Lo Stronzio-90 è un isotopo radioattivo del metallo alcalino terroso stronzio prodotto dalla fissione nucleare dell'uranio, avente un emivita radioattiva di 28,8 anni. Va incontro a decadimento β trasformandosi in ittrio-90, con un energia di decadimento di 0,546 MeV.[1] Lo stronzio-90 ha applicazioni in medicina e nell'industria ed è un isotopo da monitorare nel fallout nucleare prodotto dalle esplosioni nucleari e dagli incidenti nucleari.[2]

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Radioattività

Lo stronzio naturale è un metallo alcalino-terroso non radioattivo e non tossico, ma 90Sr è un radioelemento pericoloso che va incontro a decadimento β con un emivita radioattiva di 28,79 anni, e un energia di decadimento di 0,546 MeV distribuita verso un elettrone, un antineutrino, e l'isotopo dell'ittrio 90Y, che a sua volta va incontro a decadimento β con un emivita di 64 ore ed energia di decadimento di 2,28 MeV distribuita verso un elettrone, un antineutrino, e l'isotopo 90Zr (zirconio), che è stabile.[3] Da segnalare che il 90Sr/Y è una sorgente quasi pura di particelle beta; l'emissione di fotone gamma dal decadimento del 90Y è così rara che in genere normalmente può essere ignorata.

Prodotti di fissione

Il 90Sr è un prodotto della fissione nucleare. E' presente in quantità significative nel combustibile nucleare esaurito e nelle scorie radioattive dal reattore nucleare e nel fallout nucleare dai test nucleari. Per la fissione da neutroni termici come negli odierni reattori nucleari di potenza, la quota di prodotti da fissione dell'U-235 è 5,8%, dall'U-233 6,8%, e dal Pu-239 soltanto 2,1%.

Effetti biologici

Attività biologica

Stronzio-90 è un "minerale osteogenico" che esibisce un comportamento biochimico simile a quello del calcio, il precedente elemento del secondo gruppo. Dopo l'ingresso nell'organismo, per lo più per ingestione con cibi o acqua contaminata, circa 70–80% della dose assunta viene escreta. Virtualmente, tutto il rimanente stronzio-90 viene depositato nelle ossa e nel midollo osseo, con il rimanente 1% che si distribuisce nel sangue e nei tessuti molli. La sua presenza nelle ossa può provocare cancro delle ossa, cancri nei tessuti viciniori, e leucemia. L'esposizione al 90Sr può essere rilevata con varie modalità di bioassay, ma più comunemente dall'analisi delle urine. Lo stronzio-90 è probabilmente il componente più pericoloso del fallout radioattivo da armi nucleari.

L'emivita biologica dello stronzio-90 nell'essere umano è stata riscontrata con grande variabilità, con rapporti che indicano da 14 a 600 giorni,[4][5] 1000 giorni,[6] 18 anni,[7] 30 anni[8] fino al limite superiore di 49 anni.[9] L'ampissima variabilità delle emivite nel corpo che sono state pubblicate sono spiegate dal complesso metabolismo e catabolismo all'interno del corpo (può essere spiazzato da alte dosi di calcio e/o magnesio), ma facendo una media di tutte le vie di escrezione (emuntori), l'emivita biologica è di circa 18 anni.[10]

Assieme agli isotopi del cesio 134Cs, 137Cs, e all'isotopo dello iodio 131I è stato uno tra i più abbondanti isotopi e con il maggiore impatto sulla salute in seguito al disastro di Chernobyl.

Dal momento che lo stronzio ha una certa affinità al recettore per il calcio delle cellule della paratiroide che è paragonabile a quella del calcio, l'aumento di rischio per i liquidatori del reattore nucleare diChernobyl, che erano affetti da iperparatiroidismo primario potrebbe essere spiegato dal legame con lo stronzio-90.[11]

Applicazioni mediche

Lo 90Sr ha un utilizzo estensivo in medicina come sorgente radioattiva per la radioterapia superficiale di alcuni cancri. Quantità controllate di 90Sr e 89Sr possono essere utilizzate nella terapia dell'osteosarcoma. Viene utilizzato come tracciante radioattivo nella medicina e agricoltura.

90Sr nel fallout radioattivo

Lo stronzio-90 non è così abbondante come il cesio-137, nei fumi degli incidenti ai reattori nucleari, dal momento che per l'alto punto di fusione è meno volatile, ma è probabilmente il componente più pericoloso del fallout radioattivo prodotto dall'esplosione di armi nucleari (si raggiungono milioni di gradi celsius).[1]

Uno studio su centinaia di migliaia di denti decidui, raccolti dal Dr. Louise Reiss e i suoi colleghi come parte del "Baby Tooth Survey", riscontrò un grande incremento nei livelli di 90Sr negli anni 1950 e nei primi anni 1960. I risultati dello studio finale mostravano che i bambini nati nel 1963 avevano livelli di 90Sr nei loro denti decidui che erano 50 volte maggiori rispetto a quello dei nati nel 1950, prima dell'inizio dei test nucleari su larga scala in Arizona e nell'Atollo di Bikini. Alcuni commentatori di questo studio affermarono che probabilmente il fallout da 90Sr avrebbe causato un aumento nella percentuale di malattie nelle ossa.[12]

Un riassunto dei principali riscontri iniziali di questo studio venne fatto leggere al grande presidente J.F. Kennedy nel 1961, e lo indusse a convincersi della necessita di firmare nel 1963 il Partial Test Ban Treaty assieme al Regno Unito e all'Unione Sovietica, ponendo fine ai test nucleari nell'atmosfera e sotto la superficie dei mari, che provocavano le maggiori quantità di fallout nucleare nell'atmosfera.[13]

Applicazioni industriali e aerospaziali

90Sr ha utilizzi nell'industria come una sorgente radioattiva per apparecchi di rilevamento dello spessore.

Sorgente di calore per RTG

Il decadimento radioattivo dello stronzio-90 genera quantità significative di calore (0,921 W/g) dall'isotopo puro o circa 0,536 W/g dal composto.[14] ed è meno costoso rispetto al 238Pu. In passato utilizzato come fonte di calore in molti generatori termolettrici di costruzione russo/sovietica, specialmente sotto forma di fluoruro di stronzio. Veniva utilizzato anche nei RTG della serie "Sentinel" statunitense sotto forma di titanato di stronzio.[15]

Pericolo di dispersione e riciclo nei metalli

Il mescolamento accidentale di sorgenti radioattive contenenti stronzio con i rottami metallici può condurre alla produzione di acciaio radioattivo. La discarica di generatori termoelettrici a radioisotopi è una delle maggiori fonti di contaminazione da 90Sr nei territori che appartenevano all'Unione Sovietica.

Note

Collegamenti esterni

Fonti

Video

A_Time-Lapse_Map_of_Every_Nuclear_Explosion_Since_1945_-_by_Isao_Hashimoto

A Time-Lapse Map of Every Nuclear Explosion Since 1945 - by Isao Hashimoto



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