INTERVISTA A

intervista A
ettore fiorini
Ettore Fiorini ha partecipato alla scoperta
delle correnti deboli neutre e dei neutrini
solari a bassa energia ed ottenuto i primi limiti
sul decadimento beta doppio del 76Ge e del
nucleone. Ha suggerito l’applicazione dei
rivelatori criogenici alla ricerca di eventi rari
e diretto con questa tecnica l’ esperimento
CUORICINO, il più sensibile nella ricerca
sulla massa del neutrino. è spokesman
dell’esperimento internazionale CUORE
basato sulla stessa tecnica. Si occupa anche di
misure di Radioattività Ambientale. Professore
emerito presso l’ Università di Milano-Bicocca è
membro dell’ Accademia Nazionale dei Lincei.
Gli è stato conferito il Premio Enrico Fermi
dalla SIF e la medaglia del Presidente della
Repubblica per i Benemeriti della Scienza e
della Cultura.
Parlarne di meno, saperne di più
con misure di altissima sensibilità
Attorno a noi, nell’ambiente, e anche nel nostro corpo, si
verificano “eventi” come il decadimento di un nucleo, che possono
essere molto frequenti, ma anche rari o rarissimi. Quali sono i
metodi e le difficoltà nella rivelazione di eventi molto rari dovuti a
piccole tracce di radionuclidi?
La presenza di radionuclidi provoca la cosiddetta radioattività
naturale che non rappresenta ovviamente alcun problema per la
nostra salute. A questa si aggiunge, a volte con effetti considerevoli,
la cosiddetta radioattività di origine antropica dovuta all’uomo. Negli
esperimenti per la rivelazione di eventi molto rari quali quelli prodotti
dalle interazioni di neutrini solari o di ipotetici componenti della
materia oscura, nonché nella ricerca di eventi nucleari rarissimi quali il
decadimento beta doppio occorre ridurre al massimo gli effetti dovuti
alla radiazione naturale. La radiazione dovuta ai raggi cosmici, che
continuamente bombardano la nostra atmosfera,
viene ridotta installando l’apparato di misura in
laboratori sotterranei quali i Laboratori Nazionali del
Gran Sasso, mentre la radioattività ambientale va
ridotta schermando opportunamente lo strumento
di misura e riducendo la contaminazione radioattiva
intrinseca dello strumento stesso.
Per rivelare la presenza di contaminazioni
radioattive si ricorre alla spettroscopia di massa ed
alle spettroscopie a e g. La fig. 1 mostra lo spettro g
ambientale registrato con un rivelatore al germanio
di elevata risoluzione energetica prima dell’ incidente
di Fukushima. Si osservi la presenza, accanto ai picchi
dovuti alla radioattiva sia fossile che cosmogenica,
prodotta cioè dai raggi cosmici, anche un piccolo
picco dovuto al 137Cs residuo della contaminazione
dovuta a Chernobyl (questo nuclide ha una vita di
dimezzamento 30 anni).
L’energia nucleare è una delle più importanti
componenti del bilancio energetico dei paesi
sviluppati. Quante centrali ci sono e quante sono
in costruzione?
I reattori di potenza al mondo sono 436 più una
cinquantina in costruzione. I 149 in Europa producono circa il 30%
dell’energia elettrica nel nostro continente. Non esistono reattori di
potenza in Italia, ma 26 reattori europei sono entro 200 km dal confine
del nostro paese.
Oltre al recente incidente a Fukushima causato, non dal
terremoto, ma dal terribile tzu nami, ci sono stati in precedenza altri
incidenti rilevanti?
Un primo incidente rilevante si è avuto al reattore di Three Miles
Island negli Stati Uniti, dove si è avuta la fusione del 60% del nocciolo
del reattore. Come è ben noto in questo caso il reattore si arresta,
ma la radioattività delle scorie, che può costituire fino al 10% della
potenza del reattore, può riscaldare fortemente il nocciolo a meno che
Fig. 1 Spettro gamma di radioattività ambientale registrato a Milano-Bicocca nel
Laboratorio di Basse Attività diretto da Ezio Previtali.
vol27 / no3-4 / anno2011 >
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esso non sia raffreddato sufficientemente. In questo caso
la struttura aveva tenuto e l’emissione della radioattività
nell’ ambiente è stata molto ridotta. Va però ricordato che
l’effetto della fuoriuscita della radiazione è stato in questo
caso trascurabile, anche se l’incidente ha causato un notevole
panico nella popolazione.
Un secondo e ben più grave incidente si è avuto nell’aprile
1986 in uno dei 4 reattori dell’ impianto nucleare di
Chernobyl in Ucraina e fu dovuto all’ insensata gestione di
un test sulla sicurezza (sic!) condotto tra l’altro da personale
non qualificato. Va ricordato che gli operatori hanno
successivamente ricevuto pesanti condanne attorno a dieci
anni di carcere. In questo caso la fusione del nocciolo ha
prodotto una grave esplosione con conseguente elevata
fuoriuscita di materiale radioattivo, anche perché la parte
superiore del reattore non era inspiegabilmente protetta da
uno strato di cemento. Gli effetti sanitari locali furono molto
gravi e causarono l’evacuazione di centinaia di migliaia di
persone. A Milano nei giorni successivi all’incidente il nostro
gruppo ha rivelato sia pur per pochi giorni attività solo di
poco inferiori al limite di sicurezza.
Quali sono i principali effetti dei diversi tipi di radiazione sulla
salute dell’uomo? Dato che viviamo in un ambiente con radiazioni,
quali sono i livelli certamente non pericolosi e quali i limiti fissati?
Uno dei principali effetti dell’esposizione alla radiazione o
dell’ingestione di sostanze radioattive è l’aumento di tumori. L’
unità di dose efficace è il Sievert (Sv) che corrisponde a un Joule di
energia assorbita per chilogrammo moltiplicato per un “fattore di
qualità” di carattere biologico pari a uno per raggi g ed elettroni, ma
che può raggiungere il valore 20 per le particelle a, particolarmente
pericolose quando il radionuclide è ingerito. La dose media dovuta
alla radioattività naturale in Italia è di qualche mSv per anno, ma può
assumere valori fino a dieci mSv/anno in zone vulcaniche. In alcune
zone del Brasile può raggiungere valori fino a 50 mSv/anno e non vi
sono chiare indicazioni di un aumento di tumori. La legge europea
prevede che per una esposizione non medica non si deve superare
un mSv/anno per la popolazione e 20 mSv/anno (50 negli USA) per i
soggetti professionalmente esposti. Può essere interessante notare che
l’ingestione del 210Pb presente nel particolato atmosferico causa nel
fumatore un aumento di dose del 30% circa. Naturalmente non è questa
la ragione per non fumare!
Quali sono i principali impieghi di agenti ionizzanti per la
diagnostica medica e la cura di malattie? Ci sono esempi di incidenti
che abbiano provocato eventi rari nell’ambiente, ma osservabili con
tecniche di alta sensibilità?
Sorgenti radioattive d’elevata intensità e macchine radiogene hanno
come è noto ampio impiego in medicina nucleare, radiodiagnostica e
radioterapia. Va ricordato che la dose dovuta alla radiodiagnostica è pari
al 30% circa della dose naturale nei paesi sviluppati mentre cala attorno
al 5% in quelli in via di sviluppo.
Nel 1998 si è avuto un curioso ed allarmante incidente non dovuto
all’ energia nucleare. La fusione di materiale contenente 137Cs in una
fonderia spagnola ha causato una considerevole presenza di questo
radionuclide nell’atmosfera. Il nostro laboratorio era in grado di rivelare
una minima presenza di radionuclidi nel particolato atmosferico.
L’attività massima registrata è stata di una trentina di µBq per metro
cubo d’aria, pari ad un milione di volte meno di quanto da noi rilevato
nel caso di Chernobyl e, quindi di nessun rilievo sanitario.
Se basta così poco per produrre piccole tracce di isotopi
nell’ambiente, presumibilmente anche Fukushima avrà prodotto
qualche traccia osservabile a strumenti di alta sensibilità?
In effetti con una strumentazione più avanzata e con l’impiego di più
filtri abbiamo raggiunto una sensibilità di circa 0.2 mBqm–3. Abbiamo
70 < il nuovo saggiatore
Fig. 2 Spettro del particolato atmosferico registrato a Milano-Bicocca da Max
Clemenza.
così chiaramente rivelato per primi in Italia la presenza di 131I seguita da
quella del 134Cs e 137Cs nel particolato atmosferico, come si può osservare
dallo spettro della fig. 2 dove il rivelatore che misurava la radioattività
dei filtri d’aria era opportunamente schermato dalla radioattività
esterna.
Siete realmente sensibilissimi, non vi sfugge nulla. Il
monitoraggio delle attività specifiche dei principali nuclei
radioattivi nell’atmosfera, nel terreno, nelle acque e nei cibi viene
fatto sistematicamente in Italia e in molti Paesi al mondo. Quali
sono le variazioni osservate in questa circostanza?
Questi monitoraggi sono svolti con molta efficienza dalle autorità
preposte (Arpa ed ENEA) in Italia e per quanto ne so nella quasi totalità
dei paesi Europei. Mi è gradito comunicare che la nostra indicazione
dello 131I è stata rapidamente confermata da numerose sedi Arpa in
Italia (quella sugli isotopi del cesio era ovviamente molto più difficile).
Non esiste una relazione sulla presenza di radioattività nella zona del
reattore, ma ottime misure al KEK, a 165 km dal reattore ed in altre
parti del Giappone, dell’Europa e degli Stati Uniti. L’attività misurata nel
particolato atmosferico al KEK immediatamente dopo l’esplosione è circa
un milione di volte di quella rivelata da noi, che è quindi assolutamente
priva di ogni rilievo sanitario. L’attività rilevata nei vari laboratori dipende
non solo dalla distanza da Fukushima, ma anche dalle condizioni
atmosferiche.
Quali sono state e sono le tue reazioni a seguito di questi due
ultimi incidenti nucleari?
Come sai le mie ricerche riguardano quasi esclusivamente la fisica
e l’astrofisica delle particelle elementari, ma allo scopo di ridurre il
fondo nei vari esperimenti sugli eventi rari abbiamo dovuto realizzare
un laboratorio in grado di rivelare contaminazioni radioattive minime.
Il caso molto grave dell’incidente di Chernobyl ha rappresentato per noi
un’occasione unica da un punto di vista scientifico, ma tragica dal punto
di vista umano. Ricordo che dicevo allora che non mi sarei mai aspettato
un test del genere, ma che ero certo che sarebbe stato l’unico. Non è
stato così, anche se in quello di Fukushima il rilascio della radioattività è
dovuto ad una non aspettabile tragedia e non ad un deprecabile errore
umano.
A. Bettini