الكشف عن الإشعاعات النووية استعمالات وتطبيقات

الكشف عن الإشعاعات النووية :

تشكل الإشعاعات النووية كابوسا مزعجا لسكان الكرة الأرضية لما تسببه من أمراض وتلوث للبيئة , ولهذا صنعت أجهزة خاصة للكشف عنها سواء ما يأتي منها من الكون أو يوجد في الأغذية أو غيرها , ومن الأجهزة المشهورة للكشف عن الإشعاعات النووية ما يسمى عداد جايجر وكذلك الغرفة السحابية .

استعمالات الإشعاعات النووية والنظائر المشعة والأضرار الناجمة عنها :

الإشعاعات النووية (جسيمات أو فوتونات) تحمل طاقة عالية , لذلك إذا تعرض أي جسم لهذه الإشعاعات تتأين ذراته ومن ثم تتفكك بعض مركباته الكيميائية وشدة التفكك والتأين تكون بحسب قيمة الطاقة المنتقلة إلى الجسم فكلما زادت كثافة الإشعاع وكميته زادت إمكانية التأين والتفكك , وإذا كان هذا الجسم مركبا حيويا فإنه قد يتعرض للتلف (تتلف خلاياه) .

وقد يكون هذا التلف جسيما إذا تعرضت الأجسام لإشعاع كثيف ولمدة طويلة , أما إذا كان الإشعاع محدودا ( وهذا ما نتعرض له جميعا سواء من الأشعة فوق البنفسجية أو غيرها من الإشعاعات الصادرة من الشمس والتي تصل إلى الأرض ) فإن الجسم يخسر بعض خلاياه ولا ضرر في ذلك _ إن شاء الله –

وقد ينتج عن تعرض الخلايا الحية للإشعاع تغير أساسي في تركيبها يؤدي إلى انقسام سريع للخلايا بصورة غير طبيعية وهذا ما يسمى بالأورام الخبيثة (السرطانية) والتي تؤدي إلى تلف العضو كاملا . لذا ينبغي على الإنسان أخذ أقصى درجات الحذر لدي استخدام المواد المشعة .

تطبيقات النظائر المشعة :

أدى التطور الكبير للتقنية النووية إلى إنتاج عدد كبير من النظائر المشعة التي لها تطبيقات هامة نذكر منها :

استخدام النظائر المشعة في الطب :

يستند النظائر المشعة في التشخيص الطبي إلى حقيقة أن النظير المشع يتمتع بالخصائص الكيمائية ذاتها للعنصر المستقر الأساسي , وهو بذلك يتبع المسار نفسه في الجسم ويتركز في عضو محدد من الجسم  . فعنصر اليود مثلا , يتجمع في الغدة الدرقية , وإذا ما حقن الجسم عن طريق الوريد بنظيراليود 131 المشع فإن هذا العنصر يسلك النهج ذاته ويتركز في الغدة الدرقية وبقياس الإشعاعات المنبعثة منه في هذا العضو ودراسة طريقة توزيعه في نسيج الغدة يستطيع المتخصصون معرفة الكثير عن الحالة الصحية للغدة الدرقية .

وهكذا يحدث مع نظائر مشعة لعناصر أخرى حيث عند حقن الجسم بمادة مشعة ما فإنها تسري في الدم وتتركز في الموضع الذي يلجأ إلى التجمع فيه عادة حيث تقوم أنسجة الجسم المتنوعة وأعضاؤه العديدة باجتذاب عناصر معينة إليها دون الأخرى , وهذه من المعجزات المدهشة التي يتميز بها جسم الكائن الحي والتي مكنت من تشخيص أجزاء جسمه بهذه الوسيلة.

الأمراض التي تشخص بالنظائر المشعة :

يلجأ الأطباء إلى استعمال النظائر المشعة في تشخيص الأمراض التي تصيب أنسجة الجسم وأعضاؤه المختلفة , فاليود 131 المشع يستعمل في الكشف عن العلل التي تلحق بالغدة الدرقية والكربون 14 يستعمل في فحص وتحديد مشاكل الآيض والتمثيل الغذائي (Metabolism) والتي يترتب عليها أمراض كثيرة  مثل مرض السكر والنقرس وفقر الدم وغيرها , ومن جملة الأمراض التي تشخص بالنظائر المشعة ما يلي :

أمراض العظام , أمراض الدماغ , تصوير عضلة القلب , المرارة والكبد , أمراض الكلى , سرطان الرئتين .

أسئلة ومسائل :

س1.

A Z

ما التغير الذي يحدث في عدد الكتلة والعدد الذري لنواة العنصر (X   ) في الحالات التالية , واكتب المعادلة المناسبة لكل حالة :

                                 ‌أ-        عند إصدار جسيم ألفا.

                              ‌ب-     عند إصدار جسيم بيتا السالبة .

                               ‌ج-      عند إصدار جسيم بيتا الموجبة .

                                ‌د-       عند إصدار أشعة جاما .

                                 ‌ه-       عن أسر النواة الإلكترون .

س2.        (أ) عمر النصف لعنصر مشع 20 يوما فإذا كانت كتلة عينة نقية من هذا العنصر في لحظة ما 8 جرام .احسب كتلة ما يتبقى من هذا العنصر بعد 80 يوما . (0.5)

(ب) عينة من مادة مشعة كتلتها 80 جرام وجد أنه تبقى منها 5 جرام بعد 60 يوما أحسب عمر النصف لهذه المادة . (15)

س3.

3 1

 الشكل الموضح يبين العلاقة بين الكتلة المتبقية من 1 جرام من عنصر مشع والزمن , فإذا كان عمر النصف لهذا العنصر 100 يوم أوجد قيم كل من أ , ب, جـ (100 – 200- 300)

س4. ينحل التريتيوم (H  ) بإشعاع جسيمات بيتا ما نسبة التريتيوم المتبقية في عينة منه بعد 25 سنة علما بأن عمر النصف له 12.5سنة ؟ (0.25)

س5.

206 82

238 92

يتحول اليورانيوم (U      ) بعد سلسلة من الإشعاعات إلى نظير الرصاص (Pb    ) احسب عدد إشعاعات ألفا , بيتا حتى يتم هذا التحول . (8-6)

س6. إذا كان الوزن الذري للراديوم (226) وعمر النصف له 1600 سنة احسب سرعة الانحلال لجرام واحد منه  . (3.7 × 10 ¹⁰ )

س7. 

A Z

206 82

تمثل المعادلة التالية آخر انحلال في سلسلة الانحلال الإشعاعي لليورانيوم

Po                         Pb + α