle dosi di radiazioni proibitive. Viaggi del genere sono al momento impraticabili. Sono allo studio delle strategie difensive (per esempio schermi attivi di tipo magnetico) che per ora sono solo sulla carta.

Uno studio della NASA ipotizza che gli astronauti in voli di lunga durata possano subire uno stress ossidativo e un invecchiamento precoce, oltre che un aumento del rischio di cancro.

Inoltre che è importante lo studio della qualità delle radiazioni in gioco nello spazio (radiazioni ad alto LET – Linear Energy Transfer), diverse da quelle a basso LET (raggi x e γ compresi) a cui siamo abituati.

Tornando ai viaggi in aereo, un recente studio ipotizza che il volo attraverso una tempesta equivalga a una dose di radiazioni equivalente a quella di 400 radiografie al torace.

Una misura diretta in volo intercontinentale con strumentazione corrente fornisce valori di oltre 50 -100 volte i valori normali a terra.

 

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