Zastosowania izotopów promieniotwórczych

Izotopy to odmiany pierwiastka o identycznej liczbie atomowej, ale różnej liczbie masowej, co oznacza, że atomy tych izotopów mają taką samą liczbę neutronów.

Oprócz 272 stabilnych izotopów wszystkich pierwiastków, znanych jest około 2000 izotopów promieniotwórczych (radioizotopów) o różnych czasach połowicznego zaniku i rodzajach rozpadu promieniotwórczego.

Działanie izotopów promieniotwórczych polega na ciągłym wysyłaniu promieniowania alfa, beta i gamma, które może być rejestrowane przez specjalne liczniki. Pozwala to na badanie różnych przedmiotów lub organów ludzkiego ciała, które różnymi sposobami pochłaniają to promieniowanie. Badane obiekty umieszcza się między źródłem promieniotwórczym a licznikiem. W zależności od stosowanej metody, otrzymuje się informacje w postaci barwnych obrazów na monitorach specjalnych komputerów oraz dźwiękowe lub świetlne.

Izotopy promieniotwórcze różnych pierwiastków różnią się intensywnością i czasem promieniowania. Na przykład, czas połowicznego zaniku radu wynosi 1622 lata, co oznacza, że natężenie promieniowania związane z tym izotopem zmniejsza się o połowę w tym czasie. Wszystkie izotopy promieniotwórcze są bardzo cenne i mają wszechstronne zastosowanie.

Izotopy promieniotwórcze mają ogromne znaczenie w lecznictwie. Na przykład, jod-131 (131I), technet-99 (99Tc) i potas-40 (40K) są stosowane w diagnostyce medycznej. Dzięki nim uzyskuje się tzw. warstwowe obrazy mózgu i innych organów wewnętrznych, co pozwala na lokalizację nowotworów, tętniaków, zwężenia naczyń, a często unika się zbędnych zabiegów chirurgicznych. W terapii onkologicznej (nowotworowej) wykorzystuje się izotopy takie jak kobalt-60 (60Co), technet-99 (99Tc) i rad-226 (226Ra) do niszczenia komórek nowotworowych.

W przemyśle izotopy promieniotwórcze znajdują zastosowanie m.in. w tzw. defektoskopii do badania ukrytych wad wyrobów oraz w sprawdzaniu szczelności metali, w badaniach składu przepływających cieczy i gazów, w ocenie jakości materiałów budowlanych, pomiarze gęstości cementu i ziemi oraz w przemyśle wydobywczym do określania zawartości wartościowych surowców. Są także wykorzystywane w czujnikach dymu w pomieszczeniach narażonych na pożary oraz tam, gdzie istnieje ryzyko uszkodzenia cennego sprzętu.

W badaniach nad mechanizmem reakcji chemicznych stosuje się substraty zawierające atomy pierwiastków promieniotwórczych, tzw. atomy znaczone. W zależności od tego, w którym z produktów reakcji znajdą się takie atomy, można wnioskować o przebiegu reakcji.

Izotopy promieniotwórcze znajdują zastosowanie również w biologii, gdzie są używane do śledzenia obiegu i roli mikroelementów. W geologii są wykorzystywane w radiometrycznych metodach badawczych, a w badaniach podstawowych do badań dyfuzji i struktury.

Izotopy są także ważne w reaktorach jądrowych, które służą do wytwarzania pary napędzającej turbiny elektrowni atomowych.