Question

opisz zastosowanie substancji promieniotwórczych. Wskazać źródła literatury

Answer 1

Izotopy promieniotwórcze stanowią bardzo ważny element do badań w wielu dziedzinach nauki. Obecnie są bardzo przydatne m.in.: w medycynie, w przemyśle zbrojeniowym oraz wielu dziedzinach techniki i nauki.
Jednym z ważniejszych zastosowań izotopów promieniotwórczych jest zastosowanie lecznicze. Medycyna nuklearna zajmuje się zastosowaniem izotopów promieniotwórczych w rozpoznawaniu i leczeniu chorób oraz w badaniach naukowych. Zastosowanie diagnostyczne izotopów promieniotwórczych polega na wprowadzeniu substancji promieniotwórczej do tkanek i narządów danego organizmów, a następnie na rejestrowaniu promieniowania za pomocą detektorów umieszczonych poza badanym obiektem. Zgromadzenie substancji promieniotwórczej w tkance lub danym narządzie oraz jej rozkład pozwalają na wysnucie wniosków diagnostycznych. Obecnie stosuje się około 200 różnych związków, znakowanymi izotopami promieniotwórczymi, które są dobierane w zależności od tego jaki narząd będzie badany i jakich oczekuje się rezultatów. Metodami izotopowymi można badać m.in.: morfologię nerek, czynności miąższu nerkowego oraz rozdział krwi w łożysku naczyniowym. Do czasu odkrycia radioizotopów stosowano w tym celu promieniowanie rentgenowskie lub promieniowanie g radu. Obecnie coraz częściej stosuje się promieniowanie g emitowane przez kobalt 60. W celu ochrony ludzi obsługujących aparaturę z kobaltem 60 umieszcza go się w bardzo grubej osłonie. Promieniowanie g kobaltu 60 lub irydu 192 służy też tzw. defektoskopii gamma. Zasada działania jest analogiczna jak defektoskopii rentgenowskiej.
Zastosowanie tych związków znalazło swoje miejsce także przy wytwarzaniu broni jądrowej. Broń masowego rażenia, w której wykorzystuje się reakcję rozszczepienia jąder lub reakcję jądrową do wyzwalania w krótkim czasie wielkich ilości energii. Wyróżnia się następujące rodzaje broni jądrowej:
a). Bomba jądrowa (atomowa)-składa się z urządzenia detonującego, konwencjonalnego materiału wybuchowego (trotyl) i materiału rozszczepialnego (uran 235U lub pluton 239Pu), podzielonego na dwie lub więcej części, każda o masie mniejszej niż masa krytyczna. Wybuch bomby jądrowej następuje po odpaleniu ładunku prochowego i szybkim skupieniu wszystkich części materiału rozszczepialnego, co inicjuje niekontrolowaną reakcję rozszczepienia, trwającą aż do rozproszenia materiału rozszczepialnego.
b). Bomba termojądrowa (wodorowa) -składa się z substancji czynnej (prawdopodobnie mieszaniny deuteru i trytu lub deuterku litu 6LiD), połączonej z bombą jądrową i pełniącą funkcje zapalnika. Wybuch bomby jądrowej wytwarza temperaturę rzędu 107 K, niezbędna do zapoczątkowania niekontrolowanej reakcji termojądrowej. Moc bomby termojądrowej może dochodzić do 100 mln ton TNT.
c). Bomba kobaltowa -bomba jądrowa lub termojądrowa umieszczona w płaszczu z metalicznego kobaltu. W czasie wybuchu tej bomby powstaje w dużych ilościach izotop 60Co emitujący promieniowanie g, co powoduje znaczne skażenia promieniotwórcze terenu. Jak dotychczas, taka bomba nie była wypróbowana.
d). Bomba neutronowa -bomba termojądrowa, której główną część energii wybuchu unosi strumień neutronów szybkich. Niszczy przede wszystkim organizmy żywe.
Kolejnym zastosowaniem jest zastosowanie techniczne oraz nauka. Obecnie jest już znanych ok. 1000 nietrwałych, promieniotwórczych izotopów pierwiastków chemicznych (radioizotopów) oraz ok. 300 trwałych. Wyodrębnienie, rozdzielenie i badanie chemiczne pierwiastków promieniotwórczych obejmuje dziedzina nauk chemicznych zwaną radiochemią. Ze względu na łatwość wykrywania izotopów promieniotwórczych, nawet z większej odległości, są one szeroko stosowane do badań analitycznych oraz do badania procesów fizycznych i chemicznych, jak dyfuzja w cieczach i ciałach stałych, rozpuszczalność, strącanie osadów, określanie poziomu cieczy w zbiornikach itp. Radioizotopy oddają cenne usługi w defektoskopach służących do wykrywania wad w wyrobach metalowych. Promieniowanie y radioizotopu 60Co prześwietla stal o grubości 15 cm dając na kliszy obraz pęknięć i innych uszkodzeń wewnętrznych. W porównaniu do niewielkiego zasobnika z preparatem promieniotwórczym lampy rentgenowskie wymagałyby kosztownej i niewygodnej w użyciu dodatkowej aparatury.
Szeroką dziedzinę zastosowania izotopów promieniotwórczych stanowi radiografia. Metoda analizy radiograficznej polega na badaniu wewnętrznej struktury materiałów i wyrobów za pomocą promieniowania jonizującego (rentgenowskiego, gamma). W odlewach bardzo często tworzą się niepożądane pęcherze, luki i pęknięcia, pochłaniające promieniowanie jonizujące w inny sposób niż materiał, z którego został wykonany badany obiekt. W rezultacie na radiogramie, czyli na kliszy fotograficznej umieszczonej po przeciwległej stronie, w stosunku do źródła promieniowania badanego obiektu lub na ekranie fluoryzującym, są widoczne szczegóły badanego przedmiotu. W hutach i w fabrykach często stosuje się prześwietlanie konstrukcji aparatami rentgenowskimi (defektoskopia rentgenowska). Bardziej opłacalna jest metoda defektoskopii izotopowej, polegająca na wykorzystaniu Co, Cs, Ir, Tm lub mieszaniny Eu i Eu jako źródeł promieniowania gamma (defektoskopia gamma). Izotopem promieniotwórczym jest zwykle kobalt 60 lub cez 137 znajdujący się w grubej osłonie biologicznej, najczęściej w kształcie kuli („bomby") z okienkiem przepuszczającym promienie gamma. Aparat nosi nazwę bomby kobaltowej lub cezowej. Termin „bomba kobaltowa” jest również stosowany do bomby jądrowej.
Defektoskopia izotopowa jest stosowana przede wszystkim w metalurgii, przemyśle maszynowym, stoczniowym, lotniczym i chemicznym. Bomby kobaltowe i cezowe są stosowane w medycynie do celów diagnostycznych (wykrywanie uszkodzeń kości) i w leczeniu nowotworów.