Radionuklid
Radionuklidiliradioizotopjenuklidkod kojeg postoji višakmaseilienergije,pa stabilnost postižeradioaktivnim raspadom:alfa raspad,beta raspad(beta minus i beta plus),gama zračenje,elektronski uhvati drugi. Nuklid jeatomkemijskog elementaza koji je točno poznat ne samo redni iliatomski brojZ,već i ukupan brojnukleona(protonaineutrona) uatomskoj jezgri.Prema svojstvima jezgre, nuklidi se dijele na stabilne i nestabilne. Nestabilni nuklidi ili radionuklidi pokazuju svojstvo radioaktivnosti i njihova se količina u uzorku tijekom vremena smanjuje prema zakonitostima radioaktivnoga raspada.
Preko 60 radioaktivnih elemenata ili radionuklida se može naći u prirodi i oni se mogu svrstati u tri kategorije:[1]
- Praiskonski radionuklidi - radioaktivni elementi koji postoje od nastankaZemlje;
- Kozmogenički radionuklidi - nastali kao posljedicakozmičkog zračenja;
- Radionuklidi nastali ljudskom aktivnošću
Radioaktivni elementi se često nazivaju radioaktivni izotopi, radionuklidi ili jednostavno nuklidi. Postoji preko 1500 različitih radioaktivnih nuklida. Oni se označavaju pomoćukemijskog simbolaiatomske mase.Radionuklidi se nalaze u zraku, vodi, tlu i u nama i oni su proizvod nas i naše okoline. Svaki dan mi unosimo u svoje tijelo nuklide putem zraka kojeg dišemo, hrane koju jedemo, vode koju pijemo. Radioaktivnost nalazimo u tlu, stijenama, vodi oceana i svakoj građevini i kući. Ona je svuda. Ne postoji mjesto na zemlji gdje možemo pobjeći od prirodne radioaktivnosti.
Prosječnaekvivalentna dozaiznosi oko 3mSvpo osobi godišnje. Oko 82% od ukupne primljeneapsorbirane dozeuzrokuju prirodni izvori zračenja, od kojega je najveći dio odradona.Ostatak od 18% zračenja dolazi od umjetnih izvora. To su prije svegamedicinske dijagnozei tretmani.[2]
Praiskonski radionuklidi postoje odpostanka svijeta.Oni su dugoživući radionuklidi savremenom poluraspadareda veličine 100 milijuna godina. Aktivnost radionuklida koji postoje dulje od 30 vremena vlastitih poluživota je nemjerljiva. Potomci i produkti raspada praiskonskih nuklida također spadaju u praiskonske nuklide. Primjeri praiskonskih radionuklida su:
- uranij-235 (vrijeme poluraspada je 7,04 x 108godina): ima ga u prosjeku oko 0,72% od ukupne količine prirodnog uranija (u nalazištima i rudnicimauranija);[3]
- uranij-238 (vrijeme poluraspada je 4,47 x 109godina): ima ga u prosjeku oko 99,27% od ukupne količine prirodnog uranija (u nalazištima i rudnicima uranija); ima ga 0,00005% do 0,00047% u uobičajenim vrstama stijena;
- torij-232 (vrijeme poluraspada je 1,41 x 1010godina): ima ga od 0,00016 do 0,002% u uobičajenim vrstama stijena sa uobičajenim prosjekom od 0,00107%;
- radij-226 (vrijeme poluraspada je 1,6 x 103godina): ima ga oko 16Bq/kguvapnencui 48 Bq/kg uvulkanskim stijenama;
- radon-222 (vrijeme poluraspada je 3,82 dana): to jeplemeniti plin,a godišnji prosjek koncentracije u zraku 0,6 Bq/m3do 28 Bq/m3;
- kalij-40 (vrijeme poluraspada je 1,28 x 109godina): ima ga u tlu od 0,037 do 1,1 Bq/g. Prosječna ekvivalentna doza zbog prirodne radioaktivnosti (kalij-40, ugljik-14) ljudskog tijela je 0,40 mSv/godinu.
Neki nuklidi imaju više koraka pri raspadanju tako da od njih kroz vrijeme nastaju mnogi drugi nuklidi. Na primjeru torija vidimo vremenski slijed raspadanja, odnosno promjene nuklida jednog u drugi: Th-232 --> Ra-228 --> Ac-228 --> Th-228 --> Ra-224 --> Rn-220 -->Po-216 --> Pb-212 --> Bi-212 --> Po-212 -->Pb-208 (stabilan). Neki od takvih nuklida su:V-50,Rb-87,Cd-113,In-115,Te-123,La-138,Ce-142Ce,Nd-144,Sm-147,Gd-152,Hf-174,Lu-176,Re-187,Pt-190, Pt-192,Bi-209.
Kozmičko zračenjeispunjava cijeli svemir, a potječe uglavnom izvanSunčevog sustava.Zračenje se javlja u više oblika, od brzih teških čestica pa do visokoenergetskihfotonaimiona.Na gornje slojeve atmosfere djeluju različite vrste zračenja, gdje se stvaraju kozmogenički radioaktivni nuklidi. Oni mogu biti dugoživući, ali su uglavnom kraćeg poluživota od praiskonskih nuklida. Primjeri učestalijih kozmogeničkih radionuklida su:[4]
- ugljik-14(vrijeme poluraspada je 5730 godina): nastaje međudjelovanjem kozmičkih zraka, a prirodna radioaktivnost je oko 0,22 Bq/g. Koristi se često uarheologijiza određivanje starosti organskih tvari metodomdatiranja ugljikom-14;
- tricijili H-3 (vrijeme poluraspada je 12,3 godina): nastaje međudjelovanjem kozmičkih zraka sdušikomikisikom;ima ga u ručnim satovima za gledanje brojčanika po noći (beta svjetlost); prirodna radioaktivnost je oko 1,2 x 10-3Bq/kg;
- berilij-7 (vrijeme poluraspada je 53,28 dana): nastaje međudjelovanjem kozmičkih zraka s dušikom i kisikom; prirodna radioaktivnost je oko 0,01 Bq/kg.
Postoje još mnogi kozmički radionuklidi, neki od njih su:Be-10,Al-26,Cl-36,Kr-80,Si-32,Ar-39,Na-22,S-35, Ar-37,P-33, P-32,Mg-38,Na-24, S-38,Si-31,F-18, Cl-39,Cl-38, Cl-34m (oznaka m je za metastabilno stanje).
Ljudi koriste radioaktivnost oko stotinu godina i kroz to vrijeme neki radionuklidi su nastali ljudskim djelovanjem. Količine takvih nuklida su manje nego količine kozmogeničkih radionuklida. Oni obično imaju kraće vrijeme poluraspada od praiskonskih i kozmogeničkih nuklida. Zabranom testiranjanuklearnog oružjaiznad površine zemlje, zabilježen je pad tako nastalih radionuklida. Evo nekih od nuklida koji su nastali ljudskim djelovanjem:[5]
- tricijili H-3 (vrijeme poluraspada je 12,3 godina): nastao testiranjem oružja i unuklearnim reaktorima;nastao proizvodnjom nuklearnog oružja;
- jod-131 (vrijeme poluraspada je 8,04 dana): produktnuklearne fisijeu reaktorima i testiranju oružja; medicinsko liječenje bolestištitne žlijezde;
- jod-129 (vrijeme poluraspada je 1,57 x 107 godina): produkt nuklearne fisije u reaktorima i testiranju oružja;
- cezij-137 (vrijeme poluraspada je 30,17 godina): produkt nuklearne fisije u reaktorima i testiranju oružja;
- stroncij-90 (vrijeme poluraspada je 28,78 godina): produkt nuklearne fisije u reaktorima i testiranju oružja;
- tehnecij-99m (vrijeme poluraspada je 6,03 sati): produkt raspadaMo-99, koristi se u dijagnostičke svrhe (radiologija– nuklearna medicina);
- tehnecij-99 (vrijeme poluraspada je 2,11 x 105 godina): produkt raspada tehnecija-99m
- plutonij-239 (vrijeme poluraspada je 2,41 x 104godina): nastaje neutronskim bombardiranjem uranija-238 ((U-238 + n--> U-239--> Np-239 +ß--> Pu-239+ß)
| Radionuklid | Radioaktivnost | Vrijeme poluraspada | Energija (KeV) |
|---|---|---|---|
| Barij-133 | 1μCi | 10,7 godina | 81,0, 356,0 |
| Kadmij-109 | 1 μCi | 453 dana | 88,0 |
| Kobalt-57 | 1 μCi | 270 dana | 122,1 |
| Kobalt-60 | 1 μCi | 5,27 godina | 1173,2, 1332,5 |
| Europij-152 | 1 μCi | 13,5 godina | 121,8, 344,3, 1408,0 |
| Mangan-54 | 1 μCi | 312 dana | 834,8 |
| Natrij-22 | 1 μCi | 2,6 godina | 511,0, 1274,5 |
| Cink-65 | 1 μCi | 244 dana | 511,0, 1115,5 |
| Tehnecij-99m | 1 μCi | 6,01 sati | 140 |
| Radionuklid | Radioaktivnost | Vrijeme poluraspada | Energija (KeV) |
|---|---|---|---|
| Stroncij-90 | 0,1 μCi | 28,5 godina | 546,0 |
| Talij-204 | 1 μCi | 3,78 godina | 763,4 |
| Ugljik-14 | 10 μCi | 5730 godina | 49,5 (prosječno) |
| Radionuklid | Radioaktivnost | Vrijeme poluraspada | Energija (KeV) |
|---|---|---|---|
| Polonij-210 | 0,1 μCi | 138 dana | 5304,5 |
| Radionuklid | Radioaktivnost | Vrijeme poluraspada | Energija (KeV) | |
|---|---|---|---|---|
| Cezij-137 | 1, 5, 10 μCi | 30,1 godina | Gama i beta raspad | G: 32, 661,6 B: 511,6, 1173,2 |
- ↑[1]Arhivirano2011-07-16 naWayback Machine-u"Radionuklid", www.zpr.fer.hr, 2001.
- ↑[2]Arhivirano2012-11-25 naWayback Machine-u"Jedinica radioaktivnosti", www.radiobiologija.vef.unizg.hr, 2011.
- ↑[3][mrtav link]"Uvod u nuklearnu energetiku", Prof. dr. sc. Danilo Feretić, 2011.
- ↑[4]Arhivirano2010-07-05 naWayback Machine-u"Ionizirajuće zračenje u biosferi", Nuklearna elektrana Krško, Mile Dželalija, Kemijsko-tehnološki fakultet, Sveučilište u Splitu, 2011.
- ↑[5]Arhivirano2012-01-06 naWayback Machine-u"Fizika - Slikovne dijagnostike za medicinare", Davor Eterović, 2011.