L'URANIO IMPOVERITO: UNA RISPOSTA SCIENTIFICAMENTE CORRETTA ALLA ESIGENZA DI INFORMAZIONE

A cura del Dr. Adolfo Esposito









I radionuclidi naturali, presenti nell’ambiente, si dividono in due categorie generali: i radionuclidi cosmogenici e i radionuclidi primordiali. A questi ultimi appartengono fra l’altro le famiglie radioattive naturali dell’U-238, dell’U-235 e del Th-232.

L'U-238 è un metallo pesante di color argento, simile al Piombo (Pb) e al Tungsteno (W), rappresenta il capostipite della famiglia radioattiva naturale dell'uranio-radio (4n+2). Ha una densità di circa 19 g/cm3, pressoché identica a quella del tungsteno (W), circa 1.7 volte quella del piombo (Pb). L'uranio è distribuito pressoché ubiquitariamente nella crosta terrestre ne rappresenta lo 0.0004% e’ comune come lo stagno il tungsteno e il molibdeno , è uno dei cosiddetti radionuclidi primordiali ovvero esistenti da sempre a causa del suo tempo di dimezzamento estremamente lungo. Se non viene effettuata alcuna azione di separazione fisica e/o chimica i membri di ciascuna serie radioattiva si trovano in uno stato di equilibrio nel senso che il rateo di decadimento di ciascun radionuclide della serie e’ essenzialmente pari a quello del capostipite.

Allo scopo di poter preparare il combustibile per la produzione di energia elettrica nelle centrali nucleari da vari minerali di uranio, principalmente uraninite e pechblenda, sotto forma ossidi, uranati, carbonati, silicati, fosfati, tantalati, viene estratto l’uranio. In pratica il minerale grezzo, la cui concentrazione di uranio non e’ superiore allo 0.1%, viene frantumato trattato chimicamente e concentrato, ottenendo una miscela di tre radioisotopi indicata come uranio naturale:

Vale la pena ricordare che la separazione chimica non permette la separazione degli isotopi presenti nell’uranio naturale. Per effettuare infatti detta separazione isotopica, nell’ambito della preparazione delle barre di combustibile nucleare, e’ necessario ricorrere ai grandi impianti a diffusione gassososa. In tali impianti l’U-235, materiale fissile per eccellenza, viene trasferito da una quantita’ di uranio naturale un’altra quantita’ di uranio naturale trasformandola cosi’ in uranio arricchito.

Il prodotto di scarto della lavorazione dell'arricchimento dell'uranio e’ rappresentato dall'uranio impoverito. L'arricchimento e/o l'impoverimento dell'uranio naturale è relativo alla concentrazione in peso dell' 235U, presente nella miscela.

Nella preparazione del combustibile per le centrali elettronucleari è necessaria la presenza di una alta concentrazione di 235U. Così per ottenere una certa quantità di uranio arricchito è necessario smaltire una stessa quantità di uranio impoverito.

L'uranio impoverito è anche ottenuto come prodotto di scarto dai procedimenti di riprocessamento del combustibile nucleare irradiato. In questo caso contiene anche 236U 0.0003% e tracce di Plutonio, Nettunio, Americio.

L'uranio impoverito viene utilizzato massivamente per le sue caratteristiche intrinseche:

Nell'industria petrolifera per le attrezzature di perforazione;

Nell'industria aeronautica per i dispositivi di lanciamento;

Nell'industria navale per la costruzione delle chiglie delle navi

Nell'industria spaziale come zavorra sui satelliti;

Nell'industria nucleare come materiale per schermature;

Negli impianti di ricerca come calorimetri di alta energia;

Nell'ambito dell'utilizzo militare dell'uranio impoverito va ricordato che esso viene usato:

nelle corazze dei carri armati

nelle munizioni anticarro

nei missili e proiettili vari.

L'utilizzo militare dell'uranio impoverito è dettato dalle seguenti motivazioni:

Fra l'altro dette armi (1, 2, 3, 4) in dotazione a vari eserciti (USA, UK, FR, Israele, Pakistan, Turchia, Arabia etc.) sono considerate armi convenzionali.

L'uranio impoverito può essere fino al 50% meno radioattivo dell'uranio naturale a seconda del grado di impoverimento. In particolare l'uranio impoverito usato dal dipartimento della Difesa USA è il 40% meno radioattivo dell'uranio naturale.

L'Uranio impoverito è da sempre classificato come materiale a bassa radioattività.

Per quanto riguarda il comportamento chimico dell'uranio vale la pena ricordare che è un metallo pesante e si comporta come il piombo, il tungsteno e il cadmio. Le caratteristiche chimiche dipendono ovviamente sia dalla sua forma isotopica che dal suo stato chimico. Tutti gli isotopi dell'uranio hanno lo stesso comportamento chimico fisico e poiché, l'uranio naturale, l'uranio impoverito e l'uranio hanno solo una differente percentuale dei vari isotopi essi si comportano da un punto di vista chimico fisico analogamente.

Si riportano infine alcune linee guida e raccomandazioni (ICRP, ACGIH etc.) relative alla protezione radiologica e chimica,in particolare dei lavoratori, necessarie per la discussione successiva in merito agli effetti dannosi dell’uranio.

L'esposizione alle radiazioni ionizzanti può essere divisa in esposizione esterna quando l'esposizione è prodotta da sorgenti radioattive situate all'esterno dell'organismo ed esposizione interna quando l'esposizione è prodotta da sorgenti radioattive introdotte all'interno dell'organismo.

Prima di entrare nel merito dei possibili danni provocati dall'uranio impoverito è bene fare una piccola digressione ed illustrare brevemente quelli che sono i possibili danni sia deterministici che stocastici in seguito all'esposizione alle radiazioni ionizzanti in generale.

POTENZIALI EFFETTI DANNOSI DELL'URANIO IMPOVERITO
 
 

Esposizione esterna: solo rischio radiologico

Esposizione interna: rischio radiologico + rischio chimico
 
 

ESPOSIZIONE ESTERNA

L'eventuale effetto dannoso, solo di tipo radiologico, dipende da:

È abbastanza semplice misurare e/o calcolare i campi di radiazione prodotti dall'Uranio impoverito. Detto materiale emette tre tipi di radiazione a (95%), b e g ma per lo più a e. Le alfa non rappresentano un problema perché si fermano nello strato morto della pelle. Le beta percorrono solo pochi cm nel corpo e i raggi g possono attraversare il corpo. Pertanto in sufficiente quantità potrebbero rappresentare un fattore di rischio per la salute.

Il rateo di dose alla pelle di un panetto di uranio impoverito posto a contatto della pelle stessa è dell’ordine di 2.5 mSv/h. Ovviamente detto valore diminuisce drasticamente se uno schermo protettivo (un guanto) fosse interposto.

Come è noto la pelle è relativamente poco radiosensibile in modo tale che seppur vi fosse un contatto continuo con l' uranio impoverito ci vorrebbero qualche migliaio di millisivert, dati in poco tempo, per avere qualche segnale di tipo somatico. Ma a un rateo di 2.5 mS/h ci vorrebbero un migliaio di ore a contatto. Nella figura vengono illustrati a livello qualitativo gli effetti deterministici delle radiazioni ionizzanti in rapporto alla loro quantita’ assorbita

L'esposizione esterna massima ipotizzabile per un individuo completamente contornato dall' uranio impoverito è stata calcolata essere £ 0.025 mSv/h.

L'esposizione reale massima ottenibile è quella per un individuo all'interno di un carro armato dotato di corazza all' uranio impoverito, le cui munizioni sono all’uranio impoverito. Un tipico valore misurabile è pari a 0.002 mSv/h. Guidando detto carro armato per 500 ore si potrebbe raggiungere il limite di dose per i membri del pubblico 1 mSv/anno. Vale la pena notare che il fondo ambientale è superiore a tale valore. (Trasparenza valori del fondo)

Se l' uranio impoverito entra nel corpo possono aversi sia rischi dovuti agli effetti radiologici che ad effetti chimici.

Vale la pena ricordare che l'attuale limite per l'esposizione professionale ai composti solubili dell'uranio è da mettersi in relazione alla massima concentrazione di uranio per grammo di rene. Qualsiasi tipo di effetto riscontrabile a danno dei reni a questo livello di concentrazione è da considerarsi essere piccolo e comunque transiente. Pertanto allo scopo di non far superare detti limiti per il rene, negli ambienti di lavoro è posta una limitazione nella concentrazione dell'uranio a 0.2 mg/ m3 per lavori di 8 ore/giorno con un limite di 0.6 mg/m3 per un massimo di 15 minuti.

È difficile definire un limite sicuro per l'esposizione alle radiazioni con particolare riguardo agli effetti stocastici. Come già detto viene assunta una relazione lineare senza soglia fra gli effetti e le dosi.

Il limite annuale per i membri del pubblico è pari a un mSv, per i lavoratori esposti 20mSv.

Il rischio addizionale per tumori letali per mSv assorbito è pari a 1 su 20.000 da confrontare con l'incidenza naturale (tumori mortali + malattie mortali) 1 su 100 ovvero soltanto con l'incidenza di tumori pari a 1 caso su 350 (dati riferiti all'Italia 1984).

Premesso che nel corpo umano sono mediamente presenti ~ 90 m g di uranio introdotti attraverso la dieta.

Di quest'uranio il 66% è presente nello scheletro, il 16% nel fegato, l'8% nei reni e il 10% nei restanti tessuti, possiamo passare a un esame dettagliato delle vie di introduzione dell'uranio nel corpo umano e delle vie di eliminazione .

Le vie di introduzione sono:

l'inalazione

l'ingestione

la presenza di schegge nei tessuti

esaminiamo in dettaglio

INALAZIONE

Le particelle di uranio possono entrare nel corpo attraverso il naso e/o la bocca.

A seconda della loro dimensione, alcune particelle vengono direttamente esalate, altre si depositano nelle vie respiratorie superiori e alcune altre si depositano nel polmone.

L'assorbimento e l'entrata in circolo dipende principalmente dalla solubilità o meno della forma fisico-chimica e dalla dimensione delle particelle.

In dettaglio il meccanismo funziona nel seguente modo.

Il 75% dell'uranio inalato viene esalato direttamente e solo il 25% è trattenuto nei polmoni.

Della parte trattenuta nei polmoni l'80% viene espulso attraverso il meccanismo di mucociliare pulizia bronchiale va a raggiungere il tratto gastro-intestinale dove la maggior parte viene espulso e solo una piccola parte assorbita.

Del restante 20% il 16% raggiunge i linfonodi e il restante 4% va nei reni così che soltanto l'1% della quantità inalata raggiunge il rene.

L' uranio impoverito è un metallo pesante a bassa radioattività, sul quale esistono poche informazioni sugli eventuali effetti sulla salute. Poiché comunque esso è identico, salvo per la diversa concentrazione di radioisotopi, all'uranio naturale o a quello arricchito, una grossa mole di dati è disponibile in riferimento ai lavoratori dell'industria estrattiva e nucleare. Esiste per questi lavoratori una convincente evidenza di un eccesso di casi di tumore ai polmoni (minatori) dovuto all'inalazione del radon, polveri di silicio, fumi diesel e non ultimo il fumo delle sigarette.

Per quanto riguarda l'azione chimica la maggior parte degli effetti avversi è attesa per il rene considerato l'organo bersaglio. L'uranio è considerato nefrotossico.

Nel caso specifico della ex Yugoslavia calcoli sufficientemente precisi sulle quantita’ inalabili e inalate di uranio impoverito, di gran lunga la causa piu’ importante di eventuali conseguenze sanitarie, possono essere effettuati sulla base di semplici ma realistiche ipotesi.

Vale la pena ricordare che un tipico attacco aereo a un obbiettivo militare e’ portato da tre aerei con un carico di uranio impoverito di 10 kg. L’impatto radiologico al momento dell’attacco e’ sicuramente trascurabile rispetto alle conseguenze delle esposioni e dei successici incendi, anche se i sopravvissuti potrebbero essrere esposti a molto elevate concentrazioni di uranio impoverito in aria (100 mg/m3).

Eventuali problemi di tipo radiologico e chimico possono presentarsi successivamente a causa della contaminazione superficiale. La maggior parte della polvere prodotta, considerata formata di particelle di dimensioni < di 10mm e sotto forma di ossidi insolubili (tipo S), nell’esplosione si andra’ a depositare su una superficie per esempio di 1000 m2,un quadrato poco superiore a 30 m. Nell’ipotesi conservativa che tutta al polvere si depositi sul primo millimetro di superficie, avremo al massimo una concentrazione di 6g/kg di uranio impoverito (10 kg/1500 kg di polvere del primo millimetro di tutta la superficie). Ricordando che la concentrazione di polvere in ambiente esterno normalmente polveroso e’ 50 mg/m3 e in un ambiente molto polveroso 5mg/m3 la concentrazione di uranio impoverito in aria risultera’ rispettivamente di 0.3 mg/m3 e 30 mg/m3. Tali valori sono nettamente al di sotto di quelli indicati negli standard di igiene sul lavoro per esposizione cronica a questo contaminante.

Utilizzando un fattore di conversione per inalazione per l’uranio impoverito di 1.2 *10-4 Sv/mg e considerando un volume ispirato pari a 1 m3 l’ora, la dose efficace risultante sarebbe circa 3 mSv in un ora per l’ambiente molto polveroso.

Nell’ipotesi di una esposizione continua in tale ambiente per un anno la dose efficace sarebbe dell’ordine di alcune decine di mSv.

Vale la pena ricordare che gli ambienti sono di gran lunga meno polverosi e che comunque tutte le ipotesi fatte sono peraltro molto conservative.

INGESTIONE

L'altra via di esposizione interna all'uranio impoverito è l'introduzione del contaminante attraverso l'acqua e i cibi.

L'esposizione all'uranio naturale dipende dalla dieta e da dove si vive (si ricorda che altra fonte aggiuntiva di introduzione è quella dovuta al contatto mani-bocca). Giornalmente viene introdotta una quantità di uranio fino a 3 m g.

L'uranio è poco assorbito dalle pareti gastro-intestinali come per altro è vero per altri metalli pesanti. L'uranio entra poi in circolo e viene eliminato con i metodi consueti.

CONTAMINAZIONE DOVUTA A FRAMMENTI

Altra modalità di introduzione è quella dovuta alla contaminazione di ferite e/o all'esistenza di frammenti all'interno del corpo.

Questa via di introduzione è relativa al solo personale militare in zona di operazione.

Nella guerra del Golfo alcun carri americani con corazza all' uranio impoverito furono colpiti da fuoco amico di proiettili all'uranio impoverito.

Alcuni soldati morirono altri si salvarono ma con schegge inestraibili dal corpo. Questi soldati sono tutt'ora sotto osservazione.

Vale la pena infine ricordare che l'esposizione all'uranio, inalato, ingerito e introdotto con schegge o ferite, viene diagnosticato rapidamente tramite analisi delle urine.

Vengono riportate a titolo di esempio delle tabelle.

La prima evidenzia la quantità di uranio ritenuto nei polmoni ed escreto attraverso le urine a tempi differenti dopo l'inalazione di 1 mg di uranio.

La seconda è riferita alla sola ingestione.

La terza tabella indica i limiti di introduzione per non superare i livelli di dose e di concentrazione previsti per il pubblico.

Come abbiamo precedentemente visto inalare 11 mg di uranio impoverito non e’ cosa facile: si dovrebbe sostare in un ambiente molto polveroso (concentrazione di uranio impoverito in aria pari 30 mg/m3) e respirare a un ritmo di 1 m3 l’ora per almeno 350 ore.

Per quanto riguarda l’ingestione, sempre nell’ipotesi fatte di 10 kg di uranio impoverito sparsi su 1000 m2 e nel primo millimetro, l’ingestione di una quantita’ di uranio impoverito di 400 mg comporterebbe una ingestione di almeno 70 grammi di terra.

CONCLUSIONI

TUMORE AL POLMONE

MALATTIE DEL RENE MALATTIE DEL FEGATO TUMORI ALLE OSSA

Le ossa accumulano l'uranio e pertanto si potrebbe ipotizzare qualche tipo di rischio.

Vale la pena ricordare che l'introduzione continua di uranio attraverso la dieta ~ 1.4 m g/giorno da' una dose all'osso pari a 0.25 m Gy/anno.

L'osteosarcoma d'altra parte non è stato mai osservato per dosi allo scheletro inferiori a 10 Gy e non è stato mai osservato in popolazioni esposte a qualsiasi forma di uranio.

LEUCEMIA

Quando l'uranio è inalato in forma insolubile o moderatamente solubile la più alta dose è data al polmone e successivamente alle ossa.

La dose al midollo osseo rosso, considerato l'organo bersaglio per l'induzione di leucemia, è ~ 100 volte minore di quella data ai polmoni.

Poiché la radiosensibilità è la stessa, ci si deve aspettare un minor numero di casi di leucemia di quelli per tumore ai polmoni.

Il periodo di latenza medio per le leucemie radioindotte puo' essere di circa 8 anni e 2/3 volte maggiore per gli altri tumori solidi.
Il periodo minimo di latenza per la leucemia mieloide acuta e di 2 anni, mentre per gli altri tumori va dai 5  ai 10 anni.

Sulla base dei risultati dei controlli effettuati sui veterani del Golfo, alcuni dei quali colpiti da schegge di uranio impoverito, e per i quali non sono state evidenziate a 7- 8 anni di distanza dalla esposizione insorgenza di neoplasie e/o di danni al rene, si puo’ ragionevolmente affermare che il rischio radiologico dovuto all’inalazione ingestione e ferite contaminate dall’uranio impoverito e’ pressoche’ inesistente ovvero di ordini di grandezza inferiore ad altri rischi.

Queste sono praticamente le stesse conclusioni a cui è giunta sia la commissione europea che quella italiana ad hoc nominate, che hanno recentemente terminato i lavori.

Principali conclusioni UNEP

Nessuna contaminazione significativa delle aree dove sono stati diretti i proiettili, eccetto i punti di impatto. Si riporta per confronto la concentrazione di radio in alcuni materiali da costruzione usati in Italia.

Detti punti non comportano rischi significativi per la contaminazione dell’aria, dell’acqua e dei vegetali.

Non e’ stata evidenziata peraltro alcuna contaminazione di acqua, latte, edifici e/o oggetti.

L’eventuale ingestione di polveri in seguito ad azioni effettuate nei punti di contaminazione non presenta rischi radiologici significativi.

Viene confermata la presenza di U-236 e Pu-239 in quantita’ molto piccole da non porre problemi di tipo radiologico e/o chimico. Si riporta a titolo di esempio una tabella esplicativa sulle concentrazioni di plutonio riscontrate nei campioni prelevati nella ex-Yugoslavia (i valori sono in Bq/kg di penetratore).
 
U-238
12*106 Bq/kg
U-235
1.6*105 Bq/kg
U-236
6.2*104 Bq/kg
Pu-239+Pu-240
0.8-12 Bq/kg

Ci sono 12 Bq Pu per ogni 12 106 Bq di uranio impoverito Cioe’ per ogni un kg di uranio impoverito si hanno soltanto 5 ng di plutonio.

Il problema radiologica e non e’ sempre piu’ legato all’inalazione che all’ingestione.

In un ambiente molto polveroso come gia’ detto nel caso di riferimento si avrebbe una concentrazione in aria di microgrammi di uranio impoverito per metro cubo e pertanto e’ facile la conclusione per la concentrazione di Pu.

Nel rapporto UNEP fra l’altro viene raccomandato di recuperare tutti i penetratori, di bonificare le zone, di sorvegliare la contaminazione ambientale, di utilizzare i bioindicatori per il controllo della contaminazione e di addestrare la popolazione sulle eventuali precauzioni da prendere, etc.

Conclusioni della commissione cosiddetta Mandelli (1, 2)

Per le neoplasie (ematologiche e non) considerate globalmente emerge un numero di casi inferiore a quello atteso.

Esiste un eccesso statisticamente non significativo di casi di linfoma di hodgkin e leucemia linfatica acuta, ma allo stato attuale dei numeri tale risultato puo’ essere dovuto al caso soprattutto per la LLA.

Quale è la morale che si può trarre da tutta questa storia?


 
 
 
 

Bibliografia e links di interesse:

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The daily intake of U 234-235-238, Th 228--230-232 and Ra 226-228 by New York City residents. Health Physics October 1987,  Vol. 53 N. 4
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http://www.nrpb.org.uk/Qduran.htm