66845 - CHIMICA DELLE RADIAZIONI

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2017/2018

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente apprende sia i principi teorici alla base dell'interazione radiazioni ionizzanti-materia che i risvolti applicativi di tale interazione in ambito medico-sanitario, industriale, biotecnologico, ambientale, alimentare e dei beni culturali.

Programma/Contenuti

Prerequisiti: nozioni di base di chimica inorganica, organica, chimica-fisica e fotochimica.

Frequenza : il corso non prevede l'obbligo di frequenza.

Programma: il corso è suddiviso in due parti fondamentali la prima delle quali riguarda gli aspetti teorici dell'interazione radiazioni-materia e un excursus sulle principali ricerche di base, mentre la seconda è rivolta agli aspetti applicativi. Il programma può essere riassunto come segue:

1. I vari tipi di radiazioni ad alta energia (elettromagnetiche e corpuscolari)

1.1. Peculiarità della loro interazione con il mezzo attraversato, puntando sulle principali differenze con la fotochimica, altra disciplina che si interessa dell'assorbimento di radiazioni da parte della materia

2. Sorgenti di radiazioni ad alta energia

2.1. Sorgenti costituite da sostanze radioattive

2.2. Macchine acceleratrici (in particolare acceleratori di elettroni) in grado di erogare impulsi molto intensi e brevi di radiazioni con i relativi sistemi di rilevamento per effettuare studi cinetici

3. Radiolisi dell'acqua e delle soluzioni acquose

3.1. Utilizzo di scavenger per ottenere condizioni potenzialmente ossidanti e riducenti

3.2. Esempi di studi effettuati nell'ambito della chimica inorganica e organica

3.3. Esempi di studi effettuati su enzimi e sul DNA

4. Radiolisi in solventi diversi dall'acqua (cenni)

5. Radiolisi allo stato solido e principali differenze con lo stato di aggregazione liquido

6. Radiolisi allo stato gassoso e principali differenze con lo stato di aggregazione liquido

7. Dosimetria e dosimetri

7.1. Dose e dose-rate

7.2. Esempi di dosimetri primari

7.3. Esempi di dosimetri secondari: i dosimetri chimici

7.4. Esempi dosimetri allo stato solido

8. Applicazione delle radiazioni ad alta energia in ambito medico

8.1. Unità di misura per stabilire la dose in ambito sanitario

8.2. Diagnostica medica: radiografia a raggi X (bidimensionale tridimensionale); PET, nuclear imaging

8.3. Terapia medica nell'ambito delle patologie tumorali: cobaltoterapia, tomoterapia, boron neutron capture therapy (BNCT), adroterapia

9. Applicazione delle radiazioni ad alta energia in ambito industriale

9.1. Sterilizzazione, in particolare di prodotti medicali

9.2. Produzione, reticolazione e degradazione di polimeri

9.3. Materiali compositi

9.4. Materiali di interesse per l'elettronica

9.5. Materiali di interesse biotecnologico

10. Applicazione delle radiazioni ad alta energia in campo ambientale

10.1.  Trattamento dei fanghi e delle acque ad uso industriale

10.2.  Trattamento dei fumi delle centrali siderurgiche e termoelettriche

11. Applicazione delle radiazioni ad alta energia nell'ambito dei beni culturali

11.1.  Interventi per stabilire lo stato di conservazione, la veridicità, la datazione e l'origine di un'opera d'arte: radiografia a raggi x, fluorescenza a raggi x, analisi PIXE, analisi per attivazione neutronica

11.2.  Interventi a scopo conservativo: disinfestazione di opere d'arte e consolidamento di reperti lignei, ceramici e ossei

12. Applicazione delle radiazioni ad alta energia in ambito alimentare

12.1.  Interventi per allungare il tempo di conservazione degli alimenti: rallentare la formazione di muffe in frutta e verdura, inibire la germinazione di tuberi, contrastare la marcescenza di carne e pesce, eliminare parassiti da cereali

12.2.  Interventi per migliorare l'igiene degli alimenti

Testi/Bibliografia

Il materiale (articoli, fotocopie, tabelle e presentazioni power-point) utile per la preparazione dell'esame verrà consegnato agli studenti durante il corso.

Metodi didattici

L'insegnamento Chimica delle Radiazioni è un corso opzionale il cui scopo è quello di evidenziare le potenzialità di questa branca delle chimica, relativamente giovane, sia nell'ambito della ricerca di base che per quanto riguarda i molti risvolti applicativi, alcuni ormai tecnologicamente assodati ed altri d'avanguardia attualmente in forte espansione. Il corso è costituito da lezioni frontali e da una esercitazione da effettuarsi presso i laboratori dell'istituto ISOF del CNR di Bologna dotati di sorgenti di radiazioni gamma e/o da una visita ad un'azienda della zona che utilizza radiazioni ionizzanti per applicazioni industriali.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avviene attraverso una prova orale della durata di circa 30-40 minuti che ha lo scopo di accertare l'acquisizione da parte dello studente delle peculiarità delle radiazioni ad alta energia e le conseguenze della loro interazione con la materia per effettuare ricerche di base in vari ambiti. Lo studente dovrà anche presentare a sua scelta una delle applicazioni di tali radiazioni affrontate durante il corso.

Strumenti a supporto della didattica

Lavagna, lavagna luminosa, personal computer, videoproiettore, presentazioni power-point.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Margherita Venturi