Czym są radioizotopy?

Radioizotopy

Różne izotopy tego samego pierwiastka mają taką samą liczbę protonów w jądrach atomowych, ale różną liczbę neutronów.

Radioizotopy są radioaktywnymi izotopami danego pierwiastka. Można je również zdefiniować jako atomy, które zawierają niestabilną kombinację neutronów i protonów lub nadmiar energii w swoim jądrze.

Jak powstają radioizotopy?

Niestabilne jądro radioizotopu może powstać naturalnie lub w wyniku sztucznej zmiany atomu. W niektórych przypadkach do produkcji radioizotopów używa się reaktora jądrowego, w innych cyklotronu. Reaktory jądrowe są najlepiej przystosowane do produkcji bogatych w neutrony radioizotopów, takich jak molibden-99, podczas gdy cyklotrony są najlepiej przystosowane do produkcji bogatych w proton radioizotopów, takich jak fluor-18.

Najlepszym znanym przykładem naturalnie występującego radioizotopu jest uran. Cały, z wyjątkiem 0,7 procenta naturalnie występującego uranu, to uran-238; reszta to mniej stabilny lub bardziej radioaktywny uran-235, który ma trzy neutrony mniej w jądrze.

Rozpad promieniotwórczy

Atomy z niestabilnym jądrem odzyskują stabilność, wyrzucając nadmiar cząstek i energii w postaci promieniowania. Proces pozbywania się promieniowania nazywany jest rozpadem promieniotwórczym. Proces rozpadu radioaktywnego dla każdego radioizotopu jest unikalny i jest mierzony w czasie zwanym okresem połowicznego zaniku. Jeden okres połowicznego rozpadu to czas potrzebny połowie niestabilnych atomów na rozpad promieniotwórczy.

Jak są wykorzystywane radioizotopy?

Radioizotopy są istotną częścią radiofarmaceutyków. W rzeczywistości, są one rutynowo stosowane w medycynie od ponad 30 lat. Średnio jeden na dwóch Australijczyków może spodziewać się, że na pewnym etapie swojego życia będzie poddany procedurze medycyny nuklearnej, w której wykorzystuje się radioizotop w celach diagnostycznych lub terapeutycznych.

Niektóre radioizotopy stosowane w medycynie nuklearnej mają krótkie okresy półtrwania, co oznacza, że szybko się rozpadają i nadają się do celów diagnostycznych; inne, o dłuższych okresach półtrwania, potrzebują więcej czasu na rozpad, co sprawia, że nadają się do celów terapeutycznych.

Przemysł wykorzystuje radioizotopy na różne sposoby, aby zwiększyć wydajność i uzyskać informacje, których nie można uzyskać w inny sposób.

Radioizotopy są powszechnie stosowane w radiografii przemysłowej, która wykorzystuje źródło promieniowania gamma do przeprowadzania testów obciążeniowych lub sprawdzania integralności spoin. Powszechnym przykładem jest testowanie turbin silników odrzutowych samolotów pod kątem integralności strukturalnej.

Radioizotopy są również wykorzystywane w przemyśle do pomiarów (na przykład do mierzenia poziomu cieczy w pojemnikach) lub do mierzenia grubości materiałów.

Radioizotopy są również szeroko stosowane w badaniach naukowych i mają wiele zastosowań, od śledzenia przepływu zanieczyszczeń w systemach biologicznych do określania procesów metabolicznych u małych zwierząt australijskich.

Są one również wykorzystywane w imieniu międzynarodowych agencji zabezpieczeń jądrowych do wykrywania tajnych działań jądrowych dzięki charakterystycznym radioizotopom produkowanym w ramach programów zbrojeniowych.

Co to jest źródło promieniotwórcze?

Zamknięte źródło promieniotwórcze to zamknięta ilość radioizotopu używana do dostarczania wiązki promieniowania jonizującego. Źródła przemysłowe zazwyczaj zawierają radioizotopy, które emitują promienie gamma lub X.

Jakie są niektóre powszechnie stosowane radioizotopy?

Radioizotopy są wykorzystywane w wielu zastosowaniach w medycynie, przemyśle i nauce. Niektóre radioizotopy powszechnie stosowane w przemyśle i nauce można znaleźć w poniższych tabelach. Radioizotopy medyczne opisano w następnym rozdziale.

Naturalnie występujące radioizotopy w przemyśle i nauce

Sztucznie-wytwarzane sztucznie radioizotopy w przemyśle i nauce

Radioizotopy w medycynie

Medycyna nuklearna wykorzystuje niewielkie ilości promieniowania do dostarczania informacji o ciele człowieka i funkcjonowaniu określonych narządów, trwających procesach biologicznych lub stanie chorobowym określonej choroby. W większości przypadków informacje te są wykorzystywane przez lekarzy do postawienia dokładnej diagnozy. W niektórych przypadkach promieniowanie może być wykorzystane do leczenia chorych narządów lub guzów.

Jak powstają radioizotopy medyczne?

Radiozotopy medyczne powstają z materiałów bombardowanych neutronami w reaktorze lub protonami w akceleratorze zwanym cyklotronem. ANSTO wykorzystuje obie te metody. Radioizotopy są istotną częścią radiofarmaceutyków. Niektóre szpitale mają własne cyklotrony, które są zwykle używane do wytwarzania radiofarmaceutyków o krótkich, sekundowych lub minutowych okresach półtrwania.

Czym są radiofarmaceutyki?

Riofarmaceutyk to cząsteczka składająca się ze znacznika radioizotopowego dołączonego do środka farmaceutycznego. Po przedostaniu się do organizmu farmaceutyk znakowany radioizotopem będzie gromadził się w określonym narządzie lub tkance nowotworowej. Radioizotop dołączony do docelowego środka farmaceutycznego ulegnie rozpadowi i wytworzy określone ilości promieniowania, które można wykorzystać do diagnozowania lub leczenia ludzkich chorób i urazów. Ilość podawanego radiofarmaceutyku jest starannie dobierana, aby zapewnić bezpieczeństwo każdemu pacjentowi.

Powszechnie stosowane radiofarmaceutyki

Około 25 różnych radiofarmaceutyków jest rutynowo stosowanych w australijskich ośrodkach medycyny nuklearnej.

Najpowszechniej stosowany jest technet-99m, który powstał jako krzemek uranu zamknięty w aluminiowym pasku i umieszczony w bogatym w neutrony zbiorniku reflektora reaktora OPAL otaczającym rdzeń. Po przetworzeniu, powstały prekursor molibdenu-99 jest usuwany i umieszczany w urządzeniach zwanych generatorami technetu, gdzie molibden-99 rozpada się na technet-99m. Generatory te są dystrybuowane przez ANSTO do ośrodków medycznych w całej Australii oraz w pobliżu regionu Azji i Pacyfiku.

Krótki okres połowicznego rozpadu wynoszący 6 godzin oraz słaba energia emitowanego przez niego promieniowania gamma sprawiają, że technet-99m jest idealny do obrazowania narządów ciała w celu wykrywania chorób bez dostarczania pacjentowi znacznej dawki promieniowania. Generator pozostaje sprawny przez kilka dni użytkowania, po czym jest zwracany do ANSTO w celu uzupełnienia zapasów.

Innym radiofarmaceutykiem produkowanym w OPAL jest jod-131. Jod-131, którego okres połowicznego rozpadu wynosi osiem dni, a energia rozpadu cząstek beta jest wyższa, jest stosowany w leczeniu raka tarczycy. Ponieważ tarczyca produkuje zapas jodu dla organizmu, gruczoł ten w naturalny sposób gromadzi jod-131 wstrzykiwany pacjentowi. Promieniowanie pochodzące z jodu-131 atakuje pobliskie komórki nowotworowe przy minimalnym wpływie na zdrowe tkanki.

Inne powszechnie stosowane produkty radiofarmaceutyczne można znaleźć na poniższych listach.

Reaktorowo produkowane radioizotopy medyczne

Cyklotron-.produkowane przez cyklotron