Радионуклиды, излучающие гамма-излучение, используются в ряде различных промышленных, научных и медицинских технологий. В этой статье перечислены некоторые распространенные гамма-излучающие радионуклиды, имеющие технологическое значение, и их свойства.
Многие искусственные радионуклиды, имеющие технологическое значение, производятся в виде продуктов деления в ядерных реакторах . Продукт деления — это ядро, имеющее примерно половину массы ядра урана или плутония, которое остается после «расщепления» такого ядра в реакции ядерного деления .
Цезий-137 является одним из таких радионуклидов. Он имеет период полураспада 30 лет и распадается путем бета-распада без испускания гамма-лучей до метастабильного состояния бария -137 (137 м
Ба
). Барий-137m имеет период полураспада 2,6 минуты и отвечает за все излучение гамма-лучей в этой последовательности распада. Основное состояние бария-137 стабильно.
Энергия фотона ( энергия одного гамма-луча)137 м
Ба
составляет около 662 кэВ. Эти гамма-лучи можно использовать, например, в лучевой терапии, например, для лечения рака, при облучении пищевых продуктов или в промышленных датчиках или датчиках.137
Cs
не широко используется для промышленной рентгенографии , поскольку другие нуклиды, такие как кобальт-60 или иридий-192 , обеспечивают более высокую мощность излучения для данного объема.
Йод-131 — еще один важный гамма-излучающий радионуклид, образующийся в результате деления. Имея короткий период полураспада (8 дней), этот радиоизотоп не имеет практического применения в радиоактивных источниках в промышленной радиографии или зондировании. Однако, поскольку йод является компонентом биологических молекул, таких как гормоны щитовидной железы, йод-131 имеет большое значение в ядерной медицине , а также в медицинских и биологических исследованиях в качестве радиоактивного индикатора .
Лантан-140 — продукт распада бария -140 , обычного продукта деления. Это мощный гамма-излучатель. Он использовался в больших количествах во время Манхэттенского проекта для экспериментов РаЛа .
Некоторые радионуклиды, такие как кобальт-60 и иридий-192 , образуются в результате нейтронного облучения обычных нерадиоактивных металлических кобальта и иридия в ядерном реакторе , создавая радиоактивные нуклиды этих элементов, которые содержат больше нейтронов по сравнению с исходными стабильными нуклидами. .
Помимо использования в рентгенографии, кобальт-60 (60
Ко
) и иридий-192 (192
ИК
) используются при лучевой терапии рака. Кобальт -60, как правило, используется в отделениях телетерапии в качестве альтернативы цезию-137 с более высокой энергией фотонов, тогда как иридий-192, как правило, используется в другом режиме терапии: внутренней лучевой терапии или брахитерапии . Иридиевые проволоки для брахитерапии представляют собой проволоку из иридия/палладиевого сплава с палладиевым покрытием , ставшую радиоактивной в результате нейтронной активации . Затем этот провод вводят в опухоль, например, в опухоль молочной железы, и опухоль облучается фотонами гамма-излучения от провода. По окончании лечения проволоку удаляют.
Редким, но известным источником гамма-излучения является натрий-24 ; у него довольно короткий период полураспада - 15 часов, но он излучает фотоны с очень высокими энергиями (> 2 МэВ). Его можно было использовать для рентгенографии толстых стальных предметов, если рентгенография происходила вблизи места производства. Аналогично60
Ко
и192
ИК
, он образуется в результате нейтронной активации обычно встречающегося стабильного изотопа.
Америций-241 использовался в качестве источника гамма-фотонов низкой энергии, он использовался в некоторых приложениях, таких как портативное рентгеновское флуоресцентное оборудование ( XRF ) и обычные бытовые ионизирующие детекторы дыма . Америций-241 получают из239
Pu в ядерных реакторах в результате многократного захвата нейтронов и последующего бета-распада, при этом сам плутоний-239 образуется в основном в результате захвата нейтронов и последующих бета-распадов238
U (99% природного урана и обычно примерно 97% низкообогащенного урана или МОКС-топлива ).
Много лет назад радий-226 и радон-222 использовались в качестве источников гамма-излучения для промышленной радиографии : например, источник радона-222 использовался для исследования механизмов внутри неразорвавшейся летающей бомбы Фау-1 , а некоторые из первых батисфер можно было проверить с помощью радия-226 на наличие трещин. Поскольку и радий , и радон очень радиотоксичны и очень дороги из-за своей природной редкости, эти естественные радиоизотопы вышли из употребления за последние полвека и были заменены искусственно созданными радиоизотопами. Радоновая терапия находится на грани радиоактивного шарлатанства и настоящей лучевой терапии отчасти из-за отсутствия надежных данных о заявленной пользе для здоровья.
Обратите внимание, что указаны только периоды полураспада от 100 минут до 5000 лет, поскольку короткие периоды полураспада обычно непрактичны для использования, а длинные периоды полураспада обычно означают чрезвычайно низкую удельную активность. d= день, час = час, год = год.