Radioactief isotopen vervallen uiteindelijk, of vallen uiteen, tot onschadelijke materialen. Sommige isotopen vervallen in uren of zelfs minuten, maar andere vervallen heel langzaam.
Voorbeelden van radioactieve isotopen worden hieronder vermeld:
- tritium
- Koolstof-14
- Kobalt-60
- Jodium-129
- Jodium-131
- Thorium-232
- uranium-235
- Plutonium-239
- Xenon-135
- Radon-222
Radioactief isotopen zijn onstabiele isotopen van chemische elementen die een andere atomaire massa hebben dan gedefinieerd door het periodiek systeem.
Strontium-90 en cesium-137 hebben halfwaardetijden van ongeveer 30 jaar (de helft van de radioactiviteit vervalt in 30 jaar). Plutonium-239 heeft een halfwaardetijd van 24,000 jaar.
de onstabiele radioactieve isotopen vervallen het uitzenden van alfa-, bèta- of gammastralen om de stabiele kernen te vormen of soms andere onstabiele kernen of radionucleï zoals het gewoonlijk wordt genoemd. De vervaltijden van een radiokern lopen sterk uiteen en worden aangeduid met de halfwaardetijd.
Ongeveer 2400 radiokernen hebben halfwaardetijden van minder dan 60 minuten, waarvan de meeste kunstmatig worden geproduceerd. Enkele van de radiokernen hebben een zeer hoge halfwaardetijd van meer dan 100 miljoen jaar, zoals uranium en thorium. Ze kunnen zowel natuurlijk voorkomen als kunstmatig gesynthetiseerd.
Radioactief Isotopen Voorbeelden Gedetailleerd Verklaringen
Voorbeelden van radioactieve isotopen en hun gebruik zijn te vinden in bijna alle gebieden van de moderne wetenschap, of het nu gaat om medicijnen, biologie, voedselconservering, mijnbouw, industriële toepassingen, astronomie, deeltjesfysica enz.
tritium
De lichtste radioactieve isotoop is van waterstof, dat een massagetal van 3 heeft en Tritium wordt genoemd. Het heeft 2 neutronen in zijn kern en één proton. Tritium is een natuurlijk voorkomende isotoop, wat betekent dat het op natuurlijke wijze wordt gevormd door middel van kosmische straling die op het stikstofmolecuul valt en het breekt om tritium te vormen. Tritium wordt ook gevormd in kernreactoren die splijtingsreacties uitvoeren als bijproducten of door verschillende kernwapenexplosies. Het heeft een halfwaardetijd van ongeveer 12.3 jaar. Het is ook in zeer kleine hoeveelheden in de natuur verkrijgbaar. Reagerend met zuurstof wordt het omgezet in watervorm en wordt het een onderdeel van de voedselketen.
Koolstof-14
Koolstof-14 is de radioactieve isotoop van koolstof met 6 protonen en 8 neutronen. Veruit het meest voorkomende gebruik van koolstof-14 is bij archeologische datering. Het tijdstip van overlijden van een organisme kan eenvoudig worden geschat door de hoeveelheid koolstof-14 te bepalen die beschikbaar is in een dood organisme. De interactie van kosmische straling en stikstofatomen resulteert in de vorming van koolstof-14 van nature in de atmosfeer.
Kooldioxide gevormd uit koolstof-14 wordt opgenomen door planten en doorgegeven aan de voedselketen. De koolstof-14 in een organisme wordt continu aangevuld totdat het organisme in leven is en de hoeveelheid begint af te nemen door de emissie van bètastralen. Het heeft een halfwaardetijd van ongeveer 5700 jaar.
Kobalt-60
Kobalt 60 is een isotoop van kobalt. Het vormt zich niet van nature en kan kunstmatig worden geproduceerd door een kobalt-59-bron te bombarderen met een langzame neutronenbron en door kernreactoroperaties. Kobalt-60 vervalt door gammastraling uit te zenden, met een relatief hoge intensiteit. Kobalt-60 wordt bij inname gedeeltelijk uitgescheiden in de feces, maar een deel ervan wordt ook geabsorbeerd door de nieren en de lever, wat leidt tot de ontwikkeling van kankercellen.
Externe blootstelling aan een hoog niveau van gammastraling uitgezonden door kobalt-60 veroorzaakt ook brandwonden op de huid, acute stralingsziekte en de dood. Het heeft een halfwaardetijd van 5.3 jaar.
Jodium-129
Jodium-129 komt van nature in kleine hoeveelheden voor, maar het heeft bekendheid gekregen vanwege zijn vorming tijdens het testen van kernwapens en door product van kernsplijtingsreactoren, samen met zijn zeer lange halfwaardetijd die zich uitstrekt tot miljoenen jaren.
De lange halfwaardetijd van jodium-129 maakt het geschikt voor datering van meteorieten en grondwater. Jodium wordt normaal gesproken geabsorbeerd door de schildklier en wordt gebruikt om hormonen te produceren. Radioactief jodium wordt ingenomen door de mens, het zou worden geabsorbeerd door de schildklier, wat leidt tot schildklierkanker.
Jodium-131
Net als jodium -129 wordt ook jodium-131 geproduceerd als bijproduct van kernsplijting en kernwapentests. Commercieel wordt het geproduceerd door neutronenbestraling van natuurlijk voorkomend tellurium. Het heeft een halfwaardetijd van ongeveer 8 dagen en wordt daarom als minder gevaarlijk beschouwd dan jodium-129. Blootstelling aan jodium-131 heeft dezelfde effecten als die van jodium-129.
Thorium-232
Thorium-232 is een isotoop van het thorium-element en heeft de langste halfwaardetijd van de radiokernen van meer dan 14 miljard jaar en komt daarom van nature voor. Het ondergaat alfa-verval om radium-228 te vormen. Van de isotopen van thorium is thorium-232 de meest voorkomende.
Thorium-232 kan worden omgezet in Th-233 door een neutron op te vangen dat onstabiel is. Thorium-233 produceert splijtbaar isotoop uranium-33 door twee opeenvolgende bètaverval te ondergaan.
uranium-235
Uranium-235 komt van nature uit en daarom wordt het primordiale radioactieve isotoop genoemd. De overvloed aan U-235 in de overheersende isotoop U-238 is ongeveer 0.7%. Uranium-235 is splijtbaar, dat wil zeggen dat het een nucleaire kettingreactie kan ondersteunen en daarom is het de belangrijkste brandstof in kernreactoren over de hele wereld. Het heeft een halfwaardetijd van ongeveer 700 miljoen jaar.
Plutonium-239
Plutonium is een van de drie splijtbare radioactieve isotopen die zowel voor kernwapens als voor kernreactoren kunnen worden gebruikt. De andere twee zijn uranium-235 en uranium-233.
Van de splijtbare radioactieve isotopen heeft plutonium-239 de kleinste kritische massa: - wat kan worden verklaard als de minimale hoeveelheid splijtbaar materiaal om de kernsplijtingsreactie in stand te houden. Plutonium-239 kan in een kernreactor worden gesynthetiseerd uit uranium-239 en heeft een halfwaardetijd van meer dan 24000 ja
Xenon-135
Xenon-135 isotoop wordt gevormd in de kernreactoren in de splijtingsreactie van uranium-235. Het is een onstabiele isotoop met een halfwaardetijd van 9.2 uur. In de U-235-kernreactoren werkt het als een reactiegif vanwege zijn neutronenabsorberende vermogen.
Xenon-135 is in feite de sterkste bekende neutronenabsorbeerder en de uraniumsplijtingsreactie levert ongeveer 6% Xenon-135 op, dat tijdelijk de kernreactie vertraagt en remt wanneer het de kern begint op te bouwen.
Het fenomeen van afname van de reactiviteit Uraniumreactor als gevolg van ophoping van Xenon-135 wordt jodiumput genoemd. De naam jodium is afgeleid van het feit dat in de uraniumvervalketen Xenon-135 wordt gevormd door bètaverval van Jodium-135.
Radon-222
Radon-22 is de isotoop van radongas. Het wordt gevormd in de vervalketen van uranium-238, de meest voorkomende uraniumisotopen. Radon-222 komt dus van nature voor. De directe voorloper van Radon-22 in U-238-vervalketen in radium-226. Het heeft een halfwaardetijd van 3.2 dagen.
Vanwege zijn natuurlijke oorsprong en voorkomen en zijn gasvormig karakter, is het risico van blootstelling aan straling voor het grote publiek hoog voor radon-222. Het kan zich in de grond en in de rotsen eronder vormen door het verval van uranium-238 en door openingen en spleten naar de gebouwen erboven doordringen. Langdurige blootstelling aan straling aan Radon-222 veroorzaakt longkanker.
Gebruik van radioactieve isotopen
Radioactieve isotopen worden op verschillende gebieden gebruikt, met name energie, archeologie en medische wetenschappen.
In de loop der jaren zijn radioactiviteit en radioactieve isotopen op verschillende gebieden gebruikt. De verschillende toepassingen van radioactieve stoffen kunnen in grote lijnen als volgt worden ingedeeld:
- Kernenergie en wapens
- Datering van radiokoolstof- en oppervlakteblootstelling
- Medisch gebruik en onderzoek
- industrieel gebruik
Radioactiviteit als fenomeen werd eind 19 ontdektth van de eeuw; het kreeg echter wereldwijde aandacht door het gebruik ervan bij de productie en het gebruik van kernwapens tijdens de Tweede Wereldoorlog.
Kernenergie en wapens
Radioactieve isotopen kunnen kernenergie produceren door middel van een kernsplijtingsreactie en die radio-isotopen die een kernsplijtingskettingreactie kunnen ondersteunen, worden splijtbaar genoemd.
De meest gebruikte radio-isotopen voor dit doel zijn uranium-233, uranium-235 en plutonium-239. De energie die wordt geproduceerd door kernsplijting kan worden gebruikt om elektriciteit te produceren in een kerncentrale, marine-onderzeeërs aan te drijven of kernkoppen te maken voor gebruik in raketten.
Datering van radiokoolstof- en oppervlakteblootstelling
Radiokoolstofdatering en blootstellingsdatering beide dateringstechnologieën worden gebruikt om de leeftijd van een object te bepalen. Dit komt omdat, wanneer een organisme leeft, zijn koolstof-14-component in evenwicht is met die in het milieu, aangezien het organisme continu koolstof uitwisselt via voedsel bij dieren en door fotosynthese bij planten.
Als het organisme sterft, begint koolstof -14 radioactief verval met een halfwaardetijd van ongeveer 5700 jaar. Dus door de hoeveelheid koolstof-14 te meten die in een dode boomstam of een stuk bot is achtergebleven, kan worden bepaald in welke periode het organisme leefde.
Oppervlakteblootstellingsdatering wordt gebruikt om de blootstelling van een rots of een oppervlak aan de atmosfeer te bepalen of hoe lang het begraven is gehouden.
Een aantal radioactieve isotopen zoals beryllium-10, aluminium-26, jodium-129, calcium-41 enz. worden gevormd door interactie van kosmische straling met zijn ouderisotoop. Dus door de hoeveelheid van deze radio-isotopen in gesteente- of watermonsters te meten, kan de leeftijd worden bepaald.
Medisch gebruik en onderzoek
Radioactieve isotopen vinden talloze toepassingen in medische en biomedische onderzoeksgebieden, van medische behandeling in de vorm van nucleaire geneeskunde, diagnose tot studie van cellulaire functie en botvorming bij dieren.
Op medisch gebied, jodium-123 en jodium -131 worden gebruikt voor de behandeling van schildklieraandoeningen, terwijl jodium-125 en jodium-129 worden gebruikt voor de diagnose van schildklieraandoeningen. Radio-isotopen Cesium-137, Cobalt-60 en Copper-67 worden gebruikt voor de behandeling van kanker.
Radio-isotopen Fosfor-32 en Fosfor-33 worden gebruikt in moleculaire biologie en genetisch onderzoek. Anderen, zoals Selenium-75 en Strontium-85, worden gebruikt in verschillende studies van biowetenschappen, zoals botvorming, metabolisme enz.
industrieel gebruik
Radioactieve isotopen vinden een breed scala aan industrieel gebruik.
Iridium-192 wordt gebruikt om de lasintegriteit van pijpleidingen, vaten, vliegtuigonderdelen enz. te controleren. Amricum-241 wordt gebruikt in de rookmelders. Californium-252 wordt gebruikt om te controleren op verborgen explosieven in bagage op de luchthaven.
Soorten radioactieve isotopen
Radioactieve isotopen kunnen grofweg in twee soorten worden ingedeeld: – natuurlijk voorkomend en synthetisch;
Natuurlijk voorkomende radioactieve isotopen zijn isotopen die van nature voorkomen en waarvan de sporen in het milieu te vinden zijn en die niet zijn ontstaan door menselijke activiteit. Synthetische radio-isotopen zijn degenen die worden gevormd als een bijproduct van kernsplijtingsreactie of opzettelijk gesynthetiseerd in kernreactoren en deeltjesversnellers.
Natuurlijk voorkomende radioactieve isotopen kunnen verder worden ingedeeld in: primordiale, secundaire en kosmogonische isotopen.
Primordiale radioactieve isotopen zijn degenen die werden gevormd met de vorming van het universum en hun halfwaardetijden zijn zo groot dat het volledige verval tot dochterisotopen niet is voltooid. Daarom kunnen ze in de natuur worden gevonden, zoals de isotopen van uranium en thorium.
Secundaire radioactieve isotopen zijn die, die worden gevormd door radioactief verval van primordiale radioactieve isotopen. Dit zijn intermediaire radioactieve isotopen in de vervalketen van primordiale isotopen, bijvoorbeeld polonium en radium.
Kosmogonische isotopen zijn die welke worden gevormd door de impact van kosmische straling op een stabiel element. Radio-isotoop koolstof-14 wordt bijvoorbeeld gevormd door de impact van kosmische straling op stikstof.
Synthetische radio-isotopen worden ook geproduceerd als gevolg van nucleaire explosies die in het verleden zijn uitgevoerd.
Enkele voorbeelden van gesynthetiseerde radioactieve isotopen zijn plutonium-238, plutonium -239, Americium-241, Gadolinium-153 enz.
Eigenschappen van radioactieve isotopen
De chemische eigenschappen van een radioactieve isotoop zijn vergelijkbaar met die van de niet-radioactieve stabiele isotoop van hetzelfde element; het is echter onstabiel vanwege overtollige kernenergie.
De kern van een radioactieve isotoop heeft een extra neutron en heeft dus een hogere atoommassa, maar heeft hetzelfde aantal elektronen als die van de stabiele isotoop. Omdat de chemische reactie afhangt van de elektronen, zijn de chemische eigenschappen hetzelfde voor alle isotopen van een element.
De overtollige energie van een radio-isotoop komt vrij door middel van alfa-, bèta- of gammastralingsverval. Het stralingsverval van een radio-isotoop resulteert in de vorming van een isotoop van een ander element of hetzelfde element, dat een stabiele of een onstabiele isotoop kan zijn. Als de resulterende isotoop onstabiel is, vindt verder verval plaats totdat het een stabiel element wordt. Het gelijktijdige verval van een onstabiele radioactieve isotoop wordt ook wel zijn vervalketen genoemd.
Alle radioactieve isotopen worden gedefinieerd door hun halfwaardetijd of hoeveelheid tijd die nodig is om te vervallen tot 50% van hun oorspronkelijke massa. De halfwaardetijd van radio-isotopen is specifiek voor een isotoop en deze eigenschap wordt gebruikt voor verschillende wetenschappelijke onderzoeken, variërend van ouderdomsdatering van dood organisch materiaal tot blootstellingsdatering van rotsen, grondwater enz.
Sommige radio-isotopen hebben een halfwaardetijd van enkele seconden tot minuten, terwijl andere een halfwaardetijd hebben die zo groot is als de leeftijd van het heelal
Ik ben Sangeeta Das. Ik heb mijn master Werktuigbouwkunde afgerond met specialisatie in IC-motoren en auto's. Ik heb ongeveer tien jaar ervaring in de industrie en de academische wereld. Mijn interessegebieden omvatten IC-motoren, aerodynamica en vloeistofmechanica. Je kunt me bereiken op