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Elio GIROLETTI - Università di Pavia, Dip. Fisica nucleare e teorica febbraio 2009 ESCLUSIVO USO DIDATTICO UNIPV - Elementi di Radioprotezione: SORGEN-TI DI RADIAZIONI IONIZZANTI 1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA dip. Fisica nucleare e teorica via bassi 6, 27100 pavia, italy - ph. 038298.7905 [email protected] - www.unipv.it/webgiro elio giroletti elio giroletti LE SORGENTI LE SORGENTI DI DI RADIAZIONI IONIZZANTI RADIAZIONI IONIZZANTI ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONE ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONE - elio giroletti elio giroletti Elio Giroletti - pag.2 Introduzione Introduzione Tubo di Coolidge Tubo di Coolidge Sorgenti radioattive (gamma, beta e neutroni) Sorgenti radioattive (gamma, beta e neutroni) Sorgenti nella medicina Sorgenti nella medicina Sorgenti nell’industria, guerra e nella ricerca Sorgenti nell’industria, guerra e nella ricerca Conclusioni Conclusioni g 2 2 3 / 1 2 0 2 183 log 137 4 v Z Z E r A N Z dx dE A rad = 800 EZ dx dE dx dE coll rad Fonte: Johns, Cunningham Phys of Radiolg, III ed. Elettrons and Elettrons and bremsstrahlun bremsstrahlun

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febbraio ebb a o2009

ESCLUSIVO USO DIDATTICO UNIPV -Elementi di Radioprotezione: SORGEN-TI DI RADIAZIONI IONIZZANTI

1

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIAdip. Fisica nucleare e teorica

via bassi 6, 27100 pavia, italy - ph. 038298.7905 [email protected] - www.unipv.it/webgiro

elio girolettielio giroletti

LE SORGENTI LE SORGENTI DI DI

RADIAZIONI IONIZZANTIRADIAZIONI IONIZZANTI

ELEMENTI DI RADIOPROTEZIONEELEMENTI DI RADIOPROTEZIONE -- elio girolettielio giroletti

Elio Giroletti - pag.2

IntroduzioneIntroduzioneTubo di Coolidge Tubo di Coolidge Sorgenti radioattive (gamma, beta e neutroni)Sorgenti radioattive (gamma, beta e neutroni)Sorgenti nella medicina Sorgenti nella medicina Sorgenti nell’industria, guerra e nella ricerca Sorgenti nell’industria, guerra e nella ricerca Conclusioni Conclusioni

gg

223/1

20

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Tubo

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Tubo

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Tubo ad anodo rotanteTubo ad anodo rotanterotating anode tuberotating anode tube

Fonte: Uni Pd, Manuale radioprotezione, 2001

Fonte: Johns, Cunningham, Phys of Radiolgy, III ed.

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line and rotating focusline and rotating focus

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generatore di alta tensionegeneratore di alta tensioneevolution of HV generatorevolution of HV generator

Font

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Diagram showing typical waveforms from xDiagram showing typical waveforms from x--ray ray generator output circuitsgenerator output circuits

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exposureexposureand and hig voltage, hig voltage,

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diprevious previous equipementsequipements

generatore di alta tensionegeneratore di alta tensionehigh voltage generatorhigh voltage generator

Fonte: http://www.e-radiography.net/radtech

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generatore di alta tensionegeneratore di alta tensionehigh voltage generatorhigh voltage generator

Font

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generatore di alta tensionegeneratore di alta tensioneconstant HV generatorconstant HV generator

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generatore di alta tensionegeneratore di alta tensione33--phase 6phase 6--pulse generatorpulse generator

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generatore di alta tensionegeneratore di alta tensionehigh voltage generatorhigh voltage generator

Font

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Tubo a raggi XTubo a raggi X

QUATTRO PARAMETRIQUATTRO PARAMETRI•• correntecorrente, , mAmA

•• lineare con la dose lineare con la dose •• alta tensionealta tensione, , kVpkVp

i “d ” ( t i ) d l f ii “d ” ( t i ) d l f i•• energia e “durezza” (penetrazione) del fascio energia e “durezza” (penetrazione) del fascio •• incrementa anche la doseincrementa anche la dose

•• tempotempo, , msms•• lineare con l’esposizione (duty cicle)lineare con l’esposizione (duty cicle)

•• distanza:distanza:•• dose diminuisce con quadrato della distanza dose diminuisce con quadrato della distanza RX RX presenti presenti solo durantesolo durante corrente di elettronicorrente di elettroni

SPETTRO ELETTROMAGNETICO

radiazioni ionizzanti

radiazioni NON ionizzanti

RX

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Spettro continuoSpettro continuoContinuum spectraContinuum spectra

Font

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beam energy spectra beam energy spectra and high voltageand high voltage

beam energy spectra beam energy spectra and high voltageand high voltage

1660

-167

5, 3

2 (5

) 20

05

12,5° tungsten target, 1.2 mm Aleq inherent, FSD=127 cmFont

e: M

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Phys

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mamographic energy mamographic energy and high voltageand high voltage

mamographic energy mamographic energy and high voltageand high voltage

1660

-167

5, 3

2 (5

) 20

05

12° Mo target, 0.6 mm Aleq inherent, 0.03 mm Mo addit., FSD=100 cmFont

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Phys

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dose e caricadose e caricakerma in aria Vs carica

0,40

0,50

0,60

0,70

erm

a in

aria

, mG

y

y = 0,0623x - 0,0043R2 = 1

0,00

0,10

0,20

0,30

0 2 4 6 8 10

carica totale, mAs

ke

Sorgente RX: OTP-tele, Gendex mod.OrthographMisure del: 21 aprile 2005 con PMXIII

dose e alta tensionedose e alta tensionekerma in aria Vs HV

0,07

0,08

0,09

0,10

kerm

a in

aria

, m

Gy/

mA

s

y = 0,0018x - 0,0681R2 = 0,9889

0,03

0,04

0,05

0,06

50 60 70 80 90

HV, kVp

Sorgente RX: OTPSorgente RX: OTP--tele, Gendex mod.Orthographtele, Gendex mod.OrthographMisure del: 21 aprile 2005 con PMXIII, DFCC Misure del: 21 aprile 2005 con PMXIII, DFCC

Spettro continuo e filtriSpettro continuo e filtriSpectra and filtrationSpectra and filtration

Fonte: http://www.e-radiography.net/radtech

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Emissione tipica di un tubo a raggi XEmissione tipica di un tubo a raggi XAlta Tensione del tubo radiogeno

[kV]

Filtrazione TOT del tubo

intensità di dose a 1 m dall’anodo

per 10 mA (mSv/h) 50 2 mm Al 1.50075 2 mm Al 3.500

150 2 mm Al 10.000250 0,5 mm Cu 10.000300 0,5 mm Cu 15.000300 3 mm Cu 4.800400 0,5 mm Cu 28.000

e, fi

ltrat

ion

e, fi

ltrat

ion

re ra

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re ra

te mAXX ⋅=

Fonte: Wachsmann, Drexler, Table for Radiology, 1976Hig

h vo

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Hig

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HVL HVL ––SEV SEV measurementsmeasurements

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HVL HVL Half Value LayerHalf Value LayerHalf Value LayerHalf Value LayerSEV SEV Spessore Spessore EmiValenteEmiValente

beam energy and beam energy and transmission curvestransmission curves

beam energy and beam energy and transmission curvestransmission curves

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beam energy and beam energy and transmission curvestransmission curves

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12° Mo target, 0.6 mm Aleq inherent, 0.03 mm Mo addit., FSD=100 cm

II°° SEVSEV IIII°° SEVSEV

I° SEV < II° SEV

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SEV measureSEV measure

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Filtrazione propriaFiltrazione propriaFiltrazione aggiunta Filtrazione aggiunta Filtrazione TOTALEFiltrazione TOTALE

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BETA SOURCES BETA SOURCES –– 3232PP

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MeVEEmed 57,031

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Emedia EprobEmax

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radiazione radiazione beta, beta, ββ-- -- ββ++

EEmaxmax, E, Emediomedio, E, Epp

elettronimed EE ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ≈ max3

1

⎞⎛ 3

EEpp

Dorschel B, et al., The physics of radiation protection, 1996

positronimed EE ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ≈ max4

3

EEmediomedio EEmaxmax

costante gamma specificacostante gamma specifica

2rAX Γ=

dove: dove: ΓΓ =costante gamma specifica =costante gamma specifica in aria in aria per unità di per unità di

iiii

en Ep∑ ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=Γ

ρμ54,19

attività, nell’unità di tempo alla distanza di 1 m da una attività, nell’unità di tempo alla distanza di 1 m da una sorgente sorgente puntiformepuntiforme, in R m, in R m22 hh--11 CiCi--1 1 ; X = rateo di ; X = rateo di esposizione (R.hesposizione (R.h--11) alla distanza r (m) prodotto dalla ) alla distanza r (m) prodotto dalla sorgente radioattiva puntiforme di attività A (Ci) ; sorgente radioattiva puntiforme di attività A (Ci) ; EEii = = energia (MeV) dei fotoni gamma emessi dalla sorgente energia (MeV) dei fotoni gamma emessi dalla sorgente radioattiva ciascuno con probabilità radioattiva ciascuno con probabilità ppi i ; (; (μμen/en/ρρ))ii = coeff. = coeff. assorbimento energia massico in aria, cmassorbimento energia massico in aria, cm22 gg--11

sorgenti gammasorgenti gamma--emittentiemittenti

isotopoisotopo TT1/21/2Energia Energia γγ, ,

keVkeV

costante gamma, costante gamma, mGy/h per 1 GBq mGy/h per 1 GBq

1 m1 m 10 cm10 cm125125II 60 3 g60 3 g 27 31 3527 31 35 0 030 03 33II 60,3 g60,3 g 27 31 3527 31 35 0,030,03 33

182182TaTa 115 g115 g 42,7 1.45342,7 1.453 0,1850,185 18,518,5198198AuAu 2,7 g2,7 g 412412 0,0550,055 5,55,5

226226Ra with Ra with daughters daughters 1604 a1604 a 18 2.20018 2.200 0,1950,195 19,519,5

Fonte: ICRP, Protection against ionizing radiation from external sources in medicine, Oxford, 1981

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gammagrafia gammagrafia -- sorgentisorgenti

isotopoisotopo TT1/21/2

Energia Energia γγmedia, media, keV, % keV, %

Coeff. atten. Coeff. atten. medio in Pb, medio in Pb,

1/cm (*) 1/cm (*)

costante gamma, costante gamma, mSv/h per 1 GBq mSv/h per 1 GBq

1 m1 m 10 cm10 cm

192192IrIr 73,8 g73,8 g317, 83%317, 83%468, 48%468, 48% 2,3312,331 0,1360,136 13,613,6IrIr , g, g ,,604, 8%604, 8%

,, ,, ,,

137137Cs/ Cs/ 137137BaBa 30,2 a30,2 a 32, 6%32, 6%

662, 85%662, 85% 1,2241,224 0,0920,092 9,29,2

6060CoCo 5,27 a5,27 a 1173, 100%1173, 100%1333, 100%1333, 100% 0,6790,679 0,3320,332 33,233,2

Fonte: AA.VV, Radionuclide and radioprotection data Handbook 2002, Rad. Protect. Dos., 2002(*) Shelein, Radiological Health Handbook, Shinta inc, 1992

gammagrafia gammagrafia -- sorgentisorgenti

sorgenti gamma sorgenti gamma -- irraggiamentoirraggiamento

RadionuclideRadionuclide

Intensità di Intensità di dose da dose da

sorgente disorgente di

Fattore specifico Fattore specifico raggi gammaraggi gammaRadionuclideRadionuclide sorgente di sorgente di

400 GBq 400 GBq in mSv/hin mSv/h a 1 ma 1 m

gg ggg gmGy/h (≈mSv/h)mGy/h (≈mSv/h)per GBq a 1 mper GBq a 1 m

192192IrIr 54,454,4 0,1360,136137137CsCs 36,836,8 0,0920,0926060CoCo 132,8132,8 0,3320,332

NEUTRON SOURCE NEUTRON SOURCE –– 241241AmBeAmBe

, ed.

CR

C 1

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•• tempo dimezz.: 432,7 Annitempo dimezz.: 432,7 Anni•• 23% neutr. E<1 MeV: E23% neutr. E<1 MeV: Emedmed~400 keV~400 keV•• EEmediamedia ~4,4 MeV~4,4 MeV•• emissione: 6E7 n/s/TBqemissione: 6E7 n/s/TBq•• KKaria, gammaaria, gamma: 0,6 : 0,6 μμGy/h/GBq/mq Gy/h/GBq/mq •• H*(H*(10)10)neutroni:neutroni: 0,60,6 μμSv/h/GBq/mqSv/h/GBq/mq•• H*(H*(10)10)neutroni:neutroni: 411 pSv*cmq 411 pSv*cmq

Font

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im. sorgente sorgente

neutronineutroni241241Am/BeAm/Be

NEUTRON SOURCE NEUTRON SOURCE –– 241241AmBeAmBe

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, 200

1 Fo

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es L

im.

•• tempo dimezz. (tempo dimezz. (αα): 2,73 anni): 2,73 anni•• tempo dimezz. (fiss.spont.): 85 a tempo dimezz. (fiss.spont.): 85 a •• tempo dimezz. (effettivo): 2,65 atempo dimezz. (effettivo): 2,65 a•• attività specifica: 24 TBq/gattività specifica: 24 TBq/g•• EEmedmed~2 MeV~2 MeV•• emissione: 0,958 neutroni/s/Bqemissione: 0,958 neutroni/s/Bq•• KKaria, gammaaria, gamma: 58,3 : 58,3 μμGy/h/GBq/mq Gy/h/GBq/mq

*(10) 9 8*(10) 9 8 S / /G /S / /G /

Font

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QSA

Glo

bal,

Hig

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sorgente sorgente neutronineutroni252252CfCf

•• H*(10), neutroni: 958H*(10), neutroni: 958 μμSv/h/GBq/mqSv/h/GBq/mq•• H*(10), neutroni: 400 pSv*cmq H*(10), neutroni: 400 pSv*cmq

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NEUTRON SOURCE NEUTRON SOURCE –– 252252CfCf

ectra

, 200

1 Fo

nte:

IAE

A, n

eutro

n sp

e

NEUTRON SOURCE NEUTRON SOURCE –– PuPu--BeBe

pect

ra, 2

001

Font

e: IA

EA

, neu

tron

s

Neutron spectra Neutron spectra produced in 15,18, 20 and 25 MV linear accelerators, before crossing its head (source spectrum): for spallation and evaporation

sorgente di neutroni sorgente di neutroni -- acceleratoriacceleratoriFonte: Tosi et al., Med.Phys, (18) 1991

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lari

M.,

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CERF facility, CERNCERF facility, CERN

sorgente di neutroni sorgente di neutroni -- acceleratoriacceleratori

Font

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P (1

02) 2

002

Neutron fluence spectra at CERF, CERNNeutron fluence spectra at CERF, CERN

sorgente di neutroni sorgente di neutroni -- acceleratoriacceleratori

Font

e: M

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002

Photon fluence spectra at CERFPhoton fluence spectra at CERF

sorgente di neutroni sorgente di neutroni -- acceleratoriacceleratori

Font

e: M

itaro

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16

RD

P (1

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002

Particle fluence spectra at CERFParticle fluence spectra at CERF

Font

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itaro

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ilari

M.,

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SORGENTI DI RADIAZIONISORGENTI DI RADIAZIONIElenco definito nell’All. I al d.lgs 230/95 e s.m.i. Elenco definito nell’All. I al d.lgs 230/95 e s.m.i. •• materie radioattive: verificare la materie radioattive: verificare la

concentrazione e l’attività complessiva concentrazione e l’attività complessiva detenuta sull’impianto detenuta sull’impianto •• materie radioattive artificiali materie radioattive artificiali •• materie radioattive naturali materie radioattive naturali •• materie radioattive naturali trattate materie radioattive naturali trattate

•• acceleratori di particelle nucleari: verificare tensione di acceleratori di particelle nucleari: verificare tensione di accelerazione delle particelle e se <30 keV accelerazione delle particelle e se <30 keV verificare la dose ambientale (i.e. 5 verificare la dose ambientale (i.e. 5 μμSv/h a 5 cm) Sv/h a 5 cm)

•• rad. ionizzanti origine naturale (ex all.Irad. ionizzanti origine naturale (ex all.I--bis al d.lgs 230) bis al d.lgs 230) •• il d.lgs 230 prevede esclusioni il d.lgs 230 prevede esclusioni

SORGENTI SIGILLATESORGENTI SIGILLATEANSIANSI--ISO codeISO code

Codice a 5 digiti, in ordine crescente la maggiore Codice a 5 digiti, in ordine crescente la maggiore resistenza. Le sorgenti sigillate sono testate per resistenza. Le sorgenti sigillate sono testate per resistenza a (resistenza a (nell’ordine nell’ordine del codice a 5 cifre):del codice a 5 cifre):11 temperaturatemperatura1.1. temperatura temperatura 2.2. pressione esternapressione esterna3.3. impatto in caduta da 1 m su una punta di massa M impatto in caduta da 1 m su una punta di massa M 4.4. resistenza alle vibrazioni resistenza alle vibrazioni 5.5. penetrazione di punta di massa M caduta da 1 m penetrazione di punta di massa M caduta da 1 m

Norma Norma ISO 2919ISO 2919--1980 1980 –– ANSI 43.6 1997 ANSI 43.6 1997

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sorgenti neutroni: sorgenti neutroni: 241241Am/BeAm/Be•• wipe testwipe test•• bubble test bubble test •• immersion testimmersion test•• ISO code ISO code •• recommendedrecommended

Font

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recommended recommended life: 15 y life: 15 y

la differenza la differenza nell’assorbimento nell’assorbimento

permette permette le radiografiele radiografiexexnxn ⋅−⋅= μ)()( 0

ble

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Radi

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produzione produzione immagine radiologicaimmagine radiologica

a parità di energia: a parità di energia: μμmetallometallo> > μμossoosso> > μμmuscmusc> > μμariaaria

( ) xeIxI μ

0=

Fo

riduce riduce radiazione radiazione

diffusadiffusa(migliora (migliora

l’i i )l’i i )

effetto della grigliaeffetto della griglia

Fonte: NCRP 133, 2002

l’immagine)l’immagine)ma ma

incrementaincrementale dosile dosi

radiographic filmsradiographic films

Font

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digital radiologydigital radiology

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FLUOROSCOPIAFLUOROSCOPIA

Motorized Iris

Video Camerarivelatorerivelatore

Fonte: IAEA: http://rpop.iaea.org/RPOP/RPoP/Content/

Image Intensifier

tubo RX

la radiologia... un tempola radiologia... un tempo

vano

, 193

0Co

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RXFLUOROSCOPYRXFLUOROSCOPY…today…today

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20

dental radiologydental radiology

fixed xfixed x--ray systemsray systems

Foto: cd-rom Reg.Piemonte, 2000

RADIOGRAFIA CON RADIOGRAFIA CON MEZZO DI CONTRASTOMEZZO DI CONTRASTO

si si somministra somministra

AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997

al paziente al paziente del liquido del liquido opaco ai opaco ai

raggi X che raggi X che riempie riempie

l’organo da l’organo da visualizzare visualizzare

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21

nte:

NCR

P133

-20

02

il mezzo di contrasto il mezzo di contrasto •• non è radioattivo non è radioattivo

il B i i X è iùil B i i X è iùFon •• il Ba ai raggi X è più il Ba ai raggi X è più

opaco del tessuto umanoopaco del tessuto umano•• con sottrazione immagine con sottrazione immagine

Radiografia/scopia Radiografia/scopia con mezzo contrastocon mezzo contrasto

ANGIOGRAFIAANGIOGRAFIA

AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997

TACTACtomografiatomografia

assialeassialecomputerizzatacomputerizzata

Font

e: c

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200

0

computerizzatacomputerizzata

AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997

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TACTACtomografia assiale computerizzatatomografia assiale computerizzata

La tomografia assiale computerizzata (TAC) nel ’70 rivoLa tomografia assiale computerizzata (TAC) nel ’70 rivo--luziona la neurologia clinica in quanto visualizza bene le luziona la neurologia clinica in quanto visualizza bene le strutture nervose di cranio e colonna. strutture nervose di cranio e colonna. Le dosi impartite Le dosi impartite possono essere significative.possono essere significative. È indicata in situazioni È indicata in situazioni

AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997

di emergenza (traumi cranidi emergenza (traumi crani--ci, diagnosi di emorragie, ci, diagnosi di emorragie, ischemie o tumori, diagnosi nei casi di coma per causa ischemie o tumori, diagnosi nei casi di coma per causa sconoscono--sciuta). In tali situazioni (in particolare per la sciuta). In tali situazioni (in particolare per la visualizzazione di emorragie cerevisualizzazione di emorragie cere--brali) ha vantaggi brali) ha vantaggi rispetto alla RM. Con o senza contrarispetto alla RM. Con o senza contra--sto, visualizza sto, visualizza processi infiammatori e i tessuti molto vascolarizzati, processi infiammatori e i tessuti molto vascolarizzati, come ad es. i tumori.come ad es. i tumori.

TACTACtomografia assiale a spiraletomografia assiale a spirale

Introdotta di recente, la TAC a spirale, permette tempi Introdotta di recente, la TAC a spirale, permette tempi più ridotti, risoluzione migliore e, con mezzo di contrasto, più ridotti, risoluzione migliore e, con mezzo di contrasto, visualizza i vasi sanguigni del collo e intracerebrali visualizza i vasi sanguigni del collo e intracerebrali (angiografia TAC, TAC a perfusione). TAC sempre più (angiografia TAC, TAC a perfusione). TAC sempre più

AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997

sofisticate promettono (assieme all'angiografia a sofisticate promettono (assieme all'angiografia a risonanza) di essere più rapide e meno risonanza) di essere più rapide e meno invasive dell'angiografia a sottrazione invasive dell'angiografia a sottrazione digitale, che è oggi l'esame più comune digitale, che è oggi l'esame più comune per definire i processi arteriosclerotici. per definire i processi arteriosclerotici. Utili soprattutto per diagnosi di ictus cerebrale.Utili soprattutto per diagnosi di ictus cerebrale.

RADIOTERAPIA FASCIO ESTERNORADIOTERAPIA FASCIO ESTERNO

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nuove frontiere della RADIOTERAPIAnuove frontiere della RADIOTERAPIA

www.psi.ch

nuovenuove frontierefrontiere in RADIOTERAPIAin RADIOTERAPIA

BBoronoronNNeutron eutron CCapture apture TTherapyherapy

Figu

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, 20

09

BRACHITERAPIABRACHITERAPIA

cdrom Regione Piemonte, 2000

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produrre radiofarmaciprodurre radiofarmaci

ciclotrone

marcature radioattive marcature radioattive imaging molecolareimaging molecolare

1) Target 1) Target ⇒⇒bersaglio bersaglio ⇒⇒biomarcher (virus, anticorpo, ecc.) biomarcher (virus, anticorpo, ecc.) 2) Ricerca del legante che si lega al bersaglio 2) Ricerca del legante che si lega al bersaglio 3) Sul legante si posiziona l’agente emissivo: PET, SPECT, RMN 3) Sul legante si posiziona l’agente emissivo: PET, SPECT, RMN

DIAGNOSTICA NUCLEAREDIAGNOSTICA NUCLEARE

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MEDICINA NUCLEAREMEDICINA NUCLEAREsi iniettano molecole specifiche, si iniettano molecole specifiche, con con legato un atomo radioattivo, e legato un atomo radioattivo, e che si concentrano negli organi di che si concentrano negli organi di interesse da cui irraggiano interesse da cui irraggiano

000

Font

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Mila

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003

DOSI e MEDICINA NUCLEAREDOSI e MEDICINA NUCLEARE

tipo esame età, a MBq Eq. dose eff, mSv

Ossa0 – 9 380 9,59,5

10 – 19 570 5,75,7> 20 790 6,36,3

(UNSCEAR Report, 1993)

Cervello0 – 9 460 11,111,1

10 – 19 690 7,67,6> 20 962 8,78,7

Cardiov.0 – 9 37-555 73 73 –– 1414

10 – 19 55-830 20 20 –– 9,19,1> 20 76-1156 17,5 17,5 –– 9,89,8

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it i iit i ipositron emission positron emission tomography, PETtomography, PET

AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997

DIAGNOSTICA PER IMMAGINIDIAGNOSTICA PER IMMAGINIAt/cell. At/cell.

(*)(*) Risol.Risol. Osservazioni Osservazioni

CTCT 101099 0,5 0,5 mmmm

ottima per ottima per definire le definire le dimensioni dimensioni

AnatomicoAnatomico StrutturaStruttura

RMNRMN 33·10·1077 0,50,5--1 1 mmmm

buona per la buona per la morfologia morfologia FisiologicoFisiologico MeccaMecca--

nisminismi

PETPET 101022 33--5 5 mmmm

localizza la localizza la malattia o il malattia o il

tumore tumore MolecolareMolecolare Bersaglio Bersaglio

ECOECO 101099 2 mm2 mm definisce definisce dimenzionidimenzioni AnatomicoAnatomico StrutturaStruttura

(*) numero di atomi/cellula necessari per visualizzare la patologia

acetato di uranile

CGS, Università di Pavia, 2003

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laboratori, esempi sorgenti

3HT1/2 = 12,3 anniEnergia massima β = 0,019 MeV (100%)Massima Penetrazione β– in aria = 4,7 mm

•Beta debole energia•Contaminazione contenitori •Verificare rimovibil contam

Massima Penetrazione β in aria 4,7 mm

Quasi tutti i composti del trizio penetrano guanti e pelle. Si consiglia di maneggiare questi composti con due paia di

guanti e sostituire quelli esterni ogni 20 minuti. I precursori triziati del DNA sono considerati più tossici che l’acqua

triziata. Tuttavia essi sono generalmente meno volatili e normalmente non presentano un pericolo significativo.

Precauzioni SpecialiSOLO smear test

14C T1/2 = 5730 anniEnergia massima β = 0,156 MeV (100%)Massima Penetrazione β– in Aria = 22 cmMassima Penetrazione β in Aria 22 cm

Alcuni composti marcati con 14C possono penetrare guanti e pelle. Si consiglia di maneggiare questi composti con due paia

di guanti, sostituendo frequentemente quelli esterni. Osservare speciali cautele nel maneggiare acidi alogenati

marcati. Questi composti possono essere incorporati attraverso la pelle e depositare localmente una dose impegnata.

Precauzioni SpecialiMEGLIO smear test

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32P T1/2 = 14,29 giorniEnergia massima β = 1,71 MeV (100%)Massima Penetrazione β– in Aria = 4-5 mM i P t i β i A 4 6Massima Penetrazione β– in Acqua = 4-6 mm

Non viene significativamente attenuato dall’aria. Usare SCHERMI; la Lucite® èil migliore, 1 cm. Si possono usare anche altre plastiche, ma generanoradiazioni secondarie. Per 37MBq può essere utile aggiungere una schermaturadi Pb da 3 a 6 mm. L’operatore può ricevere un’elevata dose locale se toccail materiale o se rimane sulla pelle o sui guanti. Non lavorare mai con uncontenitore di 32P aperto, il rateo di dose da 1 ml di 37MBq non schermatiè circa 260mSv/h a contatto.

Precauzioni Speciali

33P T1/2 = 25,4 giorniEnergia massima β = 0,249 MeV (100%)Massima Penetrazione β– in Aria = 46 cmMassima Penetrazione β in Aria 46 cm

37MBq (1mCi) di 33P non presentano una esposizione esterna pericolosa perché la bassa energia dei β–

emessi può penetrare facilmente i guanti, ma si arresta sullo strato morto della pelle

Precauzioni Speciali

35S T1/2 = 87,4 giorniEnergia massima β = 0,167 MeV (100%)Massima Penetrazione β– in Aria = 24 cm

Difficoltà a distinguerlo da 14C perché le emissioni hannoenergie simili. Se 14C e 35S vengono usati nella stessaarea, stabilire dei controlli conservativi. Alcuni compostimarcati, inclusa la metionina, generano frazioni volatiliparticolarmente durante liofilizzazione o incubazione.Controllare spesso la contaminazione superficiale.

Precauzioni SpecialiMEGLIO smear test

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SORGENTI DI CALIBRAZIONESORGENTI DI CALIBRAZIONE

•• preferibilmente lunga emivita preferibilmente lunga emivita •• es. es. 137137Cs, Cs, 6060Co, Co, 241241Am, Am, 1414C, C, 33HH•• mantienile lontano mantienile lontano •• usa schermature (vedi con EQ) usa schermature (vedi con EQ) •• ridotto angolo solido ridotto angolo solido

Beam Stop

Line D

Line XLine A800 MeV

Side Couple Cavity Linac805 MHz

H+

H-

TransitionRegion

Drift Tube Linac

201.25 MHz

100 MeV750 keV

H+

H-

H-

ProtonInjectors

New 100MeV Isotope Production Facility (Under Construction) Existing

Isotope ProductionStation

SCCL is 90% of accelerator length

LANSCE Accelerator Complex

Proton Storage Ring

Weapons Neutron Research Facility

Manuel Lujan, Jr. Neutron Scattering Center

LANSCE Accelerator ComplexLANSCE Accelerator Complex

SORGENTE SIGILLATA

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30

gammagrafia gammagrafia industrialeindustriale

Fonte: AA.VV., Radioprot. in industrial radiography, IAEA-IR/INTR

gammagrafia industrialegammagrafia industrialeFonte: AA.VV., Radioprot. in industrial radiography, IAEA-IR/INTR

gammagrafia industrialegammagrafia industriale

lililinaclinac

Sorgente Sorgente radioattivaradioattiva

sorgentesorgenteradiogenaradiogena

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31

Truck radiography

Detector arrayNaI-PMTs

Vehicle under inspection

“Shadow” cast by vehicle on detectors

Communications

Counts per pixel

Data

Sys ControlSource ShutterSpeed sensors

Gamma ray fan beam

Source

Phot

on c

ount

ing

elec

troni

cs

Data

Host Computer –Windows PC /Control Console

Control and Image Processing

Speed sensorsCameras

Interlocks

altri impieghi delle radiazioni

Radiografianeutronica

Rivelatore di fumo

difrattometria

CGS, Università di Pavia, 2003

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microscopia elettronica

CGS, Università di Pavia, 2003

radiografia radiografia industrialeindustrialeradiografia radiografia industrialeindustriale

RADIOGRAFIE AL CIBORADIOGRAFIE AL CIBO

La Granganese – feb-2006

è in grado di rilevare: è in grado di rilevare: •• vetro: >3x3x3 mmvetro: >3x3x3 mm33

•• pietre: >3x3x3 mmpietre: >3x3x3 mm33

•• pallini Pb: >0,8 mm pallini Pb: >0,8 mm •• osso: > 2x2x2 mmosso: > 2x2x2 mm33

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h Te

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FLUORESCENZA XFLUORESCENZA X

Font

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QSA

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Hig

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•• analisi degli X emessi per fluorescenza analisi degli X emessi per fluorescenza •• determinazione dei componenti di campioni determinazione dei componenti di campioni •• sorgenti: sorgenti: 4444Cu, Cu, 241241Am, Am, 109109Cd, Cd, 5555FeFe

fluorescenza raggifluorescenza raggi--XX

Università di Pavia, 2005

•• fascio diretto molto intensofascio diretto molto intenso•• schermature sempre in posizione (cuffia e laterali)schermature sempre in posizione (cuffia e laterali)•• controllo periodico dei sistemi di sicurezza e controllo periodico dei sistemi di sicurezza e

di segnalazione (registra) di segnalazione (registra)

h Te

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im.

CATTURA ELETTRONICACATTURA ELETTRONICA

Font

e: c

atal

ogo

QSA

Glo

bal,

Hig

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•• misura riduzione conteggi in camera ionizzazzionemisura riduzione conteggi in camera ionizzazzione•• accoppiato a gasaccoppiato a gas--cromatografo cromatografo •• su: metalli, plastica, carta, anche in tubazioni, ecc. su: metalli, plastica, carta, anche in tubazioni, ecc. •• sorgenti, beta deboli: sorgenti, beta deboli: 6363Ni, Ni, 5555FeFe

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gascromatografia con C.E.gascromatografia con C.E.

ersi

tà d

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005

Uni

ve

•• sorgente radioattiva, sorgente radioattiva, 6363Ni, elettrodepositata Ni, elettrodepositata ⇒⇒ delicatadelicata•• rispettare temperature e parametri funzionamento rispettare temperature e parametri funzionamento •• vietato accedere alla sorgente radioattiva vietato accedere alla sorgente radioattiva •• possibilità di perdita di materiale radioattivo, per cui possibilità di perdita di materiale radioattivo, per cui

scaricare i gas all’esterno o gorgogliarli scaricare i gas all’esterno o gorgogliarli •• necessita di nulla osta necessita di nulla osta –– smaltimento autorizzato smaltimento autorizzato

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LEVEL GAUGINGLEVEL GAUGING

Font

e: c

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bal,

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•• su: contenitori in situazioni difficili o proibitive su: contenitori in situazioni difficili o proibitive •• sorgenti: sorgenti: 241241Am, Am, 137137Cs , Cs , 6060CoCo

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MISURE DI SPESSOREMISURE DI SPESSORE

Font

e: c

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•• ipotesi: densità costante ipotesi: densità costante •• su: metalli, plastica, carta, anche in tubazioni, ecc. su: metalli, plastica, carta, anche in tubazioni, ecc. •• sorgenti: sorgenti: 241241Am, Am, 137137Cs , Cs , 9090Sr/Sr/9090Y, Y, 8585Kr, Kr, 6060Co, ecc. Co, ecc.

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febbraio ebb a o2009

ESCLUSIVO USO DIDATTICO UNIPV -Elementi di Radioprotezione: SORGEN-TI DI RADIAZIONI IONIZZANTI

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MISURE DI SPESSOREMISURE DI SPESSORE

Font

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•• per riflessioneper riflessione•• ipotesi: densità costante ipotesi: densità costante •• su: metalli, plastica, carta, anche in tubazioni, ecc. su: metalli, plastica, carta, anche in tubazioni, ecc. •• sorgenti: sorgenti: 241241Am, Am, 137137Cs , Cs , 9090Sr/Sr/9090Y, Y, 8585Kr, ecc. Kr, ecc.

•• temperatura di fusione: temperatura di fusione: --156,6 156,6 °°CC• punto di ebollizione: -157,2 °C a 73,09 Pa • inodore e incoloreinodore e incolore

krypton 85, krypton 85, 8585KrKr

•• chimicamente chimicamente inerteinerte a temperatura ambiente a temperatura ambiente ⇒⇒ si disperde nell’ambiente si disperde nell’ambiente ⇒⇒ non si fissa nei polmoni non si fissa nei polmoni

• massa di 85Kr, 1 GBq: 0,07 mg •• esiste anche in natura disperso ariaesiste anche in natura disperso aria

krypton 85, krypton 85, 8585KrKrSORGENTE SIGILLATA ISOSORGENTE SIGILLATA ISO

sorgente sorgente sigillata, ISO n.2919: sigillata, ISO n.2919: C33332C33332•• temperatura: temperatura: --4040°°C (20 min) e +180 C (20 min) e +180 °°C (1h) C (1h) •• pressione esterna: 25 kPa pressione esterna: 25 kPa ÷÷ 2 MPA 2 MPA •• impatto: 200 gr da 1 m impatto: 200 gr da 1 m •• vibrazione: 3x10 min a 25vibrazione: 3x10 min a 25÷÷50 Hz a 5 g picco 50 Hz a 5 g picco •• punzone: 1 gr da 1 m punzone: 1 gr da 1 m

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TRT – feb-2002

SEGNALAZIONI E SICUREZZASEGNALAZIONI E SICUREZZA

segnalazionisegnalazionisulle sorgentisulle sorgenti

SICUREZZE ATTIVE

tasti tasti emergenzaemergenza

cancelletto con microinteruttorecancelletto con microinteruttore

segnalazionesegnalazioneluminosaluminosa

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MISURA DI MISCELEMISURA DI MISCELE

Font

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•• su: consistenza suoli, in silos, miscele di materialisu: consistenza suoli, in silos, miscele di materiali•• sorgenti, neutroni: sorgenti, neutroni: 241241Am/Be, Am/Be, 252252CfCf

239239Pu Pu -- 235235UU neutron crossneutron cross--sectionsection

fonte: web Australian Atomic Energy Agency

IMPIANTI NUCLEARIIMPIANTI NUCLEARI

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IMPIANTI IMPIANTI NUCLEARINUCLEARI

World Nuclear Ass.

ENERGIA ENERGIA NUCLEARE NUCLEARE

AD USO AD USO MILITAREMILITARE

??

(Tos

i GP,

Mila

no, 2

002)

URANIODEPLETOuso militare

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uranio depleto: uso militare

??

entro un carro schermato con DU0,4-0,8 μSv/h ⇒ 1 mSv/70 g, 8h/g

ENERGIA NUCLEARE AD USO MILITAREENERGIA NUCLEARE AD USO MILITARE

FALLOUT: dosiFALLOUT: dosi

Fonte: NRPB, Cerrie Report, 2004

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FALLOUT: contaminazioneFALLOUT: contaminazione

137137CsCsBq/mcBq/mc

Fonte: ANPA, Annuario 2007

1963

1963

1986

1986

FALLOUT: contaminazioneFALLOUT: contaminazione

137137Cs medio inCs medio inparticolato atmosfericoparticolato atmosferico

Fonte: ANPA, Annuario 2007

1986

CHERNOBYL, 26CHERNOBYL, 26--IVIV--8686

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Incidente diChernobyl,26 Aprile 1986

RIFIUTI RADIOATTIVI RIFIUTI RADIOATTIVI …sparsi…sparsi

26 Aprile 1986

e m

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t, 19

82

NUCLEAR NUCLEAR REACTOR REACTOR

WASTEWASTEPRODUCTION PRODUCTION

font

e: IA

EA

, Rad

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tive

was

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DEPOSITI PROFONDIDEPOSITI PROFONDI

Fonte: Le Scienze, 2004

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DEPOSITI SUPERFICIALIDEPOSITI SUPERFICIALI

Fonte: Le Scienze, 2004

Principali fonti di rifiuti radioattiviPrincipali fonti di rifiuti radioattivi•Esercizio e smantellamento di centrali nucleari, ciclo del combustibile, produzione uso in medicina, industria e ricerca, decontaminazioni

In ItaliaIn Italia•25.000 m3 rifiuti stoccati c/o impianti che generano

RIFIUTI RADIOATTIVI …in ItaliaRIFIUTI RADIOATTIVI …in Italia

p g•500 m3 è la produzione annua di rifiuti radioattivi•50.000 ÷ 60.000 m3 rifiuti radioattivi che saranno prodotti per lo smantellamento degli impianti nucleari esistenti

•NB: 3.600.000 m3 = produzione annua di rifiuti pericolosi (amianto, oli, PCB, residui industriali, ecc., le cui caratteristiche di pericolosità rimangono inalterate nel tempo)

Usando sorgenti ospedaliere, di Usando sorgenti ospedaliere, di ricerca o industriali… ricerca o industriali…

TERRORISMO, TERRORISMO, 210210Po e Po e dirty bombdirty bomb

contenit.192Ircontenit. Ir

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EFFETTI dellaEFFETTI della dirty bombdirty bombEFFETTI della EFFETTI della dirty bombdirty bomb

Effetti per la salute Effetti per la salute Immediati: trascurabili Immediati: trascurabili Ritardati: dipende Ritardati: dipende dallo scenario dallo scenario

D i i i iD i i i i

EFFETTI della EFFETTI della dirty bombdirty bomb

Danni economici: enormi Danni economici: enormi

www.unipv.itwww.unipv.it/webgiro/webgiro

elio giroletti .elio giroletti ..

Università degli Studi di PaviaINFN sezione di [email protected]