ما هو العنصر المشع
العنصر المشع هو كمية مغلفة من النظائر المشعة المستخدمة لتوفير حزمة من الإشعاع المؤين، وعادة ما تحتوي المصادر الصناعية على نظائر مشعة ينبعث منها أشعة جاما أو أشعة سينية، وهي من العناصر التي تستخدم في صناعة الإلكترونيات
كيف يتم استخدام نظائر العناصر المشعة في جوانب الحياة المختلفة
تستخدم العناصر المشعة في العديد من جوانب الحياة بسبب اكتشاف نشاطها الإشعاعي أو استخدام الطاقة التي تطلقها
تعتبر النظائر المشعة أدوات كشف فعالة لأنه من السهل اكتشاف نشاطها الإشعاعي، وذلك باستخدام الكاشف، وهي مادة يمكن استخدامها لتتبع مسار تلك المادة عبر بعض الهياكل؛ على سبيل المثال، يمكن اكتشاف التسربات في أنابيب المياه الجوفية عن طريق تدفق بعض المياه المحتوية على التريتيوم عبر الأنابيب، ثم استخدام جهاز الجيجر لتحديد موقع أي تريتيوم مشع موجود في الأرض حول الأنابيب في وقت لاحق
يمكن استخدام أدوات التتبع لمتابعة الخطوات الكيميائية المعقدة بعد دمج الذرات المشعة في الجزيئات المتفاعلة. يمكن للعلماء متابعة الذرات عن طريق نشاطها الإشعاعي ومعرفة إلى أين تتجه. ومن الأمثلة الشهيرة على ذلك استخدام الكربون المشع 14 لتحديد الخطوات المتبعة في عملية التمثيل الضوئي للنباتات
استخدامات نظائر العناصر المشعة في جوانب الحياة المختلفة
- تحديد أعمار الكائنات
من الاستخدامات الهامة للنظائر المشعة هي تحديد أعمار الكائنات المختلفة؛ حيث يتم استخدام عمر النصف الذي لا يتأثر بأي عوامل بيئية، مثل الساعة الداخلية
مثلاً إذا قام الباحث بتحليل صخرة ووجد أنها تحتوي على كمية معينة من اليورانيوم 235 وكمية معينة من نظيرها، فيمكن أن يستنتج أن جزءًا معينًا من اليورانيوم 235 الأصلي قد تحلل إشعاعيًا، وإذا تحلل نصف اليورانيوم فإن عمر الصخر يبلغ نصف عمر اليورانيوم 235 أو حوالي 4.5 × 10 9 سنوات.
- تحديد عمر القطع الأثرية
تستخدم نظائر العناصر المشعة لتحديد عمر القطع الأثرية التي كانت حية مثل المواد الحيوانية أو النباتية، ويتم ذلك عن طريق استخدام الكربون -14 (نصف العمر 5،370)، وذلك لأنه يتكون بكمية ضئيلة طبيعيا في الغلاف الجوي العلوي ويدخل أنسجة الكائنات الحية، مما يؤدي إلى تراكم مستوى ثابت ومنخفض جدا
ومع ذلك بمجرد موت كائن حي، يتم تحليل الكربون 14 الموجود في الأنسجة بشكل تدريجي، إذا تم اكتشاف قطعة أثرية حية وتحليلها بعد سنوات عديدة من وفاتها، ومعرفة ما تبقى من الكربون -14 ثم مقارنة بمستوى ثابت معروف من كربون في الكائنات الحية يمكن تحديد العمر التقريبي للقطعة الأثرية.
- حفظ المنتجات
يستخدم الإشعاع المنبعث من بعض المواد المشعة لقتل الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في بعض المواد الغذائية، مما يزيد من فترة الصلاحية لها، مثلا يتم تعريض الطماطم والفطر والبراعم والتوت للإشعاع بانبعاثات الكوبالت 60 أو السيزيوم 137، وهذا يؤدي إلى قتل مجموعة كبيرة من البكتيريا المسببة للفساد، مما يجعل المنتج يحافظ على حالته الأصلية لفترة أطول
يتم تعريض البيض وبعض أنواع اللحوم مثل لحم البقر والدواجن للإشعاع للحفاظ عليها ومنع تدهورها
- التطبيقات الطبية
تستخدم بعض النظائر المشعة في علاج وتشخيص بعض الأمراض. على سبيل المثال، يتم استخدام نظير اليود-131 لاختبار نشاط الغدة الدرقية، وذلك بسبب احتوائه على نسبة عالية من اليود. يتم ذلك من خلال إعطاء جرعة محددة من اليود-131 للمريض، ثم يتم استخدام ماسح ضوئي في اليوم التالي لقياس كمية الإشعاع في الغدة الدرقية
تقنيات التشخيص هذه لا تسبب أي آثار جانبية من المواد المشعة، لأن القليل جدًا من المواد المشعة يتم استخدامها، ويسهل اكتشاف الإشعاع الناتج عنها .
هناك أيضًا مجموعة كبيرة أخرى من استخدامات نظائر العناصر المشعة في جوانب الحياة المختلفة، مثل:
- يتم استخدامها بطرق مختلفة لتحسين الإنتاجية والحصول على المعلومات التي لا يمكن الحصول عليها بأي طريقة أخرى.
- تستخدم الأشعة الجاما بشكل شائع في التصوير الصناعي، حيث يتم استخدامها كمصدر للاختبارات اللازمة لتحديد سلامة اللحامات واختبارات الإجهاد، ومن الأمثلة على ذلك اختبار توربينات المحرك النفاث في الطائرات لضمان السلامة الهيكلية
- يستخدم هذه العناصر في الصناعة لقياس أشياء مثل مستويات السوائل داخل الحاويات أو سمك المواد.
- تستخدم النظائر المشعة على نطاق واسع في البحث العلمي، وتُستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بدءًا من تتبع تدفق الملوثات في الأنظمة البيولوجية إلى تحديد عمليات التمثيل الغذائي في الحيوانات الأسترالية الصغيرة.
- تستخدم للكشف عن الأنشطة النووية السرية من خلال نظائر مشعة مميزة تنتجها برامج الأسلحة.
استخدامات النظائر المشعة في الطب والزراعة
-استخدامات النظائر المشعة في الطب
- يتم استخدامها أيضًا في الطب النووي بكميات صغيرة لتوفير معلومات حول جسم الفرد وعمل أعضاء معينة أو العمليات الحيوية الجارية أو الحالة المرضية لمرض معين، وغالبًا ما يتم استخدام المعلومات من قبل الأطباء لإجراء تشخيص دقيق.
- يمكن استخدام الإشعاع لعلاج الأعضاء المريضة أو الأورام.
-استخدامات النظائر المشعة في الزراعة
- تستخدم النظائر المشعة لتحديد كمية العناصر المختلفة التي يمتصها النبات والمقدار المفقود منها، بهدف تحديد كمية السماد اللازمة للنبات، مما يساعد على الحد من استخدام كميات كبيرة من السماد وتقليل التكاليف للمزارع
- يستخدم الإشعاع للسيطرة على أعداد الحشرات من خلال تقنية الحشرات المعقمة (SIT). تتضمن هذه التقنية تربية كميات كبيرة من الحشرات وتعقيمها بواسطة الإشعاع (مثل الأشعة الجاما أو الأشعة السينية)، ثم إدخالها في التجمعات الطبيعية. تظل الحشرات المعقمة قادرة على المنافسة جنسيا، ولكنها غير قادرة على التكاثر. تعتبر تقنية SIT صديقة للبيئة وثبت أنها وسيلة فعالة لمكافحة الآفات، حتى في حالة فشل استخدام مبيدات الآفات على نطاق واسع.
- تستخدم النظائر المشعة للمساعدة في حدوث طفرات في تربية النباتات، وتم تطوير حوالي 3200 نوعا جديدا من المحاصيل بهذه الطريقة، وعادة ما يتم استخدام تشعيع جاما أو النيوترونات مع تقنيات أخرى لإنتاج خطوط وراثية جديدة لمحاصيل الجذور والدرنات والحبوب ومحاصيل البذور الزيتية، وتم تطوير أصناف جديدة من الذرة الرفيعة والثوم والقمح والموز والفاصوليا والفلفل بحيث تكون أكثر مقاومة للآفات وقادرة على التكيف مع الظروف المناخية القاسية.
ما هي الأدوية المشعة
يتم تعليق النظائر المشعة على الأدوية، وبعد دخول الجسم تتراكم الأدوية المشعة في عضو معين أو أنسجة ورمية، فيتعرض النظير المشع المرتبط بالدواء المستهدف للتحلل وينتج كميات محددة من الإشعاع التي يمكن استخدامها لتشخيص أو علاج الأمراض والإصابات البشرية، ولذلك يتم اختيار كمية الأدوية المشعة التي يتم تناولها بعناية لضمان سلامة كل مريض.