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Valvole e radioattività

Indice Argomento Corrente

1) Perché questa sezione?

2) Radiazioni ionizzanti: di cosa si tratta

3) Strumenti impiegati nelle misure

4) Schermatura Antiradiazioni

5) Un caso raro, la valvola radioattiva

1 - Perché questa sezione?

Durante le nostre ricerche e sperimentazioni ci siamo imbattuti in alcune valvole potenzialmente pericolose in quanto radioattive.
Abbiamo deciso di approfondire l'argomento per vederci chiaro, facendo una serie di prove per determinare il reale pericolo per chi come noi frequenta mercatini e si interessa di apparecchiature d'annata anche militari.

2 - Radiazioni ionizzanti: di cosa si tratta

Questo non vuole essere un trattato sulle radiazioni, daremo solo alcuni accenni per permettervi di capire meglio le diverse tipologie esistenti di radiazioni e di conseguenza come funzionano gli strumenti di misura.

Le radiazioni atomiche sono generate dal decadimento radioattivo di nuclei atomici instabili (radionuclidi) che decadono o trasmutano in elementi più stabili in un tempo detto tempo di decadimento radioattivo.
In questo tempo, prima che divengano stabili, vengono emessi da parte di questi radionuclidi delle radiazioni di varia natura che sono classificabili in tre tipi:
- Radiazione Alfa, composte da nuclei di Elio, quindi da due neutroni e due protoni.
Questo tipo di radiazione è in gradi di attraversare qualche centimetro di aria.
- Radiazioni Beta, che possono essere Beta-, ovvero elettroni o Beta+, quindi positroni.
Questo tipo di radiazione è in gradi di attraversare qualche metro di aria.
- Radiazioni Gamma, non sono di natura corpuscolare, ma pura energia, ovvero fotoni provenienti dal nucleo (onde elettromagnetiche).
Questo tipo di radiazione è in gradi di attraversare spessori anche consistenti di materia densa, come il metallo,dell'ordine dei metri.

Viene detto tempo di dimezzamento il tempo necessario a ridurre la radioattività al 50% di quella originaria.

Questo tipo di radiazioni vengono chiamate ionizzanti per il seguente motivo: prendiamo per esempio una radiazione di tipo Beta (un elettrone) che si muove all'interno della materia.
Quando incontra un atomo è soggetto alla repulsione degli elettroni di quest'ultimo (avendo carica dello stesso segno si respingono).
Se questo elettrone ha sufficiente energia riesce a liberare altri elettroni di questo atomo che diventa uno ione positivo (che ha quindi un numero di protoni superiore al numero degli elettroni, e quindi non più neutro).
Da qui radiazioni ionizzanti.
Questi elettroni strappati dagli atomi assorbono abbastanza energia dalla particella beta da produrre in qualche caso a loro volta lo stesso fenomeno.
Questi elettroni sono detti secondari.
L'effetto si somma, lungo il percorso della particella Beta si formano un gran numero di ioni positivi.

3 - Strumenti impiegati nelle misure

Lo strumento principe nella misura delle radiazioni è il contatore Geiger detto anche contatore Geiger-Müller.
Il contatore Geiger è stato inventato nel 1913 da Hans Geiger (1882 - 1945) ed è uno strumento utile per misurare radiazioni di tipo ionizzante.
In particolare può essere usato per misurare le radiazioni di tipo alfa e beta (nuclei di elio ed elettroni).
L'elemento rilevatore del contatore Geiger è costituito da un tubo contenente un gas a bassa pressione.
Lungo l'asse del tubo è teso un filo metallico, isolato dal tubo stesso che funge da anodo.
Tra il filo e il tubo, che funge da catodo, si applica una differenza di potenziale dell'ordine del migliaio di Volt.
In condizioni normali fra i due elettrodi non vi è conduzione.
Quando il tubo Geiger è esposto ad una fonte di radiazioni ed un atomo di gas contenuto all'interno viene investito da una radiazione ionizzante, si ionizza, liberando un elettrone che viene accelerato verso l'anodo.
Nella sua corsa acquisisce tanta energia da ionizzare altri atomi che liberano altri elettroni in un processo a valanga che rende conduttivo il tubo per un breve istante.
La condizione di partenza si ristabilisce quando gli elettroni arrivano all'anodo e gli ioni positivi arrivano al catodo.
Contando questi eventi si ha un'idea della radioattività che investe il tubo.
Per questo motivo si chiama CONTATORE Geiger.

A sinistra un disegno che riprende la struttura di un tubo Geiger-Müller. Come è possibile vedere si tratta, dal punto di vista concettuale di un dispositivo molto semplice.

Il contatore Geiger-Müller ci da un'idea dell'intensità delle radiazioni che lo investono.
Esiste un altro rivelatore di radiazioni, più sofisticato ed anche più preciso che ci permette di avere una visione più chiara del fenomeno, la camera di Wilson (ideata da Charles Thomson Rees Wilson nel 1899 e perfezionata nel 1912) seguita poi dalla camera a bolle in epoca più recente (ideata e realizzata da Donald Arthur Glaser nel 1952) che si basa su un principio simile.
Il grande vantaggio di questi strumenti è che ci permettono di fotografare anche la traiettoria delle particelle.
La camera di Wilson si basa sul seguente principio: Se riempiamo uno spazio di vapore acqueo soprasaturo (si tratta di uno stato di instabilità dove il vapore presente nel gas ad una certa temperatura supera il 100% quindi tende a condensarsi) e questa camera viene attraversata da una radiazione ionizzante, gli ioni che si formano tendono a far condensare il vapore, quindi lungo la traiettoria della particella si avrà la formazione di una striscia di vapore condensato (sottoforma di nebbia) fotografabile.
Quindi abbiamo una quantificazione dell'intensità della radiazione, del suo potere di penetrazione (energia delle particelle) e della sua traiettoria.
La camera di Wilson per la sua peculiarità viene detta anche "camera a nebbia".

4 - Schermatura Antiradiazioni

Se proprio volete usare o collezionare valvole radioattive (cosa che peraltro vi sconsigliamo) è meglio che prendiate un po' di precauzioni per evitare contaminazioni.
Prima di tutto non rompete mai le valvole, il vetro delle stesse funge da efficace schermo antiradiazioni, sia per le radiazioni alfa che beta.
Poi tenetele in un contenitore adeguato.
Quanta più massa deve attraversare una particella tanto più sarà probabile che venga assorbita: questo è il motivo per cui in genere si usa un rivestimento di piombo, molto denso e assorbente, per contenere la radioattività.
Poi documentatevi il più possibile sull'elemento radioattivo presente nella valvola stessa e a che punto della sua vita è, avendo come dato il tempo di dimezzamento o quello di decadimento e la data di produzione della valvola.

5 - Un caso raro, la valvola radioattiva

Si tratta di valvole particolari e abbastanza rare che contengono all'interno del materiale radioattivo, possibile fonte di pericolo.
L'involucro di vetro di norma basta per schermare le radiazioni quindi è importante non romperle.
Si tratta in genere di valvole per impiego militare in cui il catodo non è riscaldato ma emette elettroni perchè costituito da materiale radioattivo.

Sopra una valvola radioattiva Hytron OB2 con l'involucro originale, facente parte di una fornitura destinata all'esercito. Come da scritta sull'involucro "Radioattiva. Non rimuovere dall'imballaggio eccetto per uso o ispezione, non maneggiare tubi rotti".