رادیو اکتیو چیست

معمولا بسیاری از افراد این سوال را که رادیواکتیو چیست را مطرح میکنند اگر دوست دارید با جواب آن آشنا شوید بهتر است بدانید که رادیواکتیو یک پدیده فیزیکی است که به واپاشی هسته‌ی اتم‌ها مرتبط است. هنگامی که هسته‌ی ناپایدار (مثلاً هسته‌های اورانیوم یا پلوتونیم) واپاشی می‌شوند انرژی زیادی آزاد می‌شود و اشعه‌های تابشی به دنبال این فرآیند ایجاد می‌شوند. این اشعه‌ها ممکن است شامل پرتوهای آلفا، بتا، گاما و نوترون باشند که خصوصیات واپاشی هسته‌ را نشان می‌دهند. واپاشی هسته‌ ممکن است به صورت طبیعی در فرآیندهای طبیعی یا مصنوعی در نتیجهٔ فعالیت انسانی رخ دهد. برای مثال، در نیروگاه‌های اتمی هسته‌های سنگین مانند اورانیوم یا پلوتونیم به وسیلهٔ فیزیکدانان کنترل شده و واپاشی می‌شوند. این واپاشی انرژی زیادی را ایجاد می‌کند که برای تولید برق استفاده می‌شود. به طور کلی رادیواکتیو درک فرایند واپاشی هسته و تولید اشعه‌های تابشی به دنبال آن را نشان می‌دهد که یکی از مباحث پیچیده و مهم در زمینهٔ فیزیک هسته‌ای است.

انواع واپاشی رادیواکتیو را معرفی کنید؟

واپاشی رادیواکتیو یک پدیده فیزیکی است که بر اثر واپاشی هسته‌های ناپایدار اتمی ایجاد میشود. هنگام واپاشی رادیواکتیو انرژی زیادی آزاد می‌شود و اشعه‌های تابشی به دنبال این فرآیند ایجاد می‌شوند. این اشعه‌ها می‌توانند شامل پرتوهای آلفا، بتا، گاما و نوترون باشند که هر کدام خصوصیات واپاشی هسته‌ای را نشان می‌دهند. در زیر انواع اصلی واپاشی رادیواکتیو را معرفی کرده ایم.

واپاشی آلفا

واپاشی آلفا یکی از انواع واپاشی هسته‌ای است که در آن یک هسته ناپایدار یک ذره آلفا (یک هسته هلیوم با ۲ پروتون و ۲ نوترون) را تابش می‌دهد. این نوع واپاشی معمولاً در هسته‌های سنگین مانند اورانیوم-۲۳۸ و رادیم-۲۲۲ رخ می‌دهد. در واپاشی آلفا هسته‌ی ناپایدار تجزیه می‌شود و یک ذره آلفا به وسیلهٔ فرآیند انتقال پروتون و نوترون از هسته خود تولید می‌کند. این ذره آلفا دارای بار مثبت دو واحد است و از طریق یک پروسه‌ی کوانتومی نادر با سرعت بالایی حرکت کرده و به محیط اطراف پرتاب می شود.

واپاشی آلفا اثرات بسیار کمی بر روی محیط اطراف دارد زیرا ذره آلفا به خاطر بار مثبت بالایی که دارد به راحتی با الکترون‌های محیط برخورد می‌کند و در مسافت کوتاهی متوقف می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که واپاشی آلفا به طور معمول به عنوان یک منبع تابش داخلی در مواد موجود در طبیعت و اشیاء معمولی مانند سنگ‌ها و مواد ساختمانی مورد توجه قرار گیرد. در ضمن از آلفا به عنوان یک نوع تابش درمانی در درمان برخی از انواع سرطان‌ها نیز استفاده می شود.

واپاشی بتا

واپاشی بتا یکی دیگر از انواع واپاشی هسته‌ای است که در آن یک نوترون در هسته اتمی تبدیل به یک پروتون و یک الکترون می‌شود و الکترون تولید شده به عنوان یک پرتو بتا تابش داده میشود. این نوع واپاشی معمولاً در هسته‌های پایه مانند کبالت-۶۰ و فسفر-۳۲ رخ می‌دهد. واپاشی بتا از دو نوع بتا منفی (الکترون) و بتا مثبت (پوزیترون) تشکیل شده است. هنگامی که یک هسته ناپایدار واپاشی بتا می‌کند یک نوترون به یک پروتون تبدیل می‌شود و یک الکترون از هسته خارج می‌شود. این الکترون که به عنوان یک پرتو بتا شناخته می‌شود با سرعت بالایی از هسته خارج می‌شود. پرتوهای بتا نیز در برخی از کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند از جمله تشخیص و درمان برخی از بیماری‌های سرطانی.

واپاشی گاما

واپاشی گاما یکی از انواع واپاشی هسته‌ای است که پس از واپاشی آلفا یا بتا یک فوتون گاما (پرتوی با انرژی بالا) تولید می‌شود که به طور معمول همراه با واپاشی‌های دیگر رخ می‌دهد. این نوع تابش از داخل هسته‌ی ناپایدار به دنبال تغییرات انرژی برای رسیدن به وضعیت پایدارتر به وجود می‌آید. پرتوهای گاما دارای انرژی بسیار بالایی هستند و موجب تغییرات در ساختار هسته‌های اتمی می‌شوند. این اشعه‌ها به دلیل قدرت و انرژی زیادی که دارند می‌توانند به طور عمیق به مواد نفوذ کرده و تاثیرات مختلفی را در محیط اطراف ایجاد کنند. واپاشی گاما به عنوان یکی از اجزای اصلی تابش پس‌زمینه واپاشی هسته‌ای محسوب می‌شود و در بسیاری از موارد در پزشکی، صنعت و علوم هسته‌ای استفاده می‌شود.

واپاشی نوترون

واپاشی نوترون نیز یکی دیگر از انواع واپاشی هسته‌ای است که در آن یک هسته اتمی یک یا چند نوترون را تابش می‌دهد. این نوع واپاشی معمولاً در فرآیندهای هسته‌ای مانند واپاشی زنجیره‌ای رخ می‌دهد. در واپاشی نوترونی نوترون‌هایی با انرژی بالا به طور مستقیم یا غیرمستقیم از یک هسته ناپایدار به بیرون انتقال می‌یابند و در اطراف آن تابش داده میشوند. این نوع واپاشی به دلیل اثراتش بر مواد و تغییر ساختار هسته‌های اتمی در مطالعات هسته‌ای و کاربردهایی مانند ایجاد انرژی در نیروگاه‌های هسته‌ای و تولید مواد شیمیایی رادیواکتیو بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این انواع واپاشی هسته‌ای همچنین در فناوری‌های پرتو درمانی و تشخیصی بسیار مهم می‌باشند.

معرفی عناصر رادیو اکتیو

در طی واپاشی هسته ی اتم‌های ناپایدار مواد معدنی و عناصر شیمیایی مواد رادیواکتیو را تشکیل می‌دهند. چنین موادی شامل: مواد معدنی طبیعی که رادیواکتیو هستند و مواد معدنی که به صورت اصطلاحی تولید شده‌اند میشوند. ما در اینجا برای آشنایی شما با عناصر رادیو اکتیو بعضی از آنها را معرفی کرده ایم.

• اورانیوم (Uranium – U): اورانیوم یکی از عناصر پر اهمیت و رایج رادیو اکتیو است. این عنصر در طبیعت به صورت ایزوتوپ‌های مختلفی یافت می‌شود. اما ایزوتوپ U-235 و U-238 به‌طور خاص برای انرژی هسته‌ای استفاده می‌شوند.
• پلوتونیم (Plutonium – Pu): پلوتونیم یک عنصر رادیو اکتیو با شماره اتمی ۹۴ و علامت Pu است که به صورت مصنوعی تولید می‌شود و در تولید سلاح‌های هسته‌ای و نیروگاه‌های اتمی استفاده می‌شود.
• توریم (Thorium – Th): توریم یک عنصر رادیو اکتیو است که از لحاظ معدنی بسیار فراوان است و به‌طور طبیعی در پوسته زمین یافت می‌شود. این عنصر از لحاظ پتانسیل رادیواکتیو می‌تواند گزینهٔ مناسبی برای تولید انرژی هسته‌ای باشد.
•  آمریسیوم (Americium – Am): آمریسیوم یک عنصر شیمیایی مصنوعی است که برای استفاده در سنجنده‌های دما و منابع اشعه‌ای کاربرد دارد.
• رادیم (Radium – Ra): رادیم یک عنصر شیمیایی فلزی است که به صورت طبیعی در کانسارهای اورانیوم و توریم یافت می‌شود. این عنصر به خوبی به عنوان منبع اشعه‌های گاما و بتا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• رادون (Radon – Rn): رادون یک گاز بی‌بو و بی‌رنگ است که به‌طور طبیعی از واپاشی هسته‌ای رادیم تولید می‌شود. این گاز به عنوان یک منبع از اشعه‌های آلفا بسیار مهم است.
• سزیم (Cesium – Cs): سزیم یک عنصر رادیو اکتیو با شماره اتمی ۵۵ و علامت Cs است که به طور طبیعی در پوسته زمین یافت می‌شود. این عنصر برای تولید ساعت‌های اتمی، تغذیه‌ی باتری‌های هسته‌ای و در تحقیقات علمی برای بررسی زمان بندی هسته‌ای استفاده می‌شود.
• پرومتیم (Promethium – Pm): پرومتیم یک عنصر شیمیایی مصنوعی است که از گروه لانتانیدها است. این عنصر به‌طور اصطلاحی برای تولید انرژی هسته‌ای و در تحقیقات برای کاربردهای هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• تکنتیم (Technetium – Tc): تکنتیم یک عنصر رادیواکتیو مصنوعی است که اولین بار توسط فیزیکدانان در دهه ۱۹۳۰ میلادی تولید شد. این عنصر به‌طور گسترده برای تصویربرداری هسته‌ای و درمان‌های پزشکی استفاده می‌شود.
• فرانسیوم (Francium – Fr): فرانسیوم یکی از عناصر رادیواکتیو نادر و بسیار کمیاب است که به‌طور طبیعی یافت نمی‌شود و فقط به صورت مصنوعی تولید می‌شود. این عنصر به‌طور اصطلاحی برای تحقیقات علمی و تولید انرژی هسته‌ای استفاده می‌شود.
• یودین (Iodine – I): یودین یک عنصر رادیواکتیو با شماره اتمی ۵۳ و علامت I است که در طبیعت به صورت گسترده وجود دارد. این عنصر برای تولید تصویربرداری پزشکی و در تحقیقات هسته‌ای استفاده می‌شود.
• کلر (Chlorine – Cl): کلر نیاز یک عنصر رادیواکتیو با شماره اتمی ۱۷ و علامت Cl است که در طبیعت به صورت گسترده وجود دارد. این عنصر برای پزشکی هسته‌ای و کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این فهرست تنها چند نمونه از عناصر رادیواکتیو است که در زمینه‌های مختلف از جمله صنایع هسته‌ای، پزشکی، صنعت و تحقیقات علمی استفاده می‌شوند. هر یک از این عناصر دارای ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فردی هستند که نقش مهمی در تکامل فناوری‌ها و کاربردهای علمی این روزها دارند.

اثرات بیولوژیکی مواد رادیواکتیو کدام اند؟

مواد رادیواکتیو می‌توانند اثرات بیولوژیکی مختلفی را در بدن انسان و سایر موجودات زنده ایجاد کنند. این اثرات ممکن است از طریق تماس مستقیم با اشعه‌های تابشی که توسط مواد رادیواکتیو تولید می‌شوند یا از طریق مصرف مواد آلوده شده یا تماس با سطوح آلوده شده ایجاد شوند. برخی از اثرات بیولوژیکی این مواد شامل موارد بیان شده در این جا میشوند.

• آسیب به DNA: اشعه‌های تابشی مواد رادیواکتیو می‌توانند به DNA در سلول‌های بدن صدمه وارد کنند و باعث تغییرات ژنتیکی، شکستگی‌های دی‌اکسی‌ریبونوکلئیک اسید (DNA) یا ایجاد موتیشن‌های سلولی شوند که ممکن است منجر به بروز بیماری‌های مختلف از جمله سرطان شوند.
• آسیب به سلول‌های سلامتی: اشعه‌های تابشی می‌توانند سلول‌های سالم بدن را تخریب کرده و منجر به آسیب‌هایی در اندازه‌های مختلف از ساده تا جدی شوند که می‌تواند به طور موقت یا دائمی باشد.
• آسیب به سیستم ایمنی: برخی از مواد رادیواکتیو می‌توانند به سیستم ایمنی بدن آسیب برسانند و باعث کاهش توانایی بدن در مقابله با عفونت‌ها و بیماری‌های مختلف شوند.
• آسیب به بافت‌های حیاتی: اثرات بیولوژیکی مواد رادیواکتیو ممکن است به بافت‌های حیاتی بدن مانند بافت‌های مغزی، قلبی یا کلیوی آسیب برسانند و باعث عملکرد نامناسب این اعضا شوند.

در کل اثرات بیولوژیکی مواد رادیواکتیو به وسیلهٔ اشعه‌های تابشی آن‌ها ایجاد می‌شوند و می‌توانند از آسیب‌های سطحی گرفته تا مشکلات جدی و خطرناکی مانند سرطان و آسیب‌های ژنتیکی را به دنبال داشته باشند.