Як отримують радіоактивні ізотопи
До 1934 року було відомі лише деякі, природні радіоактивні речовини, які добувалися з руд урану і торію. Найважливішим із таких радіоактивних речовин був радій. Цей елемент вже в перші роки після його відкриття Марією і П'єром Кюрі (в кінці XIX століття) почав застосовуватися в медицині для лікування злоякісних пухлин.
У 1934 році відомі французькі вчені Фредерік і Ірен Жоліо-Кюрі відкрили можливість отримання штучних радіоактивних ізотопів. З тих пір вивчено багато ядерних реакцій, що ведуть до виникнення нових, не зустрічаються в природі ізотопів. Число таких ізотопів обчислюється вже багатьма сотнями (близько 900).
Зупинимося на описі тільки однієї ядерної реакції, найбільш важливою для отримання радіоактивних ізотопів, в тому числі багатьох з тих, які застосовуються в медицині. Покажемо, як протікає ця реакція на прикладі отримання радіоактивного ізотопу фосфору з природного фосфору (15P31).
В ядрі атома фосфору 15 протонів і 16 нейтронів. При бомбардуванні природного фосфору повільними нейтронами, що володіють порівняно невеликою швидкістю, частина нейтронів буде захоплюватися атомними ядрами фосфору. При цьому ядро в момент захоплення випускає гамма-випромінювання.
Реакцію в хімічних позначеннях можна записати так:
15Р31 + 0n1 = 15P32 + гамма-випромінювання.
0n1 тут позначений нейтрон. Нуль зліва вказує, що нейтрон не має заряду, а одиниця праворуч показує, що маса його дорівнює одиниці.
В ядрі атома фосфору, що захопив нейтрон, число позитивних зарядів не зміниться, так як приєднався нейтрон не володіє зарядом. Чи не зміниться і число електронів в оболонці атома. Воно залишиться рівним числу позитивних зарядів ядра, тобто 15. Змінюється лише співвідношення протонів і нейтронів. У новому ядрі на 15 протонів доводиться вже не 16, а 17 нейтронів. Але при цьому новому співвідношенні ядерні сили, що діють між частинками в ядрі атома нового ізотопу, вже не можуть забезпечити його стійкості. Відбувається перебудова ядра, яка полягає в перетворенні одного ядерного нейтрона в протон. При цьому в ядрі виникає і з нього вилітає бета-частинки. Ядро фосфору стає ядром іншого елемента, що має в складі ядра вже не 15, а 16 протонів. Це буде сірка (S), що займає сусідню з фосфором клітку в таблиці Менделєєва. Ось як скорочено записується ця реакція:
15Р32 -> 16S32 + бета-частинки.
Отриманий таким шляхом штучний ізотоп фосфору буде радіоактивним.
В даний час для отримання штучних радіоактивних ізотопів за допомогою реакції захоплення нейтрона використовуються найчастіше нейтрони, що звільняються при розподілі ядер урану в ядерних реакторах (атомних котлах) -УСТАНОВКА для промислового отримання атомної енергії.
Штучний радіоактивний ізотоп фосфору може бути отриманий і за допомогою інших ядерних реакцій, за допомогою інших бомбардують частинок, крім нейтронів, і не тільки з природного фосфору, а також з інших елементів - сірки, хлору. З іншого боку, крім зазначеного ізотопу фосфору, штучно отримані й інші його радіоактивні ізотопи. Всього для фосфору їх відомо чотири, а для йоду, наприклад, навіть сімнадцять.
З багатьох сотень різних радіоактивних ізотопів тільки порівняно небагато застосовуються в медицині.
Однією з умов для вибору радіоактивного ізотопу з метою застосування в медицині є відповідна швидкість радіоактивного розпаду. У кожного ізотопу в одиницю часу розпадається строго певна частина всіх наявних спочатку радіоактивних атомів. Цю частину розпадаються за одиницю часу атомів називають постійної розпаду. Як показує сама назва, вона залишається незмінною величиною для даного ізотопу.
- Прискорювачі заряджених частинок і ядерний реактор як апарати променевої терапії
- Ядерні випромінювання в поширенні хвороб
- Чи нормально діє щитовидна залоза
- Лікування базедової хвороби
- Чи є перешкода току крові
