เคมีรังสีคือเคมีของ วัสดุ กัมมันตรังสีโดย ใช้ ไอโซโทป กัมมันตรังสี ของธาตุต่างๆ ในการศึกษาคุณสมบัติและปฏิกิริยาเคมีของไอโซโทปที่ไม่เป็นกัมมันตรังสี (ในเคมีรังสี มักกล่าวกันว่าสารนั้นไม่เป็นกัมมันตรังสีเนื่องจากไอโซโทปมีความเสถียร ) เคมีรังสีส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการใช้กัมมันตรังสีเพื่อศึกษาปฏิกิริยาเคมี ทั่วไป ซึ่งแตกต่างจากเคมีรังสีที่ระดับรังสีต่ำเกินไปจนไม่มีผลต่อปฏิกิริยาเคมี

วิชารังสีเคมีครอบคลุมการศึกษาทั้งไอโซโทปรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้น

ไอโซโทปรังสีทั้งหมดเป็นไอโซโทป ที่ไม่เสถียร ของธาตุต่างๆซึ่งจะสลายตัวทางนิวเคลียร์และปล่อยรังสี ออกมาในรูปแบบต่างๆ รังสีที่ปล่อยออกมามีหลายประเภท ได้แก่ รังสี อัลฟารังสีเบตา รังสีแกมมาการ ปล่อย โปรตอนและนิวตรอนรวมถึงการปล่อยนิวตริโนและปฏิอนุภาคด้วย

1. รังสีอัลฟา (α) — การปล่อยอนุภาคอัลฟา (ซึ่งประกอบด้วยโปรตอน 2 ตัวและนิวตรอน 2 ตัว) จากนิวเคลียสของอะตอมเมื่อเกิดเหตุการณ์นี้มวลอะตอมจะลดลง 4 หน่วย และเลขอะตอมจะลดลง 2 หน่วย

2. รังสีเบตา (β) — การเปลี่ยนสภาพของนิวตรอนเป็นอิเล็กตรอนและโปรตอนหลังจากนั้น อิเล็กตรอนจะถูกปล่อยออกจากนิวเคลียสไปยังกลุ่มอิเล็กตรอน

3. รังสีแกมมา (γ) — การปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่นรังสีแกมมา ) จากนิวเคลียสของอะตอม ซึ่งมักเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกัมมันตรังสีแบบอัลฟาหรือเบตา

รังสีทั้งสามประเภทนี้สามารถแยกแยะได้จากความแตกต่างในอำนาจการทะลุทะลวง

รังสีอัลฟาสามารถหยุดได้ง่ายๆ ด้วยอากาศเพียงไม่กี่เซนติเมตรหรือกระดาษแผ่นหนึ่ง และเทียบเท่ากับนิวเคลียสของฮีเลียม รังสีเบตาถูกตัดขาดได้ด้วยแผ่นอะลูมิเนียมหนาเพียงไม่กี่มิลลิเมตร และเทียบเท่ากับอิเล็กตรอน รังสีแกมมาเป็นรังสีที่ทะลุทะลวงได้มากที่สุดในบรรดารังสีทั้งสาม และเป็นโฟตอน พลังงานสูงที่ไม่มีมวลและไม่มีประจุ รังสีแกมมาจำเป็นต้องใช้แผ่นโลหะหนักจำนวนมาก(โดยทั่วไปคือตะกั่วหรือแบเรียม ) ในการป้องกันรังสีเพื่อลดความเข้มของรังสี

การฉายรังสี นิวตรอนไปยังวัตถุสามารถทำให้เกิดกัมมันตภาพรังสีได้ การกระตุ้นไอโซโทปเสถียรเพื่อสร้างไอโซโทปกัมมันตรังสีนี้เป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์การกระตุ้นด้วยนิวตรอนวัตถุพลังงานสูงที่น่าสนใจที่สุดที่ได้รับการศึกษาด้วยวิธีนี้คือเส้นผมของนโปเลียนซึ่งได้รับการตรวจสอบหาปริมาณสารหนู^{[ 1 ]}

มีวิธีการทดลองที่หลากหลาย ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อวัดปริมาณธาตุต่างๆ ในตัวอย่างที่แตกต่างกัน เพื่อลดผลกระทบของตัวอย่างมักใช้การสกัดทางเคมีของธาตุที่ต้องการและ/หรือปล่อยให้กัมมันตภาพรังสีจากธาตุในตัวอย่างสลายตัวก่อนทำการวัดกัมมันตภาพรังสี เนื่องจากสามารถแก้ไขผลกระทบของตัวอย่างได้โดยการสังเกตสเปกตรัมการสลายตัว จึงไม่จำเป็นต้องเตรียมตัวอย่างมากนักหรืออาจไม่จำเป็นเลยสำหรับบางตัวอย่าง ทำให้การวิเคราะห์ด้วยการกระตุ้นด้วยนิวตรอนมีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนน้อยลง

เราสามารถสังเกตผลกระทบของระยะเวลาการระบายความร้อนที่แตกต่างกันได้ หากนำตัวอย่างสมมุติที่ประกอบด้วยโซเดียม ยูเรเนียม และโคบอลต์ในอัตราส่วน 100:10:1 ไปสัมผัสกับนิวตรอนความร้อน ในช่วงเวลาสั้นๆ กัมมันตภาพรังสีเริ่มต้นจะถูกครอบงำโดย กัมมันตภาพของ ^24Na ( ครึ่งชีวิต 15 ชั่วโมง) แต่เมื่อเวลาผ่านไป กัมมันตภาพรังสีของ ^239Np (ครึ่งชีวิต 2.4 วันหลังจากการเกิดจาก^239U ซึ่งเป็นสารตั้งต้น ที่มีครึ่งชีวิต 24 นาที) และในที่สุด กัมมันตภาพของ ^60Co (5.3 ปี) จะมีบทบาทเด่นขึ้น

หนึ่งในแอปพลิเคชันทางชีววิทยาคือการศึกษาดีเอ็นเอโดยใช้ฟอสฟอรัส -32 ที่เป็นกัมมันตรังสี ในการทดลองเหล่านี้ ฟอสฟอรัสที่เสถียรจะถูกแทนที่ด้วย 32P ที่เป็นกัมมันตรังสีซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกัน^และกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นจะถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์โมเลกุลและพฤติกรรมของโมเลกุลเหล่านั้น

อีกตัวอย่างหนึ่งคืองานวิจัยเกี่ยวกับการเติมหมู่เมทิลให้กับธาตุต่างๆ เช่นซัลเฟอร์ซีลีเนียมเทลลูเรียมและโพโลเนียมโดยสิ่งมีชีวิต พบว่าแบคทีเรียสามารถเปลี่ยนธาตุเหล่านี้ให้เป็นสารประกอบระเหยได้^{[ 2 ]}เชื่อกันว่าเมทิลโคบาลามิน ( วิตามินบี ) จะทำปฏิกิริยากับธาตุเหล่านี้เพื่อสร้างไดเมทิล พบว่าการรวมกันของโคบาลอกซีมและโพโลเนียมอนินทรีย์ใน น้ำ ปราศจากเชื้อจะก่อให้เกิดสารประกอบโพโลเนียมระเหยได้ ในขณะที่การทดลองควบคุมที่ไม่มี สารประกอบ โคบอลต์จะไม่ก่อให้เกิดสารประกอบโพโลเนียมระเหยได้^{[ 3 ]}สำหรับ งาน วิจัยเกี่ยวกับซัลเฟอร์ใช้ไอโซโทป^35S ในขณะที่โพโลเนียม ใช้^207Poในงานวิจัยที่เกี่ยวข้องบางชิ้น โดยการเติม^57Coลงในวัฒนธรรมแบคทีเรีย ตามด้วยการแยกโคบาลามินออกจากแบคทีเรีย (และการวัดกัมมันตภาพรังสีของโคบาลามินที่แยกได้) แสดงให้เห็นว่าแบคทีเรียเปลี่ยนโคบอลต์ที่มีอยู่ให้เป็นเมทิลโคบาลามิน

ในเวชศาสตร์นิวเคลียร์ การสแกน PET (Positron Emission Tomography) มักใช้เพื่อการวินิจฉัย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านมะเร็งวิทยาและประสาทวิทยา สารติดตามรังสี เช่นFDG (Fluorodeoxyglucose)ซึ่งใช้ในการสแกน PET ทางคลินิกมากกว่า 90% จะถูกฉีดเข้าทางหลอดเลือดดำของผู้ป่วย จากนั้นจึงนำผู้ป่วยไปยังเครื่องสแกน PET ^{[ 4 ]}สารติดตามรังสีจะปล่อยรังสีออกมาจากผู้ป่วย และกล้องในเครื่องจะตีความรังสีจากสารติดตาม เครื่องสแกน PET ใช้ การตรวจ จับการเรือง แสงแบบโซลิดสเตท เนื่องจากมีประสิทธิภาพการตรวจจับสูง ผลึก NaI(Tl) จะดูดซับรังสีของสารติดตามและสร้างโฟตอนที่ถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าสำหรับเครื่อง และต่อมาทีมแพทย์วินิจฉัยจะนำไปวิเคราะห์^{[ 5 ]}

เคมีรังสียังรวมถึงการศึกษาพฤติกรรมของไอโซโทปรังสีในสิ่งแวดล้อมด้วย ตัวอย่างเช่น ไฟไหม้ป่าหรือหญ้าสามารถทำให้ไอโซโทปรังสีเคลื่อนที่ได้อีกครั้ง^{[ 6 ]}ในการทดลองเหล่านี้ มีการจุดไฟในเขตห้ามเข้าโดยรอบเชอร์โนบิลและวัดกัมมันตภาพรังสีในอากาศตามทิศทางลม

กระบวนการจำนวนมากสามารถปล่อยกัมมันตภาพรังสีสู่สิ่งแวดล้อมได้ ตัวอย่างเช่น การกระทำของรังสีคอสมิกในอากาศเป็นสาเหตุของการก่อตัวของไอโซโทปรังสี (เช่น^14Cและ^32P ) การสลายตัวของ^226Raก่อให้เกิด^222Rnซึ่งเป็นก๊าซที่สามารถแพร่กระจายผ่านหินก่อนที่จะเข้าสู่อาคาร^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}และละลายในน้ำและเข้าสู่น้ำดื่ม ได้ ^{[ 10 ]}นอกจากนี้ กิจกรรมของมนุษย์ เช่นการทดสอบระเบิดอุบัติเหตุ^{[ 11 ]}และการปล่อยสารกัมมันตภาพรังสีตามปกติจากอุตสาหกรรมก็ส่งผลให้เกิดการปล่อยกัมมันตภาพรังสีเช่นกัน

แม้ว่าการใช้เวชศาสตร์นิวเคลียร์จะเพิ่มขึ้น การขยายโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่อาจเกิดขึ้น และความกังวลเกี่ยวกับการป้องกันภัยคุกคามจากนิวเคลียร์และการจัดการกากกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา จำนวนนักศึกษาที่เลือกเรียนเฉพาะทางด้านนิวเคลียร์และเคมีรังสีกลับลดลงอย่างมากในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ขณะนี้ผู้เชี่ยวชาญในสาขาเหล่านี้จำนวนมากกำลังเข้าสู่วัยเกษียณ จึงจำเป็นต้องมีการดำเนินการเพื่อหลีกเลี่ยงช่องว่างด้านกำลังคนในสาขาที่สำคัญเหล่านี้ เช่น การสร้างความสนใจของนักศึกษาในอาชีพเหล่านี้ การขยายขีดความสามารถด้านการศึกษาของมหาวิทยาลัยและวิทยาลัย และการฝึกอบรมเฉพาะทางในสถานที่ทำงานให้มากขึ้น^{[ 21 ]}

วิชาเคมีนิวเคลียร์และรังสี (NRC) ส่วนใหญ่สอนกันในระดับมหาวิทยาลัย โดยมักเริ่มที่ระดับปริญญาโทและปริญญาเอก ในยุโรป มีความพยายามอย่างมากในการประสานและเตรียมความพร้อมด้านการศึกษา NRC เพื่อตอบสนองความต้องการในอนาคตของอุตสาหกรรมและสังคม ความพยายามนี้ได้รับการประสานงานในโครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการความร่วมมือ (Coordinated Action) ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากกรอบงานที่ 7 ของประชาคมพลังงานปรมาณูแห่งยุโรป: โครงการ CINCH-II - ความร่วมมือด้านการศึกษาและการฝึกอบรมในวิชาเคมีนิวเคลียร์