Il cesio e fukushima

I giornali stanno alterando la realtà e forse anche Google

Ho la sensazione ed il velato sospetto che quasi tutta la stampa nazionale, in
particolare quella schierata a sinistra, tenda a disinformare il pubblico in merito
alle questioni relative al nucleare. Anche Google potrebbe perseguire lo stesso
obiettivo per l’assoluto risalto che tende a dare a tali informazioni.
Una specie di furore ideologico al quale si deve obbedire senza se e senza
ma, anche a costo di sfiorare il ridicolo.

In queste slides ho cercato di descrivere il recente caso della ricerca
scientifica condotta dal dott. Ken Buesseler dell'Istituto oceanografico americano
di Woods Hole sulla contaminazione del pesce sulla costa nord-est del Giappone.

Ho anche ripassato un po’ di fisica ed predisposto una serie di slides in cui,
chi lo vorrà, potrà acquisire alcune conoscenze sul Cesio come prodotto della
fissione nucleare (e quindi come “scoria”) e su alcune unità di misura della
radioattività e della dose che spero siano utili per cercare di “raffigurare” con
qualche esempio concreto ciò che è certamente difficile immaginare: l’atomo, la
sua struttura, le sue dimensioni totalmente assurde per ogni tipo di umana
raffigurazione.

Il cesio
Il cesio è l'elemento chimico di numero atomico 55.
Il suo simbolo è Cs.
È un metallo alcalino di colore argenteo-dorato, tenero e
duttile, fonde poco al di sopra della temperatura ambiente.
L'uso più importante del cesio è negli orologi atomici.
Il numero di massa del Cesio è 133.
Nel nucleo di un atomo di Cesio esistono quindi
55 protoni e (133-55=) 78 neutroni.
Il Cesio 133 è un atomo stabile il che significa che non
cambierà MAI la sua composizione interna.

Un elemento tranquillo, non molto abbondante in natura, è
il meno diffuso fra i metalli alcalini (prima colonna della
tavola periodica - Litio (Li) Sodio (Na) Potassio (K)
Rubidio (Rb) Cesio (Cs) Francio (Fr)
Ha trovato scarse applicazioni nell’industria. È infatti
utilizzato quasi esclusivamente per la produzione di orologi
di altissima precisione.

Il cesio 137
Il cesio 137 è un isotopo del Cesio
Ha quindi lo stesso numero di protoni (numero atomico 55)
ma presenta tre neutroni in più del Cesio naturale (82).
Le caratteristiche chimiche del Cesio 137 non cambiano
rispetto a quelle del Cesio naturale; cambiano invece alcuni
parametri fisici. Il Cesio 137 è un elemento radioattivo, non si
trova in natura e viene prodotto in laboratorio per
bombardamento neutronico
Tuttavia il Cesio 137 è relativamente famoso perché:
a) viene prodotto nel nocciolo centrali nucleari essendo uno dei
prodotti di fissione dell’Uranio;
b) ha un periodo di dimezzamento di 30 anni circa ed è quindi uno
dei radionuclidi più pericolosi per la salute dell’uomo.

La fissione dell’Uranio
Ed ecco come si producono i radionuclidi all’interno della matrice di biossido d’uranio
contenuta all’interno del nocciolo di un reattore nucleare.
Un neutrone, dotato di una particolare e programmata velocità, colpisce l’atomo di uranio e lo
penetra. Ciò determina uno sovreccitazione interna all’atomo che induce la sua rottura.
L’atomo di spezza in due o tre parti  i prodotti di fissione (fra questi, spesso, il cesio 137).
Nell’esempio inb figura i due prodotti di fissione sono il Tellurio 52/136 e lo Zirconio 40/97.
Sono numerosissime le combinazioni possibili di prodotti di fissione.

Gli altri effetti della fissione, entrambi
fondamentali, sono:
-Viene liberata una notevole quantità
di energia che ritroviamo nel nocciolo
sotto forma di calore;
-Vengono rilasciati altri 2 o 3 neutroni
che saranno i responsabili dell’innesco
immediato di ulteriori reazioni di
fissione (il processo, se controllato, si
autoalimenta: reazione a catena).

Il decadimento del Cesio137
Il Cesio 137 tende a decadere, per emissione di un elettrone (raggi beta) in Bario 137.
Il Cesio 137 ha una emi-vita di 30,17 anni.
In sintesi quindi, dati 1000 atomi di Cesio 137 al tempo t0, dopo 30,17 anni troveremo che
500 atomi saranno ancora nella situazione iniziale metre 500 saranno decaduti in Bario che
avrà lo stesso numero atomico 137 del Cesio Originale ma in cui un protone si è
trasformato in neutone. Nell’esempio si evidenzia come, in realtà, il processo di
decadimento avvenga in due modalità alternative.

Quindi il Cesio 137 è un
emettitore di elettroni, raggi
beta, esattamente come le
televisioni a tubo catodico. Ma
anche un emettitore gamma nel
passaggio del bario dallo stato
metastabile alla stabilità.

Rischi sanitari posti dal cesio 137
Il cesio-137 è un metallo alcalino molto solubile in acqua e chimicamente tossico anche in
piccoli quantitativi.
Il comportamento biologico del cesio-137 è simile a quello del potassio e del rubidio.
Dopo l'ingestione, il cesio si distribuisce nell'organismo, in modo più o meno uniforme,
raggiungendo le maggiori concentrazioni in tessuti ricchi di potassio, come quelli dei
muscoli scheletrici e del cuore, raggiungendo minori concentrazioni nelle ossa (dove
prevale lo stronzio-90 e il radio).
L'emivita biologica del cesio è piuttosto corta, di circa 70 giorni.
Esperimenti eseguiti su cani hanno mostrato che una singola dose di 3800 μCi/kg (circa
44 μg/kg di cesio-137) risulta letale in tre settimane.

Letale? In tre settimane? Sui cani?
E allora vediamo subito come si può assorbire e a cosa corrisponde questa dose mortale
di Cesio.

Rischi sanitari posti dal cesio 137
Abbiamo dunque visto che il Cesio 137 viene prodotto in abbondanza dal nocciolo di una
centrale nucleare, che ha una emivita abbastanza lunga e che può far danni.

Dobbiamo ora assolutamente cercare di capire, con i numeri, quanti danni può fare!
In questa materia “capire i numeri” è alquanto complicato. Giacché le emissioni
radioattive avvengono a livello nucleare cioè a livello di nuclei degli atomi che, come
dovrebbe essere ben noto, sono oggettini molto molto piccolini ed altrettanto numerosi.

Cominciamo quindi dalla seguente domanda:
quanti atomi ci sono in un grammo di Cesio 137 radioattivo?

Non c’è nulla da fare, per quanto cerchi di rendere le cose semplici dobbiamo partire
proprio dal concetto di mole, una delle sette unità di misura fondamentali del Sistema
internazionale.
La mole è definita come la quantità di sostanza di un sistema che contiene un numero di
unità interagenti pari al numero degli atomi presenti in 12 grammi di carbonio-12.
Tale numero è noto come numero di Avogadro, dal matematico italiano Amedeo
Avogadro, ed è pari a 6,02214179 1023. Una mole è quindi associata a un numero enorme
di entità o particelle

Ma che razza di numero è
il numero di Avogadro?
6,02214179 x 1023
602.200.141.790.000.000.000.000
Seicentoduemiladuecento miliardi di miliardi
Questo è il numero di atomi contenuti in 12 grammi di Carbonio 12
ma allora, visto che i nucleoni hanno lo stesso peso,

Questo è il numero di atomi contenuti in 137 atomi di Cesio 137
ed arriviamo così, dividendo per 137 il numero di Avogadro, alla nostra prima risposta:
In un grammo di Cesio 137 vi sono
4.395 miliardi di miliardi di atomi
4,39562147291971 x 1021

E che spazio occupano tutti questi
piccoli atomi?
Qui la risposta è decisamente più semplice!
Basta trovare la densità del Cesio che è di 1879 kg/m³
Basta trovare la densità del Cesio che è di 1879 kg/m³

Per dedurre che 1,879 grammi di Cesio
stanno in un volume di centimetro cubo
e che quindi 1 grammo di Cesio 137 occupa
un piccolissimo cubetto con lato 5,32 mm

In 5,32 mm3 di cesio137 stanno
4.395 miliardi di miliardi di atomi

Ma perché tutti questi calcoli?
Lo scopo di tutto ciò è quello di cercare di offrire un “metro”
a chi, sentendo parlare di radiazioni, non ha la benché minima
idea di cosa si stia parlando.

Se ti cade un sasso da 10 Kg su di un piede
hai una percezione assai precisa del “kilogrammo”.
Allo stesso modo, se metti un dito nell’acqua bollente,
non avrai difficoltà a valutare il “grado Celsius”.

Ma se al TG1 (come è realmente accaduto) ti dicono che, proprio
in questo momento, l’Italia è attraversata dalla nube radioattiva di
Fukushima, non hai alcuno strumento che ti possa indurre timore
o rasserenare… perché non hai la più pallida idea di cosa sia il
Bequerel o il nanoCurie o il microSievert

Partiamo dal Becquerel

Il becquerel (simbolo Bq) è l'unità di misura del Sistema
internazionale dell'attività di un radionuclide (spesso chiamata in
modo non corretto radioattività), ed è definita come l'attività di un
radionuclide che ha un decadimento al secondo.

Quindi, se in un secondo, dal nostro cubetto di Cesio137
registrassimo 100 decadimenti Cesio  Bario con emissione beta
e gamma, potremmo parlare di un’attività di 100 Becquerel!

100 atomi di Cesio137 al secondo diventano Bario137
In un anno 100*3600*24*365= 3.153.600.000

Partiamo dal Becquerel
Ora sappiamo dunque che se lo strumento misura un’attività di
100 becquerel ciò vuol dire che in un anno oltre 3 miliardi di atomi
di Cesio sono diventati Bario.
E quanto pesano questi 3 miliardi di atomi? Che volume
occupano? Che danno possono arrecare?

Ci torna utile il calcolo effettuato qualche slide addietro:
Se in un grammo di Cesio 137 vi sono
4.395 miliardi di miliardi di atomi, 3 miliardi di atomi pesano la
bellezza di 0,00000000000071662221 grammi
Una quantità difficilmente immaginabile da mente umana anche
quando utilizziamo i validi supporti dimensionali
milli – micro – nano – pico – femto - atto – zepto – yocto
ed il numero con tutti quegli zeri diventa
0,716622 picogrammi

Dall’unità di misura Becquerel al Curie
Il becquerel deve il suo nome a Antoine Henri Becquerel, che nel
1903 vinse il premio Nobel insieme a Marie Curie e Pierre Curie
per il loro pionieristico lavoro sulla radioattività.

Ed anche madame Curie e consorte meritarono una propria unità
di misura. Il Curie (Ci) è pari all'attività di un grammo dell'isotopo
radio-226 (226Ra), [materiale scoperto proprio dai pionieri dello
studio della radioattività Marie e Pierre Curie]

Equivale a 37 miliardi di decadimenti al secondo
cioè a 3,7 1010 Bq.

Viceversa 1 Bq = 2,7 × 10-11 Ci = 27 pCi

Torniamo ora alla dose mortale
Parlando del Cesio 137, in una delle prime slides avevamo
raccolto una testimonianza (Wikipedia) in cui esperimenti eseguiti
su cani hanno mostrato che una singola dose di 3800 μCi/kg
(circa 44 μg/kg di cesio-137) risulta letale in tre settimane.
(per Kilogrammo di cibo ingerito – aggiungiamo noi)

A quanti Bequerel corrispondono 3800 μCi?
3800 μCi = 3,8 mCi = 0,0038 Ci
che equivalgono a
0,0038 x 3,7 1010 = 140.600.000 Bq

Se un cane mangia, in una singola sessione, carne contaminata
con 140.600.000 Bq muore dopo 3 settimane.
Questa dose si riferisce a 44 μg/kg di cesio-137

Attenzione ora al concetto di dose
Bequerel e Curie misurano l’attività di radionuclidi. La pericolosità delle
radiazioni, però, non dipende solo dall’attività del radionuclide (dal numero
di decadimenti) ma anche dall’energia che l’evento nucleare provoca.
Quando abbiamo parlato del decadimento del Cesio 137 abbiamo mostrato
un’immagine dove venivano rappresentati i due processi subiti con
liberazione di energia (quest’ultima espressa in eV – elettronVolt o MeV)

Ogni dedadimento, ogni
disintegrazione è accompagnata
da un ben definita quantità di
energia rilasciata ed è questa che,
in fin dei conti, determina il danno
biologico!

Attenzione al concetto di dose: il Sievert
Ricorderete, qualche anno fa, quel povero russo a cui fecero ingerire del Polonio!
Morì dopo qualche giorno senza alcuna possibilità di cura!
Il Polonio è un metalloide radioattivo (Numero atomico 84) che non presenta un
isotopo stabile e che è un forte emettitore alfa (le particelle alfa costituire da 2
protoni e due neutroni, “pesano” 1836*4=7344 volte un elettrone e, quando
incontrano la materia circostante, possono fare danni nettamente superiori!!!

Ecco che quindi, accanto al concetto di attività è stato definito anche il concetto di
dose equivalente che viene misurata in Sievert = Joule/Kg e che corrisponde
alla quantità di attività che, dispersa in un Kg di materia, cede ad essa 1 Joule di
energia (calore).

Per inquadrare meglio il concetto di dose rispetto a quello di attività si consideri
che un milligrammo di Polonio emette lo stesso numero di particelle alfa di 5
grammi di radio ed è quindi assai più pericolosa per la saluta umana.

Oltre a ciò, Cesio (emettitore beta) e Polonio (emettitore alfa) inducono dosi
differenti a parità di attività radiologica. Il Polonio210 emettendo una particella
alfa decade in Piombo206 producendo 5,407 MeV.

I limiti di legge
La comunità scientifica, a differenza delle comunità di eco-storditi
presenti in natura e purtroppo ineliminabili ;-) è concorde sul fatto
che, al di sotto di certi valori di soglia, la radioattività non sia
dannosa per il genere umano.
Molti sono i segnali che ci lasciano del tutto tranquilli in proposito:
uno di questi è che nel mondo la radioattività di fondo non è
costante e che ci sono luoghi in cui la radioattività è 100 anche
200 volte superiore al fondo naturale e nessuno osserva variazioni
nella mortalità della popolazione ivi residente.

Per questo motivo gli stati nazionali fissano del limiti rispetto
alla radioattività che può essere contenuta nell’aria,
nell’acqua o nei cibi.

I limiti di legge
e le misure di radioattività
In relazione al solo Cesio 137 che, come abbiamo detto, presenta
caratteristiche più preoccupanti degli altri prodotti di fissione, il
Giappone aveva fissato il limite massimo nel pesce a 500 Bq/Kg.

Per maggior sicurezza, nell’aprile del 2012 (un anno dopo lo
tsunami) tale limite venne abbassato ad 1/5 e cioè a 100 Bq/Kg.

Tradotto in “peso” di Cesio137 per Kg di pesce (l’equivalente in
grammi), tale quantità non sarebbe rilevabile da nessuna bilancia
al mondo, anche la più precisa!
Il vantaggio di misurare le radiazioni ionizzanti è che gli strumenti
di misura sono in grado di rilevare anche una singola
ionizzazione, prodotta da un singolo decadimento beta (un
elettrone) da Cs137 a Ba137!!!

Lo studio del dott. Ken Buesseler,
dell'Istituto oceanografico americano di
Woods Hole

Perché mi sono interessato a questa notizia?

Perché Google ha fatto di tutto per farmela leggere!

Eccola qui!
Come potevo
non cliccarla?

Lo studio del dott. Ken Buesseler dell'Istituto oceanografico americano di Woods Hole

Ken è un chimico con interessi scientifici rivolti a:
-Upper-ocean biogeochemical cycles and POC (particulate organic
carbon) export fluxes;
-studies of scavenging and particle cycling processes (processi di
lavaggio e di ciclaggio delle particelle) using anthropogenic and
naturally occurring radionuclides (utilizzando radionuclidi di origine
antropica e naturale);
-geochemical studies of the Black Sea using Chernobyl radio tracers;
-plutonium isotopes and the behavior of fallout Pu in seawater and
groundwater;
-use of radium isotopes and other tracers of submarine groundwater
discharge.

Uno scienziato, insomma, che – a quanto dice la sua scheda pubblica
sul sito http://www.whoi.edu/profile/kbuesseler se ne intende
parecchio di queste cose./


Diciamo subito che l’articolo di Ken non l’ho letto!
Il bravo roscetto, molto – molto ‘mericano avrebbe preteso 20$ per
poterlo acquistare e, come noto, io sono poverello.

Ho letto però il breve articolo, l’executive summary, il riassunto
pubblicato sul sito.

Letto e parzialmente tradotto, per essere più sicuro di certi passaggi.

L’articolo è disponibile qui:
http://www.whoi.edu/page.do?pid=7545&tid=3622&cid=153749

Risultato:
“Niente male!” Mi son detto.
“L’incidente di Fukushima appare sostanzialmente risolto”.


E a cosa era dovuto il mio entusiasmo?
Semplicemente a questa frase:

“In it, Buesseler shows that the vast majority of fish caught off the
northeast coast of Japan remain below limits for seafood
consumption, even though the Japanese government tightened those
limits in April 2012”

Riepilogo per mia soddisfazione personale:
Un’ampia maggioranza dei campioni di pesce
Pescati nella costa nord orientale del Giappone
Rimane sotto i limiti di commestibilità
Anche se tali limiti sono stati ristretti dal governo in aprile 2012!

A ME SEMBRA RASSICURANTE. O NO?
Se avessi dovuto riportare ad altri queste informazioni, questa notizia
l’avrei certamente messa in risalto.
I giornali italiani non l’anno fatto.

Anche guardando il grafico (non proprio leggibilissimo) pubblicato come jpg, si evince che
a) Quasi tutte le coste del nord est sono libere dal Cesio (serie di grafici a sinistra)
b) Quasi tutte le specie di pesce pescate nella zona rossa sono libere (grafici a destra) ad
eccezione del pesce che si pesca a strascico.
Va poi considerato che il limite ammesso dalle autorità è stato rudotto da 500 a 100
Bequerel/Kg. Con i limiti precedenti le statistiche sarebbero sostanzialmente a posto.


La parte sinistra del grafico mostra i valori di
contaminazione del solo pesce che vive in
prossimità del fondo del mare (pesca a strascico
= demersal). Per questo pesce quattro delle 5
zone del Nord Est del Giappone prese in
considerazione dallo studio sono
sostanzialmente “prive” di Cesio.
La parte che riguarda Fukushima (centrale) è
quella dove i risultati sono più incerti e dove,
probabilmente, il 40% dei campioni presenta
valori di Cesio superiori alla soglia di 100 Bq
(ma solo per la pesta a strascico).

Si osservi però che nell’Aprile 2012 i Giapponesi
abbassarono da 500 a 100 la misura ammessa
per la contaminazione da Cesio137
Prendendo quel valore di 500 Bq/Kg, invero non
drammatico (vedi linea verde sovrapposta al
grafico) la situazione apparirebbe ben più
tranquilla.
Si consideri inoltre il fatto che i grafici esposti si
riferiscono ad Aprile Maggio 2012 e
probabilmente nel frattempo l’intensità sarà
certamente ulteriormente diminuita.

La parte destra del grafico mostra i dati
relativi alla costa davanti a Fukushima
dove sostanzialmente si trovano i
pesci ancora contaminati (40% se si
accetta il limite di 100 Bq/Kg) Si
tratta di pesce demersale: merluzzo,
grongo, passera, halibut, scorfano,
skate e sogliola

Per tutti gli altri pesci la situazione
appare quasi del tutto tranquilla:
- epipelagic: Saury, sardine, acciughe
- pelagici: ricciole, sgombri, salmone,
spigola, tonno
- Neuston: giapponese lancia sabbia,
pesce ghiaccio, Shirasu
- di acqua dolce: allevamento e nativo


Ken ci racconta, in verità, anche una cosa poco piacevole che andrebbe
ancora studiata con attenzione.

Ci dice che, in base alla biologia dei pesci, la quantità di Cesio nel pesce
dovrebbe diminuire nel tempo in maniera più veloce di quanto non si
sia osservato. Il tempo di permamenza del cesio nel corpo dell’animale
è infatti piuttosto basso! Le misure effettuate sui pesci dal Ministero
giapponese non riscontrano tale ipotesi.

E questa caratteristioca lascerebbe intendere che
- c’è forse ancora una sorgente di Cesio attiva sulla costa?
- la quantità di Cesio depositata sul fondo del mare è superiore a quella
prevista

Né l’una né l’altra delle ipotesi pregiudica comunque la salute pubblica.
I Giapponesi potranno mangiare anche il loro pesce del nord-est
con qualche piccolo, residuo, accorgimento


Tutto bene allora?

Finalmente il cielo si rischiara?

Come sarà accolta la notizia in Italia?


Il solito squallore informativo!


Repubblica!

Il secondo giornale italiano per tiratura non accenna neppure a darci una buona notizia. Il titolo
sulla destra afferma che acque e pesci sarebbero ancora contaminati. Parla poi alla “debole”
fuoriuscita di radioattività da uno dei reattori. Il filmato è ancora paggio! Dice ad esempio che il
40% dei pesci nell’area di Fukushima non è ancora commestibile (forse il dato sta nel testo che io
non ho acquistato???) e che i livelli di radioattività di pesci e crostacei è rimasto stabile.
NON DICE PERO’ CHE LA MAGGIOR PARTE DI PESCI E CROSTACEI
PROVENIENTI DAL NORD EST DEL GIAPPONE E’ PERFETTAMENTE
COMMESTIBILE E SOSTANZIALMENTE LIBERO DAL CESIO!!!

La Stampa!
La Stampa, giornalaccio di
Torino, parte addirittura con
una bugia vera e propria e cioè
che il livello di radioattività dei
pesci sulla costa orientale del
Giappone resta elevato.
Semplicemente falso!!!

RIPORTA POI LE STESSE
NOTIZIE DI REPUBBLICA
(secondo me errate)
E NON ACCENNA
MINIMAMENTE AL FATTO
CHE IL CESIO137 è
PRESSOCHè RIENTRATO
NEI LIMITI IN QUASI
TUTTO IL NORDEST DEL
GIAPPONE


Questi vinceranno un premio!
E’ certo! L’articolo inizia così:
“Non se ne parla quasi più dalla strage di
Fukushima…”

Cogliamo la sostanza del pensiero del genio
giornalistico:
“Non se ne parla quasi più” perché le lobbies
nucleari, certamente, hanno bloccato tutti i
possibili canali di informazione!!!!!
“…la strage di Fukushima”. Suona bene…
come “la strage di Piazza Fontana” o “la strage
della stazione di Bologna”… è bello, sa di
fascista… parliamo della strage… come se i
20.000 morti fossero stati causati dalla centrale!!!

Qui, infine, l’invenzione geniale - lo “zero
comico assoluto”!
“Conseguentemente a questa indagine condotta
da Science le autorità che gestiscono la centrale
nipponica non hanno potuto fare a meno di
tacere…” si, proprio così, DI TACERE!!!
Grandi le autorità nipponiche: l’omertà mafiosa
gli fa un baffo, a loro!!!


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