Đồng vị phóng xạ là gì? Ứng dụng của đồng vị phóng xạ
Đồng vị phóng xạ là gì? Là các đồng vị khác nhau của cùng 1 nguyên tố có cùng số proton trong hạt nhân nguyên tử nhưng số neutron khác nhau. Đồng vị phóng xạ là đồng vị của 1 nguyên tố. Chúng có thể định nghĩa là các nguyên tử có chứa sự kết hợp không ổn định của neutron và proton. Hoặc năng lượng dư thừa trong hạt nhân.
Làm thế nào để đồng vị phóng xạ xảy ra?
Hạt nhân không ổn định của đồng vị phóng xạ có thể xảy ra 1 cách tự nhiên. Hoặc là kết quả của sự thay đổi nhân tạo nguyên tử. Trong 1 số trường hợp, 1 lò phản ứng hạt nhân được sử dụng để sản xuất đồng vị phóng xạ hoặc cyclotron. Lò phản ứng hạt nhân phù hợp nhất để sản xuất đồng vị phóng xạ giàu neutron như molybdenum – 99. Trong khi cyclotron phù hợp với việc sản xuất phóng xạ giàu proton như fluorine – 18.
Ví dụ điển hình về đồng vị phóng xạ tự nhiên là uranium. 0.7% urani tự nhiên là uranium – 238, còn lại là uranium – 235 kém ổn định hoặc có tính phóng xạ hơn và có ít hơn 3 neutron trong hạt nhân.
Phân rã phóng xạ
Các nguyên tử hạt nhân không ổn định lấy lại sự ổn định bằng cách loại bỏ hạt và năng lượng dư thừa dưới dạng bức xạ. Quá trình rũ bỏ bức xạ được gọi là phân rã phóng xạ. Quá trình phân rã cho mỗi đồng bị phóng xạ là duy nhất. Được đo bằng 1 khoảng thời gian gọi là chu kỳ bán rã. Thời gian bán hủy là thời gian cần thiết để 1 nửa số nguyên tử không ổn định trải qua quá trình phân rã phóng xạ.
Ứng dụng đồng vị phóng xạ là gì?
Dược phẩm – y học:
Đồng vị phóng xạ là 1 phần thiết yếu trong dược phẩm phóng xạ. Trên thực tế, ứng dụng này đã xuất hiện thường xuyên trong y học 30 năm.
1 số đồng vị phóng xạ được sử dụng trong y học hạt nhân có thời gian bán hủy ngắn. Có nghĩa là chúng phân rã nhanh chóng và phù hợp cho mục đích chẩn đoán. Những đồng vị khác có thời gian bán hủy dài hơn, mất nhiều thời gian hơn để phân rã. Giúp chúng phù hợp với mục đích trị liệu.
Công nghiệp
Công nghiệp sử dụng đồng vị phóng xạ theo nhiều cách khác nhau để cải thiện năng suất và thu được thông tin không thể có được bằng bất kỳ cách nào khác.
Đồng vị phóng xạ thường được sử dụng trong chụp X quang công nghiệp. Sử dụng nguồn gamma để kiểm tra ứng suất hoặc tính toàn vẹn của mối hàn. Ví dụ phổ biến là kiểm tra tính toàn vẹn cấu trúc tuabin của máy bay phản lực.
Đồng vị phóng xạ cũng được sử dụng để đo mức chất lỏng bên trong thùng chứa hoặc độ dày của vật liệu.
Nghiên cứu khoa học
Đồng vị phóng xạ được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học. Sử dụng 1 loạt các ứng dụng trong xử lý nước thải. Thăm dò vật chất gây ô nhiễm từ dược phẩm trong hệ thống sinh học đến các quá trình trao đổi chất ở động vật.
Phát hiện các hoạt động hạt nhân bí mật từ các đồng vị phóng xạ đặc biệt. Sản xuất bởi các chương trình vũ khí. Ngoài ra còn được sử dụng trong y tế.
Bảng ứng dụng sản xuất đồng vị phóng xạ nhân tạo trong công nghiệp và khoa học:
Đồng vị phóng xạNửa đờiSử dụngHydrogen-3 (triti)12,32 nămĐược sử dụng như một chất đánh dấu trong nước triti để nghiên cứu nước thải và chất thải lỏng.Chromium-5127,7 ngàyĐược sử dụng để theo dõi cát để nghiên cứu xói mòn bờ biển.Mangan-54312,12 ngàyĐược sử dụng để dự đoán hành vi của các thành phần kim loại nặng trong nước thải từ việc khai thác nước thải. Được sản xuất trong các lò phản ứng.Coban-605,27 nămĐược sử dụng trong chụp X quang gamma, đo, và khử trùng thiết bị y tế thương mại. Cũng được sử dụng để chiếu xạ ấu trùng ruồi giấm để ngăn chặn và diệt trừ dịch bệnh, như là một biện pháp thay thế cho việc sử dụng thuốc trừ sâu độc hại. Được sản xuất trong các lò phản ứng.Kẽm-65243,66 ngàyĐược sử dụng để dự đoán hành vi của các thành phần kim loại nặng trong nước thải từ việc khai thác nước thải. Được sản xuất trong cyclotron.Technetium-99m6,01 giờĐược sử dụng để nghiên cứu nước thải và chất thải lỏng. Được sản xuất trong ‘máy phát điện’ từ sự phân rã của molybdenum-99, lần lượt được sản xuất trong các lò phản ứng.Caesium-13730,08 nămĐược sử dụng như một chất phóng xạ để xác định các nguồn xói mòn và lắng đọng đất, và cũng được sử dụng để đo độ dày. Được sản xuất trong các lò phản ứng.Ytterbium-16932,03 ngàyĐược sử dụng trong chụp X quang gamma.Iridium-19273,83 ngàyĐược sử dụng trong chụp X quang gamma. Cũng được sử dụng để theo dõi cát để nghiên cứu xói mòn bờ biển. Được sản xuất trong các lò phản ứng.Vàng-1982,70 ngàyĐược sử dụng để theo dõi sự di chuyển của cát trong lòng sông và dưới đáy đại dương, và để theo dõi cát để nghiên cứu xói mòn bờ biển. Cũng được sử dụng để theo dõi chất thải nhà máy gây ô nhiễm đại dương, và để nghiên cứu các phong trào chất thải rắn và chất thải lỏng. Được sản xuất trong các lò phản ứng.Americium-241432,5 nămĐược sử dụng trong máy đo neutron và máy dò khói. Được sản xuất trong các lò phản ứng.
Đồng vị phóng xạ trong nước thải y tế
Nhờ khả năng điều trị bệnh và ứng dụng trong dược phẩm của đồng vị phóng xạ mà giúp con người có nhiều phương án mới cho những căn bệnh nan y. Tuy nhiên, khi điều trị bệnh, ví dụ như ung thư.
Cần sử dụng đến các hóa chất hoặc dược phẩm đồng vị phóng xạ. Các chất thải dưa thừa khi vào đường ống thoát nước thải y tế cần được xử lý trước khi đưa ra môi trường. Tuy rằng dư lượng đồng vị phóng xạ so với hàng loạt các chất thải nguy hại khác có trong nước thải chỉ chiếm phần nhỏ. Nhưng không thể xem nhẹ việc xử lý loại chất thải này.
Giám sát thường xuyên nước thải và bùn xử lý nước thải liên tục. Đặc tính của đồng vị phóng xạ là quy trình y học hạt nhân. Các đồng vị sử dụng cho chẩn đoán và trị liệu. Cần xử lý và thử lại nước thải y tế trước khi xả thải vào môi trường. Với sự nguy hại và đặc thù của loại nước thải này đòi hỏi hệ thống xử lý nước thải y tế và hệ thống xử lý rác thải y tế cũng phải đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn quy định.
Hi vọng bài viết về đồng vị phóng xạ là gì của Nihophawa đã phần nào giúp các bạn hiểu thêm về khái niệm này.
