Обычно используемые гамма-излучающие изотопы

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.

Продукты деления

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}
Нет
). 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}
Нет
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 .

Продукты активации

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
И
) 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 палладиевым иридия/палладия с проволоку из сплава покрытием , ставшую радиоактивной в результате нейтронной активации . Затем этот провод вводят в опухоль, например 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. Аналогично ⁶⁰
Ко
и ¹⁹²
И
, он образуется в результате нейтронной активации обычно встречающегося стабильного изотопа.

Минорные актиниды

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 из ²³⁹
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-распадов ²³⁸
U (99% природного урана и обычно примерно 97% низкообогащенного урана или МОКС-топлива ).

Природные радиоизотопы

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.

Таблица некоторых полезных гамма-излучающих изотопов

Полезные гамма-излучающие изотопы
Изотоп	атомная масса	период полураспада	Испускаемая гамма-энергия (МэВ)	Примечания
Бе-7	7	53 дня	0.48
Уже 22	22	2,6 в год	1.28
Уже 24	24	15 часов	1.37
Мн-54	54	312 д	0.84
Ко-57	57	272 д.	0.122
Ко-60	60	5,265 в год	1.17	Co-60 излучает два различных гамма-излучения высокой энергии (общая энергия составляет 2,5 МэВ). ^{[ 1 ]}
Ко-60	60	5,265 в год	1.33	используется в промышленной рентгенографии
Га-66	66	9,4 часа	1.04
ТЦ-99м	99	6 часов	0.14	используется в различных процедурах визуализации ядерной медицины
ПД-103	103	17 дней	0.021	используется в брахитерапии
АГ-112	112	3,13 часа	0.62
Сн-113	113	115 д	0.392
132-й	132	77 часов	0.23
И-125	125	60 дней	0.035	используется в брахитерапии
И-131	131	8 дней	0.36	используется в брахитерапии
Хе-133	133	5,24 д.	0.08
Цс-134	134	2,06 в год	0.61
Цс-137	137	30,17 в год	0.662	иногда до сих пор используется в лучевой терапии и промышленности для измерения плотности, уровня жидкости, влажности и многого другого.
№-133	133	10,5 лет	0.356
Се-144	144	285 д	0.13
Рн-222	222	3,8 д.	0.51
День-226	226	1600 лет	0.19	использовался для ранней лучевой терапии (до Cs-137 и Co-60, около 1950-х годов)
Ам-241	241	432 года	0.06	Используется в большинстве детекторов дыма.

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.

См. также

Ссылки

^ «Кобальт-60» .

[1] «Кобальт-60» .

[ 1 ]