هفت کاربرد مواد رادیواکتیو

کاربرد مواد رادیواکتیو یا NORM در بسیاری از مواد طبیعی از جمله برخی از ذخایر نفت و گاز یافت می‌شود. هنگامی که NORM از ذخایر نفت و گاز به سطح در جریان‌های تولیدی منتقل شوند، می‌تواند رسوب کنند و در داخل رشته‌های لوله و تجهیزات سطحی تجمع یابند. به‌طورکلی، کارکنان می‌توانند در مجاورت تجهیزات فرایند و لوله‌های حاوی تجمعات NORM بدون هیچ‌گونه خطر قابل‌توجهی برای سلامتی کار کنند. موادی که حاوی رادیونوکلئیدهای طبیعی هستند. سطوح آنها به دلیل عملیات تکنولوژیکی متمرکز هستند، مواد رادیواکتیو طبیعی با فناوری پیشرفته (TENORM) نامیده می‌شوند. در ادامه با هفت کاربرد مهم و مطرح از مواد پرتوزا در صنایع و بخشهای گوناگون آشنا خواهیم شد.

مقدمه ای بر مواد رادیواکتیو

مواد رادیواکتیو یا مواد پرتوزا پس از پایان عملیات و حذف سوخت (از هسته رآکتور) در راکتور و تأسیسات پشتیبانی وجود دارند. قرارگیری در معرض این مواد رادیواکتیو در هنگام به کار انداختن ممکن است عواقبی برای کارگران داشته باشد. مردم همچنین ممکن است به طور بالقوه در معرض کاربرد مواد رادیواکتیو قرار بگیرند که در طول فرایند خارج‌کردن در محیط‌زیست منتشر می‌شوند. مواد رادیواکتیو طبیعی (NORM) بخشی از زمین هستند و اکثر رادیونوکلئیدها در NORM (عمدتاً رادیوم و رادون) از تجزیه اورانیوم و توریم به وجود می‌آیند. فعالیت‌های انسانی و فرایندهای فناوری مانند سوزاندن سوخت‌های فسیلی، استخراج مواد معدنی و کاربرد کود اغلب غلظت رادیونوکلئیدها را در مواد رادیواکتیو افزایش می‌دهند شیوه‌های صنعتی که شامل منابع طبیعی می‌شوند اغلب رادیونوکلئیدها را تا حدی متمرکز می‌کنند این موضوع ممکن است برای انسان و محیط‌زیست خطر ایجاد کند. برای شناخت بیشتر مواد پرتوزا می‌توانید به مطلب رادیواکتیو چیست؟ مراجعه کنید.

کاربردهای صنعتی مواد رادیواکتیو

در فرایندهای صنعتی، وجود طیف وسیعی از تکنیک‌های غیرنفوذی که می‌توانند به طور مؤثر از طریق دیواره‌های مخزن و لوله برای اندازه‌گیری پارامترهای فرایند و شناسایی مشکلات کارخانه نگاه کنند، مفید است. کاربرد مواد رادیواکتیو، به‌ویژه آنهایی که تشعشعات گاما و ذرات نوترون را ساطع می‌کنند، برای این اهداف مناسب هستند. همچنین طی سال‌ها برای موارد صنعتی کاربرد دارند. مواد رادیواکتیو برای بازرسی قطعات فلزی و یکپارچگی جوش‌ها در طیف وسیعی از صنایع استفاده می‌شود. رادیوگرافی گاما مانند چمدان‌های صفحه‌نمایش اشعه ایکس در فرودگاه‌ها عمل می‌کند و به‌جای دستگاه حجیم موردنیاز برای تولید اشعه ایکس، تنها چیزی که برای تولید پرتوهای گامای مؤثر لازم است، یک گلوله کوچک از مواد رادیواکتیو در یک کپسول تیتانیوم است.

کاربردهای پزشکی مواد رادیواکتیو

ایزوتوپ‌های رادیواکتیو دارای خواص شیمیایی مشابه ایزوتوپ‌های پایدار همان عنصر هستند. این ایزوتوپ‌ها تشعشعاتی از خود ساطع می‌کنند که قابل‌تشخیص هستند. مواد رادیواکتیو می‌توانند برای تشخیص و درمان بیماری‌ها یا در تحقیقات پزشکی مفید باشند. یکی از کاربرد مواد پرتوزا این است که حدود یک‌سوم از بیماران در بیمارستان‌ها با استفاده از اشعه یا مواد رادیواکتیو تشخیص یا درمان می‌شوند که این شاخه از پزشکی را پزشکی هسته‌ای می‌نامند. برای تشخیص، مقدار کمی از مواد تزریق، استنشاق یا بلعیده می‌شود. مواد در منطقه موردمطالعه و جایی که فوتون ساطع می‌شوند، جمع‌آوری خواهند شد. آنها می‌توانند به پزشکان در شناسایی و اندازه‌گیری تومورها یا مشاهده مشکلات یک عضو کمک کنند. به‌عنوان‌مثال، تکنسیوم-99m برای تشخیص مشکلات استخوان، قلب یا سایر اعضای بدن و ید رادیواکتیو در تصویربرداری از غده تیروئید استفاده می‌شود.

کاربرد مواد رادیواکتیو در تولید انرژی

از دیگر کاربرد مواد رادیواکتیو این است که بسیاری از منابع انرژی با رادیواکتیویته مرتبط هستند. برخی از نیروگاه‌ها از سوخت هسته‌ای برای تولید انرژی گرمایی استفاده می‌کنند که برای تولید برق استفاده می‌شوند. درحالی‌که برخی از نیروگاه‌ها از منابع طبیعی مانند زغال‌سنگ و سایر سوخت‌های فسیلی که حاوی مواد رادیواکتیو هستند، استفاده می‌کنند. مواد رادیواکتیو موجود در این منابع ممکن است هنگام تولید، انتقال و سوزاندن برای تولید گرما و برق متمرکز شوند.

در چرخه پیچیده تولید سوخت هسته‌ای و استخراج انرژی از اورانیوم، اسید نیتریک نقش حیاتیِ یک حلال استراتژیک را برای خالص‌سازی کیک زرد ایفا می‌کند؛ جایی که کیفیت پایین حلال می‌تواند راندمان راکتورها را تحت‌الشعاع قرار دهد. برای صنایعی که با چنین دقت میکرونی و استانداردهای سخت‌گیرانه‌ای سر و کار دارند، حذف واسطه‌های تجاری تنها راه اطمینان از اصالت و غلظت واقعی محصول است. با خرید مستقیم نیتریک اسید از تولید کننده، شما نه تنها به خلوص تضمین شده برای واکنش‌های حساس هسته‌ای دست پیدا می‌کنید، بلکه هزینه‌های سربار تأمین مواد اولیه در این صنعت گران‌قیمت را نیز به حداقل می‌رسانید.

نوآوری های کشاورزی به کمک مواد رادیواکتیو

از دیگر کاربرد مواد رادیواکتیو این است که رادیوایزوتوپ‌ها به‌عنوان ابزار تحقیقاتی برای توسعه سویه‌های کشاورزی جدید استفاده می‌شوند. مواد رادیواکتیو محصولات مقاوم به خشکی، مقاوم به بیماری و باکیفیت بالا تولید می‌کنند. عناصر رادیواکتیو انواع تشعشعات را ساطع خواهند کرد و ذرات انرژی‌ای که ایجاد می‌شود در فرایند پوسیدگی در مراقبت‌های بهداشتی، کشاورزی و به طور گسترده در علوم و تحقیقات پایه استفاده می‌شوند. قرارگیری در معرض رادیواکتیو می‌تواند کیفیت و بهره‌وری محصولات کشاورزی را با مدیریت حشرات، آفات و بیماری‌ها بهبود بخشد.

کاربرد مواد رادیواکتیو در تحقیقات علمی

کاربرد مواد رادیواکتیو در بسیاری از آزمایشگاه‌ها در طیف وسیعی از زمینه‌های علوم و مهندسی وجود دارد. محققان پزشکی از مواد رادیواکتیو برای توسعه و آزمایش اثربخشی داروها و درمان‌های جدید و برای انجام این کار، از آشکارسازهای تخصصی به نام ردیاب‌ها استفاده می‌کنند که نحوه حرکت مواد را در یک شخص یا حیوان ردیابی خواهد کرد. ردیاب‌ها نشان می‌دهند که داروها یا درمان‌ها کجا با بدن تعامل دارند، بنابراین پزشکان می‌توانند بیماری را تشخیص دهد و درمان کنند.

حفاظت از محیط زیست با مواد رادیواکتیو

حجم عظیم ضایعات و کاربرد مواد رادیواکتیو طبیعی که سالانه توسط صنایع استخراج در سرتاسر جهان تولید می‌شود، شایسته توجه سازمان حفاظت از محیط‌زیست و نهادهای نظارتی است. آژانس بین‌المللی انرژی اتمی استانداردها و اصول ایمنی در برابر تشعشعات را ایجاد و شیوه‌های مرتبط با استفاده از پرتوهای یونیزان را توصیف می‌کند. استفاده از این اصول ایمنی تضمین خواهد کرد که محیط به‌اندازه کافی در برابر مواد رادیواکتیو محافظت شود. زمان، مسافت و اقدامات محافظ، قرارگیری در معرض مواد رادیواکتیو را به حداقل می‌رسانند

امنیت و ایمنی در کار با مواد رادیواکتیو

بعد از بررسی کاربرد مواد رادیواکتیو نوبت به نحوه استفاده از آنها می‌رسد. حمل‌ونقل مواد رادیواکتیو یک عملیات ضروری در صنعت هسته‌ای است که بدون آن تولید انرژی هسته‌ای امکان‌پذیر نخواهد بود. باتوجه‌به ماهیت مواد رادیواکتیو، بسیار مهم است که روش‌های حمل‌ونقل و ذخیره‌سازی ایمن باشند. زمان مصرفی در نزدیکی مواد رادیواکتیو را به حداقل برسانید. تاحدامکان فاصله بین خود و منبع تشعشع را حفظ کنید. باید از محافظ مناسب برای رادیونوکلئید استفاده نمود.

آیا در خانه ما هم مواد رادیواکتیو وجود دارد؟

هنگامی که صحبت از مواد رادیواکتیو می‌شود ، تمام ذهن‌ها به سمت راکتورهای هسته ای و سیستم های پیچیده‌ی مهندسی می‌رود ، اما باید بدانید که ما به طور روزمره با مواد رادیواکتیو ضعیف و بی خطر دست و پنجه نرم می‌کنیم. برای مثال اگر در خانه خود از سنگ گرانیت یا ظرف های شیشه ای قدیمی سبز رنگ استفاده می‌کنید ، باید بدانید که شما با مقدار ناچیزی از اورانیوم یا توریوم سر و کار دارید . البته که جای نگرانی وجود ندارد به این دلیل که مقدار تابش ساطع شده از این وسایل بسیار کمتر از مقدار تابش روزانه‌ای است که به طور طبیعی از نور خورشید به ما می‌رسد ، است. همچنین شاید برایتان جالب باشد که بدانید خوراکی هایی مانند موز ، سیب زمینی یا حتی برخی آجیل‌ها به دلیل جذب مقداری پتاسیم از خاک ، به طور کاملا طبیعی حاوی ایزوتوپ رادیواکتیو «پتاسیم – ۴۰» می‌باشند. قابل توجه است که این مقدار نیز آسیب زا و خطرناک نیست. 

سوالات متداول 

۱- کاربردهای مفید مواد رادیواکتیو در صنعت چیست؟

مهم‌ترین کاربرد مواد رادیواکتیو در صنعت این است که به‌عنوان ردیاب برای نظارت بر جریان سیال و فیلتراسیون، تشخیص نشتی و اندازه‌گیری سایش و خوردگی موتور تجهیزات فرایند استفاده می‌شود.

۲- بیشترین استفاده از مواد رادیواکتیو چیست؟

امروزه کاربرد مواد رادیواکتیو برای بهره‌مندی بشر از پرتوها در پزشکی، دانشگاهی و صنعت و همچنین برای تولید برق وجود دارد و علاوه بر این در زمینه‌هایی مانند کشاورزی، باستان‌شناسی، اکتشاف فضا و زمین‌شناسی (از جمله معدن) و بسیاری دیگر استفاده می‌شود.

۳- مضرترین ماده رادیواکتیو چیست؟

ذرات آلفا در مقایسه با اشعه گاما و ذرات بتا مضرترین خطر داخلی هستند و در کاربرد مواد رادیواکتیو که ذرات آلفا و بتا از خود ساطع می‌کنند هنگام بلع، استنشاق، جذب یا تزریق مضر هستند.

۴- سطح ایمن قرارگیری در معرض مواد رادیواکتیو چقدر است؟

هنگام مواجه‌شدن با کاربرد مواد رادیواکتیو و حد مجاز سالانه قرارگیری در معرض تابش برای یک عضو معمولی 1 mSv در سال یا 1000 µSv در سال است و به‌عنوان یک کارگر در معرض مواد رادیواکتیو این مقدار به 20 mSv در سال می‌رسد.

۵- چگونه مواد رادیواکتیو به روشی ایمن ذخیره می‌شوند؟

مواد رادیواکتیو باید در ظروف سرب‌دار نگهداری شوند تا اطمینان حاصل کنند که در هنگام ذخیره‌سازی در معرض محیط قرار نمی‌گیرند. اقدامات احتیاطی اولیه مانند استفاده از عینک و شستن دست‌ها پس از استفاده از کاربرد مواد رادیواکتیو باید انجام شود.