دانلود مقاله مواد رادیواکتیو

مواد رادیواکتیو از اتم های ناپایداری تشکیل می شوند که تجزیه می شوند و انرژی سطح بالایی به نام تابش رادیواکتیو را آزاد می کنند این اتمها نهایتا عناصر جدیدی را تشکیل می دهند.

سه نوع تابش رادیواکتیو وجود دارد که ذرات آلفا ، ذرات بتا ، و پرتوهای گاما خوانده می شوند.

اطلاعات اولیه: پرتو آلفا (دو پروتون و دو نوترون): جرم چهار واحد اتمی (a.m.u) و بارالکتریکی مثبت در پرتو بتا (الکترونهای سریع): جرم ناچیز و بارالکتریکی منفی یک و پرتو گاما (موج الکترومغناطیسی): بدون جرم و بدون بار (مثلا انرژی خالص) تاریخچه: حدود اواخر قرن نوزدهم اکثر دانشمندان بر این عقیده بودند که تمام مسائل عمده فیزیک حل شده اند ، به غیر از چند مورد جزئی برای قطعیت دادن به برخی نظریه های ضروری بود.

در سال 1895 ، رزتگن اشعه ایکس را کشف کرد.

این اشعه نخست در معاینات پزشکی به کار رفت و بعدها برای بررسی ساختمان اساسی مواد مورد استفاده قرار گرفت چند ماه بعد ماری کوری این پدیده جدید را رادیو اکتیو نامید.

او و شورش پی یر کوری ، همچنین پولونیم (po ، فلز ضعیف) و رادیم (Ra ، فلز قلیایی خاکی) را کشف کردند.

ماری کوری نخستین کسی بود که از اصطلاح «رادیواکتیو» برای موادی که فعالیت الکترومغناطی قابل توجه دارند استفاده کرد.

خاصیت رادیواکتیویته این دو عنصر جدید از اورانیم بیشتر بود.

سیر تحولی و رشد: ماری کوری تحقیق خود را با جستجوی کاربردهای پزشکی رادیواکتیو ادامه داد.

و قدرت تشعشع ترکیبات اورانیم را اندازه گرفت و تحقیق خود را به عناصر دیگر از جمله توریم ، گسترش داد.

در سال 1934 میلادی زوج ژولیو- کوری رادیواکتیویته مصنوعی را کشف کرد.

ماری کوری پی یر کوری همراه با فیزیکدان فرانسوی هانری بکرل (1908-1852 م) مدل دیوی انجمن سلطنتی انگلستان و جایزه نوبل را در فیزیک برای کشف رادیواکتیو دریافت دریافت می کنند.

پی یر کوری کشف می کند که رادیم Ra خود بخود حرارت آزاد می کند.

این خاصیت نمود ثبت شده از انرژی اتمی به شکل گرماست.

در سال 1910 میلادی در کنفرانس بروکسل در مورد رادیواکتیویته ، واحد رادیواکتیویته به افتخار او کوری نامیده شد.

در مورد کشف رادیواکتیویته توسط هانری بکرل باید بگوییم که در سال 1896 میلادی ، بکرل در جستجوی شواهدی بود که ثابت کند مواد شیمیایی که نور طبیعی فلوئورسان هستند از خود پرتو ساطع می کنند.

او یک نمونه سولفات پتاسیم اورانیم را برداشت و آن را همراه با یک صفحه عکاسی در کاغذ سیاه پیچید.

از آنجا که روزی ابری بود.

نمونه بکرل خاصیت فلوئورسانی را از خود نشان نمی داد.

او آن را درکشویی در آزمایشگاه خود گذاشت و به آزمایشهای خود در مورد لامپهای اشعه کاتدی ادامه داد.

چند روز بعد ، دریافت که نمونه تصویری را بر روی صفحه عکاسی ایجاد کرده است.

این نشان می داد که ماده مذکور شکلی از تشعشع را که بعدا ماری کوری آن را رادیواکتیویته نامید ، از خود ساطع کرده است.1922 میلادی نیلز بور نظریه طیفهای ساختار اتمی را منتشر کرد و در 1927 میلادی اصل مکمل بودن را تنظیم می کند که رفتار پیچیده رادیواکتیویته را توصیف می کند.

ارنست رادرفورد فیزیکدان بریتانی نیوزلندی الاصل (1871-1937) بر روی رادیواکتیویته و ماهیت ذرات آلفا (دارای بار مثبت) تحقیق کرد و متوجه شد که بار مثبت اتم در مرکز آن و در هسته ای ریز و متراکم متمرکز است.

در سال 1930 میلادی رادرفورد تشعشعات مواد رادیواکتیو را منتشر کرد.

تابشهای رادیواکتیو: چنان که گفته شد سه نوع تابش رادیواکتیو وجود دارد که ذرات آلفا از چهار ذره اتمی ، یعنی دو پروتون و دو نوترون تشکیل می شوند.

این ذرات ضعیفترین نوع تابش رادیواکتیو هستند.

و بار الکتریکی مثبت دارند.

مسیر آنها را می توان با صفحه کاغذ مسدود کرد.

ذرات بتا قدرتمند و از ذرات اتمی که الکترون خوانده می شوند و بار منفی دارند تشکیل می شوند.

این کاغذ عبور می کند ولی آلومینیوم آن را مسدود می کند.

پرتوهای گاما از همه قدرتمند ترند.

آنها امواج الکترومغناطیسی اند و فاقد بارالکتریکی می باشند.

اما پرتوهای گاما را فقط لایه ضخیمی از سرب متوقف می سازد.

خروجی یا تابش رادیواکتیو می تواند وارد بافتهای زنده شود و به آنها صدمه بزند.

بنابراین اطراف آن باید کنترل شود.

این تابش را با وسیله ای به نام شمارنده گایگر – مولر ، که نام آن از مخترعانش اقتباس شده است ، می توان اندازه گرفت.

وقتی تابش رادیواکتیو وارد این شمارنده می شود ، گاز موجود در آن حامل الکتریسیته می شود.

مقدار بار را می توان روی صفحه ای قرائت کرد یا از طریق یک بلند گو به صورت صداهای تیک تیک خاصی شنید.

نیمه عمر: نیمه عمر یک ماده زمانی است که طول می کشد تا خاصیت رادیواکتیویته آن به نصف کاهش یابد.

مثلا نیمه عمر کربن 14 (شکل خاصی از عنصر کربن) 5600 سال است.

یعنی 5600 سال طول می کشد تا نصف اتم های رادیواکتیو کربن دچار فروپاشی شوند ، یا یک گرم از اتم های رادیواکتیو به نیم گرم تقلیل یابد.

5600 سال دیگر طول می کشد که همین مقدار نیز به نصف برسد و به همین ترتیب.

نیمه عمر عناصر مختلف از چند ثانیه تا میلیونها سال متغیر است.

فروپاشی شبکه ای زباله های اتمی زیان بخش حاصل از نیروگاههای هسته ای میلیونها سال طول می کشد.

و همه موجودات زنده روی زمین حاوی مقدار معینی کربن 14 (کربن رادیواکتیو) هستند که با تبادل مداوم گازهای اکسیژن و دی اکسید کربن بین موجودات زنده و جو زمین تشکیل می شود.

وقتی یک گیاه یا حیوان می میرد ، این تبادل متوقف می شود و کربن 14 شروع به فروپاشی می کند.

دانشمندان می دانند که نیمه عمر این کربن 5600 سال است.

بنابراین پس از این مدت جسم مرده دقیقا نصف تشعشع رادیواکتیو زمان زندگی خود را ساطع می کند.

این فروپاشی با آهنگ ثابتی انجام می شود و در نتیجه این امکان وجود دارد که با اندازه گیری میزان تابش زمان مرگ موجود مورد نظر را دریافت.

باستانشناسان از عمر بعضی کربن برای یافتن تاریخ مومیایی های مصر باستان استفاده کرده اند.

از دیدگاه نظری ، همه مواد رادیواکتیو نهایتا به سرب تبدیل می شوند ، هسته اتم سرب پایدار است و بنابراین خاصیت رادیواکتیو ندارد.اما این امر به طور تجربی اثبات نشده است.

زیرا نیمه عمر بعضی از عناصر بیش از عمر انسانهاست.

کاربردها: بسیاری از ایزوتوپها رادیواکتیو هستند یعنی ذرات با فرکانس بالا را از هسته (مرکز) اتمهای خود ساطع می کنند.

از آنها می توان برای دنبال کردن مسیر مواد متحرکی که از دید پنهان هستند ، مانند جریان خون در بدن یک بیمار در بیمارستان ، استفاده کرد.

در جریان خون: مقدار کمی از یک ایزوتوپ رادیواکتیو به درون جریان خون بیمار تزریق می شود.

سپس مسیر آن توسط آشکار سازهای خاصی که فعالیت رادیواکتیویته را مشخص می کنند دنبال می شود.

این اطلاعات به یک کامپیوتر داده می شود که صفحه آن هرگونه اختلالی مانند انعقاد خون در رگها را نشان می دهد.

با استفاده از روشی مشابه ، می توان از ایزوتوپها برای مطالعه جریان مایعات در تاسیسات شیمیایی نیز استفاده کرد.

در فرسودگی ماشین آلات: آهنگ فرسودگی ماشین آلات صنعتی را نیز می توان با استفاده از ایزوتوپها اندازه گرفت.

مقادیر اندکی از ایزوتوپها رادیواکتیو به بخشهای فلزی ماشین آلات ، مانند یاتاقانها و رینگ پیسونها اضافه می شود.

سپس سرعت فرسودگی با اندازه گرفتن رادیواکتیویته روغنی که برای روغنکاری این بخشها به کار رفته است محاسبه می شود.

اندازه گیری رادیو اکتیویته خروجی یا تابش رادیواکتیو می تواند وارد بافتهای زنده شود و به آنها صدمه بند ، بنابراین اطراف آن باید کنترل شود .

این تابش را با وسیله ای به نام شمارنده گایگر مولر ، که نام آن از مخترعانش اقتباس شده است ، می توان اندازه گرفت وقتی تابش رادیو اکتیو وارد این شمارنده می شود ، گاز موجود در آن حامل الکتریسیته می شود .

مقدار بار را می توان روی صفحه ای قرائت کرد ، یا از طریق یک بلندگو به صورت صداهای تیک تیک خاصی شنید.

پزشکی هسته ای احتمالاً در بیمارستان یا حداقل در فیلم های تلویزیون بیمارانی را دیده اید که برای درمان سرطانشان تحت پرتو درمانی قرار می‌گیرند و یا اینکه پزشکان برای تشخیص بیماریها دستور عکس برداری PET را صادر می‌کنند.

همه اینها قسمتی از علم پزشکی هستند که به طور خاص به آن پزشکی هسته ای می‌گویند.

در پزشکی هسته ای برای مشاهده اعضای بدن و درمان بیماریها از مواد رادیواکتیو استفاده می‌شود.

در پزشکی هسته ای برای تشخیص و درمان بیماریها، هم فیزیولوژی ( بررسی عملکرد ) و هم آناتومی بدن بررسی می‌شود.

خوب، حالا می‌خواهیم برخی از تکنیک هایی را که در پزشکی هسته ای استفاده می‌شود توضیح دهیم.

و ببینیم که پرتوها چطوری به پزشکان کمک می‌کنند تا اعماق بدن انسان را ببینند.

تصویر برداری در پزشکی هسته ای مشکل تصویر برداری از بدن انسان این است که ماده ای کدر و غیر شفاف است، نگاه کردن درون بدن انسان نیز بطور کلی دردناک است.

در گذشته روش معمول دیدن درون بدن انسان جراحی بود!

اما امروزه با استفاده از انبوهی از روشهای جدید دیگر نیازی به این روشهای وحشتناک نیست.

تصویر برداری اشعه X، MRI، تصویر برداری CAT و مافوق صوت برخی از این تکنیک‌ها هستند.

هر کدام از این تکنیک‌ها مزایا و معایبی دارند که باعث می‌شود برای شرایط مختلف واعضای مختلف بدن مفید باشند.

تکنیک های تصویر برداری پزشکی هسته ای روشهای جدیدی را برای نگاه کردن به درون بدن انسان برای پزشکان فراهم می‌کند.

این تکنیک‌ها ترکیبی از استفاده از کامپیوتر، حسگرها و مواد رادیواکتیو است.

این روشها عبارتند از: • توموگرافی با استفاده از تابش پوزیترون (PET) • SPECT • تصویر برداری قلبی - عروقی • اسکن استخوان هر کدام ازاین روشها از یکی از خصوصیات عناصر رادیواکتیو برای تولید یک تصویر استفاده می‌کنند.

تصویر برداری در پزشکی هسته ای برای شناسایی موارد زیر بسیار مفید است: • تومورها • Aneurysms آنوریسم • نارسایی سلول های خونی و اختلال در عملکرد دستگاههای بدن مثل غده تیروئید و ریه استفاده از هر کدام از این روشهای خاص یا مجموعه ای از آنها بستگی به علائم بیمار و نوع بیماری دارد.

احتمالاً در بیمارستان یا حداقل در فیلم های تلویزیون بیمارانی را دیده اید که برای درمان سرطانشان تحت پرتو درمانی قرار می‌گیرند و یا اینکه پزشکان برای تشخیص بیماریها دستور عکس برداری PET را صادر می‌کنند.

توموگرافی تابش پوزیترون (PET) PET با استفاده از تابش های ساطع شده از مواد رادیواکتیو تصاویر قسمتهای مختلف بدن را تولید می‌کند.

مواد رادیواکتیو به درون بدن تزریق می‌شوند و معمولاً به دام اتمهای رادیواکتیو مثل کربن -11، فوئور -18، اکسیژن -15 و یا نیتروژن -13 که نیمه عمر کوتاهی دارند، گرفتار می‌شوند.

این اتمهای رادیواکتیو ایزوتوپهای رادیواکتیو اتمهای طبیعی هستند که عمر کوتاهی دارند.

با بمباران اتمهای طبیعی به وسیله نوترون می‌توان این اتم‌ها را تولید کرد.

وقتی مواد رادیواکتیو تزریق شده به بدن با الکترونهای درون سلول برخورد می‌کنند، پوزیترون اشعه گاما تولید می‌شود.

در روش PET با دنبال کردن این اشعه های گاما تصویر برداری انجام می‌شود.

در یک PET اسکن همانطور که گفتم ابتدا به بیمار مواد رادیواکتیو تزریق می‌شود، سپس بیمار روی یک تخت صاف دراز می‌کشد.

این تخت به درون یک اتاقک استوانه ای شکل وارد می‌شود، در دیواره های این اتاقک دنبال کننده های اشعه گاما به صورت آرایه دایره ای شکل قرار گرفته اند.

این دنبال کننده‌ها یک سری کریستالهای Scintillation دارند که هر کدام به یک تقویت کننده نوری متصل است.

این کریستالها اشعه های گامای ساطع شده از بیمار را به فوتون های نور تبدیل می‌کنند تقویت کننده نوری این فوتونها را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل کرده و آنها را تقویت می‌کند.

کامپیوتر این سیگنالها را پردازش کرده و تصویر را تشکیل می‌دهد.

سپس تخت بیمار جا به جا شده واین فرآیند تکرار می‌شود.

در نتیجه یک سری تصویر از عضوی که در آن تزریق شده ( مثل مغز، سینه، کبد و ...

) به دست می‌آید این تصاویر کنار هم قرار می‌گیرند تا یک تصویر سه بعدی از عضو مورد نظر به وجود آید.

PET می‌تواند تصاویری از جریان خون ودیگر فعالیت های بیوشیمیایی بدن، بسته به این که چه نوع مولکولی به دام اتمهای رادیواکتیو افتاده است، تهیه کند.

به عنوان مثال PET می‌تواند تصاویری از متابولیسم گلوکز در مغز تهیه کند.

با این حال مراکز PET کمی در دنیا وجود دارد چون این مراکز باید در کنار یک شتابدهنده ذرات ساخته شوند تا بتوان رادیوایزوتوپهای مورد استفاده در این روش را تأمین کرد.

(SPECT) توموروگرافی با استفاده از تابش تک فوتون SPECT روشی بسیار شبیه به PET است با این متفاوت که ایزوتوپهای مورد استفاده در این روش ( که عبارتند از زنون - 133، تکنتیوم - 99 و لودین - 123 ) زمان واپاشی طولانی تری دارند و به جای تابش 2 اشعه گاما فقط یک اشعه گاما تابش می‌کنند.

این روش نیز می‌تواند اطلاعاتی در مورد جریان خون و پراکندگی موارد رادیواکتیو در بدن ارائه دهد، البته تصاویر آن حساسیت کمتری دارند و جزئیات کمتری را نسبت به تصاویر PET نشان می‌دهند.

اما مزیت مهم این روش نسبت PET این است که به گرانی روش PET نیست.

در ضمن تعداد مراکز SPECT بیشتر از مراکز PET هستند، چون در این موارد دیگر نیازی نیست که مراکز در کنار یک شتاب دهنده ساخته شوند.

تصویر برداری قلبی عروقی در این تکنیک از مواد رادیواکتیو برای مشخص کردن جریان خون در قلب و رگهای خونی استفاده می‌شود.

مثال خوب برای این تکنیک آزمایش تنش تالیوم است در این آزمایش یکی از ترکیبات رادیواکتیو تالیوم به بیمار تزریق می‌شود بیمار یک سری نرمش انجام می‌دهد و به وسیله دوربین های پرتو گاما از قلب بیمار عکس برداری می‌شود.

پس از یک استراحت مطالعات دوباره تکرار می‌شود؛ اما این بار بدون فعالیت بدنی.

تصاویر گرفته شده قبل و بعد از نرمش کردن با هم مقایسه می‌شوند تا تغییرات جریان خون مشاهده شود.

این روش برای تشخیص تصلب شراین در قلب و دیگر اعضا مناسب است.

اسکن استخوان در این روش تابش های مواد رادیواکتیو ( تکنتیوم - بی پی متیل دی سولفات ) تزریق شده به بدن که در بافت استخوان جمع شده اند، آشکار می‌شوند.

بافت استخوان ترکیبات فسفر را به خوبی در خود جمع می‌کند.

این مواد در نقاطی که فعالیت متابولیک بالایی دارند بیشتر جمع می‌شوند.

بنابراین تصویر گرفته شده یک سری نقاط روشن که نشان دهنده فعالیت بالا هستند و یک سری نقاط تاریک که نشان دهنده فعالیت پایین هستند را نشان می‌دهد.

اسکن استخوان روش خوبی برای تشخیص تومورهاست.

تومورها بطور کلی فعالیت متابولیک بالایی دارند.

پزشکی هسته ای و درمان بیماریها از مواد رادیواکتیو به عنوان ردیاب رادیواکتیو استفاده می‌شود.

این مواد از طریق بلعیدن و یا تزریق وارد جریان خون می‌شود.

یکی از روشهای ردیابی به این شکل است که مواد ردیاب در خون حرکت می‌کنند و امکان می‌دهند که ساختار رگهای خونی مشاهده شود.

این روش مشاهده به پزشکان این امکان را می‌دهد که لخته و دیگر ناهنجاریهای رگهای خونی را به راحتی تشخیص دهند.

علاوه بر این، برخی اعضاء بدن هستند که نوع خاصی از مواد شیمیایی را در خود جمع می‌کنند .

برای مثال غده تیروئید ، ید را در خود جمع می‌کند بنابراین با بلعیدن ید رادیواکتیو ( به صورت مایع یا به صورت قرص ) می‌توان تومورهای تیروئید را تشخیص داد و درمان کرد.

به همین ترتیب تومورهای سرطانی نیز، فسفات را در خود جمع می‌کنند.

بنابراین با تزریق ایزوتوپ رادیواکتیو فسفر - 32 در جریان خون می‌توان تومورهای سرطانی را، به دلیل افزایش رادیو رادیواکتیوشان، شناسایی کرد.

در تصویر برداری، آزمایش یا درمان به وسیله پزشکی هسته ای، مواد رادیواکتیوی که بلعیده یا تزریق می‌شوند به بدن آسیب نمی رسانند.

رادیو ایزوتوپ هایی که در پزشکی هسته ای استفاده می‌شوند به سرعت در عرض چند دقیقه تا حداکثر یک ساعت واپاشیده می‌شوند.

سطح تابش های رادیواکتیو آنها هم نسبت به اشعه X یا CT اسکن بسیار پایین تر است.

برخلاف درمان از طریق پزشکی هسته ای، رادیوتراپی ( که کاملاً با آن متفاوت است ) از این مزیت بهره می‌گیرد که برخی سلولها با شدت بسیار بیشتری تحت تأثیر تابش های یونیزه یعنی تابش های آلفا، بتا و گاما و X قرار می‌گیرند.

سلولها با سرعت های متفاوتی تقسیم می‌شوند و سلولهایی که با سرعت بیشتری تقسیم می‌شوند به دو دلیل، بیشتر تحت تأثیر تابش های یونیزه قرار می‌گیرند: - سلولها دارای مکانیسمی هستند که به آنها این امکان را می‌دهد تا DNA آسیب دیده را ترمیم کنند.

- وقتی که یک سلول در حال تقسیم متوجه شود که DNA آسیب دیده است خودش را از بین می‌برد.

سلولهایی که به سرعت تقسیم می‌شوند زمان کمتری برای مکانیسم ترمیم و شناسایی خطاهای DNA قبل از تقسیم شدن دارند، بنابراین احتمال بیشتری وجود دارد که پس از قرار گرفتن در معرض تابش های هسته ای از بین بروند.

از آنجایی که در اکثر انواع سرطان، سلولهای سرطانی به سرعت تقسیم می‌شوند در برخی موارد می‌توان به وسیله رادیوتراپی سرطان را درمان کرد.

معمولاً مواد رادیواکتیو اطراف یا کنار تومور قرار می‌گیرند.

در تومورهایی که در عمق بدن یا نواحی غیر جراحی قرار گرفته اند پرتو X با شدت بالایی روی تومور تابانیده می‌شود.

اما تنها مشکلی که این نوع از درمان دارد این است که دیگر سلولهای سالم که به سرعت تقسیم می‌شوند نیز، همراه سلولهای سرطانی تحت تأثیر پرتوها قرار می‌گیرند.

به همین دلیل کسانی که تحت درمان سرطان هستند دچار حالت تهوع و ریزش موی شدید می‌شوند.

رادیوداروها و چشمه های رادیواکتیو سودمندترین رادیو ایزوتوپها در پزشکی هسته ای رادیوایزوتوپهای تابش کننده گاما می باشند ،زیرا پرتوهای تابش شده از این مواد در درون بدن را می توان از بیرون بدن به سادگی تشخیص داد.

اندازه های کاربردی مواد رادیواکتیو در روشهای تشخیص از دید جرم بسیار اندک است - نزدیک به میکروگرم - بگونه ایکه این مواد بر روند کارهای فیزیولوژیک بدن اثری ندارند.

رادیوایزوتوپها بیشتر به گونه ترکیبی ، وارد بدن می شوند.

ترکیب های یاد شده مولکولهای نشاندار هستند.

یک مولکول نشاندار مولکولی است که یک یا چند اتم آن رادیواکتیو باشد.

ترکیبات رادیواکتیو، داروهای رادیواکتیو یا رادیوداروها باید از استانداردهای ویژه خالص بودن شیمیایی و دارویی برخوردار باشد.

بیشتر رادیوداروهای پزشکی هسته ای از شرکتهای بازرگانی دارویی که چگونگی ویژگیهای رادیوداروها را کنترل می کنند خریداری می شوند.

تنها کاری که پزشک یا کاربر باید انجام دهد بکارگیری جدولی برای تعیین اندازه دگرگون شده این رادیوداروها از زمان آخرین اندازه گیری اکتیویته آنهاست.

برای نشاندار کردن مولکولها شماری از رادیوایزوتوپها بکار برده می شود.

این رادیوایزوتوپها بیشتر تابش کننده های گاما و دارای ویژگیهای گوناگون فیزیکی هستند.

نمونه این رادیوایزوتوپها رادیوایزوتوپهای 53I , 43Tc , 79Au , 15P , 31Ga و 000 می باشند که به راههای گوناگون تهیه می شوند.

البته باید یادآوری کرد که رادیوایزوتوپهای مناسبی از عنصرهای کلیدی هیدروژن و اکسیژن و کربن وجود ندارد، ولی امروزه با به کارگیری شتابنده هایی مانند سیکلوترون در بیمارستانهای پیشرفته ،برخی از سختی های کار از میان برداشته شده است.

برای نمونه رادیوایزوتوپهایی را - در جایگاه مصرف - تولید می کنند که نیم عمر چند دقیقه ای دارند .نمونه این رادیوایزوتوپها Ga , Fe , F , O می باشد.

O با نیم عمر دو دقیقه ای به سرعت جذب بدن می شود و در همین زمان کوتاه می توان بررسیهای دقیق فیزیولوژیک انجام داد.

شماری از رادیوایزوتوپهای کاربردی در پزشکی از ژنراتورهایی بدست می آیند که درباره آنها بیشتر گفتگو خواهد شد.

رادیوایزوتوپهای مورد استفاده در کارهای تشخیصی باید تابش کننده گاما بوده - گاهی پوزیترون بکار می رود - و نیم عمر مناسب کارتشخیصی را داشته باشند.

از با ارزش ترین رادیوایزوتوپها در کار تشخیص ، Tc است که شمار فراوانی از ترکیب های شیمیایی کاربردی را با آن نشاندار می کنند.

تکنسیم بصورت پرتکنتات سدیم ( NaTco12 ) برای نشاندار کردن بکار می رود.

درتهیه این مولکولها در آغاز پرتکنتات به یون Tc کاهش داده شده و سپس آنرا با ماده شیمیایی دلخواه بصورت کمپلکس در می آورند.

ماده شیمیایی آْماده است و تنها باید پرتکنتات بگونه ای استریل و بدون پیروژن به آن افزوده شود و پس از چند دقیقه ترکیب برای کاربری آماده است.

راندمان این فرایند شیمیایی به 90 درصد می رسد و باقیمانده ترکیب نشده به گونه ناخالصی درترکیب وجود خواهد داشت.

به علت تابش شدید پرتو در ترکیب ،ترکیب های یاد شده می توانند دی ناتوره شوند از این رو ترکیب بدست آمده باید در همان روز بکار برده شود و اگر اجبار در نگهداری آنها وجود داشته باشد، باید با افزودن نگهدارنده های مناسب در دمای پایین نگهداری شوند.

رادیوایزوتوپهای پرکابرد پزشکی بیشتر از ژنراتورها بدست می آیند.

دو رادیوایزوتوپ بسیار پرکاربرد برای کارهای تشخیصی و درمانی رادیوایزوتوپهای Tc و I می باشند.

نیم عمر 8 روزه I اجازه می دهد که آن را به جاهای دور دست انتقال دهند.

این رادیو دارو در درمان سرطان تیروئید و همچنین کنترل پرکاری آن نقش اساسی دارد.

تکنیسم با نیم عمر 6 ساعته اجازه می دهد که بیشتر کارهای تشخیصی به آسانی انجام پذیرد.

ژنراتورهای مواد رادیواکتیو در یک ژنراتور یک رادیوایزوتوپ دختر با نیم عمر کوتاه که کاربرد پزشکی دارد از یک رادیوایزوتوپ مادر که نیم عمر طولانی دارد به دست می آید.

نمونه های این ژنراتورها چنین اند: Tc (6 hrs)Mo (67 hrs) I( 2.3 hrs )Te ( 78 hrs ) Y ( 80 Sr (2.8 hrs )hrs ) Ga ( 67 min )Ge (271 ds ) Kr ( 13Rb ( 4.6 hrs ) Sec) بمب کثیف چیست؟

بمب کثیف چگونه کار می‌کند؟

بمب کثیف یا بمب پخش کننده مواد رادیواکتیو از نظر تئوری بسیار ساده است: یک ماده منفجره معمولی مانند TNT که همراه با مواد رادیواکتیو در یک محفظه قرار گرفته اند.

این بمب نسبت به یک بمب هسته ای بسیار ساده تر، ارزان تر و البته کم اثرتر است، والبته هنوز از قابلیت تخریب انفجاری و آسیب های تشعشعی برخوردار است.

مواد منفجره از طریق گاز بسیار داغی که به سرعت منبسط می‌شود، موجب آسیب های تخریبی فراوانی می‌شوند.

ایده اصلی بمب کثیف هم این است که به جای آنکه از این قدرت انبساطی گاز در جهت تخریب استفاده شود، به عنوان پخش کننده مواد خطرناک رادیواکتیو در سطحی وسیع استفاده شود.

هنگامی که انفجار پایان یافت، مواد رادیواکتیو به صورت ابری از غبار در فضا پخش می‌شود که همراه با وزش باد، در سطحی وسیع تر از محل انفجار پراکنده می‌شود.

اثر تخریبی طولانی مدت بمب، تشعشع یونیزه کننده مواد رادیواکتیو است.

اتمها را یونیزه کند و مجموعه ای از یونهای مثبت و منفی را درون سلولها ایجاد کند.

این پدیده در بدن انسان بسیار خطرناک است، زیرا جریان الکتریکی ناشی از حرکت یونها می‌تواند واکنش شیمیایی غیر طبیعی را در سلولها آغاز کند.

علاوه بر اینها، این یونها ممکن است مولکولهای DNA را که حاوی کدهای ژنتیکی انسان هستند، مورد حمله قرار داده و آن را بشکنند.

سلولی که رشته DNA آن شکسته شد، یا می‌میرد و یا مولکول DNA خودش را به شکل دیگری ترمیم می‌کند که با شکل پیشین خود متفاوت است و به آن جهش ژنتیکی می‌گویند.

اگر بسیاری از سلولها بمیرند، بدن دچار بیماری های مختلف می‌شود.

ولی اگر DNA جهش کند، سلول ممکن است سرطانی شود و سرطان در بدن پخش شود.

تابش رادیواکتیو هم چنین می‌تواند در کارکرد سلول اختلال ایجاد کند که منجر به بروز علایمی می‌شود که از آن به بیماری تشعشع یاد می‌شود.

بیماری تشعشع می‌تواند مرگ آور باشد، ولی مبتلایان به آن می‌توانند با درمان های پیشرفته از آن نجات پیدا کنند، بخصوص اگر پیوند مغز استخوان روی آنها صورت پذیرد.

تابش یونیز کننده از ایزوتوپ های رادیواکتیو ( رادیو ایزوتوپ‌ها ) ساطع می‌شوند.

ایزوتوپ های رادیواکتیو، اتمهایی با هسته ناپایدار هستند که با گذشت زمان دچار واپاشی می‌شوند؛ به عبارت دیگر، آرایش پروتون‌ها و نوترون‌ها در هسته اتم و الکترونها در اطراف اتم به شکلی تغییر می‌کند که موجب می‌شود خصوصیات اتم تغییر کند.

این واپاشی رادیواکتیو، انرژی فراوانی را در قالب تشعشع های یونیزه کننده آزاد می‌کند.

ما همیشه مقادیر اندکی از این تشعشع های یونیزه کننده را دریافت می‌کنیم که منشأ آنها طبیعی است: پرتوهای کیهانی که از فضا می‌آیند، ایزوتوپ های رادیواکتیو طبیعی، دستگاههای تابش X و مواردی از این دست.

البته این تشعشع های طبیعی هم می‌توانند عامل بروز سرطان شوند، ولی احتمال ابتلا بسیار اندک است.

چون ما در برابر مقادیر بسیار اندک آنها قرار داریم.

انفجار یک بمب کثیف، سطح این تشعشع را فراتر از مقدار معمول خود می‌برد و متناسب با آن، احتمال ابتلا به سرطان و بیماری تشعشع را افزایش می‌دهد.

یک بمب کثیف بلافاصله تعداد زیادی از انسانها را نمی کشد، بلکه موجب می‌شود تعداد زیادی از انسانها در چند نسل به دلیل ابتلا به بیماری های لاعلاج جان بدهند.

انواع بمب های کثیف طرح های مختلفی برای ساختن یک بمب کثیف وجود دارد.

انواع مختلف مواد انفجاری در مقادیر متنوع، بمب هایی در ابعاد مختلف و با قابلیت های انفجاری متنوع پدید می‌آورند و انواع و مقادیر مختلف مواد رادیواکتیو، می‌تواند موجب آلودگی مناطق مختلف تا اندازه های مختلف شود.

برخی از این طرح‌ها عبارتند از: • یک بمب کوچک که شامل یک تکه دینامیت و مقدار بسیار کمی ماده رادیواکتیو است.

• یک بمب متوسط، همانند یک خودروی کوچک که پر از مواد منفجره و مقدار بیشتری ماده رادیواکتیو است.

• یک بمب بزرگ، همانند یک کامیون پر از مواد منفجره و مقادیر زیاد مواد رادیواکتیو.

• به دست آوردن مواد منفجره معمولاً کار سختی نیست، ولی دست یابی به مواد رادیواکتیو کار بسیار سختی است، زیرا فقط در مرکزهای حفاظت شده و اماکن تحقیقاتی وجود دراند.

با این حال برخی منابع در سراسر جهان وجود دارند که از حفاظت خوبی بهره مند نیستند و ممکن است در آینده خطر ساز شوند.

1- در بیمارستانها مقادیر بسیار اندکی از مواد رادیواکتیو وجود دارد که در پزشکی هسته ای کاربرد دارد، همانند سنریوم 137 2- در دانشگاهها، مقادیر اندکی از مواد رادیواکتیو وجود دارد که در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

3- مراکز پرتوتابی غذایی، از تابش های رادیواکتیو کبالت 60 استفاده می‌کنند تا باکتری های مضر روی غذا را نابود کنند.

4- معادن طبیعی اورانیوم در سراسر جهان وجود دارند و برخی از آنها که در آفریقا واقع شده اند، از حفاظت چندانی برخورد نیستند.

اورانیوم طبیعی رادیواکتیو است، ولی غلظت آن در حدی نیست که مستقیماً در تهیه بمب های هسته ای مورد استفاده قرار گیرد.

5- مقادیر نسبتاً زیادی از باتری های هسته ای مصرف شده در سطح کشورهای اتحاد جماهیر شوروی سابق پخش شده است این مولد های قابل حمل گرما الکتریکی از مقادیر قابل توجهی استرونسیوم 90 برخوردار هستند که ایزوتوپ رادیواکتیو بسیار قدرتمندی است.

6- سوخت های هسته ای مصرف شده در راکتورهای روسی قدیمی که معمولاً در زیر دریایی های قدیمی و از کار افتاده هسته ای یافت می‌شود.

7- برخی مواد با رادیواکتیویته بسیار پایین هم در برخی وسایل زندگی روزمره یافت می‌شوند که جمع آوری آنها، می‌تواند نوعی تهدید به شمار آید.

همانند مواد رادیواکتیو به کار رفته در حسگرهای هشدار دهنده رود.

آسیب های ناشی از بمب کثیف 9- جدای از این که بدانیم بمب کثیف چگونه تهیه می‌شود و خطر دست یابی سودجویان به آن چقدر زیاد است، پرسش مهم این است که اگر کسی چنین بمبی را منفجر کند، چه اتفاقی روی می‌دهد؟

پاسخ دقیقی برای این پرسش موجود نیست.

شما می‌توانید از ده متخصص در این زمینه بپرسید و ده پاسخ متفاوت دریافت کنید.

تعیین دقیق اثرات یک بمب کثیف کار پیچیده ای است، چرا که عوامل بسیاری در این راه دخالت دارند؛ حتی وزش باد هم در تأثیرات چنین بمبی دخالت دارد!

یک بمب کثیف معمولی را در نظر می‌گیریم که بین 5/4 تا 23 کیلوگرم ماده منفجره در بر دارد و مقدار بسیار کمی از ماده رادیواکتیو رده پایین همانند کبالت 60 یا سزیوم 137 که در آزمایشگاههای یک دانشگاه می‌توان آنها را پیدا کرد.

چنین بمبی قدرت تخریب وحشتناکی ندارد.

هر گونه مرگ آنی یا تخریب اولیه فقط به خود ماده منفجره برمی گردد.

البته ماده منفجره مواد رادیواکتیو را در فضا پخش می‌کند و احتمالاً سطحی به مساحت چند کیلومتر مربع را آلوده خواهد کرد.

البته بمب هایی که از ضایعات رادیواکتیو نیروگاههای هسته ای یا ژنراتورهای هسته ای قابل حمل استفاده می‌کنند، آسیب های بیشتری وارد خواهند کرد، ولی کارکردن با این مواد به مراتب دشوارتر است؛ چرا که تابش این مواد به قدری شدید است که در طول زمان ساختن و حمل و نقل بمب، سازندگان را از پای در می‌آورد.

در شرایط انفجار یک بمب معمولی، اگر در طول یک روز از شر لباس های آلوده خلاص شویم، حمام بگیریم و منطقه را پاکسازی کنیم، احتمالاً هیچ مشکلی پیش نخواهد آمد.

انفجار بمب میزان تابش رادیواکتیو را از حد مجاز بالاتر می‌برد، ولی مقدار آن خیلی نیست.

بدن انسان می‌تواند در کوتاه مدت، به خوبی از عهده مقابله با این اثرات برآید.

البته مردمی که خیلی به انفجار نزدیک بوده اند، احتمالاً به بیماری تشعشع مبتلا می‌شوند و نیاز به مراقبت های بیمارستانی دارند.

نگرانی اصلی در مورد تابش های بلند مدت است.

بسیاری از ایزوتوپ های رادیواکتیو، با مواد دیگر بسیار خوب واکنش می‌دهند ( از جمله با بتن و فلزات ) و از این رو نمی توان بدون نابود کردن قطعات ساختمانی، تمامی مواد رادیواکتیو را پاکسازی کرد.

حتی پس از آنکه گروههای پاکسازی بخش اعظم مواد مضر را جابجا کردند، باز هم بخش اندکی از این مواد باقی می‌مانند که می‌توانند تا سالها و بلکه دهها سال به تشعشع دهند.

هر کس در چنین منطقه ای زندگی کند، به طور منظم و در دوره ای طولانی تحت اثر تابش های مضر قرار می‌گیرد و احتمالاً به سرطان مبتلا خواهد شد.

پرسشی که اکنون مطرح می‌شود، این است که آیا این مقدار اندک، می‌تواند خطر بسیار اندکی را متوجه مردم بکند، خطری به مراتب فراتر از عوامل فعلی ایجاد کننده سرطان؟

دانشمندان برای پاسخ به این پرسش، دو دسته می‌شوند: گروه نخست معتقد است که اگر دولت، چند هفته تا چند ماه را به پاکسازی منطقه بگذراند، آنگاه خطرات احتمالی قابل صرفنظر خواهد بود.

اما گروه دوم، می‌گویند ممکن است شدت حمله بمب کثیف به قدری زیاد باشد که یک شهر را برای سالها و حتی دهها سال غیر قابل سکونت نماید.

این که کدامیک از این دو نظر درست است، چیزی است که نمی توان با قطعیت گفت.

برای هر دو پاسخ نمونه هایی وجود دارد.

هیروشیما و ناکازاکی که به دلیل انفجار بمب هسته ای در معرض تابش های شدید رادیواکتیو قرار گرفتند، ولی امروزه کاملاً ایمن هستند.

از سوی دیگر، مناطقی در اطراف نیروگاه هسته ای چرنوبیل وجود دارند که به دلیل تابش شدید رادیواکتیو هنوز ناامن محسوب می‌شوند.