Ein Radionuklid ist ein Atom mit einem nicht stabilen Kern, der durch die Überenergie charakterisiert ist, die verfügbar ist, um entweder einer kürzlich geschaffenen Strahlenpartikel innerhalb des Kerns oder über die innere Konvertierung gegeben zu werden. Während dieses Prozesses, wie man sagt, erlebt das Radionuklid radioaktiven Zerfall, auf die Emission des Gammastrahls (En) und/oder der subatomaren Partikeln hinauslaufend. Diese Emissionen setzen ionisierende Strahlung ein. Radionuklide kommen natürlich vor, oder können künstlich erzeugt werden.

Die Zahl von Radionukliden ist unsicher, weil die Zahl von sehr kurzlebigen Radionukliden, die noch charakterisiert werden müssen, äußerst groß und potenziell quantitativ unbestimmbar ist. Sogar die Zahl von langlebigen Radionukliden ist unsicher (zu einem kleineren Grad), weil viele "stabile" nuclides berechnet werden, um Halbwertzeiten so lange zu haben, dass ihr Zerfall nicht experimentell gemessen worden ist. Die Gesamtliste von nuclides enthält 90 nuclides, die, und 255 ganze stabile nuclides theoretisch stabil sind, die, wie man beobachtet hat, nicht verfallen sind. Außerdem dort bestehen Sie ungefähr 650 Radionuklide, die, wie man experimentell beobachtet hat, mit Halbwertzeiten verfallen sind, die länger sind als 60 Minuten (sieh Liste von nuclides für diese Liste). Dieser sind ungefähr 339 nach der Natur bekannt (sie sind auf der Erde, und nicht demzufolge künstlicher Tätigkeiten beobachtet worden).

Einschließlich künstlich erzeugten nuclides sind mehr als 3300 nuclides bekannt (einschließlich ~3000 Radionuklide), von denen viele (> ~2400) Zerfall-Halbwertzeiten kürzer haben als 60 Minuten. Diese Liste breitet sich aus, weil neue Radionuklide mit sehr kurzen Halbwertzeiten charakterisiert werden.

Alle Elemente bilden mehrere Radionuklide, obwohl die Hälfte von Leben von vielen für sie zu kurz ist, um in der Natur beobachtet zu werden. Sogar das leichteste Element, Wasserstoff, hat ein wohl bekanntes Radioisotop, Tritium. Die schwersten Elemente (schwerer als Wismut) bestehen nur als Radionuklide. Für jedes chemische Element sind viele Radioisotope, die in der Natur (wegen der kurzen Hälfte von Leben oder dem Mangel an einem andauernden natürlichen Produktionsmechanismus) nicht vorkommen, künstlich erzeugt worden.

Auf

Radionuklide wird häufig von Chemikern und Physikern als radioaktive Isotope oder Radioisotope verwiesen. Radioisotope mit passenden Halbwertzeiten spielen eine wichtige Rolle in mehreren Technologien (zum Beispiel, Kernmedizin). Radionuklide können auch sowohl echte als auch wahrgenommene Gefahren für die Gesundheit präsentieren.

Ursprung

Natürlich vorkommende Radionuklide fallen in drei Kategorien: primordiale Radionuklide, sekundäre Radionuklide und cosmogenic Radionuklide. Primordiale Radionuklide, wie Uran und Thorium, entstehen hauptsächlich aus dem Innere von Sternen und sind noch da, weil ihre Halbwertzeiten so lang sind, sind sie noch nicht völlig verfallen. Sekundäre Radionuklide sind radiogenic Isotope ist auf den Zerfall von primordialen Radionukliden zurückzuführen gewesen. Sie haben kürzere Halbwertzeiten als primordiale Radionuklide. Isotope von Cosmogenic, wie Kohlenstoff 14, sind da, weil sie ständig in der Atmosphäre wegen kosmischer Strahlen gebildet werden.

Künstlich erzeugte Radionuklide können durch Kernreaktoren, Partikel-Gaspedale oder durch Radionuklid-Generatoren erzeugt werden:

• Mit Kernreaktoren erzeugte Radioisotope nutzen den hohen Fluss der Neutrongegenwart aus. Diese Neutronen aktivieren innerhalb des Reaktors gelegte Elemente. Ein typisches Produkt von einem Kernreaktoren ist Thallium 201 und Iridium 192. Wie man sagt, haben die Elemente, die eine große Neigung haben, die Neutronen im Reaktor aufzunehmen, einen hohen Neutronquerschnitt.
• Partikel-Gaspedale wie Zyklotrone beschleunigen Partikeln, um ein Ziel zu bombardieren, um Radionuklide zu erzeugen. Zyklotrone beschleunigen Protone an einem Ziel, um Positron-Ausstrahlen-Radioisotope, z.B, Fluor 18 zu erzeugen.
• Radionuklid-Generatoren enthalten ein Elternteilisotop, das verfällt, um ein Radioisotop zu erzeugen. Der Elternteil wird gewöhnlich in einem Kernreaktoren erzeugt. Ein typisches Beispiel ist der in der Kernmedizin verwendete Generator des Technetiums-99m. Der im Reaktor erzeugte Elternteil ist Molybdän 99.
• Radionuklide werden als eine unvermeidliche Nebenwirkung von thermonuklearen und Kernexplosionen erzeugt.

Spur-Radionuklide sind diejenigen, die in winzigen Beträgen in der Natur entweder wegen der innewohnenden Seltenheit, oder zu Halbwertzeiten vorkommen, die bedeutsam kürzer sind als das Alter der Erde. Synthetische Isotope kommen von Natur aus auf der Erde nicht natürlich vor, aber können durch Kernreaktionen geschaffen werden.

Gebrauch

Radionuklide werden auf zwei Hauptweisen verwendet: für ihre chemischen Eigenschaften und als Quellen der Radiation.

Radionuklide von vertrauten Elementen wie Kohlenstoff können als Leuchtspurgeschosse dienen, weil sie dem nichtradioaktiven nuclides chemisch sehr ähnlich sind, so behandeln chemischste, biologische und ökologische Prozesse sie auf eine fast identische Weise. Man kann dann das Ergebnis mit einem Strahlenentdecker wie ein Geigerzähler untersuchen, um zu bestimmen, wo die zur Verfügung gestellten Atome geendet haben. Zum Beispiel könnte man Kulturwerke in einer Umgebung, in der das Kohlendioxyd radioaktiven Kohlenstoff enthalten hat; dann würden die Teile des Werks, das atmosphärischen Kohlenstoff aufgestellt hatte, radioaktiv sein.

In der Kernmedizin werden Radioisotope für die Diagnose, Behandlung und Forschung verwendet. Radioaktive chemische Leuchtspurgeschosse, die Gammastrahlung oder Positrone ausstrahlen, können diagnostische Auskunft über eine innere Anatomie einer Person und die Wirkung von spezifischen Organen geben. Das wird in einigen Formen der Tomographie verwendet: Emission des einzelnen Fotons hat Tomographie und Positron-Emissionstomographie-Abtastung und Lumineszenz-Bildaufbereitung von Cerenkov geschätzt.

Radioisotope sind auch eine Methode der Behandlung in Hemopoietic-Formen von Geschwülsten; der Erfolg für die Behandlung von festen Geschwülsten ist beschränkt worden. Mächtigere Gammaquellen sterilisieren Spritzen und andere medizinische Ausrüstung.

In der Biochemie und Genetik etikettieren Radionuklide Moleküle und erlauben, chemische und physiologische Prozesse zu verfolgen, die in lebenden Organismen, wie DNA-Erwiderung oder Aminosäure-Transport vorkommen.

In der Nahrungsmittelbewahrung wird Radiation verwendet, um das Sprießen von Wurzelgewächsen nach dem Ernten aufzuhören, Parasiten und Pest zu töten, und das Reifen der versorgten Frucht und Gemüsepflanzen zu kontrollieren.

In der Industrie, und im Bergwerk untersuchen Radionuklide Schweißstellen, um Leckstellen zu entdecken, die Rate des Tragens, der Erosion und der Korrosion von Metallen, und für die Analyse auf dem Strom einer breiten Reihe von Mineralen und Brennstoffen zu studieren.

Radionuklide werden auch verwendet, um Schadstoffe zu verfolgen und zu analysieren, die Bewegung von Oberflächenwasser zu studieren, und Wasserentscheidungslauf vom Regen und Schnee, sowie den Durchflüssen von Strömen und Flüssen zu messen. Natürliche Radionuklide werden in der Geologie, Archäologie und Paläontologie verwendet, um Alter von Felsen, Mineralen und Fossil-Materialien zu messen.

Allgemeine Beispiele

Americium 241

Die meisten Haushaltsrauchmelder enthalten in Kernreaktoren gebildetes Americium. Das verwendete Radioisotop ist Americium 241.

Das Element-Americium wird durch das Bombardieren von Plutonium mit Neutronen in einem Kernreaktoren geschaffen. Sein Isotop, Am 241 Zerfall durch das Ausstrahlen von Alphateilchen und Gammastrahlung, um Neptunium 237 zu werden.

Die allgemeinsten Haushaltsrauchmelder verwenden eine sehr kleine Menge von Am 241 (ungefähr 0.29 Mikrogramme pro Rauchmelder) in der Form des Americium-Dioxyds. Die Rauchmelder verwenden den Am 241 seit den Alphateilchen, die er ausstrahlt, kollidieren mit Sauerstoff und Stickstoff-Partikeln in der Luft. Das kommt im Ionisationsraum des Entdeckers vor, wo er beladene Partikeln oder Ionen erzeugt. Dann werden diese beladenen Partikeln durch eine kleine elektrische Stromspannung gesammelt, die einen elektrischen Strom schaffen wird, der zwischen zwei Elektroden gehen wird. Dann werden die Ionen, die zwischen den Elektroden fließen, für neutral erklärt, wenn man mit Rauch dadurch in Berührung kommen wird, den elektrischen Strom zwischen den Elektroden vermindernd, die die Warnung des Entdeckers aktivieren werden.

Schritte, um Americium 241 zu schaffen

Das Plutonium 241 wird in jedem Kernreaktoren durch die Neutronfestnahme von Uran 238 gebildet.

1. + Neutron =>

1. durch das Beta verfallen =>

durch das Beta verfallen => + Neutron => + Neutron =>

Das wird sowohl im Reaktor verfallen als auch nachher Am 241 zu bilden (Halbwertzeit: 432.2 Jahre)

Gadolinium 153

Das Gd-153 Isotop wird in der Röntgenstrahl-Fluoreszenz und Osteoporosis-Abschirmung verwendet. Es ist ein Gammaemitter mit einer 8-monatigen Halbwertzeit, es leichter machend, zu medizinischen Zwecken zu verwenden. In der Kernmedizin dient es, um die Ausrüstung zu kalibrieren, die wie geschätzte Tomographie-Systeme der Emission des einzelnen Fotons (SPECT) erforderlich ist, um Röntgenstrahlen zu machen. Es stellt sicher, dass die Maschinen richtig arbeiten, um Images des Radioisotop-Vertriebs innerhalb des Patienten zu erzeugen. Dieses Isotop wird in einem Kernreaktoren von Europium oder bereichertem Gadolinium erzeugt. Es kann auch den Verlust von Kalzium in den Hüfte- und Hinter-Knochen entdecken, der Fähigkeit erlaubend, osteoporosis zu diagnostizieren.

Gefahren

Radionuklide, die ihren Weg in die Umgebung finden, können schädliche Effekten der radioaktiven Verunreinigung verursachen. Sie können auch Schaden verursachen, wenn sie während der Behandlung oder auf andere Weisen übermäßig verwendet werden, die auf Wesen durch Strahlenvergiftung angewandt sind.

Zusammenfassender Tisch für Klassen von nuclides, "stabil" und radioaktiv

Folgender ist ein zusammenfassender Tisch für die Gesamtliste von nuclides mit Halbwertzeiten, die größer sind als eine Stunde. Neunzig dieser 905 nuclides sind theoretisch stabil, außer zum Protonenzerfall (der nie beobachtet worden ist). Wie man nie beobachtet hat, sind ungefähr 255 nuclides verfallen, und werden stabil klassisch betrachtet.

Die restlichen 650 Radionuklide haben Halbwertzeiten, die länger sind als 1 Stunde und werden gut charakterisiert (sieh Liste von nuclides für eine ganze Tabellarisierung). Sie schließen 27 nuclides mit gemessenen Halbwertzeiten ein, die länger sind als das geschätzte Alter des Weltalls (13.7 Milliarden Jahre) und weitere 6 nuclides mit Halbwertzeiten lange genug (> 80 Millionen Jahre), dass sie radioaktiver primordialer nuclides sind, und auf der Erde entdeckt werden können, von ihrer Anwesenheit in interstellarem Staub da bevor der Bildung des Sonnensystems vor ungefähr 4.6 Milliarden Jahren überlebt. Weitere ~51 kurzlebige nuclides können natürlich als Töchter von länger gelebtem nuclides oder Produkten des kosmischen Strahls entdeckt werden. Die restlichen bekannten nuclides sind allein von der künstlichen Kernumwandlung bekannt.

Zahlen sind nicht genau, und können sich ein bisschen in die Zukunft ändern, weil ", wie man beobachtet, stabile nuclides" mit sehr langen Halbwertzeiten radioaktiv sind.

Das ist ein zusammenfassender Tisch für die 905 nuclides mit Halbwertzeiten, die länger sind als eine Stunde (einschließlich derjenigen, die stabil sind), gegeben in der Liste von nuclides.

Liste von gewerblich verfügbaren Radionukliden

Diese Liste bedeckt allgemeine Isotope, von denen die meisten in sehr kleinen Mengen für die breite Öffentlichkeit in den Vereinigten Staaten und anderen Ländern verfügbar sind. Andere, die nicht öffentlich zugänglich sind, werden gewerblich in industriellen, medizinischen und wissenschaftlichen Feldern getauscht und sind der Regierungsregulierung unterworfen. Für eine ganze Liste aller bekannten Isotope für jedes Element (minus Tätigkeitsdaten), sieh Isotop-Listen und Tisch von Nuclides.

Gamma nur

Beta nur

Alpha nur

Vielfache Strahlenemitter

Siehe auch

• Die Liste von nuclides zeigt alle Radionuklide mit der Halbwertzeit> 1 Stunde
• Hyperakkumulator-Tisch - 3
• Radioaktivität in der Biologie
• Radiometric, der miteinander geht
• Radionuklid cisternogram

Referenzen

Außenverbindungen

• EPA - Radionuklide - das Strahlenschutzprogramm von EPA: Information.
• FDA - Radionuklide - das Strahlenschutzprogramm von FDA: Information.
• Interaktive Karte von Nuclides - Eine Karte des ganzen nuclides
• Nationales Isotop-Entwicklungszentrum - amerikanische Regierungsquelle von Radionukliden - Produktion, Forschung, Entwicklung, Vertrieb und Information
• Die lebende Karte von Nuclides - IAEO
• Willey Online-Bibliothek: Buchartikel