Keinotekoinen radioaktiivisuus

Ihmisen aiheuttama radioaktiivisuus on prosessi, jossa ydinhiukkaset hajoavat uusiksi alkuaineiksi vapauttaen energiaa ja lähettäen radioaktiivisia aaltoja. Tämä ilmiö löydettiin 1900-luvun 20-luvulla, ja se selittyy atomeissa tapahtuvilla ydinprosesseilla. Keinotekoista radioaktiivisuutta käytetään laajasti tieteen ja teknologian eri aloilla, kuten kemiassa, fysiikassa, lääketieteessä ja teollisuudessa. Tässä artikkelissa tarkastellaan keinotekoisen radioaktiivisuuden perusperiaatteita ja sen soveltamista nykyaikaisessa tieteessä.

Keinotekoinen radioaktiivisuus: yleiset periaatteet

Keinotekoinen radioaktiivisuus on ytimen radioaktiivista hajoamisprosessia, jossa ytimestä vapautuu säteilymäärää. Nämä muutokset liittyvät energian muuntamiseen. Elektroninen tila, jossa ei ole paljon energiatiloja saatavilla ja hidas emissio on mahdollista. Ydinradioaktiivisuutta on kahta yleistä tyyppiä:

a-hajoaminen on atomin fissio ja/tai fuusio yhden tai useamman (yhden hiukkasen fissiota varten), enintään 4-4 hiukkasen emissiolla. Alfahiukkaset ovat olennainen osa atomiytimiä. b-hajoaminen (tai "epävakaat ytimet") on heikon vuorovaikutuksen aiheuttamaa beetahajoamista sekä ydinaineen beetasäteilyä, joka on ydinjärjestelmän siirtymä vahvasta vuorovaikutuksesta heikkoon vuorovaikutukseen.

Monet radioaktiiviset isotoopit ovat radioaktiivisia peräkkäisten energiatasojen välisten siirtymien sarjan kautta. Jokaiselle tällaiselle siirtymälle on ominaista tiettyjen kvanttilukujen joukko, ja siksi se on hyvin spesifinen tietylle ytimelle.

Radioaktiivisten nuklidien keinotekoinen tuotanto

Radioaktiivisen materiaalin keinotekoinen tuotanto alkaa ydinlaboratoriossa, jossa tapahtuu ydinreaktio. Ydinreaktio on kahden tai useamman ytimen välinen vuorovaikutusprosessi, joka johtaa uusien ytimien muodostumiseen ja energian vapautumiseen. Reaktion aikana yksi tai useampi nuklidi muuttuu toisiksi, jolloin osa niistä on radioaktiivisia.

Esimerkiksi 90Sr syntetisoidaan pommittamalla kalsiumioneja hiili-ionisuihkulla reaktorista tilassa, jota kutsutaan reaktorivirraksi [1,2]. 99Mo, myös tämän projektin puitteissa, voidaan saada jodidi-ioneista SnI4 ja CaCI2 [3,4]. Tässä tapauksessa näiden isotooppien ytimet syntetisoidaan, mitä seuraa säteily. Emission laajuus ja tyyppi riippuvat reaktioon osallistuvasta isotoopista, mutta niitä kaikkia voidaan käyttää erilaisissa sovelluksissa.

Monet radioaktiivisten isotooppien tuotantoprosessit vaativat ympäristön hallintaa ja teknologioiden hienosäätöä. Esimerkiksi käytetyn ydinreaktorin laatu vaikuttaa suuresti fuusiotuloksiin. Fuusioprosessin aikana tyypillisesti esiintyvä ionisoiva säteily edellyttää asianmukaista turvallisuutta ja ympäristönsuojelua. Joka vuosi uusia menetelmiä, tekniikoita

Yksi ydinfysiikan tärkeimmistä ja merkityksellisimmistä osista on osa, joka käsittelee nuklidien keinotekoisen luomisen ongelmaa. On kuitenkin tärkeää huomata välittömästi, että "uusien" nuklidien luominen on paljon vaikeampaa kuin olemassa olevien - elävien tai kuolleiden - löytäminen. Radioaktiivisen isotoopin leimatun määrän vapautuminen on tässä vaiheessa mahdotonta, joten uusien ydinjärjestelmien synteesi on yksi tärkeimmistä ytimien rakennetta kuvaavista teoriamenetelmistä.