به گزارش خبرگزاری مجله آرونو، رادیوایزوتوپ‌ها یا رادیونوکلئیدها از مهم‌ترین دستاوردهای فناوری هسته‌ای هستند که امروزه در پزشکی، صنعت، کشاورزی و تحقیقات علمی نقشی حیاتی ایفا می‌کنند. این مواد در واقع ایزوتوپ‌های ناپایدار برخی عناصر شیمیایی‌اند که طی فرآیند واپاشی هسته‌ای، پرتوهای یونیزان ساطع کرده و به حالت پایدار می‌رسند.
برخلاف تصور عمومی که واژه‌های «پرتو» و «رادیواکتیو» را مترادف با خطر می‌دانند، رادیوایزوتوپ‌ها ابزار قدرتمندی برای تشخیص بیماری‌ها، درمان سرطان، افزایش بهره‌وری صنعتی و حتی توسعه کشاورزی نوین محسوب می‌شوند.
ماهیت علمی رادیوایزوتوپ‌ها
هر عنصر شیمیایی با تعداد ثابتی پروتون شناخته می‌شود، اما تعداد نوترون‌های آن می‌تواند متفاوت باشد. این تغییر، ایزوتوپ‌های مختلف را ایجاد می‌کند.
-
ایزوتوپ‌های پایدار → بدون تابش رادیواکتیو
-
ایزوتوپ‌های ناپایدار (رادیوایزوتوپ‌ها) → واپاشی و انتشار پرتوهای یونیزان
انواع پرتوهای منتشرشده:
-
آلفا (α): سنگین، کم‌نفوذ اما با توان یونیزاسیون بالا
-
بتا (β): الکترون یا پوزیترون با انرژی زیاد
-
گاما (γ): فوتون‌های پرانرژی با قدرت نفوذ بسیار بالا
این پرتوها اگرچه باید تحت کنترل باشند، اما کاربردهای بی‌شماری در تشخیص پزشکی و فرایندهای صنعتی دارند.
روش‌های تولید رادیوایزوتوپ‌ها
کشورها برای تولید رادیوایزوتوپ‌ها از چهار فناوری اصلی بهره می‌برند:
شکافت هسته‌ای در راکتور
تولید ایزوتوپ‌هایی مانند ید -۱۳۱، مولیبدن -۹۹ و زنون -۱۳۳
توان تولید انبوه، اما نیازمند جداسازی دقیق
بمباران ذرات باردار در شتاب‌دهنده‌ها
کاربرد ویژه در تولید ایزوتوپ‌های پزشکی کوتاه‌عمر (مثل فلور -۱۸ در PET)
فعال‌سازی نوترونی
نمونه شاخص: کبالت -۶۰ برای پرتودرمانی و استریل‌سازی ابزار پزشکی
ژنراتورهای رادیونوکلئیدی
ایزوتوپ مادر → ایزوتوپ دختر کوتاه‌عمر
نمونه مشهور: مولد مولیبدن -۹۹ / تکنسیم -۹۹m که روزانه در هزاران اسکن پزشکی استفاده می‌شود.
کاربردهای رادیوایزوتوپ‌ها
۱. پزشکی هسته‌ای
-
تکنسیم -۹۹m: پرکاربردترین ایزوتوپ تصویربرداری پزشکی (بیش از ۳۰ میلیون اسکن سالانه)
-
ید -۱۳۱: درمان پرکاری تیروئید و سرطان تیروئید
-
ایزوتوپ‌های هدفمند: در حال توسعه برای درمان مستقیم تومورهای سرطانی
۲. صنعت
-
کنترل کیفیت جوشکاری
-
سنجش ضخامت ورق‌های فلزی
-
آشکارسازی نشتی لوله‌ها
-
بررسی ساختار بتن و مصالح
۳. کشاورزی و تحقیقات
-
ردیابی مواد مغذی در خاک
-
بهبود گونه‌های گیاهی
-
کنترل آفات
-
تحقیقات بنیادی در فیزیک و شیمی
چالش‌ها و ملاحظات ایمنی
با وجود فواید گسترده، پرتوهای یونیزان می‌توانند برای انسان خطرناک باشند. به همین دلیل رعایت اصول ایمنی ضروری است:
-
استفاده از حفاظ‌های سربی و بتنی
-
مدیریت پسماندهای هسته‌ای بلندعمر
-
حل مشکل زنجیره تأمین ایزوتوپ‌های کوتاه‌عمر
-
نیاز به سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های راکتور و شتاب‌دهنده‌ها
آینده تولید رادیوایزوتوپ‌ها
جهان در حال حرکت به سمت تولید ایزوتوپ‌ها با شتاب‌دهنده‌ها و روش‌های غیرشکاف هسته‌ای است تا حجم پسماند و خطرات ایمنی کاهش یابد.
همچنین، درمان‌های نوین سرطان با رادیوایزوتوپ‌های هدفمند (Targeted Radionuclide Therapy) در حال گسترش هستند و پیش‌بینی می‌شود این حوزه طی سال‌های آینده سهم بزرگی در بازار داروهای پیشرفته داشته باشد.
رادیوایزوتوپ‌ها نماد همگرایی دانش هسته‌ای با سلامت و صنعت هستند. از اتاق عمل تا خطوط تولید صنعتی، ردپای آن‌ها دیده می‌شود. توسعه فناوری بومی، ایمنی در استفاده و سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌ها، کلید بهره‌برداری پایدار از این ظرفیت علمی ارزشمند است.
