النظائر المشعة الاصطناعية
النظير المشع الاصطناعي هو نظير مشع لا يوجد في الطبيعة : إما لعدم وجود عملية أو آلية طبيعية تُنتجه، أو لكونه غير مستقر لدرجة أنه يتحلل في فترة زمنية قصيرة جدًا. [ 1 ] معظم النظائر المشعة المعروفة مُصنّعة صناعيًا؛ إذ لا يوجد في الطبيعة سوى 84 نظيرًا مشعًا من أصل أكثر من 3000 نظير مشع. [ 2 ]
كان الفوسفور-30 أول نظير مشع اصطناعي ، وقد أنتجه فريدريك جوليو-كوري وإيرين جوليو-كوري عام 1934 باستخدام رقائق الألومنيوم ومصدر البولونيوم. [ 3 ] [ 4 ] وقد فاز العالمان بجائزة نوبل في الكيمياء عام 1935 لاكتشافهما هذا. [ 5 ] وقد مكّن اكتشاف النشاط الإشعاعي الاصطناعي من تطوير أسلحة نووية تعتمد على البلوتونيوم-239 ، بما في ذلك القنبلة الذرية "الرجل البدين ". [ 6 ]
في العصر الحديث، تُستخدم النظائر المشعة الاصطناعية في العديد من التطبيقات الأخرى. فهي تُستخدم في التصوير الطبي (مثل التكنيتيوم-99م )، [ 7 ] والعلاج الإشعاعي، ومصادر الطاقة النووية ( البلوتونيوم-239 )، وأجهزة كشف الدخان من نوع التأين ( الأمريسيوم-241 ). تُصنّع هذه النظائر المشعة الاصطناعية في المفاعلات النووية باستخدام التشعيع النيوتروني ، [ 8 ] وفي مسرعات الجسيمات باستخدام الجسيمات المشحونة. [ 9 ] [ 10 ]
إنتاج
تُستخلص بعض النظائر المشعة الاصطناعية من قضبان الوقود المستهلكة في المفاعلات النووية . على سبيل المثال، تشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 1994، أنتجت المفاعلات النووية العالمية ما مجموعه 49000 تيرابيكريل (حوالي 78 طنًا متريًا ) من التكنيتيوم-99 ( 99).(Tc ). هذا الإنتاج البشري يجعل النظير أكثر وفرة على الأرض بكثير من أي كميات ضئيلة موجودة بشكل طبيعي. [ 11 ]
تُنتَج بعض النظائر الاصطناعية بكميات كبيرة عن طريق الانشطار النووي، ولكن لم يتم استعادتها بعد. وتُصنَّع نظائر أخرى عن طريق تشعيع النظائر الأصلية بالنيوترونات في مفاعل نووي (على سبيل المثال، يمكن إنتاج التكنيتيوم-97 عن طريق تشعيع الروثينيوم-96 بالنيوترونات ) أو عن طريق قذف النظائر الأصلية بجسيمات عالية الطاقة من مُسرِّع جسيمات. [ 12 ] [ 13 ]
يتم إنتاج العديد من النظائر، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية المشعة ، في السيكلوترونات . على سبيل المثال، يُستخدم الفلور-18 والأكسجين -15 الاصطناعيان على نطاق واسع في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني . [ 14 ]
الاستخدامات
معظم النظائر المشعة الاصطناعية لها عمر نصف قصير . ورغم أنها تشكل خطراً على الصحة، إلا أن للمواد المشعة استخدامات طبية وصناعية عديدة.
الطب النووي
يشمل مجال الطب النووي استخدام النظائر المشعة للتشخيص أو العلاج.
تشخبص
تُستخدم المركبات المشعة المتتبعة، أو المستحضرات الصيدلانية المشعة ، لمراقبة وظائف مختلف أعضاء الجسم وأجهزته. تعتمد هذه المركبات على متتبع كيميائي ينجذب إلى النشاط الإشعاعي المدروس أو يتركز فيه. يحتوي هذا المتتبع الكيميائي على نظير مشع قصير العمر، عادةً ما يُصدر أشعة غاما ذات طاقة كافية لاختراق الجسم والتقاطها خارجه بواسطة كاميرا غاما لرسم خريطة تركيزاته. تتميز كاميرات غاما وغيرها من أجهزة الكشف المماثلة بكفاءة عالية، كما أن المركبات المتتبعة فعالة للغاية في التركيز على المناطق المستهدفة، مما يجعل الكميات الإجمالية من المواد المشعة المطلوبة ضئيلة للغاية.
يُعدّ النظير النووي شبه المستقر التكنيتيوم-99m مصدرًا لأشعة غاما يُستخدم على نطاق واسع في التشخيص الطبي نظرًا لقصر عمر النصف له (6 ساعات)، ولكن يمكن إنتاجه بسهولة في المستشفى باستخدام مولد التكنيتيوم-99m . بلغ الطلب العالمي الأسبوعي على النظير الأم الموليبدينوم-99 حوالي 440 تيرابيكريل (12000 كوري ) في عام 2010، والذي تم توفيره بشكل رئيسي عن طريق انشطار اليورانيوم-235 . [ 15 ]
علاج
تُستخدم العديد من النظائر المشعة والمركبات في العلاج الطبي ، وذلك عادةً عن طريق رفع تركيز النظير المشع في الجسم بالقرب من عضو معين. على سبيل المثال، يُستخدم اليود-131 لعلاج بعض اضطرابات وأورام الغدة الدرقية .
مصادر الإشعاع الصناعية
تُستخدم انبعاثات ألفا وبيتا وجاما من النظائر المشعة الاصطناعية على نطاق واسع في الصناعة لقدرتها على اختراق المواد الصلبة وتوفير إشعاع عالي الطاقة. في صناعة النفط ، تُساعد هذه النظائر في رسم خرائط طبقات الصخور ومستويات السوائل في آبار النفط والغاز . [ 16 ] في التصوير الإشعاعي الصناعي ، تُستخدم مصادر جاما مثل الكوبالت-60 أو الإيريديوم-192 لفحص الأجزاء المعدنية واللحامات بحثًا عن الشقوق الخفية دون إتلاف المادة. [ 17 ] في التصنيع، تُستخدم باعثات بيتا في أجهزة الاستشعار لمراقبة سُمك الورق أو البلاستيك أو الرقائق المعدنية أثناء الإنتاج. [ 18 ]
تُستخدم هذه النظائر أيضًا في مجال السلامة العامة ومعالجة الأغذية . ففي مجال الأمن الداخلي ، تُستخدم في أجهزة المسح الضوئي للكشف عن المتفجرات أو المواد الخطرة الأخرى في الشحنات . وفي تشعيع الأغذية ، تقضي أشعة غاما على البكتيريا والآفات لجعل الطعام أكثر أمانًا وإطالة مدة صلاحيته. [ 17 ] كما تُستخدم كعناصر تتبع في الكشف تحت الأرض لتحديد مسار تدفق المياه أو العثور على التسريبات في الأنابيب المدفونة. [ 16 ]
الحواشي
- ↑ ليبسارت، ماريون. "النظائر المشعة الاصطناعية" . مفاعل جول هورويتز (RJH) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2024 .
- ↑ "النظائر المشعة" . www.iaea.org . 2016-07-15 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2025-09-15 .
- ↑ ليبسارت، ماريون. "النظائر المشعة الاصطناعية" . مفاعل جول هورويتز (RJH) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2024 .
- ↑ "النشاط الإشعاعي الاصطناعي: اكتشاف حاسم للطب النووي تم قبل 90 عامًا" . جامعة باريس ساكلاي . 22 يوليو 2025. تاريخ الاطلاع: 15 سبتمبر 2025 .
- ↑ "جائزة نوبل في الكيمياء 1935" . NobelPrize.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 سبتمبر 2025 .
- ↑ "الخواص الفيزيائية والنووية والكيميائية للبلوتونيوم - معهد أبحاث الطاقة والبيئة" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-09-2025 .
- ^ كين ، ستيفن م. بادا، إنديربير إس؛ باتيل، بريتي؛ Davis، Donald D. (2025)، “Technetium-99m” ، StatPearls ، Treasure Island (FL): StatPearls Publishing، PMID 32644439 ، استرجاعها 2025/09/15
- ↑ "طرق الإنتاج | المركز الوطني لتطوير النظائر: NIDC" . www.isotopes.gov . تاريخ الاسترجاع: 15 سبتمبر 2025 .
- ↑ دايموند، دبليو تي؛ روس، سي كيه (2021-01-01)، "إنتاج الأكتينيوم-225 باستخدام مُسرِّع إلكتروني"، مجلة الفيزياء التطبيقية ، 129 (10) 104901، arXiv : 2101.00291 ، Bibcode : 2021JAP...129j4901D ، doi : 10.1063/5.0043509
- ↑ "النظائر المشعة" . www.iaea.org . 2016-07-15 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-06-25 .
- ↑ يوشيهارا، ك. (1996). "التكنيتيوم في البيئة". في: يوشيهارا، ك.؛ أوموري، ت. (محرران). التكنيتيوم والرينيوم: كيمياؤهما وتطبيقاتهما . مواضيع في الكيمياء المعاصرة. المجلد 176. سبرينغر. الصفحات 17-35 . doi : 10.1007/3-540-59469-8_2 . ISBN 978-3-540-59469-7.
- ↑ "إنتاج النظائر المشعة" . مختبر بروكهافن الوطني. 2009. مؤرشف من الأصل في 6 يناير 2010.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( رابط ) - ↑ دليل النظائر المشعة المنتجة في المفاعلات النووية . فيينا: الوكالة الدولية للطاقة الذرية. 2003. الصفحات 1-262 . ISBN 92-0-101103-2.
- ↑ النويدات المشعة المنتجة بواسطة السيكلوترون: الخصائص الفيزيائية وطرق الإنتاج . فيينا: الوكالة الدولية للطاقة الذرية. 2009. الصفحات 1-266 . ISBN 978-92-0-106908-5.
- ↑ "إنتاج وتوريد الموليبدينوم-99" (ملف PDF) . الوكالة الدولية للطاقة الذرية. 2010. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 9 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2018 .
- 1 2 غرينبلات، جاك أ. (2009). "النظائر المستقرة والمشعة: ملخص الصناعة والتجارة" (ملف PDF) . مكتب الصناعات . لجنة التجارة الدولية بالولايات المتحدة. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 9 أكتوبر 2022.
- ريفارد ، مارك جيه؛ بوبيك، ليو إم؛ بتلر، رالف إيه؛ جارلاند، مارك إيه؛ هيل، ديفيد جيه؛ كريجر، جين كيه؛ موكيرهايد، جيمس بي؛ باتون، براد دي؛ سيلبرشتاين، إدوارد بي (أغسطس 2005). " البرنامج الوطني الأمريكي للنظائر: الوضع الحالي واستراتيجية النجاح المستقبلي" ( ملف PDF) . الإشعاع التطبيقي والنظائر . 63 (2): 157-178 . Bibcode : 2005AppRI..63..157R . doi : 10.1016/j.apradiso.2005.03.004 . PMID 15935681. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 9 أكتوبر 2022.
- ↑ برانش، دوغ (2012). "النظائر المشعة في قياس العمليات" (ملف PDF) . شركة فيغا للتحكم. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 9 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2018 .
روابط خارجية
- خريطة النوى في موقع مختبر لوس ألاموس الوطني T-2، مؤرشفة بتاريخ 4 أبريل 2004 على موقع Wayback Machine.
- النشاط الإشعاعي
- المستحضرات الصيدلانية المشعة