Radon

ll radon è l’elemento chimico che nella tavola periodica viene rappresentato dal simbolo Rn e numero atomico 86.

Scoperto nel 1898 da Pierre e Marie Curie, è un gas nobile e radioattivo che si forma dal decadimento del radio (con espulsione di un nucleo di elio), generato a sua volta dal decadimento dell’uranio.
Il radon è un gas molto pesante, pericoloso per la salute umana se inalato. L’isotopo più stabile, il 222Rn ha un tempo di dimezzamento di 3,8 giorni. Uno dei principali fattori di rischio del radon è legato al fatto che accumulandosi all’interno di abitazioni diventa una delle principali cause di tumore al polmone. Polonio, piombo e bismuto sono i prodotti del decadimento radioattivo del radon.
La misura della concentrazione di radon può essere fatta con una camera a ionizzazione.

La Camera a Ionizzazione

La camera a ionizzazione è un rivelatore di particelle a gas. Il suo funzionamento si basa sulle seguenti osservazioni sperimentali:
quando una particella carica attraversa un gas ne provoca la ionizzazione, cioè trasforma le sue molecole che incontra in coppie di ioni. Se il gas, inoltre, si trova in un campo elettrico (cioè tra due elettrodi), allora gli ioni e gli elettroni creati migrano verso gli elettrodi di segno opposto.
Tale dispositivo può funzionare in due modi:

• come rivelatore integrale, cioè come misuratore della corrente che circola come effetto della scarica degli ioni sugli elettrodi (modalità corrente).
• come rivelatore differenziale, cioè come contatore delle cariche che si formano nella camera di ionizzazione (modalità impulsata).

Concettualmente semplice, il dispositivo presenta particolarità costruttive diverse a seconda del tipo di radiazioni che deve rivelare. Ad esempio, poiché le particella α possono essere fermate da pareti molto sottili, allora è necessario porre la sorgente direttamente all’interno della camera stessa.
Nel caso del Radon la camera è munita di apertura attraverso le quali il radon può diffondere.

La camera a ionizzazione utilizzata è il modello Radon Ion Chamber, utilizzata con il software Theremino Geiger :

Camera a ionizzazione a impulsi
Campionamento passivo a diffusione
Range di mis. da 0.5 a 74000 Bq/mc  (0.01 to 2000 pCi/l)
Sensibilità 0.05 cpm/Bq/mc
(2.0 cpm/pCi/l)
Precisione +/-50%
(taratura non richiesta)
Volume camera 1000 cc

La Radon Box

Per testare la camera a ionizzazione abbiamo predisposto una camera di test costituita da un recipiente a tenuta nel quale viene introdotta sia una sorgente di radon, in pratica un minerale di uranio, che la ion chamber. In questo modo all’interno del recipiente si ottiene una concentrazione di radon piuttosto elevata che permette di valutare il funzionamento dell’apparecchio.

Nella immagine sotto si vede il particolare della ion chamber e del frammento di uraninite utilizzato come sorgente di radon.

La misurazione da un ragguardevole valore di 800 Bq/m3 !

Decadimento del Radon

L’emivita del Radon è di circa 4 giorni, il suo decadimento produce una serie di altre sostanze radioattive, principalmente Polonio 218, Piombo 214 e Bismuto 214, secondo lo schema seguente :

Queste particelle rimangono in sospensione nell’aria, la cui principale sorgente di radioattività è quindi costituita dalla progenie del radon : Pb-214 e Bi-214. Queste particelle si trovano soprattutto nell’aria presente negli ambienti chiusi.
Per effettuare un campionamento e duna successiva misurazione si è utilizzata una ventola alimentata a 12 V, inserita in un cilindro metallico la cui apertura è stata coperta da una carta da filtro. Attivando la ventola per un paio di ore al chiuso è possibile raccogliere particelle radioattive in quantità misurabile.

La carta da filtro può essere successivamente esaminata dallo spettrometro gamma al fine di rilevare la presenza di isotopi radioattivi.

La radioattività della carta da filtro può essere valutata tramite contatore geiger e con il software Theremino Geiger. Registrando i dati sul file di log si può ottenere la curva del decadimento.

Sulla carta da filtro si accumulano particelle di PB214 e Bi214 in varia percentuale che non è possibile conoscere a priori. L’emivita del Pb214 è di 29min, mentre l’emivita del Bi214 è di 20min, la presenza di questi due isotopi ed il decadimento del Pb214 che a sua volta genera l’isotopo Bi214 danno luogo alla curva di decadimento sopra mostrata che evidenzia una emivita di circa 30 – 40 minuti.

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