نظائر الأكتينيوم

الأكتينيوم-225 نظير مشعّ للغاية يحتوي على 136 نيوترونًا. وهو باعث لأشعة ألفا بشكل شبه حصري ، ويبلغ عمر النصف له 9.919 يومًا. اعتبارًا من عام 2024، يجري البحث فيه كمصدر محتمل لأشعة ألفا في العلاج الإشعاعي الموجّه . ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} يخضع الأكتينيوم-225 لسلسلة من ثلاث عمليات اضمحلال ألفا - عبر الفرانسيوم-221 قصير العمر والأستاتين -217 - إلى البزموت ^-213 ، والذي يُستخدم بدوره كمصدر لأشعة ألفا. ^{[ 18 ]} ومن فوائده الأخرى أن سلسلة اضمحلال الأكتينيوم ^-225 تنتهي بالنظير البزموت -209 ^، [ ^{ملاحظة 1 ]} الذي يتميز بعمر نصف بيولوجي أقصر بكثير من الرصاص. ^{[ 19 ] [ 20 ]} ومع ذلك، فإن أحد العوامل الرئيسية التي تحد من استخدامه هو صعوبة إنتاج النظير قصير العمر، حيث يتم عزله في أغلب الأحيان من النوى الأم القديمة (مثل 233U ⁾ ؛ ويمكن أيضًا إنتاجه في السيكلوترونات أو المسرعات الخطية أو مفاعلات التوليد السريع . ^{[ 21 ]}

الأكتينيوم-226 هو نظير للأكتينيوم، ويبلغ عمر النصف له 29.37 ساعة. يخضع في الغالب (83%) لتحلل بيتا ، وفي بعض الأحيان (17%) يخضع لالتقاط الإلكترون ، ونادرًا ما يخضع (0.006%) لتحلل ألفا . ^{[ 1 ]} تُجرى أبحاث على الأكتينيوم ^-226 لاستخدامه في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (SPECT ). ^{[ 22 ] [ 23 ]}

الأكتينيوم-227 هو النظير الأكثر استقرارًا للأكتينيوم، ويبلغ عمر النصف له 21.772 سنة. يخضع في الغالب (98.62%) لتحلل بيتا ، ولكنه يخضع أحيانًا (1.38%) لتحلل ألفا . ^{[ 1 ]} ينتمي الأكتينيوم ^{-227 إلى} سلسلة الأكتينيوم . يوجد بكميات ضئيلة فقط في خامات اليورانيوم  - يحتوي طن واحد من اليورانيوم في الخام على حوالي 0.2 ملليغرام من الأكتينيوم ^-227 . ^{[ 24 ] [ 25 ]} يُحضّر الأكتينيوم ^{-227 ، بكميات ضئيلة، عن طريق تشعيع الراديوم -226} بالنيوترونات في مفاعل نووي . ^{[ 25 ] [ 26 ]}

${\displaystyle {\ce {^{226}_{88}Ra + ^{1}_{0}n -> ^{227}_{88}Ra ->[\beta^-][42.2 \ {\ce {min}}] ^{227}_{89}Ac}}}$

^{يُعدّ الأكتينيوم -227} عنصرًا مشعًا للغاية، ولذلك دُرِسَ استخدامه كعنصر فعّال في مولدات الطاقة الكهروحرارية النظائرية المشعة ، كما هو الحال في المركبات الفضائية. ويُعتبر أكسيد الأكتينيوم ^-227 المضغوط مع البريليوم مصدرًا فعالًا للنيوترونات ، إذ يتجاوز نشاطه الإشعاعي نشاط أزواج الأمريسيوم-بريليوم والراديوم-بريليوم القياسية. ^{[ 27 ]} في هذه التطبيقات، يُعتبر الأكتينيوم ^-227 (مصدر بيتا ضعيف يُصدر عددًا قليلًا من جسيمات ألفا) عنصرًا أوليًا يُولّد نظائر مُصدرة لجسيمات ألفا عند تحلله. ويلتقط البريليوم جسيمات ألفا ويُصدر نيوترونات نظرًا لمقطعه العرضي الكبير للتفاعل النووي (α,n).

${\displaystyle {\ce {^{9}_{4}Be + ^{4}_{2}He -> ^{12}_{6}C + ^{1}_{0}n + \gamma}}}$

يمكن استخدام مصادر النيوترونات 227 AcBe في مسبار ^{نيوتروني} ،  وهو جهاز قياسي لقياس كمية الماء الموجودة في التربة، بالإضافة إلى قياس الرطوبة/الكثافة لأغراض مراقبة الجودة في إنشاء الطرق السريعة. ^{[ 28 ] [ 29 ]} تُستخدم هذه المسابير أيضًا في تطبيقات تسجيل الآبار، وفي التصوير الإشعاعي النيوتروني ، والتصوير المقطعي، وغيرها من التحقيقات الكيميائية الإشعاعية. ^{[ 30 ]}

^{يُعدّ الأكتينيوم -227،} ذو العمر النصفي المتوسط، نظيرًا مشعًا مناسبًا جدًا لنمذجة الاختلاط الرأسي البطيء لمياه المحيطات. لا يمكن دراسة العمليات المصاحبة بدقة كافية من خلال القياسات المباشرة لسرعات التيارات (التي تبلغ حوالي 50 مترًا سنويًا). مع ذلك، يسمح تقييم توزيع تركيز النظائر المختلفة مع العمق بتقدير معدلات الاختلاط. وتتلخص الفيزياء الكامنة وراء هذه الطريقة فيما يلي: تحتوي مياه المحيطات على اليورانيوم ^-235 المنتشر بشكل متجانس. يترسب ناتج تحلله، البازلت ^-231 ، تدريجيًا إلى القاع، بحيث يزداد تركيزه أولًا مع العمق ثم يبقى ثابتًا تقريبًا. يتحلل البازلت ^-231 إلى الأكتينيوم ^-227 ؛ إلا أن تركيز هذا النظير الأخير لا يتبع توزيع تركيز البازلت ^-231 مع العمق، بل يزداد باتجاه قاع البحر. يحدث هذا بسبب عمليات الاختلاط التي ترفع كمية إضافية من الأكتينيوم ^-227 من قاع البحر. وبالتالي، يسمح تحليل توزيع تركيز كل من البازلت ^{-231 والأكتينيوم -227} مع العمق للباحثين بنمذجة سلوك الاختلاط. ^{[ 31 ] [ 32 ]}