Đồng vị phóng xạ tổng hợp

Đồng vị phóng xạ tổng hợp là hạt nhân phóng xạ không có trong tự nhiên: không tồn tại quá trình hay cơ chế tự nhiên nào tạo ra nó, hoặc nó không ổn định đến mức bị phân rã trong một khoảng thời gian rất ngắn. Ví dụ bao gồm techneti-95 và promethi-146. Nhiều trong số này được tìm thấy và thu hoạch từ các tổ hợp nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng. Một số phải được sản xuất trong máy gia tốc hạt.

Sản xuất

Một số đồng vị phóng xạ tổng hợp được chiết xuất từ ​​các thanh nhiên liệu của lò phản ứng hạt nhân đã qua sử dụng , có chứa các sản phẩm phân hạch khác nhau . Ví dụ, người ta ước tính rằng cho đến năm 1994, khoảng 49.000 terabecquerel (78 tấn ) tecneti đã được sản xuất trong các lò phản ứng hạt nhân, cho đến nay vẫn là nguồn chủ yếu của tecneti trên mặt đất.

Một số đồng vị tổng hợp được tạo ra với số lượng đáng kể bằng phản ứng phân hạch nhưng vẫn chưa được thu hồi. Các đồng vị khác được tạo ra bằng cách chiếu xạ neutron của các đồng vị gốc trong lò phản ứng hạt nhân (ví dụ, Tc-97 có thể được tạo ra bằng cách chiếu xạ neutron của Ru-96) hoặc bằng cách bắn phá các đồng vị gốc bằng các hạt năng lượng cao từ máy gia tốc hạt.

Nhiều đồng vị được tạo ra trong cyclotron , ví dụ flo-18 và oxy-15 được sử dụng rộng rãi để chụp cắt lớp phát xạ positron.

Công dụng

Hầu hết các đồng vị phóng xạ tổng hợp có chu kỳ bán rã ngắn. Mặc dù gây nguy hiểm cho sức khỏe, các chất phóng xạ có nhiều công dụng trong y tế và công nghiệp.

Y học hạt nhân

Lĩnh vực y học hạt nhân bao gồm việc sử dụng các đồng vị phóng xạ để chẩn đoán hoặc điều trị.

Chẩn đoán

Các hợp chất đánh dấu phóng xạ, dược phẩm phóng xạ , được sử dụng để quan sát chức năng của các cơ quan và hệ thống cơ thể khác nhau. Các hợp chất này sử dụng chất đánh dấu hóa học bị thu hút hoặc cô đặc bởi hoạt động đang được nghiên cứu. Chất đánh dấu hóa học đó kết hợp một đồng vị phóng xạ tồn tại trong thời gian ngắn, thường là đồng vị phát ra tia gamma đủ năng lượng để đi xuyên qua cơ thể và được máy ảnh gamma chụp lại bên ngoài để lập bản đồ nồng độ. Máy ảnh gamma và các máy dò tương tự khác có hiệu suất cao và các hợp chất đánh dấu thường rất hiệu quả trong việc tập trung tại các khu vực quan tâm, vì vậy tổng lượng chất phóng xạ cần thiết là rất nhỏ.

Đồng phân hạt nhân siêu bền Tc-99m là chất phát tia gamma được sử dụng rộng rãi trong chẩn đoán y tế vì nó có chu kỳ bán rã ngắn là 6 giờ, nhưng có thể dễ dàng tạo ra trong bệnh viện bằng cách sử dụng máy phát technetium-99m . Nhu cầu toàn cầu hàng tuần đối với đồng vị mẹ molybdenum-99 là 440 TBq (12.000 Ci ) trong năm 2010, chủ yếu được cung cấp bởi quá trình phân hạch uranium-235.

Điều trị

Một số đồng vị phóng xạ và hợp chất được sử dụng để điều trị y tế , thường bằng cách đưa đồng vị phóng xạ đến nồng độ cao trong cơ thể gần một cơ quan cụ thể. Ví dụ, iốt-131 được sử dụng để điều trị một số rối loạn và khối u của tuyến giáp .

Nguồn bức xạ công nghiệp

Hạt alpha , hạt beta và tia gamma rất hữu ích trong công nghiệp. Hầu hết các nguồn này là các đồng vị phóng xạ tổng hợp. Các lĩnh vực sử dụng bao gồm công nghiệp dầu khí , chụp X quang công nghiệp , an ninh nội địa , kiểm soát quy trình , chiếu xạ thực phẩm và phát hiện dưới lòng đất.