Aplicacions dels isòtops radioactius en investigacions i experiments científics

·La pèrdua o el guany d'algunes partícules. És el fenomen de la radioactivitat.

·La partició del nucli per formar altres nuclis més petits. És el fenomen de la fissió nuclear.

·La uníó del nucli de dos àtoms petits per formar un nucli més gran. És el fenomen de la fusió nuclear.

La radioactivitat és un procés que experimenten alguns nuclis atòmics, i que els fa emetre radiació. Hi ha tres tipus de radiacions:

Radiació alfa (raigs α): són partícules formades per dos protons i dos neutrons (nuclis d'heli). Tenen càrrega positiva i s'emeten a grans velocitats. Tenen poca capacitat de penetració. S'anomena radiació ionitzant (1).

Radiació beta (raigs β): està formada per electrons. Tenen càrrega negativa i una massa molt petita. Tenen més capacitat de penetració que les partícules alfa (2).

Radiació gamma (raigs γ): és una radiació neutra, del mateix tipus que la llum. Té una gran capacitat de penetració: per aturar-la cal fer servir plaques gruixudes de plom o de formigó (3).

Alguns nuclis d'isòtops radioactius d'elements formats per àtoms molt grans, com ara l'urani o el plutoni, es divideixen per formar nuclis d'àtoms més petits.

Alguns nuclis d'àtoms molt petits es poden unir per formar nuclis d'àtoms més grans.

Aplicacions dels isòtops radioactius

Tenint en compte els processos que experimenten, les tres aplicacions principals dels isòtops radioactius són les següents:

Com a font d'energia.

En investigacions i experiments científics.

En medicina.

A les centrals nuclears s'obtenen grans quantitats d'energia aprofitant la fissió d'isòtops radioactius. Els combustibles més habituals d'aquestes centrals són l'urani i el plutoni; concretament, els isòtops més utilitzats són el  i el .

També es pot aprofitar l'energia nuclear per fabricar piles de molt llarga durada. Són piles alimentades per plutoni 238. S'utilitzaven en els marcapassos cardíacs, i actualment s'utilitzen en equips de mesura, sondes espacials o en estacions marítimes o terrestres que estan en llocs de difícil accés.

Els nuclis dels isòtops radioactius, quan es desintegren, emeten radiació alfa, beta o gamma. Els isòtops radioactius tenen diferents usos:

Per determinar l'antiguitat d'una resta paleontològica, arqueològica o històrica. Cada isòtop es desintegra a un ritme que depèn de la quantitat d'àtoms que conté i del tipus d'àtoms. Es pot mesurar la velocitat a la qual aquests isòtops emeten radiació per mitjà d'un aparell anomenat comptador de Geiger; això permet saber la quantitat d'isòtop que conté el material i, per tant, l'antiguitat del material. Mostrar imatge

En investigació s'utilitzen com a traçadors o marcadors per saber en què es transforma exactament una substància en una reacció química. Aquests estudis són especialment importants per conèixer com transcorren les reaccions en els organismes vius.

En investigacions forenses s'utilitzen tècniques d'isòtops radioactius per detectar o datar algunes proves materials.

El nombre més gran d'aplicacions dels isòtops radioactius es fa en medicina, on s'utilitzen per a determinades finalitats:

Per diagnosticar algunes malalties s'introdueix en les persones objecte d'estudi una substància líquida (beguda o injectada) que conté un isòtop radioactiu que emeti radiació de baixa energia durant un curt període de temps. La substància es fixa en l'òrgan que es vol analitzar i permet observar-lo mitjançant l'enregistrament de la radiació que emet. Aquestes substàncies que es fan servir com a indicadors mèdics s'anomenen radioisòtops.

Per curar alguns tipus de càncer. El càncer fa que algunes cèl·lules es reprodueixin molt de pressa i originin un tumor. Els radioisòtops que emeten radiació d'alta energia afecten el procés de reproducció cel·lular. Si s'administren a una persona malalta de càncer, la radiació emesa pels nuclis que es desintegren elimina més cèl·lules canceroses que cèl·lules normals, ja que les normals es reprodueixen més lentament. En això es basa la radioteràpia, que utilitza els isòtops Au 198, Sr 90 i Ço 60.

Els residus radioactius

Totes les activitats relacionades amb els isòtops radioactius generen residus que cal tractar i emmagatzemar de manera correcta. Són residus radioactius les restes de combustible nuclear i els materials utilitzats per a la diagnosi o el tractament de malalties. També es consideren residus radioactius els objectes que han estat en contacte amb material radioactiu i que s'han pogut contaminar, com ara instruments i eines de taller, embalatges, etc.

Els residus radioactius presenten dues característiques fonamentals:

Són molt perillosos. Petites quantitats de residu poden emetre una radiació perillosa per a la salut humana.

Són molt duradors. Alguns residus continuen emetent radiació durant milers d'anys.

Segons l'activitat, hi ha residus de baixa, mitjana i alta activitat.

Els residus d'activitat baixa i mitjana són els que deixen de ser perillosos per a la salut un cop passats tres-cents anys com a màxim.

Els residus d'alta activitat provenen de restes de combustible de les centrals nuclears o de l'armament nuclear. Tarden milers d'anys a deixar de ser nocius per a la salut.