Effetti biologici delle radiazioni

La radiazione nucleare, sia particellare che elettromagnetica, viene quantificata in termini di attività e misurata da rilevatori di radiazioni. Tuttavia, gli effetti biologici dell'esposizione alle radiazioni dipendono non solo dall'attività, ma anche da potere ionizzante, capacità di penetrazione, tempo di esposizione e area esposta. Ogni tipo di radiazione penetra nella materia in misura diversa.

Le particelle alfa hanno la minima capacità di penetrazione, poiché sono relativamente massicce;la maggior parte è fermata dallo strato esterno della pelle. Tuttavia, se ingeriti, contattano direttamente i tessuti interni e sono altamente dannosi. La radiazione di particelle cariche, come la radiazione alfa, ionizza direttamente le biomolecole all'interno delle cellule, mentre i neutroni, i raggi gamma e i raggi X influenzano indirettamente i processi cellulari.

Per esempio, la radiazione gamma ionizza l'acqua nel tessuto vivente per produrre un radicale idrossile, che ionizza ulteriormente le biomolecole, danneggiando così le cellule. Il danno è maggiore se molte ionizzazioni sono indotte in una piccola area. L'energia fornita dalla radiazione al materiale è misurata come dose assorbita"la cui unità SI è il grigio.

La deposizione di un joule di energia per chilogrammo di materiale corrisponde a un grigio. Tempi di esposizione più lunghi comportano una maggiore deposizione di energia, risultando in una dose più elevata. La stessa dose assorbita di diversi tipi di radiazioni può causare diverse quantità di danno biologico per via della variazione dei poteri ionizzanti e di penetrazione.

Quando si considera il danno biologico, la dose assorbita viene moltiplicata per un fattore di ponderazione della radiazione per determinare la dose equivalente"La sua unità SI è il sievert. I tessuti del corpo hanno sensibilità variabili alle radiazioni ionizzanti, rappresentate in termini di fattori di peso dei tessuti. Quando la dose equivalente è maggiore in un'area, le dosi vengono regolate in base a fattori di ponderazione dei tessuti e sommate per determinare la dose efficace"per il corpo in generale.

La determinazione accurata della dose efficace richiede la scelta di un rilevatore di radiazioni appropriato, poiché i rilevatori variano a seconda che misurino la dose o l'attività, i tipi di radiazioni che rilevano, e se possono distinguere questi tipi di radiazioni. Un contatore Geiger-Müller è il dispositivo comunemente noto usato per misurare l'attività da radiazioni alfa, beta, raggi X e gamma. Può essere modificato per rispondere proporzionalmente all'energia della radiazione, cosicché possa misurare la dose da raggi X e raggi gamma.