สารกัมมันตรังสี

Q: การผลิตและเอฟเฟกต์

วิธีการผลิตสารกัมมันตรังสีโดยมนุษย์ ได้แก่ แหล่งกำเนิดนิวตรอน เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ รวมทั้ง เครื่องเร่งอนุภาค เช่น ไซโคล ตรอน

นิวไคลด์กัมมันตรังสี ( นิวไคลด์กัมมันตรังสีไอโซโทปกัมมันตรังสีหรือไอโซโทปกัมมันตรังสี ) คือนิวไคลด์ที่ไม่เสถียรและทราบกันว่าสลายตัวทางกัมมันตรังสีไปเป็นนิวไคลด์อื่น ซึ่งอาจเป็นนิวไคลด์กัมมันตรังสีอื่น (ดูห่วงโซ่การสลายตัว ) หรืออาจเป็นนิว ไคลด์ที่เสถียรก็ได้ รังสีที่ปล่อยออกมาจากนิวไคลด์กัมมันตรังสีเกือบทั้งหมดเป็นรังสีไอออนไนซ์เนื่องจากมีพลังงานสูงพอที่จะปลดปล่อยอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นได้

การสลายตัวของกัมมันตรังสีเป็นกระบวนการ สุ่ม ในระดับอะตอม เดี่ยว : เป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายว่าอะตอมใดจะสลายตัวเมื่อใด^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}สำหรับกลุ่มอะตอมของนิวไคลด์เดียว อัตราการสลายตัวเฉลี่ยสามารถวัดได้ และ คำนวณ ครึ่งชีวิต ( t _1/2 ) ได้ ครึ่งชีวิตจะแตกต่างกันถึง 55 อันดับของขนาดและไม่มีขีดจำกัดที่ทราบ

ธาตุเคมีทุกชนิดมีนิวไคลด์กัมมันตรังสี แม้แต่ธาตุที่เบาที่สุดอย่างไฮโดรเจน ก็ยัง มีนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่รู้จักกันดีคือทริเทียม (ถึงแม้ว่าฮีเลียมลิเธียมและโบรอนจะไม่มีนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตเกินหนึ่งวินาทีก็ตาม) ธาตุที่หนักกว่าตะกั่ว ( Z > 82) และธาตุเทคนีเซียมและโพรมีเทียมมีเพียงนิวไคลด์กัมมันตรังสีเท่านั้นและไม่มีอยู่ในรูปที่เสถียร ถึงแม้ว่าบิสมัทจะถือได้ว่าเสถียรเนื่องจากครึ่งชีวิตของไอโซโทปตามธรรมชาติของมันยาวนานกว่าอายุของจักรวาลใน ปัจจุบันถึงกว่าหนึ่งล้านล้านเท่า

การผลิตและเอฟเฟกต์

วิธีการผลิตสารกัมมันตรังสีโดยมนุษย์ ได้แก่แหล่งกำเนิดนิวตรอนเช่นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์รวมทั้งเครื่องเร่งอนุภาคเช่นไซโคลตรอน

รังสีจากสารกัมมันตรังสีโดยทั่วไปมีผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตรวมถึงมนุษย์แม้ว่าจะได้รับรังสีในระดับต่ำตามธรรมชาติก็ตาม ระดับความเป็นอันตรายขึ้นอยู่กับลักษณะและขอบเขตของรังสี ( อัลฟาเบตาแกมมา หรือนิวตรอน)ปริมาณและลักษณะของการสัมผัส (การสัมผัสใกล้ชิดการสูดดมหรือการกลืนกิน ) และคุณสมบัติทางชีวเคมีของธาตุ ( ความเป็นพิษ ) ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคมะเร็งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ และในกรณีที่รุนแรงอาจทำให้เกิดโรคมะเร็งกลุ่มอาการรังสีเรื้อรังหรือกลุ่มอาการรังสีเฉียบพลันสารกัมมันตรังสีสามารถนำมาใช้เป็นอาวุธได้จาก ผลกระทบ ของกัมมันตรังสี ตกค้างจากอาวุธนิวเคลียร์และอาวุธทางรังสี

สารกัมมันตรังสีถูกนำมาใช้ในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ทั้งเพื่อการวินิจฉัยและการรักษา สารติดตามภาพที่ทำจากสารกัมมันตรังสีเรียกว่าสารติดตามกัมมันตรังสีการรักษาด้วยสารกัมมันตรังสีเป็นรูปแบบหนึ่งของ การ รักษา ด้วยรังสียาที่ผลิตจากสารกัมมันตรังสีเรียกว่ายาเภสัชรังสี

ต้นกำเนิด

ภาพรวม

นิวไคลด์กัมมันตรังสีเกิดขึ้นตามธรรมชาติและถูกผลิตขึ้นโดยมนุษย์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ไซโคลตรอนเครื่องเร่งอนุภาคหรือเครื่องกำเนิดนิวไคลด์กัมมันตรังสีมีนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่รู้จัก 735 ชนิดที่มีครึ่งชีวิตนานกว่าหนึ่งชั่วโมง (ดูรายชื่อนิวไคลด์ ) โดย 35 ชนิดเป็นนิวไคลด์กัมมันตรังสีดั้งเดิมที่มีอยู่บนโลกมาตั้งแต่การก่อตัวของโลก และอีก 62 ชนิดสามารถตรวจพบได้ในธรรมชาติ โดยถูกผลิตขึ้นอย่างต่อเนื่องทั้งในรูปของผลิตภัณฑ์ลูกหลานของนิวไคลด์กัมมันตรังสีดั้งเดิมหรือโดยรังสีคอสมิก นิวไคลด์กัมมันตรังสีมากกว่า 2400 ชนิดมีครึ่งชีวิตน้อยกว่า 60 นาทีส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยมนุษย์เท่านั้น และมีครึ่งชีวิตสั้นมาก เพื่อเปรียบเทียบ มีนิวไคลด์เสถียร 251 ชนิด

เป็นธรรมชาติ

บนโลก นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติสามารถแบ่งออกได้เป็นสามประเภท ได้แก่ นิวไคลด์กัมมันตรังสีดั้งเดิม นิวไคลด์กัมมันตรังสีทุติยภูมิ และนิวไคลด์ กัมมันตรังสีจากรังสีคอสมิก

นิวไคลด์กัมมันตรังสีเกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียสในดาวฤกษ์และการระเบิดซูเปอร์โนวาพร้อมกับนิวไคลด์เสถียร ส่วนใหญ่สลายตัวอย่างรวดเร็ว แต่บางชนิดสามารถสังเกตได้ทางดาราศาสตร์และมีบทบาทในการทำความเข้าใจกระบวนการทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ นิวไคลด์กัมมันตรังสีดั้งเดิม เช่นยูเรเนียมและทอเรียมยังคงมีอยู่เพราะครึ่งชีวิต ของพวกมัน ยาวนานมาก (>100 ล้านปี) จนปริมาณเริ่มต้นของโลกยังไม่สลายตัวไปทั้งหมด นิวไคลด์กัมมันตรังสีบางชนิดมีครึ่งชีวิตยาวนานมาก (หลายเท่าของอายุของจักรวาล) จนเพิ่งตรวจพบการสลายตัวเมื่อไม่นานมานี้ และในทางปฏิบัติส่วนใหญ่สามารถถือว่าพวกมันเสถียรได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบิสมัท-209 : การตรวจพบการสลายตัวนี้หมายความว่าบิสมัทไม่ถือว่าเสถียรอีกต่อไป เป็นไปได้ว่าอาจสังเกตการสลายตัวในนิวไคลด์อื่นๆ ที่ปัจจุบันถือว่าเสถียร ซึ่งจะเพิ่มรายชื่อนิวไคลด์กัมมันตรังสีดั้งเดิมเข้าไป
ไอโซโทปกัมมันตรังสีทุติยภูมิเป็นไอโซโทปกัมมันตรังสีที่เกิดจากการสลายตัวของไอโซโทปกัมมันตรังสีดั้งเดิม มีครึ่งชีวิตสั้นกว่าไอโซโทปกัมมันตรังสีดั้งเดิม เกิดขึ้นในห่วงโซ่การสลายตัวของไอโซโทปดั้งเดิม เช่น ธอร์เรียม-232ยูเรเนียม-238และยูเรเนียม-235เช่น ไอโซโทปธรรมชาติของโพโลเนียมและเรเดียมบางส่วนเกิดจากการแตกตัว ตามธรรมชาติ และกระบวนการนิวเคลียร์ อื่นๆ ด้วย
ไอโซโทปที่เกิดจากรังสีคอสมิกเช่นคาร์บอน-14 มีอยู่บนโลกเนื่องจากมีการก่อตัวอย่างต่อเนื่อง โดยทั่วไปในชั้นบรรยากาศ อันเนื่องมาจากการกระทำของรังสีคอสมิก

นิวไคลด์กัมมันตรังสีเหล่านี้จำนวนมากมีอยู่ในธรรมชาติในปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้น รวมถึงนิวไคลด์ที่เกิดจากรังสีคอสมิกทั้งหมด นิวไคลด์กัมมันตรังสีทุติยภูมิในห่วงโซ่การสลาย ตัว จะเกิดขึ้นในสัดส่วนตามครึ่งชีวิตของมัน ดังนั้นนิวไคลด์ที่มีอายุสั้นจึงหายากมาก ตัวอย่างเช่น โพลonium สามารถพบได้ใน แร่ ยูเรเนียมในความเข้มข้นประมาณ 1 ส่วน 10¹⁰ ^ของยูเรเนียม (0.1 มิลลิกรัมต่อเมตริกตัน ) โดยการคำนวณอัตราส่วนของครึ่งชีวิตของโพลonium-210ต่อยูเรเนียม-238ซึ่งเป็นสารตั้งต้นสุดท้ายของมัน

การแตกตัวของนิวเคลียร์

สารกัมมันตรังสีเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาฟิชชันนิวเคลียร์และการระเบิดนิวเคลียร์ อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ กระบวนการฟิชชันนิวเคลียร์ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ฟิชชัน หลากหลายชนิด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารกัมมันตรังสี นอกจากนี้ ยังมีการสร้างสารกัมมันตรังสีเพิ่มเติมจากการฉายรังสีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (ทำให้เกิดธาตุแอคติไนด์ หลายชนิด ) และโครงสร้างโดยรอบ ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์จากการกระตุ้น การผสมผสานที่ซับซ้อนของสารกัมมันตรังสีที่มีคุณสมบัติทางเคมีและกัมมันตภาพรังสีแตกต่างกัน ทำให้การจัดการกากกัมมันตรังสีและการรับมือกับฝุ่นกัมมันตรังสีเป็นเรื่องที่ยุ่งยากเป็นพิเศษ

สังเคราะห์

นิวไคลด์กัมมันตรังสีสังเคราะห์ถูกสร้างขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือโดยเครื่องเร่งอนุภาค (ไม่จำเป็นต้องตั้งใจ) หรือเป็นผลผลิตจากการสลายตัวของสิ่งดังกล่าว: ^{[ 3 ]}

นอกจากจะสกัดได้จากกากกัมมันตรังสีแล้ว ไอโซโทปรังสีสามารถผลิตขึ้นได้โดยเจตนาด้วยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ โดยใช้ประโยชน์จากฟลักซ์นิวตรอน สูง ที่มีอยู่ นิวตรอนเหล่านี้จะกระตุ้นธาตุต่างๆ ที่วางอยู่ภายในเครื่องปฏิกรณ์ ผลิตภัณฑ์ทั่วไปจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์คืออิริเดียม-192ซึ่งได้จากการกระตุ้น เป้าหมาย อิริเดียมธาตุที่มีแนวโน้มสูงที่จะดูดซับนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์เรียกว่ามีภาคตัดขวางนิวตรอน สูง แต่แม้จะมีภาคตัดขวางต่ำ กระบวนการนี้โดยทั่วไปก็ยังคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ
เครื่องเร่งอนุภาค เช่นไซโคลตรอนเร่งอนุภาคให้พุ่งชนเป้าหมายเพื่อผลิตสารกัมมันตรังสี ไซโคลตรอนมักเร่งอนุภาคโปรตอนให้พุ่งชนเป้าหมายเพื่อผลิตสารกัมมันตรังสีที่ปล่อยโพซิตรอน เช่นฟลูออรีน-18
เครื่องกำเนิดสารกัมมันตรังสีซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับไอโซโทปทางการแพทย์หลายชนิด ประกอบด้วยสารกัมมันตรังสีต้นกำเนิดที่สลายตัวเพื่อสร้างสารกัมมันตรังสีลูกที่มีอายุสั้นกว่า ตัวอย่างทั่วไปคือเครื่องกำเนิดเทคนีเซียม-99mซึ่งใช้โมลิบเดนัม-99ที่ผลิตในเครื่องปฏิกรณ์

การใช้งาน

สารกัมมันตรังสีถูกนำมาใช้ในสองวิธีหลักๆ คือ ใช้เพียงรังสีของมันเอง ( การฉายรังสีแบตเตอรี่นิวเคลียร์ ) หรือใช้ทั้งคุณสมบัติทางเคมีและรังสี (สารติดตาม สารชีวเภสัชภัณฑ์) สำหรับการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ อาจใช้เพียงคุณสมบัติทางเคมีของมันเองเมื่อไม่มีธาตุนั้นในรูปที่เสถียร

ในทางชีววิทยานิวไคลด์กัมมันตรังสี (ส่วนใหญ่เป็นคาร์บอน ) สามารถใช้เป็นสารติดตามกัมมันตรังสีได้ เนื่องจากมีโครงสร้างทางเคมีคล้ายคลึงกับนิวไคลด์ที่ไม่เป็นกัมมันตรังสี ดังนั้นกระบวนการทางเคมี ชีววิทยา และนิเวศวิทยาเกือบทั้งหมดจึงปฏิบัติต่อนิวไคลด์เหล่านี้ในลักษณะที่เกือบจะเหมือนกัน จากนั้นจึงสามารถตรวจสอบผลลัพธ์ด้วยเครื่องตรวจจับรังสี เช่น เครื่องวัดรังสีไกเกอร์เพื่อกำหนดว่าอะตอมที่ให้มานั้นถูกรวมเข้าไว้ที่ใด ตัวอย่างเช่น เราอาจปลูกพืชในสภาพแวดล้อมที่ มี คาร์บอนไดออกไซด์ที่มีคาร์บอนกัมมันตรังสี ส่วนต่างๆ ของพืชที่ดูดซับคาร์บอนในบรรยากาศก็จะเป็นกัมมันตรังสี นิวไคลด์กัมมันตรังสีสามารถใช้ในการตรวจสอบกระบวนการต่างๆ เช่นการจำลองดีเอ็นเอหรือการขนส่งกรดอะมิโน
ในสาขาฟิสิกส์และชีววิทยาการเรืองแสงเอ็กซ์เรย์ จากสารกัมมันตรังสี (อาจใช้แหล่งกำเนิดเอ็กซ์เรย์แบบดั้งเดิมได้เช่นกัน) ถูกนำมาใช้เพื่อหาองค์ประกอบทางเคมี ของสารประกอบ รังสีจากแหล่งกำเนิดสารกัมมันตรังสีจะกระทบกับตัวอย่างและกระตุ้นให้เกิดรังสีเอ็กซ์ลักษณะเฉพาะในตัวอย่าง รังสีนี้จะถูกบันทึกไว้ และสามารถหาองค์ประกอบทางเคมีของตัวอย่างได้จากการวิเคราะห์สเปกตรัมที่วัดได้ โดยการวัดพลังงานของเส้นรังสีลักษณะเฉพาะ จะสามารถหาจำนวนโปรตอนของธาตุเคมีที่ปล่อยรังสีได้ และโดยการวัดจำนวนโฟตอน ที่ปล่อยออกมา จะสามารถหาความเข้มข้นของธาตุเคมีแต่ละชนิดได้
ในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ไอโซโทปรังสีถูกนำมาใช้ในการวินิจฉัย การรักษา และการวิจัย สารเคมีกัมมันตรังสีที่ปล่อยรังสีแกมมาหรือโพซิตรอนสามารถให้ข้อมูลการวินิจฉัยเกี่ยวกับกายวิภาคภายในและการทำงานของอวัยวะเฉพาะ รวมถึงสมองของมนุษย์ [ ^{4 ] [}^{5 ] [}^{6 ] สิ่ง}นี้ถูกนำมาใช้ในรูปแบบการถ่ายภาพรังสีบางรูปแบบ เช่นการถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบปล่อยโฟตอนเดี่ยวและ การสแกน เอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบปล่อยโพซิตรอน (PET) และการถ่ายภาพเรืองแสงเชเรนคอฟ ไอโซโทปรังสีเป็นวิธีการรักษาในเนื้องอกเม็ดเลือดด้วยเช่นกันความสำเร็จในการรักษาเนื้องอกแข็งนั้นมีจำกัด แหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่ทรงพลังกว่าสามารถฆ่าเชื้อเข็มฉีดยาและอุปกรณ์ทางการแพทย์อื่นๆ ได้
ในการถนอมอาหารรังสีถูกนำมาใช้เพื่อยับยั้งการงอกของพืชหัวหลังการเก็บเกี่ยว เพื่อฆ่าปรสิตและศัตรูพืช และเพื่อควบคุมการสุกของผลไม้และผักที่เก็บรักษาไว้การฉายรังสีอาหารมักใช้สารกัมมันตรังสีแกมมาที่มีความเข้มสูง เช่นโคบอลต์-60หรือซีเซียม-137
ในภาคอุตสาหกรรมและเหมืองแร่ รังสีจากสารกัมมันตรังสีอาจถูกนำมาใช้ในการตรวจสอบรอยเชื่อม ตรวจจับการรั่วไหล ศึกษาอัตราการสึกหรอ การกัดเซาะ และการกัดกร่อนของโลหะ และสำหรับการวิเคราะห์แบบเรียลไทม์ของแร่ธาตุและเชื้อเพลิงหลากหลายชนิด
ในยานอวกาศสารกัมมันตรังสีถูกนำมาใช้เพื่อผลิตพลังงานและความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกจากไอโซโทปกัมมันตรังสี (RTG) และหน่วยทำความร้อนจากไอโซโทปกัมมันตรังสี (RHU)
ในฟิสิกส์อนุภาคนิวไคลด์กัมมันตรังสีช่วยในการค้นพบฟิสิกส์ใหม่ ( ฟิสิกส์ที่อยู่นอกเหนือแบบจำลองมาตรฐาน ) โดยการวัดพลังงานและโมเมนตัมของผลิตภัณฑ์การสลายตัวแบบเบตา (ตัวอย่างเช่นการสลายตัวแบบเบตาคู่ที่ไม่มีนิวตริโนและการค้นหาอนุภาคมวลที่มีปฏิสัมพันธ์อย่างอ่อน ) ^{[ 7 ]}
ในทางนิเวศวิทยาสารกัมมันตรังสีถูกนำมาใช้ในการติดตามและวิเคราะห์มลพิษ ศึกษาการเคลื่อนที่ของน้ำผิวดิน และวัดปริมาณน้ำที่ไหลบ่าจากฝนและหิมะ รวมถึงอัตราการไหลของลำธารและแม่น้ำ
ในทางธรณีวิทยาโบราณคดีและบรรพ ชีวินวิทยามีการใช้ไอโซโทปรังสีตามธรรมชาติในการวัดอายุของหิน แร่ และซากดึกดำบรรพ์ ซึ่งเรียกว่าการหา อายุด้วยวิธีทาง รังสีวิทยา

ตัวอย่าง

สารกัมมันตรังสีมีคุณสมบัติและการใช้งานหลากหลาย:

ไอโซโทป	ซ	เอ็น	ครึ่งชีวิต	ดีเอ็ม	ดีอี เควี	รูปแบบการก่อตัว	ความคิดเห็น
ทริเทียม ( ^3H )	1	2	12.3 ปี	เบต้า⁻	19	คอสโมเจนิก	นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่เบาที่สุด ใช้ในการหลอมรวมนิวเคลียร์ เทียม รวมถึงใช้สำหรับการเรืองแสงด้วยรังสีและเป็นตัวติดตามการเปลี่ยนแปลงในมหาสมุทร สังเคราะห์จากการยิงนิวตรอนใส่ลิเธียม-6หรือดิวเทอเรียม
เบริลเลียม-10	4	6	1,387,000 ปี	เบต้า⁻	556	คอสโมเจนิก	ใช้ในการตรวจสอบการกัดเซาะดิน การก่อตัวของดินจากชั้นหินผุ และอายุของแกนน้ำแข็ง
คาร์บอน-14	6	8	5,700 หลา	เบต้า⁻	156	คอสโมเจนิก	ใช้สำหรับการหาอายุด้วยวิธีคาร์บอนกัมมันตรังสี
ฟลูออรีน-18	9	9	110 นาที	β ⁺ , EC	633/1655	คอสโมเจนิก	แหล่งกำเนิดโพซิตรอน สังเคราะห์ขึ้นเพื่อใช้เป็นสารติดตามรังสี ทางการแพทย์ ใน การ สแกน PET
อะลูมิเนียม-26	13	13	717,000 ย.	β ⁺ , EC	4004	คอสโมเจนิก	การหาอายุจากการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมของหินและตะกอน
คลอรีน-36	17	19	301,000 ปี	β ⁻ , EC	709	คอสโมเจนิก	การหาอายุของหินโดยวิธีติดตามการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมโดยใช้น้ำบาดาล
โพแทสเซียม-40	19	21	1.24 × 10⁹ปี	β ⁻ , EC	1330 /1505	ดั้งเดิม	ใช้สำหรับการหาอายุด้วยวิธีโพแทสเซียม-อาร์กอนแหล่งกำเนิดอาร์กอน ในชั้นบรรยากาศ แหล่งกำเนิดความร้อนจากกัมมันตรังสีแหล่งกำเนิดกัมมันตรังสีตามธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุด
แคลเซียม-41	20	21	99,400 ย.	อีซี		คอสโมเจนิก	การหาอายุจากการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมของหินคาร์บอเนต
โคบอลต์-60	27	33	5.3 ปี	เบต้า⁻	2824	สังเคราะห์	ผลิตรังสีแกมมาพลังงานสูง ใช้ในการรักษาด้วยรังสี การฆ่าเชื้ออุปกรณ์ และการฉายรังสีอาหาร
คริปตัน-81	36	45	229,000 ปี	เบต้า⁺		คอสโมเจนิก	การหาอายุของน้ำใต้ดิน
สตรอนเทียม-90	38	52	28.8 ปี	เบต้า⁻	546	ผลิตภัณฑ์ฟิชชัน	ผลิตภัณฑ์ฟิสชันที่มีอายุปานกลางอาจเป็นองค์ประกอบที่อันตรายที่สุดของกัมมันตรังสีตกค้าง
เทคนีเซียม-99	43	56	210,000 ปี	เบต้า⁻	294	ผลิตภัณฑ์ฟิชชัน	ไอโซโทปที่พบมากที่สุดของธาตุที่ไม่เสถียรที่เบาที่สุด และเป็นผลิตภัณฑ์ฟิสชันที่มีอายุยืนยาว ที่สุดที่สำคัญที่สุด
เทคนีเซียม-99ม	43	56	6 ชั่วโมง	γ ,IC	141	สังเคราะห์	ไอโซโทปรังสีที่ใช้กันทั่วไปในทางการแพทย์ ใช้เป็นสารติดตามรังสี
ไอโอดีน-129	53	76	15,700,000 ปี	เบต้า⁻	194	คอสโมเจนิก	ผลิตภัณฑ์ฟิชชันที่มีอายุยืนยาวที่สุด; สารติดตามในน้ำใต้ดิน
ไอโอดีน-131	53	78	8 วัน	เบต้า⁻	971	ผลิตภัณฑ์ฟิชชัน	อันตรายต่อสุขภาพในระยะสั้นที่สำคัญที่สุดจากปฏิกิริยาฟิชชันนิวเคลียร์ ใช้ในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ และเป็นสารติดตามในอุตสาหกรรม
ซีนอน-135	54	81	9.1 ชั่วโมง	เบต้า⁻	1160	ผลิตภัณฑ์ฟิชชัน	เป็น "สารพิษนิวเคลียร์" ที่รุนแรงที่สุดเท่าที่รู้จัก (สารดูดซับนิวตรอน) ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
ซีเซียม-137	55	82	30.2 ปี	เบต้า⁻	1176	ผลิตภัณฑ์ฟิชชัน	ผลิตภัณฑ์ฟิสชันระยะกลางที่สำคัญอื่นๆที่น่าเป็นห่วง
แกโดลิเนียม-153	64	89	240 วัน	อีซี		สังเคราะห์	การสอบเทียบอุปกรณ์นิวเคลียร์ การตรวจวัดความหนาแน่นของกระดูก
บิสมัท-209	83	126	2.01 × 10¹⁹ปี	α	3137	ดั้งเดิม	เชื่อกันมานานแล้วว่ามีเสถียรภาพ แต่เพิ่งตรวจพบการสลายตัวในปี 2003
โพโลเนียม-210	84	126	138 วัน	α	5307	ผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อย	มีพิษร้ายแรงมาก ถูกนำมาใช้ในการวางยาพิษอเล็กซานเดอร์ ลิตวิเนนโก
แอสตาทีน-211	85	126	7.2 ชั่วโมง	ε , α		สังเคราะห์	ยา
เรดอน-222	86	136	3.8 วัน	α	5590	ผลิตภัณฑ์ที่เน่าเปื่อย	ก๊าซที่เป็นสาเหตุหลักของการได้รับรังสีไอออนิกในสาธารณชน และเป็นสาเหตุอันดับสองของการเกิดมะเร็งปอด
ธอร์เรียม-232	90	142	1.4 × 10¹⁰ปี	α	4083	ดั้งเดิม	พื้นฐานของวงจรเชื้อเพลิงทอเรียม
ยูเรเนียม-235	92	143	7 × 10⁸ปี	α	4679	ดั้งเดิม	ฟิสไซล์ , เชื้อเพลิงนิวเคลียร์หลัก
ยูเรเนียม-238	92	146	4.5 × 10⁹ปี	α	4267	ดั้งเดิม	ไอโซโทปยูเรเนียมหลัก
พลูโตเนียม-238	94	144	87.7 ปี	α	5593	สังเคราะห์	ใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกไอโซโทปรังสี (RTG) และหน่วยทำความร้อนไอโซโทปรังสีเป็นแหล่งพลังงานสำหรับยานอวกาศ
พลูโตเนียม-239	94	145	24,110 หลา	α	5245	สังเคราะห์	ใช้สำหรับอาวุธนิวเคลียร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่
อเมริเซียม-241	95	146	432 ย.	α	5486	สังเคราะห์	ใช้ในเครื่องตรวจจับควันในครัวเรือนในฐานะสารสร้างไอออน
แคลิฟอร์เนียม-252	98	154	2.64 ปี	α/SF	6217	สังเคราะห์	เกิดการแตกตัวแบบธรรมชาติ (3% ของการสลายตัว) ทำให้เป็นแหล่งกำเนิดนิวตรอนที่มีประสิทธิภาพสูง ใช้เป็นตัวจุดชนวนเครื่องปฏิกรณ์และสำหรับอุปกรณ์ตรวจจับ
ลูเทเซียม-177	71	106	6.6443(9) ง	เบต้า⁻	497 (78.6%), 384 (9.1%), 176 (12.2%)	สังเคราะห์	ใช้เป็นหลักในการรักษาด้วยรังสีนิวเคลียร์แบบกำหนดเป้าหมาย (TRT) สำหรับเนื้องอกต่อมไร้ท่อในระบบทางเดินอาหารและตับอ่อนที่มีตัวรับโซมาโตสแตตินเป็นบวก (GEP-NETs)

คำอธิบายสัญลักษณ์: Z = เลขอะตอม ; N = เลขนิวตรอน ; DM = โหมดการสลายตัว ; DE = พลังงานการสลายตัว ; EC = การจับอิเล็กตรอน

เครื่องตรวจจับควันไฟในบ้าน

ภาชนะบรรจุอะเมริเซียม-241 ในเครื่องตรวจจับควัน

สารกัมมันตรังสีมีอยู่ในบ้านหลายหลัง เนื่องจากมีการใช้ใน เครื่องตรวจจับควันไฟในครัวเรือนทั่วไปสารกัมมันตรังสีที่ใช้คืออะเมริเซียม-241ซึ่งสร้างขึ้นโดยการยิงพลูโทเนียมด้วยนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ มันจะสลายตัวโดยปล่อยอนุภาคอัลฟาและรังสีแกมมากลายเป็นเนปทูเนียม-237 เครื่องตรวจจับควันไฟใช้อะเมริเซียม ^-241ในปริมาณน้อยมาก (ประมาณ 0.29 ไมโครกรัมต่อเครื่องตรวจจับควันไฟ ) ในรูปของอะเมริเซียมไดออกไซด์ อะเมริเซียม^-241ถูกใช้เนื่องจากมันปล่อยอนุภาคอัลฟาซึ่งทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนของอากาศในห้องแตกตัวเป็นไอออน ของเครื่องตรวจ จับ แรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยจะถูกนำไปใช้กับอากาศที่แตกตัวเป็นไอออน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเล็กน้อย ในกรณีที่มีควัน ไอออนบางส่วนจะถูกทำให้เป็นกลาง ทำให้กระแสไฟฟ้าลดลง ซึ่งจะกระตุ้นสัญญาณเตือนของเครื่องตรวจจับ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

ผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิต

สารกัมมันตรังสีที่เข้าสู่สิ่งแวดล้อมอาจก่อให้เกิดผลเสีย เช่นการปนเปื้อนกัมมันตรังสีนอกจากนี้ยังอาจก่อให้เกิดความเสียหายหากใช้มากเกินไปในระหว่างการรักษาหรือสัมผัสกับสิ่งมีชีวิตในรูปแบบอื่น ๆ โดยการ ได้รับ พิษจากรังสีความเสียหายต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นจากการสัมผัสกับสารกัมมันตรังสีขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย และ "อาจทำลายการทำงานของเนื้อเยื่อ/อวัยวะที่แข็งแรง การได้รับรังสีอาจก่อให้เกิดผลกระทบตั้งแต่ผิวหนังแดงและผมร่วง ไปจนถึงแผลไหม้จากรังสีและกลุ่มอาการรังสีเฉียบพลันการได้รับรังสีเป็นเวลานานอาจทำให้เซลล์เสียหายและนำไปสู่มะเร็งได้ สัญญาณของเซลล์มะเร็งอาจไม่ปรากฏจนกว่าจะผ่านไปหลายปีหรือหลายทศวรรษหลังจากการได้รับรังสี" ^{[ 10 ]}

ตารางสรุปประเภทของนิวไคลด์ ทั้งแบบเสถียรและแบบกัมมันตรังสี

ต่อไปนี้เป็นตารางสรุปสำหรับรายชื่อนิวไคลด์ 986 ชนิดที่มีครึ่งชีวิตมากกว่าหนึ่งชั่วโมง นิวไคลด์ทั้งหมด 251 ชนิดไม่เคยมีการสังเกตการสลายตัว และถือว่ามีเสถียรภาพตามทฤษฎี ในจำนวนนี้ 90 ชนิดเชื่อว่ามีเสถียรภาพอย่างสมบูรณ์ ยกเว้นการสลายตัวโดยโปรตอน (ซึ่งไม่เคยมีการสังเกต) ในขณะที่ส่วนที่เหลือเป็น " มีเสถียรภาพตามการสังเกต " และในทางทฤษฎีสามารถสลายตัวทางกัมมันตรังสีได้โดยมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานมาก

นิวไคลด์กัมมันตรังสีที่เหลือในตารางมีครึ่งชีวิตนานกว่า 1 ชั่วโมง และมีลักษณะเฉพาะที่ดี (ดูรายชื่อนิวไคลด์สำหรับตารางที่สมบูรณ์) ซึ่งรวมถึงนิวไคลด์ 31 ชนิดที่มีครึ่งชีวิตที่วัดได้นานกว่าอายุโดยประมาณของจักรวาล (13.8 พันล้านปี^{[ 11 ]} ) และนิวไคลด์อีกสี่ชนิดที่มีครึ่งชีวิตนานพอ (> 100 ล้านปี) จนจัดเป็นนิวไคลด์ กัมมันตรังสีดั้งเดิม และอาจตรวจพบได้บนโลก เนื่องจากคงอยู่มาจากการปรากฏอยู่ในฝุ่นระหว่างดาวตั้งแต่ก่อนการก่อตัวของระบบสุริยะประมาณ 4.6 พันล้านปีก่อน นิวไคลด์อายุสั้นอีกกว่า 60 ชนิดสามารถตรวจพบได้ตามธรรมชาติในฐานะลูกสาวของนิวไคลด์อายุยาวกว่าหรือผลิตภัณฑ์จากรังสีคอสมิก นิวไคลด์ที่รู้จักที่เหลืออยู่เป็นที่รู้จักจากกระบวนการแปรสภาพนิวเคลียร์เทียม เท่านั้น

ตัวเลขอาจเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอนาคต เนื่องจากพบว่านิวไคลด์บางชนิดที่ปัจจุบันจัดอยู่ในกลุ่มเสถียรนั้นเป็นนิวไคลด์กัมมันตรังสีที่มีครึ่งชีวิตยาวนานมาก

นี่คือตารางสรุป^{[ 12 ]}สำหรับนิวไคลด์ 986 ตัวที่มีครึ่งชีวิตนานกว่าหนึ่งชั่วโมง (รวมถึงนิวไคลด์ที่เสถียร) ที่ระบุไว้ในรายการนิวไคลด์

ระดับความเสถียร	จำนวนนิวไคลด์	ยอดรวมสะสม	หมายเหตุเกี่ยวกับผลรวมสะสม
ตามทฤษฎีแล้วมีเสถียรภาพต่อการสลายตัวทุกชนิดยกเว้นการสลายตัวของโปรตอน	90	90	ประกอบด้วยธาตุ 40 ตัวแรก การสลายตัวของโปรตอนยังไม่สามารถสังเกตได้
ตามทฤษฎีแล้ว มีเสถียรภาพต่อการสลายตัวแบบอัลฟาการสลายตัวแบบเบตา การเปลี่ยนไอโซเมอร์และการสลายตัวแบบเบตาคู่แต่ไม่มีเสถียรภาพต่อการแตก ตัวแบบสปอนเทเนีย ส ซึ่งเป็นไปได้สำหรับนิวไคลด์ "เสถียร" ที่มีค่าตั้งแต่ไนโอเบียม-93 ขึ้นไป	56	146	นิวไคลด์ทั้งหมดที่มีความเสถียรอย่างสมบูรณ์ (ไม่เคยมีการสังเกตการแตกตัวแบบเกิดขึ้นเองของนิวไคลด์ที่มีเลขมวล < 232)
ไม่เสถียรทางพลังงานต่อโหมดการสลายตัวที่ทราบแล้วอย่างน้อยหนึ่งโหมด แต่ยังไม่พบการสลายตัวใดๆ ทั้งหมดถือว่า "เสถียร" จนกว่าจะตรวจพบการสลายตัว	105	251	จำนวนรวมของนิวไคลด์ที่มีเสถียรภาพ แบบคลาสสิ ก
นิวไคลด์ดั้งเดิมกัมมันตรังสี	35	286	ธาตุดั้งเดิมทั้งหมดประกอบด้วยยูเรเนียมธอเรียม บิสมัทรูบิเดียม-87 โพแทสเซียม -40เทลลูเรียม-128 รวมทั้งนิวไคลด์เสถียรทั้งหมด
กัมมันตรังสีที่ไม่ใช่ของดั้งเดิม แต่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติบนโลก	62	348	คาร์บอน-14 (และไอโซโทปอื่นๆ ที่เกิดจากรังสีคอสมิก ) และธาตุที่เกิดจากธาตุกัมมันตรังสีดั้งเดิม เช่นเรเดียมและโพโลเนียมซึ่ง 32 ชนิดมีครึ่งชีวิตมากกว่าหนึ่งชั่วโมง ล้วนเป็นผลิตภัณฑ์ฟิสชันที่ มีอายุยืนยาว
สารกัมมันตรังสีสังเคราะห์ที่มีครึ่งชีวิต ≥ 1.0 ชั่วโมง รวมถึงสารติดตามรังสีที่มีประโยชน์ส่วน ใหญ่	638	986	สิ่งเหล่านี้ประกอบเป็นส่วนที่เหลือของรายการนิวไคลด์ทั้งหมด
สารสังเคราะห์กัมมันตรังสี (ครึ่งชีวิต < 1 ชั่วโมง)	>2400	>3300	รวมถึงนิวไคลด์สังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติเฉพาะครบถ้วนทั้งหมด

ดูเพิ่มเติม

รายชื่อนิวไคลด์แสดงนิวไคลด์กัมมันตรังสีทั้งหมดที่มีครึ่งชีวิตมากกว่า 1 ชั่วโมง
ตารางสิ่งมีชีวิตสะสมกัมมันตรังสีสูง – 3 (รวมถึงสิ่งมีชีวิตที่ขึ้นชื่อว่าสะสมสารกัมมันตรังสี)
กัมมันตภาพรังสีในทางชีววิทยา
การหาอายุด้วยวิธีทางรังสีวิทยา
การตรวจซีสเทอร์โนแกรมด้วยสารกัมมันตรังสี
การใช้สารกัมมันตรังสีในบ่อน้ำมันและก๊าซ

หมายเหตุ

^ "การเสื่อมสภาพและครึ่งชีวิต" สืบค้นเมื่อ14 ธันวาคม 2552
^ Loveland, W.; Morrissey, D.; Seaborg, GT (2006). เคมีนิวเคลียร์สมัยใหม่ . Wiley-Interscience. หน้า 57. รหัสบรรณานุกรม : 2005mnc..book.....L . ISBN 978-0-471-11532-8.
^ "ไอโซโทปรังสี" . www.iaea.org . 15 กรกฎาคม 2016 . สืบค้นเมื่อ25 มิถุนายน 2023 .
^ Ingvar, David H. [ในภาษาสวีเดน] ; Lassen, Niels A. (1961). "การกำหนดปริมาณการไหลเวียนของเลือดในสมองส่วนภูมิภาคในมนุษย์" The Lancet . 278 (7206): 806– 807. doi : 10.1016/s0140-6736(61)91092-3 .
^ Ingvar, David H. [ในภาษาสวีเดน] ; Franzén, Göran (1974). "การกระจายตัวของกิจกรรมในสมองในผู้ป่วยโรคจิตเภทเรื้อรัง" The Lancet . 304 (7895): 1484– 1486. doi : 10.1016/s0140-6736(74)90221-9 . PMID 4140398 .
^ Lassen, Niels A. ; Ingvar, David H. [ในภาษาสวีเดน] ; Skinhøj, Erik [ในภาษาเดนมาร์ก] (ตุลาคม 1978). "การทำงานของสมองและการไหลเวียนของเลือด". Scientific American . 239 (4): 62– 71. Bibcode : 1978SciAm.239d..62L . doi : 10.1038/scientificamerican1078-62 . PMID 705327 .
^ Severijns, Nathal; Beck, Marcus; Naviliat-Cuncic, Oscar (2006). "การทดสอบแบบจำลองอิเล็กโทรวีคมาตรฐานในการสลายตัวของนิวเคลียสเบตา". บทวิจารณ์ฟิสิกส์สมัยใหม่78 (3): 991– 1040. arXiv : nucl-ex/0605029 . Bibcode : 2006RvMP...78..991S . doi : 10.1103/RevModPhys.78.991 . S2CID 18494258 .
^ "เครื่องตรวจจับควันและอะเมริเซียม" . world-nuclear.org . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน 2010
^สำนักงานคุ้มครองรังสี – เอกสารข้อเท็จจริงเกี่ยวกับ Am 241 – กรมอนามัยรัฐวอชิงตันเก็บถาวรเมื่อ 18 มีนาคม 2011 ที่ Wayback Machine
^ " รังสีไอออนไนซ์ ผลกระทบต่อสุขภาพ และมาตรการป้องกัน"องค์การอนามัยโลก พฤศจิกายน 2012 สืบค้นเมื่อ27 มกราคม 2014
^ "นักสืบจักรวาล"องค์การอวกาศยุโรป (ESA) 2 เมษายน 2556 สืบค้นเมื่อ 15 เมษายน 2556
^ข้อมูลในตารางได้มาจากการนับจำนวนสมาชิกในรายการ ดู WP:CALCแหล่งอ้างอิงสำหรับข้อมูลรายการเองนั้นระบุไว้ด้านล่างในส่วนอ้างอิงในรายการนิวไคลด์

อ่านเพิ่มเติม

ลูอิก, เอช.; เคลเลอร์เรอร์ น.; กรีเบล เจอาร์ (2011) "นิวไคลด์กัมมันตรังสี 1. บทนำ". สารานุกรมเคมีอุตสาหกรรมของ Ullmann . ดอย : 10.1002/14356007.a22_499.pub2 . ไอเอสบีเอ็น 978-3527306732.

ลิงก์ภายนอก

EPA – สารกัมมันตรังสี – โครงการคุ้มครองรังสีของ EPA: ข้อมูล
องค์การอาหารและยา (FDA) – สารกัมมันตรังสี – โครงการคุ้มครองรังสีของ FDA: ข้อมูล
แผนภูมิแสดงนิวไคลด์แบบโต้ตอบ – แผนภูมิแสดงนิวไคลด์ทั้งหมด
ศูนย์พัฒนาไอโซโทปแห่งชาติ – แหล่งที่มาของสารกัมมันตรังสีจากรัฐบาลสหรัฐอเมริกา – การผลิต การวิจัย การพัฒนา การจัดจำหน่าย และข้อมูล
แผนภูมิแสดงการกระจายตัวของนิวไคลด์แบบเรียลไทม์ – IAEA
โปรแกรมจำลองการผลิตสารกัมมันตรังสี – IAEA

[not-predict-1] "การเสื่อมสภาพและครึ่งชีวิต" สืบค้นเมื่อ14 ธันวาคม 2552

[2] Loveland, W.; Morrissey, D.; Seaborg, GT (2006). เคมีนิวเคลียร์สมัยใหม่ . Wiley-Interscience. หน้า 57. รหัสบรรณานุกรม : 2005mnc..book.....L . ISBN 978-0-471-11532-8.

[3] "ไอโซโทปรังสี" . www.iaea.org . 15 กรกฎาคม 2016 . สืบค้นเมื่อ25 มิถุนายน 2023 .

[4] Ingvar, David H. [ในภาษาสวีเดน] ; Lassen, Niels A. (1961). "การกำหนดปริมาณการไหลเวียนของเลือดในสมองส่วนภูมิภาคในมนุษย์" The Lancet . 278 (7206): 806– 807. doi : 10.1016/s0140-6736(61)91092-3 .

[5] Ingvar, David H. [ในภาษาสวีเดน] ; Franzén, Göran (1974). "การกระจายตัวของกิจกรรมในสมองในผู้ป่วยโรคจิตเภทเรื้อรัง" The Lancet . 304 (7895): 1484– 1486. doi : 10.1016/s0140-6736(74)90221-9 . PMID 4140398 .

[6] Lassen, Niels A. ; Ingvar, David H. [ในภาษาสวีเดน] ; Skinhøj, Erik [ในภาษาเดนมาร์ก] (ตุลาคม 1978). "การทำงานของสมองและการไหลเวียนของเลือด". Scientific American . 239 (4): 62– 71. Bibcode : 1978SciAm.239d..62L . doi : 10.1038/scientificamerican1078-62 . PMID 705327 .

[7] Severijns, Nathal; Beck, Marcus; Naviliat-Cuncic, Oscar (2006). "การทดสอบแบบจำลองอิเล็กโทรวีคมาตรฐานในการสลายตัวของนิวเคลียสเบตา". บทวิจารณ์ฟิสิกส์สมัยใหม่78 (3): 991– 1040. arXiv : nucl-ex/0605029 . Bibcode : 2006RvMP...78..991S . doi : 10.1103/RevModPhys.78.991 . S2CID 18494258 .

[8] "เครื่องตรวจจับควันและอะเมริเซียม" . world-nuclear.org . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน 2010

[9] สำนักงานคุ้มครองรังสี – เอกสารข้อเท็จจริงเกี่ยวกับ Am 241 – กรมอนามัยรัฐวอชิงตันเก็บถาวรเมื่อ 18 มีนาคม 2011 ที่ Wayback Machine

[Fact_sheet_N°371-10] " รังสีไอออนไนซ์ ผลกระทบต่อสุขภาพ และมาตรการป้องกัน"องค์การอนามัยโลก พฤศจิกายน 2012 สืบค้นเมื่อ27 มกราคม 2014

[11] "นักสืบจักรวาล"องค์การอวกาศยุโรป (ESA) 2 เมษายน 2556 สืบค้นเมื่อ 15 เมษายน 2556

[12] ข้อมูลในตารางได้มาจากการนับจำนวนสมาชิกในรายการ ดู WP:CALCแหล่งอ้างอิงสำหรับข้อมูลรายการเองนั้นระบุไว้ด้านล่างในส่วนอ้างอิงในรายการนิวไคลด์

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

4 ] [

5 ] [

6 ] สิ่ง

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]