سميت العناصر المشعة بهذا الاسم ليس لأنها تشع موجات لاسلكية كما يعتقد بعض الأشخاص، وإنما لأنها تشع أنواعا مختلفة من الأشعة القوية، وتكون هذه الأشعة إما أشعة جاما، أو ألفا، أو بيتا، وتتميز هذه العناصر بأن لديها نواة غير مستقرة، وبالتالي فهي تشع حتى تصل إلى حالة مستقرة، وكان هنري بكريل أول من اكتشف هذه العناصر المشعة في عام 1896 ميلادي، حيث اكتشف عنصري اليورانيوم والثوريوم .
يمكن لجميع العناصر أن تحتوي على نظائر مشعة إذا تم إضافة كمية كافية من النيوترونات إلى الذرة، فيصبح النظير غير مستقر ويتحلل. ومن الأمثلة على ذلك التريتيوم، وهو نظير مشع للهيدروجين ويوجد بشكل طبيعي .
كيف تتشكل العناصر المشعة
تتكون العناصر المشعة سواء بشكل طبيعي أو نتيجة للانشطار النووي أو عن طريق التخليق المتعمد في المفاعلات النووية أو باستخدام معجلات الجسيمات
تشكيل العناصر المشعة طبيعيا
النظائر المشعة يتم إنتاجها طبيعيا عن طريق التخليق النووي في النجوم وانفجارات السوبرنوفا، وتكون هذه النظائر المشعة بشكل عام ذات نصف عمر، حيث تكون مستقرة لجميع الأغراض العملية، ولكن عندما تتحلل، تتكون النويدات المشعة الثانوية، فمثلا يمكن للنظائر الأولية ثوريوم 232 واليورانيوم 238 واليورانيوم 235 التحلل لتشكل النويدات المشعة الثانوية الراديوم والبولونيوم، والكربون-14 يعد مثالا على النظير الكوني، حيث يتم تكوين هذا العنصر المشع باستمرار في الغلاف الجوي بسبب الإشعاع الكوني
تشكيل العناصر المشعة بالانشطار النووي
يُنتج الانشطار النووي من محطات الطاقة النووية نظائر مشعة تسمى منتجات الانشطار ، بالإضافة إلى ذلك تشع الهياكل المحيطة بالمحطات والوقود النووي نظائر تسمى منتجات التنشيط ، قد ينتج عن ذلك مجموعة واسعة من العناصر المشعة ، وهذا جزء من سبب صعوبة معالجة الآثار النووية والفضلات النووية .
تشكيل العناصر المشعة بشكل اصطناعي
تتم إنتاج هذه العناصر المشعة في المفاعلات النووية، وتستخدم استراتيجيات مختلفة لتشكيل عناصر مشعة جديدة. في بعض الأحيان، توضع العناصر داخل مفاعل نووي حيث تتفاعل النيوترونات مع العينة لتكوين المنتجات المطلوبة. مثال على النظائر المشعة التي يتم إعدادها بهذه الطريقة هو الإريديوم-192. وفي حالات أخرى، تقصف العينات باستخدام مسرعات الجسيمات. مثال على النظائر المشعة التي يتم إنتاجها بهذه الطريقة هو الفلور 1 .
العناصر المشعة المتاحة تجاريا
تتوفر بعض النظائر الشائعة للجمهور في كميات صغيرة في معظم البلدان، وتشمل هذه القائمة بعض النظائر المتاحة بالتنظيم الخاضع للرقابة عن طريق المهنيين في الصناعة والطب والعلوم
بواعث جاما
الباريوم-133
الكادميوم-109
الكوبالت-57
الكوبالت-60
اليوروبيوم-152
المنغنيز-54
الصوديوم-22
الزنك-65
تكنيتيوم-99m
بواعث بيتا
السترونتيوم 90
الثاليوم-204
الكربون 14
الترتيوم نظير للهيدروجين
بواعث ألفا
البولونيوم 210
اليورانيوم 238
بواعث الاشعاع المتعددة
السيزيوم 137
الأمريسيوم-241
الاثار المفيدة للعناصر المشعة
كاشفات الدخان
يعتبر أميريوم – 241 عنصرًا مشعًا منخفض النشاط ينبعث منه جسيمات ألفا ، وهو شكل منخفض الطاقة من الإشعاع ، ومع مرور الهواء المحمل بالدخان داخل جهاز الكشف ، وقتها يقوم الإشعاع بتأين أي جزيئات للدخان ، ثم وقتها يتم التقاط هذا الهواء المتأين بواسطة مستشعر إلكتروني ، ليصدر صوت ناقوس الخطر .
علاج السرطان
انتشر استخدام مجموعة من العناصر المشعة في مكافحة السرطان، حيث يتم توجيه اهتمامنا بشكل رئيسي نحو استهداف الخلايا السرطانية بدقة وتدميرها، مع الحرص على تجنب تعرض بقية الجسم للإشعاع قدر الإمكان. على سبيل المثال، يتم استخدام الساماريوم-153 في علاج سرطان البروستاتا، حيث يتم إعطاء جرعة عالية جدا من الإشعاع لغدة البروستاتا فقط، عن طريق إدخال كمية قليلة من حبوب المواد المشعة في عملية بسيطة نسبيا، وتتم هذه العملية أحيانا تحت التخدير الموضعي، مما يعرض بقية الجسم لجرعة منخفضة جدا من الإشعاع .
يستخدم اليود 131 كعنصر شائع آخر في علاج السرطان واضطرابات الغدة الدرقية الأخرى .
التشخيص الطبي
يمكن استخدام بعض العناصر المشعة كـ “كواشف”، حيث يتم حقنها في مجرى الدم لتتبع تدفقها ومراقبة وظائف الأعضاء المختلفة، كما هو الحال في مرض باركنسون حيثبت التكنيتيوم-99 ويتم تتبع مسار الدوبامين في المخ، وذلك لتحديد ما إذا كانت تعمل الأعضاء بشكل طبيعي أم لا .
يمكن استخدام تقنيات مشابهة لمراقبة تدفق الدم إلى القلب، للكشف عن أي عوائق تعيق التدفق والتعرف عليها قبل حدوث أزمة قلبية .
ازالة الالم
غالبًا ما يكون من الصعب السيطرة على الألم للمرضى الذين يعانون من ورم ينتشر في أنسجة العظام، ولكن باستخدام مادة مشعة مثل samarium-153 أو strontium-89، يمكن تقديم جرعات عالية من العلاج الإشعاعي إلى الأورام العظمية وتخفيف الألم، وقد أثبتت التجارب فعالية هذه الطريقة .
حفظ الاغذية
تمرير الطعام عبر تعرضه لأشعة جاما المنبعثة من عنصر الكوبالت 60 يمكن أن يزيد من فترة صلاحية اللحوم والدواجن والخضروات والفواكه عن طريق تثبيط نمو البكتيريا. ومع ذلك، لا يمكن استخدام هذه الطريقة في المنتجات الغنية بالماء، حيث قد يؤدي ذلك إلى انفجار الطعام. تم استخدام هذه الطريقة لأول مرة في التوابل، حيث تم تخزينها لفترة طويلة .
طب الاسنان
اليورانيوم ليس فقط للقنابل ومحطات الطاقة ، اليورانيوم 238 ، نظير اليورانيوم الأكثر شيوعًا والموجود في الطبيعة ، يمكن خلطه مع المواد المستخدمة لصنع أطقم الأسنان لزيادة قوتها ، كما أنها تستخدم لمساعدة أطباء الأسنان في محاولة لمقارنة لون أطقم الأسنان بالأسنان الحقيقية المتبقية ، اليورانيوم في هذه الحالة لا يستخدم في نشاطه الإشعاعي .
الاثار الضارة للعناصر المشعة على الكائنات الحية
يمكن للعناصر المشعة أن تسبب تلوثًا إشعاعيًا إذا وصلت إلى البيئة أو تعرض كائن حي لتعرض زائد لهذا الإشعاع، وتعتمد درجة الضرر المحتمل على نوع وطاقة الإشعاع المنبعث، وعادة ما يتسبب التعرض للإشعاع في حروق وتلف الخلايا .
عندما تصطدم الإشعاعات بجزيئات في الهواء أو الجسم، فإنها تطرد الإلكترونات منها لتنتج جزيئات مشحونة تسمى أيونات. إذا حدث هذا في الجسم، فقد تموت الخلايا أو تتعرض لتغيير يسمى طفرة، والنتيجة قد تكون مرض إشعاعي. فجرعة كبيرة من الإشعاع يمكن أن تؤدي إلى الوفاة .
يمكن أن تسبب الجرعات الصغيرة من الإشعاع على مدى فترة طويلة من الزمن تكاثرًا خلايا، أو تحور الخلايا، وقد تؤدي هذه التحولات في وقت لاحق إلى الإصابة بالسرطان .
نحن محاطون بالإشعاع الطبيعي طوال الوقت ! فالإشعاع في الطبيعة يأتي من التربة والصخور والهواء والماء والنباتات ومواد البناء والمواد الغذائية ، وبعض الإشعاع يرجع إلى الأشعة الكونية من الفضاء الخارجي ، ومع ذلك يمكن لجسمنا أن يتحمل الإشعاع ذو المستوى المنخفض دون آثار سيئة لأنه قادر على إصلاح أي ضرر .