مواد رادیواکتیو دارای یک هسته اتمی ناپایدار هستند که به طور خود به خود تجزیه می شود و در این فرآیند پرتوهای غنی از انرژی یا یونیزه ساطع می کند. این تشعشع توسط حواس انسان قابل تشخیص نیست.

رادیواکتیویته توسط دانشمند فرانسوی Antoine Henri Becquerel در سال ۱۹۸۶ به طور عملی به طور تصادفی کشف شد، در حالی که او در مورد فلورسانس اورانیوم دوگانه و سولفات پتاسیم تحقیق می کرد. او کشف کرد که اورانیوم به طور خود به خود تشعشع ساطع می کند. بعداً مشخص شد که عناصر دیگری به جز اورانیوم نیز این توانایی را دارند که بدون اینکه قبلاً برانگیخته شده باشند، تابش ساطع کنند. این خاصیت را رادیواکتیویته یا تشعشع نامیدند.

تاریخچه کشف رادیواکتیو

کشف رادیواکتیو تعداد زیادی از تحقیقات را در مورد این موضوع آغاز کرد. شاید مرتبط ‌ترین موارد در رابطه با خصوصیات سایر مواد رادیواکتیو توسط پیر و ماری کوری، زوج فرانسوی انجام شد. در سال ۱۸۹۸ آنها پلونیوم و رادیوم را کشف کردند.

ماهیت تشعشعات ساطع شده و پدیده رادیواکتیویته در انگلستان توسط ارنست رادرفورد و تا حدی توسط فردریک سودی مورد مطالعه قرار گرفت. و در نهایت کشف شد که تشعشعات ساطع شده می تواند از سه نوع مختلف به نام های آلفا، بتا و گاما باشد و در پایان فرآیند اتم رادیواکتیو اولیه به اتمی با ماهیت متفاوت تبدیل شد. یعنی آنچه اتفاق افتاد تبدیل از یک گونه اتمی به گونه دیگر بود. همچنین گفته می شود این بخشی از فناوری فعلی است که اتم رادیواکتیو دچار زوال می شود.

رادیواکتیویته یک واکنش هسته ای «تجزیه خود به خود» است. این بدان معنی است که یک هسته ناپایدار به یک هسته پایدارتر تجزیه می شود، در حالی که در همان زمان «تابش» ساطع می کند. هسته دختری که از این تجزیه حاصل می شود ممکن است پایدار نباشد و بنابراین به هسته سوم تجزیه می شود، که سپس می تواند روند را ادامه دهد تا در نهایت یک هسته پایدار تولید شود.

تشعشعات رادیواکتیو

انواع مختلفی از ذرات یا امواج وجود دارد که ممکن است از یک هسته رادیواکتیو خارج شوند. ذرات آلفا، ذرات بتا، پرتوهای گاما و نوترون ها رایج ترین اشکال تشعشعات یونیزه کننده (یعنی خطرناک) هستند.

ذرات آلفا

این ذرات آلفا نامیده می شوند زیرا اولین ذرات کشف شده بودند و از ۲ پروتون و ۲ نوترون تشکیل شده اند. اغلب، اتم های بزرگ با انتشار یک ذره آلفا پرانرژی تجزیه می شوند. این ذرات نسبتاً بزرگ و دارای بار مثبت هستند و بنابراین به خوبی به ماده نفوذ نمی کنند. یک تکه کاغذ نازک می تواند تقریباً هر ذره آلفا را متوقف کند. با این حال، ذرات باعث آسیب شدید به مواد می شوند که با جابجایی اتم ها در حین کند شدن، متوقف می شوند.

ذرات بتا

ذرات بتا الکترون های پر انرژی هستند که از هسته ساطع می شوند. آنها زمانی متولد می شوند که یک نوترون به یک پروتون تجزیه می شود. از آنجایی که نوترون ها ذرات خنثی هستند و پروتون ها مثبت هستند، بقای بار نیاز به گسیل یک الکترون با بار منفی دارد. برخی از ایزوتوپ ها با تبدیل یک پروتون به نوترون تجزیه می شوند و در نتیجه یک پوزیترون (یک ضد الکترون) منتشر می کنند. این ذرات بیش از ذرات آلفا در ماده نفوذ می کنند و برای متوقف کردن بیشتر ذرات بتا به یک صفحه آلومینیومی کوچک نیاز است.

اشعه گاما

پرتوهای گاما فوتون هایی هستند که از هسته ساطع می شوند. اغلب یک اتم در حالت برانگیخته با تابش پرتو گاما تحریک می شود. پرتوهای گاما شبیه امواج نور و اشعه ایکس هستند، با این تفاوت که معمولاً دارای فرکانس بسیار بالاتر و در نتیجه پرانرژی ‌تر هستند. این تشعشع هیچ باری ندارد و می تواند به راحتی در بیشتر مواد نفوذ کند و برای محافظت از آن به آجر سربی نیاز است.

رادیواکتیو چیست و انواع تابش رادیواکتیو کدامند؟

تابش رادیواکتیو چگونه وارد بدن انسان می شود

به دلیل واپاشی رادیواکتیو، رادیواکتیویته به طور مداوم کاهش می یابد. این روند همچنین در مورد تشعشعات مواد رادیواکتیو و در نتیجه برای زباله ها نیز صدق می کند که با گذشت زمان کاهش می یابد تا به سطوح ناچیز برسد. برای حفاظت از انسان و محیط زیست، این زباله ها باید در یک مخزن زمینی عمیق که در آن موانع ایمنی به طور قابل اعتماد زباله ها را در بر می گیرد، دفع شوند.

مواد رادیواکتیو می توانند از طریق تنفس یا با مواد غذایی وارد بدن شوند و سپس در داخل بدن دچار زوال شوند (تابش داخلی). ما تنها با اجتناب از بلع رادیونوکلئیدها می توانیم از خود در برابر تشعشعات داخلی محافظت کنیم.

مواد رادیواکتیو طبیعی

مقدار کمی از رادیواکتیویته طبیعی را می توان در همه جا از جمله در سنگ ها و خاک، در مصالح ساختمانی، در غذا و در هوایی که تنفس می کنیم، یافت. بنابراین بدن ما به طور مداوم مقادیر ناچیزی از مواد رادیواکتیو مانند پتاسیم ۴۰ را که عمدتاً در بافت عضلانی ادغام می شود،جذب می کند.

مواد رادیواکتیو طبیعی در ابتدا در ستارگان در حال انفجار (ابر نواخترها) شکل گرفتند و سپس در طول شکل ‌گیری سیاره ما وارد آن شدند. فروپاشی آنها سهم قابل توجهی در گرمای زمین گرمایی دارد. تا حد کمی، مواد رادیواکتیو طبیعی نیز از طریق تعامل با تشعشعات کیهانی در جو به شکل گیری ادامه می دهند.

کاربرد مواد رادیواکتیو در پزشکی

از تکنیک های رادیواکتیو نیز در پزشکی و درمان بسیار استفاده می شود تصویربرداری هسته ای و رادیوداروها در حال حاضر کمک بسیاری به تشخیص و درمان بیماری ها می کنند.

یک مثال ید رادیواکتیو (I-131) بیش از ۵۰ سال است که برای درمان سرطان تیروئید و پرکاری تیروئید یا تیروئید پرکار استفاده می شود. در حال حاضر، برای درمان لنفوم غیر هوچکین و درد استخوان ناشی از انواع سرطان نیز استفاده می شود. همانطور که سلول های تیروئید یا سلول های سرطانی این ماده را جذب می کنند، آنها را از بین می برد.

در آینده، ممکن است بتوان شیمی درمانی را با تصویربرداری دارویی که فقط به سلول های سرطانی متصل می شوند، انجام داد. به این ترتیب، شیمی درمانی فقط سلول های هدف را می کشد و نه بافت سالم مجاور را. این امر برخی از عوارض جانبی شیمی درمانی را کاهش می دهد.

رادیو ایمونوتراپی (RIT) پزشکی هسته ای (پرتودرمانی) را با ایمونوتراپی ترکیب می کند. ایمونوتراپی درمانی است که فعالیت سلولی را در بدن تقلید می کند. ترکیب این دو نوع درمان به این معنی است که داروی هسته‌ای را می‌توان مستقیماً به سلول‌هایی که به آن نیاز دارند، هدف قرار داد.

چرا رادیواکتیو خطرناک است

پرتوهای آلفا، بتا و گاما همگی اشکال پرتوهای یونیزه هستند. آنها انرژی زیادی را به اتم ها و مولکول های مواد تابیده شده منتقل می کنند. این پرتوها می تواند باعث تجزیه ترکیبات شیمیایی و در نتیجه آسیب به سلول ها، بافت ها و اندام ها شود.

این سه نوع تشعشع به بافت انسان تا اعماق مختلف نفوذ می کنند. پرتوهای آلفا برد کوتاهی دارند و تنها می توانند در کسری از میلی متر به لایه بالایی پوست نفوذ کنند. پرتوهای بتا دارای برد چند میلی متری هستند و بنابراین قادر به نفوذ به تمام لایه های پوست هستند. اشعه گامای غنی از انرژی به طور کامل در بدن انسان نفوذ می کند، در سراسر بافت پخش می شود و در نتیجه اشعه را کمی ضعیف می کند.

تشعشعات حاصل از منابع طبیعی و مصنوعی تنها از نظر منشأ متفاوت هستند اما در خواص و اثرات آن تفاوتی ندارند. ما می توانیم با استفاده از محافظ مناسب، حفظ فاصله ایمن و با محدود کردن زمان قرار گرفتن در معرض از خود در برابر یک منبع تابش خارجی محافظت کنیم.