Zastosowanie izotopów promieniotwórczych

Większość pierwiastków chemicznych występuje w postaci dwu lub większej liczbie typów atomów, różniących się między sobą liczbą atomów w jądrze. Wyróżniamy np. trzy typy atomów wodoru (H), pięć typów atomów węgla (C) oraz 16 typów ołowiu (Pb) .Te różne typy atomów jednego i tego samego pierwiastka nazywane są IZOTOPAMI (isos = równy, topos = miejsce), ponieważ zajmują one to samo miejsce w układzie okresowym pierwiastków. Wszystkie izotopy danego pierwiastka mają taką samą liczbę protonów, lecz różnią się liczbą neutronów w jądrze.
Aczkolwiek izotopy danego pierwiastka mają takie same właściwości chemiczne, można je rozróżnić stosując właściwości fizyczne. Niektóre są radioaktywne, wobec tego można je wykrywać i określić ilościowo na podstawie intensywności promieniowania. Inne izotopy można rozróżniać na podstawie nieznacznych różnic w masie atomowej spowodowanych obecności dodatkowego neutronu w jądrze. Substancje zawierające w jądrze izotop 15N (ciężki azot), zamiast zwykłego 14N lub 2H (ciężki wodór, deuter) w miejsce 1H mają większą masę co można wykryć za pomocą spektrometru masowego.
Ogromny postęp w badaniach nad wyjaśnieniem szczegółów metabolicznej aktywności komórek zawdzięczamy zastosowaniu substancji \\\"znakowanych\\\" izotopami, np. cukru znakowanego przez wprowadzenie na miejsce zwykłego węgla (12C) węgla promieniotwórczego (11C lub 14C) bądź węgla ciężkiego (13C). Znakowaną substancję podaje się lub wstrzykuje badanemu zwierzęciu lub roślinie, bądź też hoduje się w jej roztworze komórki, a następnie izoluje się i bada znakowane produkty powstające w wyniku normalnego przebiegu procesów metabolicznych tych organizmów lub komórek. Doświadczenie takie pozwalają dokładnie prześledzić, etap po etapie, kolejne reakcje, jakim podlega dany związek oraz określić, w jakiej postaci znaczone atomy zostają ostatecznie wydzielone z komórki bądź organizmu. Dzięki zastosowaniu np. promieniotwórczego wapnia (45Ca) można zbadać szybkość tworzenia się substancji kostnej oraz wpływ na ten proces witaminy D i hormonu wydzielanego przez gruczoły przytarczyczne. Metoda ta pozwala na rozwiązanie wielu problemów biologicznych, które nie dałyby się rozwikłać w żaden inny sposób.
BOMBA KOBALTOWA
Urządzenie do napromieniowywania przedmiotów lub organizmów żywych promieniami g emitowanymi przez izotop kobaltu 60Co o aktywności rzędu 1013-1014 Bq. Ze względu na dużą przenikliwość promieniowania g, aktywny kobalt jest otoczony grubą osłoną biologiczną (warstwą ołowiu), w której znajdują się kanały wyprowadzające na zewnątrz wiązkę promieniowania. Bomba kobaltowa może też być wyposażona w mechanizm umożliwiający zdalną manipulację próbkami bez narażania otoczenia na promieniowanie. Bomba kobaltowa jest stosowana w lecznictwie do zwalczania chorób nowotworowych, w defektoskopii, do sterylizacji żywności oraz w chemii radiacyjnej do badań procesów fizykochemicznych zachodzących podczas napromieniowywania wysokoenergetycznymi kwantami g prostych i złożonych układów chemicznych.
BROŃ JĄDROWA
Broń masowego rażenia, w której wykorzystuje się reakcję rozszczepienia jąder lub reakcję jądrową do wyzwalania w krótkim czasie wielkich ilości energii (wybuch jądrowy). Wyróżnia się następujące rodzaje broni jądrowej:
1. 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. Moc bomby jądrowej może osiągnąć kilkaset kiloton TNT
2. 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.
3. 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.
4. Bomba neutronowa -bomba termojądrowa, której główną część energii wybuchu unosi strumień neutronów szybkich. Niszczy przede wszystkim organizmy żywe.