5.2 Μερικές εφαρμογές των ραδιοϊσοτόπων

Ραδιοχρονολόγηση με άνθρακα

Ένα ραδιενεργό ισότοπο του άνθρακα, το οποίο έχει ιδιαίτερη σημασία σε πολλά επιστημονικά πεδία, είναι το . Αυτό έχει χρόνο ημιζωής 5760 χρόνια. Το ισότοπο αυτό παράγεται συνεχώς στην ατμόσφαιρα από το «βομβαρδισμό» του Ν₂ από την κοσμική ακτινοβολία. Ο ρυθμός με τον οποίο το ισότοπο αυτό διασπάται εξισορροπείται από το ρυθμό με τον οποίο παράγεται. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα μία περίπου σταθερή συγκέντρωση του ¹⁴C στην ατμόσφαιρα για σχετικά μεγάλες χρονικά περιόδους. Παλιότερα πολλοί υποστήριζαν ότι η συγκέντρωση αυτή παραμένει σταθερή. Νεότερες όμως παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι αυτή αλλάζει κατά καιρούς και οι αλλαγές αυτές αποδίδονται στην ηλιακή δραστηριότητα (π.χ. κηλίδες , εκρήξεις).

Το ισότοπο αυτό ¹⁴C δημιουργεί ραδιενεργό διοξείδιο του άνθρακα, ¹⁴CO₂, το οποίο αφομοιώνεται από τα φυτά και εισέρχεται έτσι στην τροφική αλυσίδα. Όταν ο οργανισμός πεθάνει, η αφομοίωση αυτή σταματά. Τότε ο λόγος ¹⁴C/¹²C (το σταθερό ισότοπο του άνθρακα) μειώνεται σταθερά συναρτήσει του χρόνου που μεσολαβεί μετά το θάνατο. Ο χρόνος δηλαδή που έχει παρέλθει από το θάνατο ενός οργανισμού μπορεί να μετρηθεί μέσα από τον λόγο ¹⁴C/¹²C.

Η ραδιοχρονολόγηση με τη μέτρηση του λόγου αυτού σε οργανική ύλη (ξύλα, οστά κλ.π.) είναι ευρύτατα διαδεδομένη. Γίνονται εκτιμήσεις από λίγες εκατοντάδες χρόνια μέχρι περίπου 50 000 χρόνια.

Όμως η ανακάλυψη ότι η ατμοσφαιρική συγκέντρωση του ¹⁴C ήταν μεγαλύτερη πριν από κάποιες χιλιάδες χρόνια επέβαλε την αναθεώρηση στη μέθοδο. Αιτία για την ανακάλυψη αυτή είναι η διάσταση στα αποτελέσματα του άνθρακα με εκείνα τα οποία προέρχονται από τη δενδροχρονολόγηση. Η τελευταία είναι μία μέθοδος υπολογισμού της ηλικίας μέσα από τους δακτυλίους των κορμών των δένδρων και αποδείχτηκε ακριβέστερη εκείνης του άνθρακα. Πάντως η μέθοδος με τον ¹⁴C εξακολουθεί να είναι εν χρήσει, κυρίως για την πιστοποίηση της αυθεντικότητας των έργων τέχνης.

Εφαρμογές στην ιατρική

Η χρήση ραδιοϊσοτόπων στην ιατρική καλύπτει πολλές εφαρμογές, τόσο στη διαγνωστική, όσο στη θεραπευτική (πυρηνική ιατρική).

Ραδιοθεραπεία

Τα διάφορα είδη κυττάρων δεν προσβάλλονται με τον ίδιο τρόπο από τις ακτινοβολίες. Μερικά απ’ αυτά είναι ανθεκτικά, ενώ άλλα προσβάλλονται εύκολα. Έτσι, με κατάλληλη ακτινοβολία μπορεί να γίνει καταστροφή των «ασθενών», χωρίς να προξενείται βλάβη στα υγιή. Για παράδειγμα ο καρκίνος, του θυρεοειδούς μπορεί να καταπολεμηθεί με το ραδιοϊσότοπο ¹³¹I.

Διάγνωση

Ορισμένα ραδιοϊσότοπα έχουν αποδειχθεί πολύ αποτελεσματικά ως ιχνηθέτες σε ορισμένες διαγνωστικές διαδικασίες. Αυτό συμβαίνει γιατί τα ραδιοϊσότοπα εύκολα μπορούν να αντικαταστήσουν τα αντίστοιχα φυσικά ισότοπα, ενώ εύκολα μπορούν να ανιχνευθούν, ακόμη κι όταν βρίσκονται σε ίχνη, με τη βοήθεια οργάνων. Για παράδειγμα φέρνουμε τη χρήση του ⁹⁹Tc (τεχνήτιο) σε ραδιογραφικές διατάξεις σάρωσης, που πραγματοποιούνται με βάση την κατανομή του ραδιοϊσοτόπου στο όργανο που εξετάζεται. Κατ' αυτό τον τρόπο διαπιστώνουμε την καλή λειτουργία οργάνων, π.χ. καρδιάς ή ανίχνευση κακοήθων όγκων στον εγκέφαλο κλπ.

Εφαρμογές στην τεχνολογία

Χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων εφαρμογών είναι:

1. Παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. Αυτή γίνεται με τη βοήθεια πυρηνικών αντιδραστήρων και αποτελεί τη σημαντικότερη εφαρμογή των ραδιοϊσοτόπων στη βιομηχανία.

2.Μέτρηση και έλεγχος του πάχους μεταλλικών ή πλαστικών επιφανειών. Αυτή γίνεται με ακτινοβολία που διαπερνά το φύλλο και η οποία η απορροφάται ανάλογα με το πάχος του υλικού.

3. Εντοπισμός διαρροών σωληνώσεων. Αυτό μπορεί να γίνει με προσθήκη ενός ραδιοϊσοτόπου σ’ ένα αντλούμενο υγρό ή αέριο, οπότε με τη βοήθεια ενός μετρητή, π.χ. Geiger - Muller, εύκολα μπορούμε να διαπιστώσουμε από που διαφεύγει.

4. Μέτρηση της στάθμης υγρών ή στερεών σε δεξαμενή. Και στην περίπτωση αυτή μετριέται η απορροφούμενη ραδιενεργός ακτινοβολία, καθώς η απορρόφηση αυξάνει, όταν το υλικό γεμίζει τη δεξαμενή και παρεμβάλλεται στην πορεία των ακτίνων.

5. Συντήρηση ορισμένων τροφίμων, χάρη στη μικροβιοκτόνο δράση των ακτινοβολιών.