Radioattività: le mappe real-time collaborative

Oltre alle tradizionali reti professionali, esistono delle reti “collaborative” che possono integrare le reti professionali o supplire alle loro lacune, come ad es. la mancanza di un sito web statale che comunichi i dati con mappe in tempo reale o le maglie altrimenti troppo larghe della rete sul territorio.

Queste reti indipendenti sfruttano la collaborazione di cittadini non necessariamente esperti e permettono di monitorare in modo trasparente e autonomo, con contatori Geiger low-cost, la radioattività prodotta da incidenti nucleari o da esplosioni nucleari, o anche da eventi “minori”, come ad esempio quello – le cui cause sono tuttora sconosciute – che nel gennaio 2017 ha portato a un aumento dei livelli di iodio-131 (un isotopo che ha un tempo di dimezzamento di soli 8 giorni) su vaste aree d’Europa.

La maggior parte di queste reti sono nate dopo l’incidente nucleare di Fukushima, dal momento che molte persone erano preoccupate per il fallout radioattivo dei reattori nucleari giapponesi, al punto che, sull’onda di quell’evento catastrofico largamente pubblicizzato dai media, i contatori Geiger acquistabili online dai pochi rivenditori (come ad es. MineralLab) andarono rapidamente esauriti.

 

La rete mondiale “Radmon”

Radmon è una rete collaborativa mondiale amatoriale che nel sito web omonimo mostra mappe interattive del mondo e delle sue singole zone – come ad esempio l’Europa – con sopra indicate le stazioni di misura ed i valori di radiazioni da esse misurate, espressi in “conteggi al minuto” (CPM).

I CPM sono l’unità di misura standard per le radiazioni alfa e beta, e sono comunemente utilizzati per esprimere in termini numerici le radiazioni di fondo rivelate con un contatore Geiger. Ad ogni modo, un’altra unità comune dei moderni rivelatori di radiazione digitali sono i μSv/h, che esprime la dose fisica di radiazione ionizzante alla quale si è esposti nell’arco di un’ora.

Cliccando sull’icona di una qualsiasi stazione della mappa, è possibile visualizzare anche l’intensità della dose, in μSv/h, e un grafico nel tempo del relativo valore, riferito naturalmente alle ultime misure effettuate. Cliccando poi una seconda volta sul grafico, è possibile visualizzare un bel grafico a tutto schermo, che è possibile apprezzare in tutti i suoi dettagli.

Il grafico del numero di conteggi al minuto (CPM), e relativa media mobile, rilevati da una delle stazioni della rete Radmon.

A seconda della localizzazione geografica, del livello di altitudine e del modello del contatore Geiger, il livello di radiazione di fondo potrebbe essere compreso mediamente fra 5 e 75 CPM (corrispondenti ad altrettanti “bip”al minuto se è attivo il segnalatore sonoro) e, sebbene i livelli di radiazione di fondo siano casuali, sarebbe insolito che tali livelli di fondo superassero i 100 CPM.

Così, il “Livello di allarme” per la mappa si può considerare 100 CPM, se non diversamente indicato. Ad ogni modo, Radmon dispone di un sistema di allarme che può essere abilitato, disabilitato e regolato dall’utente in base all’apparecchio di misura usato, nonché alla sua configurazione e posizione. L’indipendenza della rete è garantita dal fatto che Radmon si finanzia solo attraverso le donazioni.

Sono molti gli sperimentatori e gli appassionati che fanno parte della rete di monitoraggio Radmon, che conta numerose stazioni in Europa ed alcune anche in Italia. È possibile inviare le letture del livello di radiazioni e dell’intensità della dose da una vasta gamma di contatori Geiger, sia costruiti a casa a partire da un kit sia di tipo commerciale, ed è fornito un elenco di quelli compatibili.

È possibile inviare dati a Radmon – affinché li mostri sulla mappa online – tramite l’applicazione Windows RadLog, lo script python “pyradmon”, lo script BASH o con un proprio codice. RadLog, in particolare, ha molte funzioni utili: condivisione di dati ad altri utenti, funzioni FTP ed email, etc. È inoltre possibile mettere grafici e indicatori della lettura corrente sul proprio sito web. In caso di dubbi o domande riguardanti, ad esempio, gli aspetti tecnici, è disponibile un forum.

 

La rete internazionale “Radiation Network”

Si tratta di una rete amatoriale mondiale (con relativo sito web) grazie alla quale qualsiasi cittadino medio può vedere in tempo reale – su mappe del globo o locali aggiornate ogni minuto – quali livelli di radiazione ci sono in varie parti del mondo: in particolare negli USA, ma anche in Giappone e in Europa.

La rete si avvale di stazioni di monitoraggio gestite da volontari sparse in molti luoghi del pianeta. Se quindi sei appassionato di scienza o tecnologia – o hai un particolare interesse per la tutela dell’ambiente – puoi aderire al network, che così si espanderà sempre più. Tutto ciò che serve è avere un Rivelatore di Radiazioni compatibile, da porre all’esterno della casa, e il software di Radiation Network.

In pratica, i vari membri della rete utilizzano diversi modelli di contatori Geiger digitali con capacità di datalogging, acquisiscono in tempo reale i dati sul livello di radiazione con il proprio computer, tramite un cavo dati (ad es. RS-232), e poi li condividono sul sito di Radiation Network, grazie al programma GeigerGraph, un software di rete per inviare i dati in tempo reale tramite Internet.

L’interpretazione delle mappe mostrate nel sito di Radiation Network è molto facile. Con riferimento alla leggenda mostrata nell’angolo in basso a sinistra di ciascuna mappa, si possono individuare le stazioni di monitoraggio che in una certa area contribuiscono con i dati sulle radiazioni a quella mappa.

Una mappa con le stazioni europee della rete e le centrali nucleari (11/11/2017).

I numeri che appaiono su ciascuna mappa in corrispondenza di ogni stazione di monitoraggio attiva rappresentano le “radiazioni per minuto” (o CPM, come viene comunemente abbreviato) e, in condizioni normali, quantificano il livello della radiazione di fondo, cioè la radiazione ambientale dovuta in particolare alla radiazione cosmica, nonché quella naturale proveniente dalla crosta terrestre e dall’aria.

Il “Livello di allarme” per la mappa delle radiazioni, al solito, è 100 CPM. Quindi, se si visualizzano delle stazioni di monitoraggio con un valore CPM superiore a 100 – indicato da un simbolo di avviso su quelle stazioni – significa probabilmente che una qualche sorgente radioattiva artificiale è responsabile della radiazione aggiuntiva rispetto a quella normale del fondo naturale di radiazioni ionizzanti.

Radiation Network non è affiliata con il Governo americano e pertanto non ha i fondi di un Ente statale, che può metter su centinaia o migliaia di stazioni del genere. Perciò, il contributo di nuovi membri è importante ed è ancora più utile per avere dei rivelatori di radioattività collocati su edifici in prossimità di impianti nucleari, di discariche abusive, di strutture militari, e dei confini nazionali.

 

Uno straordinario modello open-source: “Safecast”

Safecast è un’organizzazione internazionale e volontaria nata nel 2011, dopo l’incidente nucleare di Fukushima, dato che dalle autorità giapponesi non venivano diffuse pubblicamente informazioni accurate e affidabili. Safecast è stata creata in risposta e ha iniziato rapidamente a monitorare, raccogliere e condividere apertamente informazioni sulle radiazioni ambientali (e su altri inquinanti).

Subito dopo l’incidente, un gruppo di volontari – dopo aver raccolto 33.000 dollari con il crowd-funding – inserì una serie di contatori Geiger in altrettanti contenitori, creando un kit con il quale chiunque poteva misurare l’intensità della radioattività presente all’esterno della sua casa. Dopo aver lanciato la rete con 100 kit, in breve tempo, con oltre 800 sensori ormai in rete, l’idea della no-profit Safecast si è trasformata nella più grande raccolta di dati sulle radiazioni ionizzanti nella Storia.

Il kit di Safecast era stato progettato appositamente e consisteva, essenzialmente, in un contenitore al cui interno si trovava un contatore Geiger digitale tascabile ed una scheda open-source Arduino. L’involucro rendeva il dispositivo resistente alle intemperie, ed anche più compatto e portatile per i volontari che volevano mappare le radiazioni in zone diverse da quelle del cortile di casa.

Oggi, il kit proposto da Safecast nel proprio sito e su Amazon si chiama “Bgeige Nano” ed è ancora più piccolo e compatto, oltre ad avere un look assai accattivante. Inoltre, è un dispositivo mobile dotato di Gps, tubo Geiger “pancake”, batteria e capacità di datalogging, per cui lo potete portare in giro quando vi muovete – su biciclette, treni, auto e altri mezzi di trasporto – ed usarlo anche sul posto di lavoro. E, grazie al bluetooth di cui dispone, è comodamente gestibile attraverso uno smartphone.

Il kit Bgeige Nano e relativa app, in vendita su Amazon.

Il “Nano” può, naturalmente, essere usato anche per prendere letture statiche e misure di contaminazione. Nella modalità di registrazione, effettua una misurazione ogni 5 secondi e registra le coordinate del tempo e della posizione. Il costo è assolutamente in linea con i rivelatori di questa fascia, ma il bello è che questo costituisce per molti aspetti un prodotto migliore e più completo, oltre che unico. Inoltre, grazie alla sue caratteristiche e alla sua leggerezza, è l’ideale per l’utilizzo su un drone.

Safecast ha permesso alle persone di monitorare facilmente le proprie case ed ambienti – e, muovendosi con auto e treno, anche intere vie di comunicazione a lunga distanza – e di liberarsi dalla dipendenza dal Governo e da altre istituzioni per questo genere di informazioni essenziali. Il valore e la credibilità dei dati di Safecast sono stati rapidamente riconosciuti in Giappone e all’estero e Safecast è diventata presto “la” fonte indipendente di informazioni sulle radiazioni in Giappone e altrove.

La comunità di Safecast è aperta e non parziale, e comprende persone di tutte le età e di tutti i ceti sociali, che possono così ad es. sapere se vivono in un posto sicuro oppure no. Anche se la rete per ora copre soprattutto il Giappone, la squadra – inizialmente piccola – è cresciuta nel tempo ed include oltre 100 volontari nel resto del mondo, costituendo uno dei più grandi progetti nel suo genere.

Se si va nel sito web di Safecast e poi si clicca su “Map” si accede a una mappa a dir poco spettacolare – con le stazioni ed i relativi dati: CPM, dose in μSv/h, latitudine, longitudine – la quale, anche rispetto ai dati oggi forniti dai siti statali giapponesi, è più coerente e dettagliata. Nelle zone inquinate da sorgenti radioattive artificiali, infatti, le letture possono differire da una strada all’altra, mentre le autorità in molti Paesi si limitano a fornire un’unica lettura valida per un’intera città o regione!

La mappa di Safecast relativa alla zona vicino Fukushima (11/11/2017).

Ora, l’organizzazione sta cercando di utilizzare le stesse tecnologie di mappatura per combattere altri problemi ambientali in tutto il mondo. Nel 2012, Safecast ha vinto una sovvenzione di 400.000 dollari dalla Fondazione Knight per mappare l’inquinamento atmosferico nelle grandi città di tutto il mondo. Da allora, sta collaborando con l’MIT Media Lab e con Google per lavorare su sensori ad hoc per l’aria.

Safecast dispone del più vasto database open di misure della radiazione di fondo: oltre 50 milioni, ed è in crescita esponenziale, grazie alla trasparenza e indipendenza mostrata dall’organizzazione, che sta attualmente sviluppando una rete di sensori per monitorare la qualità dell’aria, e precisamente: PM1.0, PM2.5, monossido di carbonio, biossido di azoto, ozono e metano.

Con una diffusione globale in continua espansione, Safecast non solo è una fonte affidabile e imparziale di informazioni ambientali che i cittadini possono utilizzare per prendere decisioni, ma utilizzando le nuove tecnologie ed i social media cerca di creare un esempio da emulare per i “cittadini scienziati” di tutto il mondo, che possono così partecipare e, soprattutto, acquistare potere.

 

Il progetto statale francese “Open Radiation”

Open Radiation è un progetto scientifico partecipativo sostenuto dall’Istituto per la Radioprotezione e la Sicurezza Nucleare (IRSN) francese. Il progetto mira a consentire a un ampio pubblico di misurare e condividere la radioattività ambientale a fini scientifici, integrando quindi la rete tradizionale che avrebbe altrimenti maglie troppo grosse per essere utile in molte situazioni di criticità locali.

Essa dovrebbe essere entrare in attività nel corso del 2018 e si baserà su un app per smartphone per condividere con esso i dati raccolti (oltre ad esperienze attraverso i social media) e su un sito web, non ancora online. App e sito favoriranno la semplicità, per offrire un’esperienza utente ottimale e incoraggiare la partecipazione del maggior numero di persone all’iniziativa, fornendo un’opportunità unica per la gestione ottimale delle emergenze e per la comunicazione trasparente con il pubblico.

L’architettura del sistema Open Radiation, con la relativa app.

Tali misurazioni hanno infatti due grandi obiettivi. Il primo è di consentire a ciascun individuo del pubblico (essendo un Ente statale “di tutti”) di valutare il proprio rischio relativo alla radioattività; e il secondo è quello di fornire dati “in tempo reale” dal campo in varie località, in particolare nella fase iniziale di una ipotetica situazione di emergenza (si pensi, ad esempio, ad un attacco terroristico con una bomba “sporca” o con un drone), il che potrebbe rivelarsi molto utile per la gestione dell’emergenza.

L’obiettivo del progetto è quello di offrire al pubblico l’opportunità di essere un attore per le misurazioni geolocalizzate della radioattività nell’ambiente usando delle app scaricabili sullo smartphone e un dosimetro Geiger esterno che potrà comunicare con lo smartphone via bluetooth, oppure essere collegato ad esso via cavo – un po’ come si farebbe con un microfono esterno – ma probabilmente vi sarà anche la possibilità di usare una camera CMOS e di inserire le letture in maniera manuale.

La sfida è quella di far operare il sistema in tempi “tranquilli” affinché sia utile in caso di un’emergenza improvvisa, sfruttando un approccio collaborativo allo scopo di ottenere dati complementari a quelli esistenti, compresi quelli di reti amatoriali. Il progetto permetterà anche di consolidare la conoscenza scientifica su piccola scala del fondo di radiazione ionizzante, di generare avvisi in caso di problemi e di fornire istruzioni e formazione al pubblico per una chiara comprensione delle misure.

 

Riferimenti bibliografici:

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