درک رادیواکتیویته و تشعشعات

چکیده
سوالی که برای همه ما وجود دارد این است که آیا این انرژری هسته‌ای که ما از آن حرف می‌زنیم و بحث شیرین محافل ما شده است، کاربرد و استفاده‌ای دارد یا خیر؟ آیا فقط در تولید انرژی محدود می‌شود؟ اگر کاربرد دیگری هم دارد، آن کاربردها چیست؟ این مقاله کمی به شما کمک می‌کند تا با انرژی هسته‌ای و کاربردهای آن بیشتر آشنا شوید.

تعداد کلمات : 1426 / تخمین زمان مطالعه : 7 دقیقه

مترجم: محمد براتی

در زندگی روزمره ما

رادیواکتیویته بخشی از زمین است و همواره وجود داشته است. مواد طبیعی رادیواکتیویته در پوسته زمین، کف و دیوارهای خانه هایمان، مدارس و ادارات و در غذایی که می‌خوریم و می‌نوشیم وجود دارد. بدن ما، ماهیچه‌ها، استخوان‌ها و بافت‌ها حاوی عناصر رادیواکتیو طبیعی است. انسان همیشه در معرض اشعه رادیو اکتیو ناشی از زمین و خارج از آن قرار دارد. اکثر مردم با شنیدن کلمه رادیواکتیو فقط به چیزی مضر یا حتی کشنده فکر می‌کنند. با این حال پس از فهم اشعه، مردم خواهند دانست که اشعه کاربردهای صلح آمیز و مفیدی برای زندگی روزمره ما دارند.

اتم چیست؟

اتم‌ها برای فهم منشا تابش و تاثیر آن بر بدن انسان و محیط اطراف ما ضروری است. تمام مواد در جهان از ترکیبی از مواد اساسی به نام عناصر شیمیایی تشکیل شده است. 92 عنصر شیمیایی مختلف در طبیعت وجود دارد. کوچکترین ذرات تشکیل دهنده عناصر اتم‌ها هستند. یک اتم از دو قسمت اصلی یعنی یک هسته با یک ابر الکترونی تشکیل شده است. اتم‌ها از نظر اندازه متفاوت اند به عنوان مثال ساده‌ترین اتم که هیدروژن است از یک پروتون و یک الکترون تشکیل شده است، و اتم‌های بزرگ مانند اورانیوم که دارای 92 پروتون و 92 الکترون است. عناصر رادیواکتیو، عناصری هستند که در آن‌ها اتم‌ها ناپایدارند و تجزیه می‌شوند تا اتم‌های عنصر دیگری را تشکیل دهند. این واپاشی با انتشار ذرات کوچک نامرئی و امواج با انرژی بالا همراه است. اورانیوم، توریوم و پتاسیوم نمونه هایی از عناصر طبیعی‌اند که کمی رادیواکتیو هستند.

اشعه چیست؟

اشعه انرژی است که از طریق فضا به صورت ذرات یا امواج الکترومغناطیسی حرکت می‌کنند. کلمه "اشعه" به اشکال مختلف انرژی مانند رادیو، ماکروویو، مادون قرمز، نورمرئی، ماورای بنفش، اشعه ایکس و اشعه گاما، ذرات آلفا و غیره اشاره می‌کند.
اشعه می‌تواند بر اساس انرژی و توانایی نفوذپذیری به دو بخش عمده تقسیم شود، اشعه یونیزه و غیریونیزه. اشعه غیر یونیزه نمی‌تواند به طور مستقیم ساختار شیمیایی مواد را تغییر دهد و شامل رادیو، ماکروویو، مادون قرمز و نور مرئی است.
اشعه یونیزه انرژی بالایی برای حذف الکترون از اتم موادی که در آن نفوذ می‌کند را دارد به عنوان مثال بدن ما. یونیزاسیون موجب شکسته شدن پیوندهای شیمیایی می‌شود بنابراین می‌تواند به بدن انسان آسیب برساند زیرا باعث ایجاد پیوند جدید شیمیایی در بدن انسان می‌شود. اشعه یونیزه احساس نمی‌شود.رادیواکتیویته بخشی از زمین است و همواره وجود داشته است. مواد طبیعی رادیواکتیویته در پوسته زمین، کف و دیوارهای خانه هایمان، مدارس و ادارات و در غذایی که می‌خوریم و می‌نوشیم وجود دارد. بدن ما، ماهیچه‌ها، استخوان‌ها و بافت‌ها حاوی عناصر رادیواکتیو طبیعی است. انسان همیشه در معرض اشعه رادیو اکتیو ناشی از زمین و خارج از آن قرار دارد. اکثر مردم با شنیدن کلمه رادیواکتیو فقط به چیزی مضر یا حتی کشنده فکر می‌کنند. با این حال پس از فهم اشعه، مردم خواهند دانست که اشعه کاربردهای صلح آمیز و مفیدی برای زندگی روزمره ما دارند.

از انواع اصلی اشعه یونیزه:

ذرات آلفا: ذراتی سنگین با بار مثبت هستند که خیلی در هوا حرکت نمی‌کنند. آن‌ها از طریق پوست نمی‌توانند نفوذ کنند و در صورت انتشار در داخل بدن مضر هستند به عنوان مثال اگر مصرف یا استنشاق شوند.

نوترون‌ها : ذرات زیر اتمی( تشکیل دهنده بخش‌های اتم) هستند که می‌توانند درجه انرژی متفاوتی داشته باشند. نوترون‌های کم انرژی قادر به تبدیل عناصر هستند اما نفوذپذیری زیادی ندارند. با این حال نوترون‌های سریع می‌توانند برای بافت‌های انسان مخرب باشند.

ذرات بتا: ذرات با بار منفی هستند که به سرعت در حال حرکت هستند و می‌توانند نسبت به ذرات آلفا بیشتر در هوا حرکت کنند. آن‌ها نفوذ پذیری بالایی دارند ( به عنوان مثال می‌توانند از طریق پوست نفوذ کنند.) اما به راحتی می‌توان با ورق پلاستیکی کنترل شوند. آن‌ها در صورت مصرف یا استنشاق مضر هستند.

اشعه‌ی گاما: امواجی از انرژی مشابه نور هستند. اما انرژی بالاتری دارند و می‌توانند فاصله‌ی زیادی را از طریق هوا سفر کنند. آن‌ها بسیار نفوذ پذیرند و نیاز به پوشش سرب یا بتن برای محافظت و متوقف کردن آن‌ها دارید. اشعه‌های گامای کنترل نشده در داخل و خارج بدن مضر هستند.
اشعه‌ی ایکس: انرژی کمتری نسبت به اشعه گاما دارند و مشابه نور در طبیعت هستند. اشعه ایکس می‌تواند به راحتی از پوست به استخوان نفوذ کند و عکس‌های اشعه‌ی ایکس روی این اصل کار می‌کنند.

بیشتر بخوانید : تاثیر امواج الکترومغناطیس بر سلامت انسان

کاربردهای اشعه:

اشعه می‌تواند برای بهبود کیفیت زندگی در بسیاری از روش‌هایی که مردم درک می‌کنند استفاده شود. انرژی هسته‌ای که از مواد رادیو اکتیو استفاده می‌کنند، دارای انواع مختلفی از کاربردهای مهم در تولید برق، پزشکی، صنعت، کشاورزی و همچنین در خانه‌هایمان است.
هر زمان و هر کجا استفاده می‌شود، این امر به افراد واجد شرایط و سازمان‌های مسئول مربوط می‌شود تا اطمینان حاصل کنند که مواد رادیواکتیو به طور ایمن تهیه، استفاده و دفع می‌شود.

تولید برق:

با افزایش جمعیت و توسعه دادن اقتصاد تقاضا برای انرژی افزایش می‌یابد. انرژی هسته‌ای یکی از راه حل‌ها برای پاسخگویی به افزایش تقاضای انرژی است و برق را به شیوه‌ای سازگار با محیط زیست تولید می‌کند. نیروگاه هسته‌ای koeberg حدود 6 درصد از تولید برق افریقای جنوبی را تامین می‌کند. این نیروگاه هسته‌ای بیش از 25 سال است که فعالیت دارد.

عکس نیروگاه هسته ای KOEBERG

کاربردهای پزشکی:

کاربردهای زیادی در زمینه پزشکی وجود دارد، از جمله تشخیص، مدیریت بیماری و درمان بیماری. بسیاری از این رادیواکتیوها (به ویژه رادیوایزوتوپ‌ها) در راکتورها یا سیکلوترون‌ها تولید می‌شوند.
Necsa به واسطه NTP یکی از تامین کنندگان عناصر رادیواکتیو در جهان است و نقش اصلی را در حمایت از عمل پرتو درمانی در سطح جهانی ایفا می‌کند. آزمایشگاه iThemba برای علوم مبتنی بر شتاب دهنده‌ها همچنین امکانات برای درمان سرطان‌ها را با استفاده از نوترون‌ها و پرتون‌ها فراهم می‌کند. رادیولوژی زمینه وسیع استفاده از تصاویر تولید شده از طریق تابش برای تشخیص و درمان بیماری است. بهترین شیوه شناخته شده اشعه ایکس است که معمولا برای بررسی استخوان‌های شکسته استفاده می‌شود.

با این حال، رادیولوژی شامل تکنیک‌های تخصصی مانند ماموگرافی، توموگرافی کامپیوتری (CT) و پرتو درمانی (که معمولا مواد رادیو اکتیو به بیمار تزریق می‌شود) است.

با فناوری‌های محاسباتی پیشرفته تصویربرداری، یک تصویر سه بعدی از داخل بدن بیمار گرفته می‌شود.

کاربردهای صنعتی:

صنایع در سراسر جهان مواد رادیو اکیتو را به روش‌های مختلفی برای بهبود بهروری و ایمنی استفاده می‌کنند و اطلاعاتی به دست می‌آورند که نمی‌توانند با روش‌های دیگر به دست آورند. شامل برنامه‌های کاربردی در زمینه‌هایی نظیر مهندسی عمران، تجزیه و تحلیل مواد، دستگاه‌های اندازه‌گیری، کنترل فرآیند در کارخانه‌ها، اکتشاف نفت و مواد معدنی، و بررسی خطوط نفت و گاز برای نشت و نقص است.
این استفاده‌های مستقیم و غیر مستقیم بر زندگی روزمره ما تاثیر می‌گذارد. به عنوان مثال دستگاه‌های اندازه‌گیری حاوی مواد رادیو اکتیو قابل استفاده در کارهای مهمی هستند مانند:

آزمایش میزان رطوبت خاک برای ساختن جاده
اندازه‌گیری ضخامت کاغذ و پلاستیک هنگام تولید
بررسی ارتفاع مایع هنگام پر کردن بطری‌ها در کارخانجات

مواد رادیو اکتیو حتی در دستگاه‌های طراحی شده برای شناسایی مواد منفجره استفاده می‌شود. رادیوایزوتوپ‌ها در آشکارسازهای دود و منابع بی خطر برای علائم اضطراری در هواپیما و ساختمان‌های عمومی استفاده شده است.

کاربردهای کشاورزی:

در کشاورزی مواد رادیو اکتیو برای بهبود محصولات غذایی، حفظ مواد غذایی و کنترل آفات حشرات استفاده می‌شود. آن‌ها همچنین برای اندازه‌گیری رطوبت خاک، میزان فرسایش و بهره‌وری از جذب کود استفاده می‌شود.

پرتوافکنی غذا:

از اشعه گاما و پرتوهای الکترون در پرتوافکنی غذاها برای کنترل بیماری‌هایی که از میکروب اورگانیسم ایجاد می‌شوند و همچنین افزایش طول عمر محصولات غذایی استفاده می‌شود.

کنترل حشرات:

رادیوایزوتوپ‌ها در افزایش تولید غذا کمک می کند. یک روش کنترل حشرات، از جمله کرم‌های پیچ، پشه میوه و پشه تسه، از طریق تکنیک نازا کردن حشرات است.
پشه تسه باعث انتقال یک بیماری انگلی می‌شود که به سرعت گله‌های دام را در جنوب صحرای افریقا از بین برد. همچنین باعث گسترش گونه‌های مختلف بیماری در انسان می‌شود که به عنوان بیماری ناشناخته است. بیماری‌های انتقال یافته توسط پشه تسه در سال 250000 نفر را می‌کشد.

کاربرد در باستان شناسی:

این یک ابزار مفید در تحقیقات زمین شناسی، انسان شناسی و باستان شناسی است.

کاربرد در محصولات مصرفی:

یکی از رایج‌ترین استفاده‌ها از مواد رادیو اکتیو در خانه، در آشکارسازهای دود است. این دستگاه‌ها حاوی مقادیر بسیار کمی از مواد رادیو اکتیو هستند که آشکارساز را به دود حساس می‌کند.

کاربردهای محیط زیست:

مواد رادیو اکتیو به عنوان ردیاب برای اندازه‌گیری پرسه‌های زیست محیطی، از جمله نظارت بر گل و لایی، آب و آلاینده‌ها استفاده می‌شود. آن‌ها برای اندازه‌گیری و نقشه فاضلاب و تخلیه آلودگی از کارخانه‌ها و تاسیسات فاضلاب، حرکت ماسه‌ها در اطراف بندرها، رودخانه‌ها و خلیج‌ها استفاده می‌شود.
مواد رادیو اکتیوی که برای چنین اهدافی مورد استفاده قرار می گیرند طول عمر کوتاه دارند و در عرض چند روز در سطح پس زمینه نابود می‌شوند.

برگرفته از: www.energy.gov.za