النشاط الإشعاعي البيئي
يُعدّ النشاط الإشعاعي البيئي جزءًا من الإشعاع الخلفي العام ، وينتج عن المواد المشعة في البيئة البشرية . فبينما لا توجد بعض النظائر المشعة ، مثل السترونتيوم-90 ( 90Sr ) والتكنيتيوم-99 ( 99Tc )، على الأرض إلا نتيجة للنشاط البشري، وبعضها الآخر، مثل البوتاسيوم-40 ( 40K )، لا يوجد إلا بفعل العمليات الطبيعية، فإنّ عددًا قليلًا من النظائر، مثل التريتيوم ( 3H )، ينتج عن كلٍّ من العمليات الطبيعية والأنشطة البشرية. ويمكن أن يتأثر تركيز وموقع بعض النظائر الطبيعية، ولا سيما اليورانيوم-238 ( 238U )، بالأنشطة البشرية، مثل تجارب الأسلحة النووية .
المستوى الأساسي في التربة
توجد الإشعاعات في كل مكان ، منذ نشأة الأرض. ويعود النشاط الإشعاعي الطبيعي المُكتشف في التربة بشكل رئيسي إلى النظائر المشعة الطبيعية الأربعة التالية: البوتاسيوم -40 ، والراديوم -226 ، واليورانيوم -238 ، والثوريوم -232 . في كيلوغرام واحد من التربة، يُنتج البوتاسيوم-40 ما معدله 370 بيكريل من الإشعاع، ويتراوح عادةً بين 100 و700 بيكريل؛ بينما تُساهم النظائر الأخرى بحوالي 25 بيكريل لكل منها، ويتراوح عادةً بين 10 و50 بيكريل (7-50 بيكريل للثوريوم -232 ). [ 1 ] وقد تختلف بعض أنواع التربة اختلافًا كبيرًا عن هذه المعدلات.
الطمي البحري والنهري
يشير تقرير حديث عن نهر سافا في صربيا إلى أن العديد من رواسب النهر تحتوي على حوالي 100 بيكريل / كجم من النظائر المشعة الطبيعية ( الراديوم -226 ، والثوريوم -232 ، واليورانيوم -238 ). [ 2 ] ووفقًا للأمم المتحدة، يتراوح التركيز الطبيعي لليورانيوم في التربة بين 300 ميكروغرام / كجم و11.7 مليغرام / كجم . [ 3 ] ومن المعروف أن بعض النباتات، التي تُسمى النباتات فائقة التراكم ، قادرة على امتصاص المعادن وتركيزها داخل أنسجتها؛ وقد عُزل اليود لأول مرة من الأعشاب البحرية في فرنسا ، مما يشير إلى أن الأعشاب البحرية من النباتات فائقة التراكم لليود.
يمكن أيضًا الكشف عن النظائر المشعة الاصطناعية في الطمي. ويستشهد بوسبي بتقريرٍ عن نشاط البلوتونيوم في رواسب المد والجزر الويلزية، أعده جارلاند وآخرون (1989)، والذي يشير إلى أنه كلما اقترب موقعٌ ما من سيلافيلد ، زاد تركيز البلوتونيوم في الطمي. ويمكن ملاحظة وجود علاقة بين المسافة والنشاط في بياناتهم، عند مطابقتها بمنحنى أسي، إلا أن تشتت النقاط كبير (R² = 0.3683).
من صنع الإنسان
يمكن تقسيم النشاط الإشعاعي الإضافي في المحيط الحيوي الناتج عن النشاط البشري بسبب إطلاق المواد المشعة التي صنعها الإنسان والمواد المشعة الطبيعية (NORM) إلى عدة فئات.
- عمليات التسرب المرخصة العادية التي تحدث أثناء التشغيل العادي لمصنع أو عملية تتعامل مع المواد المشعة المصنعة.
- على سبيل المثال، إطلاق 99Tc من قسم الطب النووي في المستشفى والذي يحدث عندما يقوم شخص تم إعطاؤه عامل تصوير Tc بطرد العامل.
- إطلاق مواد مشعة من صنع الإنسان تحدث أثناء حادث صناعي أو بحثي.
- على سبيل المثال حادثة تشيرنوبيل .
- عمليات التسريب التي تحدث نتيجة للنشاط العسكري.
- على سبيل المثال، تجربة الأسلحة النووية، التي تسببت في تساقط عالمي ، بلغ ذروته في عام 1963 ( نبضة القنبلة )، ووصل إلى 2.4 مليون حالة وفاة بحلول عام 2020. [ 5 ]
- عمليات الإفراج التي تحدث نتيجة لجريمة .
- على سبيل المثال، حادثة غويانيا حيث قام اللصوص، غير مدركين لمحتواها المشع، بسرقة بعض المعدات الطبية، ونتيجة لذلك تعرض عدد من الأشخاص للإشعاع.
- إطلاق المواد المشعة الطبيعية (NORM) نتيجة للتعدين وما إلى ذلك.
- على سبيل المثال، إطلاق كميات ضئيلة من اليورانيوم والثوريوم في الفحم، عند حرقه في محطات توليد الطاقة.
الزراعة وانتقال النشاط الإشعاعي المترسب إلى البشر
لا يعني مجرد استقرار نظير مشع على سطح التربة دخوله بالضرورة إلى السلسلة الغذائية للإنسان . فبعد إطلاقه في البيئة، يمكن للمواد المشعة أن تصل إلى الإنسان عبر مسارات متعددة، وعادةً ما تحدد التركيبة الكيميائية للعنصر المسار الأكثر احتمالاً.
الأبقار
يزعم جيري هالا في كتابه "النشاط الإشعاعي، الإشعاع المؤين، والطاقة النووية" [ 6] أن الماشية لا تنقل إلا نسبة ضئيلة من السترونتيوم والسيزيوم والبلوتونيوم والأمريكيوم التي تتناولها إلى البشر الذين يستهلكون الحليب واللحوم . فعلى سبيل المثال ، إذا تناولت البقرة يوميًا 1000 بيكريل من النظائر المذكورة ، فسيكون للحليب النشاط الإشعاعي التالي .
- 90 سترونتيوم، 2 بيكريل/لتر
- السيزيوم -137 ، 5 بيكريل/لتر
- 239 Pu، 0.001 بيكريل/لتر
- 241 أمبير، 0.001 بيكريل/لتر
تربة
يذكر كتاب جيري هالا أن التربة تختلف اختلافًا كبيرًا في قدرتها على ربط النظائر المشعة، وأن جزيئات الطين والأحماض الدبالية تُغير توزيع النظائر بين ماء التربة والتربة نفسها. معامل التوزيع (Kd ) هو نسبة النشاط الإشعاعي للتربة (بيكريل/ غرام ) إلى النشاط الإشعاعي لماء التربة (بيكريل/مل ) . إذا ارتبط النشاط الإشعاعي بقوة بالمعادن الموجودة في التربة، فإن المحاصيل والأعشاب النامية في التربة تمتص كمية أقل من هذا النشاط .
اختبار ترينيتي
يُعدّ اختبار الأسلحة النووية أحد أهم مصادر النشاط الإشعاعي من صنع الإنسان . يحتوي الترينيتيت الزجاجي الناتج عن أول قنبلة ذرية على نظائر مشعة تشكلت بفعل التنشيط النيوتروني والانشطار النووي . إضافةً إلى ذلك، توجد بعض النظائر المشعة الطبيعية. وقد أفادت دراسة حديثة [ 7 ] بمستويات النظائر المشعة طويلة العمر في الترينيتيت. تشكّل الترينيتيت من الفلسبار والكوارتز اللذين انصهرا بفعل الحرارة. استُخدمت عينتان من الترينيتيت، أُخذت الأولى (الأعمدة على يسار الرسم البياني) من مسافة تتراوح بين 40 و65 مترًا من مركز الانفجار، بينما أُخذت العينة الأخرى من مسافة أبعد .
تكوّن اليوروبيوم-152 (نصف عمره 13.54 سنة) واليوروبيوم-154 (نصف عمره 8.59 سنة) بشكل رئيسي نتيجة تنشيط اليوروبيوم في التربة بواسطة النيوترونات ، ومن الواضح أن مستوى النشاط الإشعاعي لهذين النظيرين يكون أعلى ما يمكن في المناطق التي تعرضت فيها التربة لجرعة نيوترونية أكبر . أما الكوبالت -60 (نصف عمره 5.27 سنة) فقد نتج جزء منه عن تنشيط الكوبالت في التربة، بينما نتج جزء آخر عن تنشيط الكوبالت في البرج الفولاذي (ارتفاعه 100 قدم). وقد انتشر هذا الكوبالت -60 الناتج عن البرج في الموقع، مما قلل من التفاوت في مستويات التربة.
يعود وجود الباريوم -133 ( نصف عمره 10.5 سنة) والأمريسيوم -241 ( نصف عمره 432.6 سنة) إلى تنشيط الباريوم والبلوتونيوم بالنيوترونات داخل القنبلة. كان الباريوم موجودًا على شكل نترات في المتفجرات الكيميائية المستخدمة، بينما كان البلوتونيوم هو الوقود الانشطاري المستخدم.
كان مستوى السيزيوم -137 أعلى في العينة الأبعد عن نقطة الصفر الأرضية ، ويُعتقد أن ذلك يعود إلى أن المواد الأولية للسيزيوم -137 ( اليود -137 والزينون -137 )، وإلى حد أقل، السيزيوم نفسه، متطايرة. أما النظائر المشعة الطبيعية في الزجاج فهي متقاربة في كلا الموقعين.
منتجات التنشيط
يمكن أن يؤدي تفاعل النيوترونات مع النظائر المستقرة إلى تكوين نظائر مشعة ، فعلى سبيل المثال، يؤدي قصف النيتروجين-14 بالنيوترونات (تنشيط النيوترونات) إلى تكوين الكربون -14. ويمكن أن ينطلق هذا النظير المشع من دورة الوقود النووي ؛ وهو النظير المشع المسؤول عن غالبية الجرعة التي يتعرض لها السكان نتيجة لأنشطة صناعة الطاقة النووية .
أدت التجارب النووية إلى زيادة النشاط الإشعاعي للكربون، بينما أدى استخدام الوقود الأحفوري إلى انخفاضه. راجع مقال التأريخ بالكربون المشع لمزيد من التفاصيل.
نواتج الانشطار
تُطلق محطات الطاقة النووية، ضمن دورة الوقود النووي، نواتج الانشطار إلى البيئة. وتميل الانبعاثات من محطات إعادة معالجة الوقود النووي إلى أن تكون نظائر مشعة متوسطة إلى طويلة العمر؛ وذلك لأن الوقود النووي يُترك ليبرد لعدة سنوات قبل إذابته في حمض النيتريك . أما الانبعاثات الناتجة عن حوادث المفاعلات النووية وتفجيرات القنابل، فتحتوي على كمية أكبر من النظائر المشعة قصيرة العمر (عند التعبير عن الكميات بوحدة النشاط الإشعاعي بيكريل ).
عمر قصير
ومن الأمثلة على نواتج الانشطار قصيرة العمر اليود-131 ، ويمكن أيضًا تكوينه كناتج تنشيط عن طريق التنشيط النيوتروني للتيلوريوم .
في كل من التساقط الإشعاعي الناتج عن القنبلة النووية وحوادث مفاعلات الطاقة النووية، تتسبب النظائر قصيرة العمر في أن يكون معدل الجرعة الإشعاعية في اليوم الأول أعلى بكثير من المعدل الذي سيُسجّل في الموقع نفسه بعد عدة أيام. ويبقى هذا صحيحًا حتى في حال عدم بذل أي محاولات لإزالة التلوث. توضح الرسوم البيانية أدناه معدل الجرعة الإشعاعية الكلي لأشعة غاما ، ونسبة الجرعة الناتجة عن كل نظير رئيسي منبعث من حادثة تشيرنوبيل.
عاش متوسط العمر
من الأمثلة على النظائر متوسطة العمر السيزيوم -137 ، الذي يبلغ عمر النصف له 30 عامًا. يُطلق السيزيوم في مخلفات القنابل النووية ومن دورة الوقود النووي. وقد نُشرت دراسة حول النشاط الإشعاعي في المحار الموجود في البحر الأيرلندي ، حيث وُجد باستخدام مطيافية أشعة غاما أنه يحتوي على السيريوم -141 ، والسيزيوم -144 ، والروثينيوم -103 ، والروثينيوم -106 ، والسيزيوم -137 ، والزركونيوم -95 ، والنيوبيوم -95 . بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على ناتج تنشيط الزنك ( الزنك -65 )، ويُعتقد أن هذا ناتج عن تآكل غلاف وقود الماغنوكس في أحواض التبريد. [ 8 ] وقد انخفض تركيز جميع هذه النظائر في البحر الأيرلندي، والذي يُعزى إلى المنشآت النووية مثل سيلافيلد، بشكل ملحوظ في العقود الأخيرة.
كان السيزيوم-137 جزءًا هامًا من انبعاثات تشيرنوبيل ، وهو النظير المسؤول عن جزء كبير من التعرض الخارجي طويل الأمد (لمدة عام على الأقل بعد الحريق) الذي حدث في الموقع. وقد أثرت نظائر السيزيوم الموجودة في التساقط الإشعاعي على الزراعة.
انطلقت كمية كبيرة من السيزيوم خلال حادثة غويانيا، حيث سُرق مصدر مشع (مُصنّع للاستخدام الطبي) ثم حُطّم أثناء محاولة تحويله إلى خردة معدنية. كان من الممكن منع الحادث في عدة مراحل؛ أولًا، لم يتخذ المالكون الشرعيون الأخيرون للمصدر الترتيبات اللازمة لتخزينه في مكان آمن؛ وثانيًا، لم يتعرف عمال الخردة المعدنية الذين أخذوه على العلامات التي تشير إلى أنه جسم مشع.
أفاد سوديك وآخرون في عام 2006 بتفاصيل امتصاص السترونتيوم -90 والسيزيوم -137 في نباتات عباد الشمس المزروعة في ظروف الزراعة المائية . [ 9 ] وُجد السيزيوم في عروق الأوراق، وفي الساق، وفي الأوراق الطرفية . ووجد أن 12% من السيزيوم دخل النبات، و20% من السترونتيوم. كما تتناول هذه الورقة البحثية تفاصيل تأثير أيونات البوتاسيوم والأمونيوم والكالسيوم على امتصاص النظائر المشعة .
يرتبط السيزيوم بقوة بالمعادن الطينية مثل الإيليت والمونتوموريلونيت ؛ لذا يبقى في الطبقات العليا من التربة حيث يمكن للنباتات ذات الجذور السطحية (مثل الأعشاب) امتصاصه. وبالتالي، يمكن للأعشاب والفطر أن تحمل كمية كبيرة من السيزيوم -137 ، والتي يمكن أن تنتقل إلى الإنسان عبر السلسلة الغذائية . من أفضل التدابير المضادة للسيزيوم-137 في مزارع الألبان تقليب التربة بحرثها بعمق . يؤدي ذلك إلى إبعاد السيزيوم -137 عن متناول الجذور السطحية للأعشاب، مما يقلل من مستوى النشاط الإشعاعي فيها. كذلك، بعد حرب نووية أو حادث خطير، فإن إزالة الطبقة السطحية من التربة (بضع سنتيمترات) ودفنها في خندق ضحل يقلل من جرعة أشعة غاما التي يتعرض لها الإنسان على المدى الطويل بسبب السيزيوم -137 ، حيث تتضاءل فوتونات غاما أثناء مرورها عبر التربة. كلما كان الخندق أبعد عن البشر وأعمق، كلما كانت درجة الحماية التي سيتم توفيرها للسكان أفضل.
في تربية المواشي ، يُعدّ إطعام الحيوانات كمية قليلة من أزرق بروسيا إجراءً هامًا لمواجهة السيزيوم -137 . يعمل هذا المركب، وهو عبارة عن سيانيد حديد وبوتاسيوم ، كمبادل أيوني . يرتبط السيانيد بالحديد ارتباطًا وثيقًا، ما يجعل تناول الإنسان لعدة غرامات من أزرق بروسيا يوميًا آمنًا. يُقلّل أزرق بروسيا من نصف العمر البيولوجي (لا يُخلط بينه وبين نصف العمر النووي ) للسيزيوم. يبلغ نصف العمر الفيزيائي أو النووي للسيزيوم -137 حوالي 30 عامًا، وهو ثابت لا يتغير؛ بينما يتغير نصف العمر البيولوجي تبعًا لطبيعة وعادات الكائن الحي. يبلغ نصف العمر البيولوجي للسيزيوم في الإنسان عادةً ما بين شهر وأربعة أشهر. ومن المزايا الإضافية لأزرق بروسيا أن السيزيوم المُستخلص من روث الحيوان يكون في صورة غير قابلة للامتصاص من قِبل النباتات، ما يمنع إعادة تدويره. يُعدّ نوع الصبغة الزرقاء البروسية المستخدمة في معالجة البشر أو الحيوانات نوعاً خاصاً. ولم تنجح محاولات استخدام النوع المستخدم في الدهانات .
عمر طويل
ومن الأمثلة على النظائر طويلة العمر اليود-129 والتكنيتيوم-99، والتي يبلغ عمر النصف النووي لها 15 مليون و200 ألف سنة على التوالي.
البلوتونيوم والأكتينيدات الأخرى
في الثقافة الشعبية، يُصوَّر البلوتونيوم على أنه الخطر الأكبر على الحياة، وهذا غير صحيح؛ فبينما لا يُرجَّح أن يكون ابتلاع البلوتونيوم مفيدًا للصحة، إلا أن نظائر مشعة أخرى، مثل الراديوم، أكثر سمية للإنسان. ومع ذلك، ينبغي تجنب إدخال العناصر العابرة لليورانيوم، كالبلوتونيوم، إلى البيئة قدر الإمكان. حاليًا، تُثار نقاشات حادة حول أنشطة صناعة إعادة معالجة الوقود النووي ، إذ يخشى معارضوها من سوء إدارة كميات كبيرة من البلوتونيوم أو تسربها إلى البيئة.
في الماضي، كان أحد أكبر مصادر إطلاق البلوتونيوم في البيئة هو تجارب القنابل النووية .
- أدت تلك التجارب في الهواء إلى انتشار بعض البلوتونيوم في جميع أنحاء الكرة الأرضية؛ وقد أدى هذا التخفيف الكبير للبلوتونيوم إلى أن يكون التهديد لكل شخص معرض ضئيلاً للغاية حيث أن كل شخص يتعرض لكمية صغيرة جدًا.
- تميل الاختبارات تحت الأرض إلى تكوين صخور منصهرة، والتي تبرد بسرعة وتغلق الأكتينيدات داخل الصخور، مما يجعلها غير قادرة على الحركة؛ ومرة أخرى، يكون التهديد للبشر ضئيلاً ما لم يتم حفر موقع الاختبار.
- تشكل التجارب الأمنية التي تعرضت فيها القنابل لحوادث محاكاة أكبر تهديد للناس؛ بعض المناطق من الأرض المستخدمة لمثل هذه التجارب (التي أجريت في الهواء الطلق) لم يتم إتاحتها بالكامل للاستخدام العام على الرغم من إجراء عملية تطهير واسعة النطاق في إحدى الحالات.
طبيعي
نواتج التنشيط الناتجة عن الأشعة الكونية
النظائر الكونية (أو النويدات الكونية ) هي نظائر نادرة تتكون عندما يتفاعل شعاع كوني عالي الطاقة مع نواة ذرة في مكانها . تُنتج هذه النظائر داخل مواد أرضية مثل الصخور والتربة، وفي الغلاف الجوي للأرض ، وفي أجسام خارج الأرض مثل النيازك . من خلال قياس النظائر الكونية، يتمكن العلماء من فهم مجموعة واسعة من العمليات الجيولوجية والفلكية . توجد نظائر كونية مشعة وأخرى مستقرة . من بين هذه النظائر المشعة التريتيوم والكربون-14 والفوسفور -32 .
أنماط الإنتاج
فيما يلي قائمة بالنظائر المشعة المتكونة بفعل الأشعة الكونية على الغلاف الجوي؛ وتتضمن القائمة أيضاً طريقة إنتاج كل نظير. وقد تم الحصول على هذه البيانات من تقرير SCOPE50، انظر الجدول 1.9 من الفصل 1 .
| النظير | طريقة التكوين |
|---|---|
| ³H (التريتيوم) | 14 N (n, 12 C)³H |
| 7 كن | التفتت (النيتروجين والأكسجين) |
| 10 كن | التفتت (النيتروجين والأكسجين) |
| 11 درجة مئوية | التفتت (النيتروجين والأكسجين) |
| 14 درجة مئوية | 14 N (n, p) 14 C |
| 18 فهرنهايت | 18 O (p, n) 18 F والتفتت (Ar) |
| 22 نا | التفتت (Ar) |
| 24 نا | التفتت (Ar) |
| 28 ملغ | التفتت (Ar) |
| 31 سي | التفتت (Ar) |
| 32 Si | التفتت (Ar) |
| 32 نقطة | التفتت (Ar) |
| 34 متر Cl | التفتت (Ar) |
| 35 جنوباً | التفتت (Ar) |
| 36 سنتيلتر | 35 Cl (n, ) 36 Cl |
| 37 أر | 37 Cl (p, n) 37 Ar |
| 38 سنتيلتر | التفتت (Ar) |
| 39 أر | 38 Ar (n, ) 39 Ar |
| 39 سنتيلتر | 40 Ar (n, np) 39 Cl & التفتت (Ar) |
| 41 أر | 40 Ar (n, ) 41 Ar |
| 81 كرونة | 80 كر (ن، ) 81 كر |
الانتقال إلى الأرض
يرتبط مستوى البريليوم -7 في الهواء بدورة البقع الشمسية ، حيث يُشكّل الإشعاع الشمسي هذا النظير المشع في الغلاف الجوي. ويتحكم الطقس جزئياً في معدل انتقاله من الهواء إلى الأرض.
تطبيقات في الجيولوجيا مصنفة حسب النظائر
| عنصر | كتلة | نصف العمر (بالسنوات) | التطبيق النموذجي |
|---|---|---|---|
| الهيليوم | 3 | - مستقر - | تحديد عمر التعرض للصخور الحاملة للأوليفين |
| البريليوم | 10 | 1.36 مليون | تحديد عمر الصخور الحاملة للكوارتز ، والرواسب، وتحديد عمر العينات الجليدية، وقياس معدلات التعرية |
| الكربون | 14 | 5730 | تحديد عمر المواد العضوية والماء |
| نيون | 21 | - مستقر - | تحديد عمر الأسطح شديدة الاستقرار والمعرضة لفترات طويلة، بما في ذلك النيازك |
| الألومنيوم | 26 | 720,000 | تحديد عمر الصخور والرواسب عن طريق التعرض |
| الكلور | 36 | 308,000 | تحديد عمر الصخور المعرضة للعوامل الجوية، وتتبع المياه الجوفية |
| الكالسيوم | 41 | 103,000 | تحديد عمر التعرض للصخور الكربوناتية |
| اليود | 129 | 15.7 مليون | متتبع المياه الجوفية |
تطبيقات المواعدة
نظراً لأن النظائر الكونية تتميز بفترات عمر نصف طويلة (تتراوح بين آلاف وملايين السنين)، يجدها العلماء مفيدة في تحديد الأعمار الجيولوجية . تُنتج النظائر الكونية على سطح الأرض أو بالقرب منه، ولذلك تُستخدم عادةً في قياس أعمار ومعدلات الأحداث والعمليات الجيومورفولوجية والرسوبية .
تشمل التطبيقات المحددة للنظائر الكونية ما يلي:
- تحديد عمر تعرض أسطح الأرض، بما في ذلك الصخور الأساسية التي جرفتها الأنهار الجليدية ، والمنحدرات الصدعية ، وحطام الانهيارات الأرضية
- تحديد عمر دفن الرواسب والصخور الأساسية والجليد
- قياس معدلات التآكل في الحالة المستقرة
- التأريخ المطلق للمواد العضوية (التأريخ بالكربون المشع)
- تحديد العمر المطلق للكتل المائية، وقياس معدلات نقل المياه الجوفية
- تحديد العمر المطلق للنيازك والأسطح القمرية
طرق قياس النظائر طويلة العمر
لقياس النظائر الكونية المُنتَجة داخل المواد الأرضية الصلبة، كالصخور، تُخضع العينات عادةً لعملية فصل ميكانيكي. تُسحق العينة، ويُفصل المادة المرغوبة، كمعدن معين (الكوارتز في حالة Be-10)، عن المادة غير المرغوبة باستخدام فصل الكثافة في وسط سائل ثقيل مثل تنغستات الليثيوم والصوديوم (LST). ثم تُذاب العينة، ويُضاف إليها حامل نظائر شائع (حامل Be-9 في حالة Be-10)، ويُنقى المحلول المائي حتى يتحول إلى أكسيد أو مادة صلبة نقية أخرى.
وأخيرًا، تُقاس نسبة النظير الكوني النادر إلى النظير الشائع باستخدام مطياف الكتلة المعجل . ثم يُحسب التركيز الأصلي للنظير الكوني في العينة باستخدام النسبة النظيرية المقاسة، وكتلة العينة، وكتلة المادة الحاملة المضافة إليها.
الراديوم والرادون الناتجين عن تحلل الأكتينيدات طويلة العمر
يوجد الراديوم والرادون في البيئة لأنهما ناتجان عن تحلل اليورانيوم والثوريوم .
يتحلل غاز الرادون ( 222Rn ) المنطلق في الهواء إلى الرصاص (210Pb ) ونظائر مشعة أخرى، ويمكن قياس مستويات الرصاص (210Pb ) . يعتمد معدل ترسب هذا النظير المشع على الأحوال الجوية. يوضح الرسم البياني أدناه معدل الترسب المرصود في اليابان . [ 10 ]
تحديد العمر باستخدام اليورانيوم والرصاص
يُجرى التأريخ باستخدام اليورانيوم والرصاص عادةً على معدن الزركون (ZrSiO₄ ) ، مع إمكانية استخدام مواد أخرى. يدمج الزركون ذرات اليورانيوم في بنيته البلورية كبديل للزركونيوم ، ولكنه يرفض الرصاص بشدة. يتميز الزركون بدرجة حرارة حجب عالية، ومقاومة للتجوية الميكانيكية، وخمول كيميائي. كما يُشكّل الزركون طبقات بلورية متعددة أثناء عمليات التحول، حيث قد تُسجّل كل طبقة عمرًا نظائريًا لتلك العملية. ويمكن تحديد عمر هذه الطبقات باستخدام مسبار أيوني دقيق بتقنية SHRIMP .
إحدى مزايا هذه الطريقة هي أن أي عينة توفر ساعتين، إحداهما تعتمد على تحلل اليورانيوم-235 إلى الرصاص-207 بنصف عمر يبلغ حوالي 703 مليون سنة، والأخرى تعتمد على تحلل اليورانيوم-238 إلى الرصاص-206 بنصف عمر يبلغ حوالي 4.5 مليار سنة، مما يوفر فحصًا متقاطعًا مدمجًا يسمح بتحديد دقيق لعمر العينة حتى لو فُقد بعض الرصاص.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ الإجراءات العامة للتقييم والاستجابة أثناء حالة الطوارئ الإشعاعية، سلسلة وثائق الوكالة الدولية للطاقة الذرية رقم 1162، نُشرت عام 2000
- ↑ Z. Vukovic, V. Sipka, D. Todorovic and S. Stankovic, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry , 2006, 268 , 129–131.
- ↑ اللجنة العلمية للأمم المتحدة المعنية بآثار الإشعاع الذري، 1993، تقرير إلى الجمعية العامة، مع ملاحق علمية، نيويورك
- ↑ "الكربون المشع" . web.science.uu.nl . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-08-2016 .
- ↑ آدامز، ليلي (26 مايو 2020). "استئناف التجارب النووية صفعة في وجه الناجين" . المعادلة . تم الاسترجاع في 16 يوليو 2024 .
- ↑ هلا، جيري؛ نافراتيل، جيمس د. (2003). النشاط الإشعاعي والإشعاع المؤين والطاقة النووية ( الطبعة الثانية). برنو: كونفوي. رقم ISBN 80-7302-053-X.
- ↑ PP Parekh, TM Semkow, MA Torres, DK Haines, JM Cooper, PM Rosenberg and ME Kitto, Journal of Environmental Radioactivity , 2006, 85 , 103-120
- ↑ أ. بريستون، جيه دبليو آر داتون وبي آر هارفي، الطبيعة ، 1968، 218 ، 689-690.
- ↑ ب. سوديك، ش. فالينوفا، ز. فافريكوفا وت. فانيك، مجلة النشاط الإشعاعي البيئي ، 2006، 88 ، 236-250
- ↑ م. ياماموتو وآخرون ، مجلة النشاط الإشعاعي البيئي ، 2006، 86 ، 110-131)
مراجع حول التأريخ بالنظائر الكونية
- جوس، جون سي ، وفيليبس، فريد إم (2001). "النظائر الكونية الأرضية في الموقع: النظرية والتطبيق". مراجعات علوم العصر الرباعي 20 ، 1475-1560.
- جرانجر، داريل إي.، فابيل، ديريك، وبالمر، آرثر ن. (2001). "تحديد التعرية التي حدثت خلال العصرين البليوسيني والبليستوسيني لنهر غرين في كنتاكي من خلال التحلل الإشعاعي للنظائر الكونية 26Al و10Be في رواسب كهف ماموث". نشرة الجمعية الجيولوجية الأمريكية 113 (7)، 825-836.
للمزيد من القراءة
- النشاط الإشعاعي، والإشعاع المؤين، والطاقة النووية، بقلم ج. هالا وج. د. نافراتيل
- وقد نشرت اللجنة العلمية المعنية بمشاكل البيئة (SCOPE) مراجعة للموضوع في التقرير SCOPE 50 علم البيئة الإشعاعية بعد تشيرنوبيل .
روابط خارجية
- مختبر برايم بجامعة بيردو، "النويدات الكونية"، مؤرشف بتاريخ 6 يونيو 2011 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
- "تحديد عمر الأرض من خلال التعرض للمواد الكونية"
- مختبر النظائر الكونية، جامعة واشنطن
- النظائر البيئية
- النشاط الإشعاعي