Scomposizione lineare di spettri energetici di particelle alfa, un nuovo approccio di analisi
Uno “spettro energetico” è l’insieme dei conteggi delle particelle emesse da un materiale radioattivo a diverse energie. Alcuni materiali radioattivi emettono particelle alfa, composte da due protoni e due neutroni; tali materiali sono particolarmente importanti perché presenti naturalmente nel suolo e sono una componente fondamentale del combustibile delle centrali nucleari per la produzione di energia elettrica.
Ogni elemento radioattivo che emette particelle alfa ha uno spettro energetico unico attraverso il quale si può effettuare una determinazione qualitativa e quantitativa dei radioisotopi (cioè quei particolari atomi da cui origina la radioattività) presenti in un materiale radioattivo incognito.
La spettrometria alfa è utilizzata sistematicamente per identificare la natura dei rifiuti radioattivi e quindi consente di scegliere le modalità di trattamento e stoccaggio più appropriati per annullare l’impatto di tali rifiuti sulla popolazione e sull’ambiente. È una delle principali tecniche di analisi utilizzate nelle salvaguardie nucleari, cioè in tutti quei controlli disposti dalle Autorità competenti per determinare se questi materiali radioattivi sono utilizzati correttamente o in modo illecito. Inoltre la spettrometria alfa è utilizzata in radioprotezione e in fisica sanitaria per il controllo dei lavoratori esposti a radiazioni ionizzanti garantendo, quindi, una corretta e adeguata tutela di protezione sanitaria dei suddetti lavoratori.
Ad oggi, le tecniche utilizzate per analizzare uno spettro energetico di particelle alfa risentono di una importante limitazione: l’ambiguità nella determinazione della natura, e quindi della quantità, degli elementi radioattivi presenti contemporaneamente in un materiale incognito che emettono particelle alfa di energia simile. Ciò accade molto spesso, se non addirittura sempre, quando si è in presenza di Plutonio e i suoi isotopi o di Americio. Proprio in quei casi, quindi, particolarmente rilevanti negli ambiti di applicazione tipici della spettrometria alfa.
Il brevetto depositato dall'ENEA consente di superare questa criticità delle tecniche di analisi tradizionali. Nell’approccio proposto ogni elemento radioattivo è individuato univocamente nello spettro energetico misurato e la corrispondente quantità è accuratamente determinata e sempre con una incertezza associata inferiore a quella ottenuta con l’approccio tradizionale. La determinazione dell’attività del radioisotopo è più robusta rispetto a quella dell’approccio tradizionale e rimane accurata, entro l’incertezza associata, in tutte le condizioni di misura.