Sievert
Unità SI derivata · grandezza: dose equivalente ed efficace
01 · Definizione
Il sievert è la dose assorbita moltiplicata per fattori che tengono conto del tipo di radiazione e della sensibilità degli organi irraggiati. La dimensione è la stessa del gray, ma il sievert risponde non a «quanta energia» bensì a «quanto è pericoloso».
Un abitante medio della Terra riceve in un anno circa due millisievert e mezzo, e la parte maggiore non viene dalla tecnica ma dal radon che filtra dal terreno in cantine e piani terra. La diagnostica medica ne aggiunge all’incirca altrettanto nei paesi con sanità sviluppata. Incidenti, energia nucleare e prove insieme danno frazioni di per cento — eppure sono proprio essi a determinare come l’unità viene percepita.
I fattori di ponderazione non discendono da equazioni: la Commissione internazionale per la protezione radiologica li fissa generalizzando i dati sui sopravvissuti di Hiroshima, sui minatori delle miniere di uranio e sugli animali da laboratorio. La commissione li rivede ogni dieci-vent’anni, e i numeri cambiano: ai neutroni si attribuiva un tempo una scala a gradini, oggi una curva liscia con un massimo attorno a un megaelettronvolt. Ciò significa che una dose in sievert calcolata nel 1990 e la stessa dose secondo le regole odierne sono numeri diversi a parità di irraggiamento.
02 · Conversione
Inserisci una dose — la scheda la scomporrà per unità
Il rem si mantenne nei documenti sovietici e americani fino agli anni novanta, e un rem è pari a un centesimo di sievert — la stessa proporzione del rad rispetto al gray. La conversione dai gray richiede di conoscere il tipo di radiazione: per fotoni ed elettroni i numeri coincidono, per le particelle alfa differiscono di venti volte.
Rem sta per «roentgen equivalent man» e comparve negli anni quaranta, quando era già chiaro che la stessa ionizzazione nuoce in modi diversi. Il sievert ne prese il posto nel 1979, ingrandendo l’unità di cento volte — e questo portò le stesse confusioni del rad e del gray: una cifra da un vecchio protocollo, letta come attuale, sottostima la dose di cento volte. Nelle norme russe di radioprotezione il rem fu ufficialmente ammesso fino agli anni 2000, e si trova ancora nella documentazione di impianti vecchi.
| Unità | Nome | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|---|
| Sv | sievert, unità del SI | 0,0024 | incidenti, dosi acute |
| mSv | millisievert | 2,4 | norme, medicina, dosi annue |
| µSv | microsievert | 2400 | radiografie, voli, fondo |
| nSv | nanosievert | 2 400 000 | rateo di dose, strumenti sensibili |
| Gy | gray con fattore 1 | 0,0024 | solo fotoni ed elettroni |
| anni | anni di fondo medio mondiale | 1 | quanti anni di fondo costa questo |
| rem | roentgen equivalent man, anni 1940 | 0,24 | URSS e USA fino agli anni 1990 |
| mrem | millirem | 240 | dosimetria del personale |
| R | röntgen in aria, approssimativamente | 0,27273 | ionizzazione dell’aria, non del tessuto |
| rad | rad con fattore 1 | 0,24 | dose assorbita, non equivalente |
| Sv | sievert | 0,0024 | l’unità odierna |
La riga con i gray vale solo per i raggi X e la radiazione gamma, dove il fattore di ponderazione è uno. Le ore di volo sono calcolate per una quota di crociera di undici chilometri alle medie latitudini.
03 · Ordini di grandezza
dalla banana al turno di emergenzaDue millisievert e mezzo: l’anno medio mondiale
04 · Strumenti di misura
Con che cosa si misurano i sievert
Un rivelatore al silicio nella tasca del camice: conta gli impulsi, accumula la dose e avverte con un bip al superamento della soglia di rateo. Mostra non la dose efficace ma una grandezza operativa — ciò che uno strumento è davvero in grado di misurare.
Una sfera di polietilene di un quarto di metro di diametro con un contatore a elio all’interno. L’involucro è scelto perché la sensibilità dello strumento segua la curva del fattore di ponderazione dei neutroni — lo strumento dà subito sievert e non conteggi.
Pastiglie termoluminescenti sotto finestre di alluminio, rame e plastica. Dalla differenza di annerimento sotto i filtri si ricavano l’energia e il tipo di radiazione, e quindi il fattore — senza il quale i conteggi non si possono tradurre in sievert.
Una poltrona in una stanza con pareti di acciaio antico e piombo, dove un rivelatore coglie la radiazione gamma degli isotopi finiti dentro il corpo. Conta il cesio e il potassio nella persona direttamente e li converte nella dose attesa per i cinquant’anni successivi.
05 · Regole di scrittura
Il sievert sempre con la precisione di chi è la dose
Il simbolo si scrive con S maiuscola e v minuscola. Nella vita quotidiana la dose si indica quasi sempre in millisievert e microsievert: un sievert intero significa una lesione grave, e in situazioni normali un numero simile non compare. Il rateo di dose si scrive in microsievert all’ora, e non va mai citato senza il tempo di esposizione.
La dose efficace è pensata per gestire la protezione, non per valutare il danno a una persona precisa: media la sensibilità degli organi su un essere umano convenzionale di età media e di entrambi i sessi insieme. Applicarla a posteriori a chi è stato esposto è un errore diffuso; per quello si calcola la dose all’organo preciso. E ancora una regola: sommare dosi efficaci di sorgenti diverse si può, confrontarle con la lettura di un dosimetro domestico quasi mai.
06 · Unità vicine
Il sievert chiude la catena radiologica: il becquerel conta i decadimenti, il gray l’energia giunta alla materia, il sievert il danno atteso. A ogni passo si aggiunge un’informazione che nell’unità precedente non c’è.
I fattori dei tessuti sono distribuiti in modo disuguale: il midollo osseo rosso, i polmoni, lo stomaco e la mammella ricevono dodici centesimi ciascuno, la pelle e le ossa un centesimo. Fra le schede di Simetrium al sievert si affiancano il gray, il becquerel, il curie e il joule con il chilogrammo le schede di Simetrium si affiancano al sievert gray, becquerel, curie e joule s il chilogrammo alla base della dimensione.
07 · Sezione storica
Come si è imparato a tradurre l’energia in rischio
Rolf Sievert diresse il reparto di fisica del Radiumhemmet e divenne uno dei fondatori della commissione internazionale per la protezione dalle radiazioni. Costruì anche i primi strumenti per il controllo delle dosi ai pazienti e sosteneva che un limite dovesse essere un numero e non l’opinione di un medico.
I lavori con reattori e neutroni mostrarono che la stessa ionizzazione nuoce in modi diversi. Comparve il rem — una dose equivalente per effetto a un roentgen — e con esso la nozione di efficacia biologica relativa.
La Conferenza generale dei pesi e delle misure introdusse il sievert quattro anni dopo il gray, riconoscendo che due grandezze con la stessa dimensione hanno bisogno di nomi diversi. Altrimenti nei documenti era impossibile capire di quale si parlasse.
La commissione sostituì la scala a gradini per i neutroni con una curva liscia, cambiò il peso della mammella e delle gonadi, introdusse un fattore a parte per i protoni. Tutte le dosi calcolate secondo le regole del 1990 dovettero essere dichiarate non confrontabili con le nuove.
L’unica unità del SI che non si può misurare
Nessuno strumento misura la dose efficace e nessuno può farlo per principio: essa è definita come una somma sugli organi di una persona viva, pesata con fattori che una commissione fissa per ragioni di radioprotezione. Perché la dosimetria resti praticabile sono state inventate grandezze operative — l’equivalente di dose ambientale e l’equivalente di dose personale. Non si calcolano per una persona ma per una sfera convenzionale di materiale equivalente al tessuto di trenta centimetri di diametro, e queste si possono già riprodurre con un campione e scrivere nel certificato dello strumento. Gli strumenti si tarano su queste grandezze, e la commissione verifica a parte che esse lascino un margine dal lato sicuro rispetto alla dose efficace. Ne esce una costruzione a tre piani: una grandezza misurabile, una grandezza calcolata e fattori che le uniscono per accordo e non per un’equazione. Proprio per questo la cifra di un dosimetro domestico e quella di un rapporto di dose annua non sono lo stesso numero, anche se su entrambi sta la stessa unità.
Catalogo · unità di misura
Una scheda per ogni grandezza
Sette unità di base del SI, ventidue derivate con nome proprio e le unità fuori sistema senza le quali non se la cavano né la tecnica né la vita quotidiana. Ognuna ha la sua scheda: definizione, conversione, strumenti, regole di scrittura. In 18 lingue.