Những ứng dụng của đồng vị phóng xạ và công nghệ bức xạ

- Những ứng dụng của đồng vị phóng xạ và công nghệ bức xạ .
- Đề xuất của tiến sĩ Albert Einstein về sự tương đương năng lượng – khối lượng và các khám phá về năng lượng nguyên tử tạo con đường cho các ứng dụng không giới hạn của phóng xạ và đồng vị phóng xạ trong các ngành công nghiệp, y tế, nông nghiệp và nghiên cứu hướng tới hòa bình và tiến bộ của nhân loại.
- Các ứng dụng của các đồng vị phóng xạ và các kỹ thuật bức xạ đóng một vai trò to lớn trong các quốc gia phát triển.
- Các hiệu ứng quang điện liên quan đến các hạt có trong hiện tượng phóng xạ – photon và electron.
- Việc khởi công xây dựng các lò phản ứng hạt nhân trong năm 1942 của Enrico Fermi tạo ra con đường cho việc sử dụng năng lượng nguyên tử vì mục đích hòa bình bằng cách sử dụng bức xạ và đồng vị phóng xạ.
- Một thập kỷ trước phát kiến của Einstein, thế giới đã chứng kiến việc phá hiện tia X của giáo sư Roentgen, khám phá sự phóng xạ tự nhiên của giáo sư Henry Becquerrel và khám phá về các electron của giáo sư J.J.
- Những hiện tượng phóng xạ tự nhiên, đặc biệt là với các khám phá về chế tạo hạt nhân phóng xạ nhân tạo, đã cung cấp một công cụ mạnh cho việc sử dụng các nguyên tử và phóng xạ với một loạt các ứng dụng hòa bình, đưa đến sự tiến bộ của nhân loại.
- Sự tương tác giữa phóng xạ với vật liệu được thử nghiệm để thu thập các thông tin là cơ sở trong quá trình đo lường cho các ứng dụng phóng xạ và đồng vị phóng xạ.
- Nguồn bức xạ phát ra tia alpha, bêta, gam-ma và nơtron;.
- Những quá trình tương tác có thể là sự hấp thụ, sự tán xạ, sự ion hóa hay phát bức xạ thứ cấp;.
- Sơ đồ nguyên lý đo đạc ứng dụng bức xạ.
- Có ba dạng cơ bản khác nhau của những ứng dụng những đồng vị phóng xạ và bức xạ.
- Dạng đầu tiên phụ thuộc vào hiện thực ảnh hưởng của bức xạ đến vật chất.
- Thuộc tính này được sử dụng trong liệu pháp ung thư phóng xạ, khử trùng các sản phẩm y học, sự chiếu xạ thực phẩm, tăng liên kết chéo trong pôlime vân vân..
- Những ứng dụng trong công nghiệp của chất đồng vị sử dụng những hiệu ứng của sự bức xạ trên vật liệu dẫn tới sự định giá những thuộc tính định tính và định lượng của vật chất.
- Mọi ứng dụng này đều yêu cầu những đồng vị phóng xạ hay nguồn bức xạ thích hợp..
- SẢN PHẨM ĐỒNG VỊ PHÓNG XẠ VÀ NGUỒN PHÓNG XẠ.
- Một lượng phong phú các đồng vị phóng xạ được sản xuất trong những lò phản ứng hạt nhân.
- Cả nguồn Côban-60 phóng xạ, được sử dụng rộng rãi như nguồn bức xạ trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm, cũng được sản xuất trong những lò phản ứng năng lượng hạt nhân.
- Những đồng vị phóng xạ này tiếp tục được xử lý trong những phòng thí nghiệm/ô “nóng” với sự thông hơi và thiết bị bốc dỡ từ xa đặc biệt.
- Ngoài ra nhiều đồng vị phóng xạ hữu ích được tách ra từ những nhiên liệu đã cháy và tiếp tục xử lý (Bảng 1).
- Rất nhiều loại đồng vị khác nhau được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp.
- Những đồng vị này đang được sử dụng rộng rãi trong thực tiễn chụp ảnh công nghiệp.
- Các đồng vị phóng xạ được tiếp tục xử lý trong ô “nóng” để xác định đồng vị, đo lường hoạt độ và đóng viên.
- CÁC KỸ THUẬT BỨC XẠ.
- Chất đồng vị phóng xạ phát tia gamma có những ứng dụng quan trọng trong chụp ảnh công nghiệp.
- Chụp ảnh phóng xạ là kỹ thuật mà nguồn kín đặt ngoài máy chụp ảnh (camera)/ máy chiếu (projector) phóng xạ.
- Có hơn 1000 loại camera chụp ảnh phóng xạ được sử dụng..
- Buồng gam-ma cũng còn có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng nghiên cứu khác, khi có yêu cầu chiếu bức xạ vào vật liệu với những bức xạ ion hóa có liều thay đổi..
- Nói chung các nguồn đo mức được sử dụng trong quá trình đo lường công nghiệp.
- Phương pháp bao gồm hiều dạng cấu hình khác nhau của các nguồn, detector, vật liệu được kiểm tra tùy theo đặc điểm của bức xạ / vật liệu và loại chẩn đoán.
- Hàng chục đồng vị trong số khoảng 1000 đồng vị được sử dụng trong các thiết bị theo dõi hạt nhân.
- Sử dụng thường xuyên nhất là nguồn đồng vị: phát hạt alpha Po-210, Pu-239 và Am-241.
- Kỹ thuật này sử dụng thực tế là càng nhiều chất hơn giữa nguồn và detector, bức xạ thông qua càng ít.
- Bằng cách đo lường số lượng bức xạ vượt qua khối vật liệu mà có thể xác định được một số thông số..
- CÁC ỨNG DỤNG.
- Hiện nay đồng vị phóng xạ đang được sử dụng trong tất cả các ngành công nghiệp bao gồm cả luyện thép, hóa chất và tổng hợp hoá dầu, điện hạt nhân và nhiệt điện và các cơ sở kỹ thuật công nghiệp nặng.
- Ngày nay phương pháp chụp ảnh phóng xạ bằng cách sử dụng nguồn bức xạ gamma cobalt-60 và iridium-192 được sử dụng rộng rãi nhấẩttong số các phương pháp NDT bảo đảm chất lượng công trình..
- Diệt trùng bằng phóng xạ.
- Bức xạ trị liệu là phương pháp ưa thích cho sự diệt trùng các sản phẩm và thiết bị y tế trên khắp thế giới.
- Bức xạ gamma và điện tử cũng có thể được sử dụng tiêu diệt các vi sinh gây bệnh trong bùn nước thải.
- Bùn sau xử lý như vậy là an toàn, hoặc được sử dụng vào môi trường hoặc sử dụng như là phân bón, thức ăn gia súc..
- Thủy lực học phóng xạ (isotope hydrology) đã nổi lên như là một môn khoa học riêng biệt và đã được minh chứng có giá trị trong lĩnh vực quản lý tài nguyên nước, điều rất quan trọng với nhiều quốc gia.
- Lò phản ứng sản xuất những chất đồng vị cũng như những chất đồng vị môi trường (cả phóng xạ lẫn bền) được sử dụng để khảo sát nguồn gốc của nguồn nước và những vấn đề xây dựng dân dụng.
- Tìm chỗ hỏng bằng sử dụng vết phóng xạ (Trouble shooting using radiotracers) .
- Những đồng vị phóng xạ được sử dụng như những đồng vị đánh dấu là những công cụ duy nhất để chẩn đoán những vấn đề trong những quá trình sản xuất công nghiệp, từ sự dò tìm rò rỉ trong những ống dẫn chôn ngầm dưới đất đến sự đánh giá các chức năng hoạt động của những lò phản ứng hóa học.
- Gần như mọi nhà máy sản xuất thép sử dụng những đồng vị phóng xạ để theo dõi sản phẩm trong những lò luyện sắt lót gạch chịu lửa.
- Thủy ngân phóng xạ thường được sử dụng để kiểm tra thủy ngân trong những nhà máy sản xuất sôđa ăn da..
- Xử lý bức xạ (Radiation Processing) .
- Xử lý bức xạ công nghiệp đang mở rộng một cách nhanh chóng vùng sử dụng bức xạ năng lượng cao cho sự sản xuất các vật liệu công nghiệp mới và tốt hơn.
- Bức xạ năng lượng cao trong khi xuyên qua vật chất sẽ gây ion hóa và kích thích những phân tử.
- Sự xử lý bức xạ nhằm sử dụng một cách thành công những biến đổi hóa – lý này để sinh ra những sản phẩm mới có những tính chất được cải tiến..
- Về cơ bản, xử lý bức xạ công nghiệp bao gồm bắn phá các vật liệu bằng bức xạ năng lượng cao dưới những điều kiện được kiểm soát để đưa ra những thay đổi mong muốn trong vật liệu.
- Các nguồn gamma (Co-60 và Cs-137) và thiết bị dòng electron (electron beam: EB) dựa trên công nghệ cao được sử dụng rộng rãi trong xử lý bức xạ.
- hơn 50% của toàn bộ thiết bị y tế sử dụng một lần được khử trùng bằng bức xạ của Co-60 dựa trên thiết bị bức xạ.
- Thiết bị EB được sử dụng trong xử lý polimer, chế biến, ghép nối phân tử hoá chất bằng bức xạ (radiation crosslinks) cho dây và cáp điện, nhuộm màu bằng bức xạ cho đá quý (ngọc).
- Phát năng lượng từ những nguồn đồng vị phóng xạ.
- Máy phát nhiệt đồng vị (Radioisotopes Thermal Generators: RTG) được sử dụng ngày càng tăng trong những tàu vũ trụ, đèn hải đăng định vị từ xa, và những ứng dụng trong y học.
- Những nguồn thường được sử dụng là Sr-90 và Pu-238.
- Nhiệt được phát sinh bởi sự phân rã hạt nhân được chuyển thành điện năng bằng việc sử dụng những cặp nhiệt điện và nguồn điện cỡ vài hàng trăm oát có thể tạo bằng RTG có thiết kế thích hợp.
- Pu-238 được sử dụng rộng rãi như là một tế bào tim mạch để phát những xung điện điều chỉnh nhịp đập tim..
- Nhánh mới này dùng dược phẩm phóng xạ cho chẩn đoán những bệnh xác định, theo dõi và nhận diện sự phát triển và diễn tiến của chúng.
- Phương pháp này cũng tham gia điều trị những bệnh nhất định với sự sử dụng dược phẩm phóng xạ..
- Trong chẩn đoán, hai dạng kỹ thuật được sử dụng rộng rãi, cụ thể là kỹ thuật trong-cơ thể (in-vivo) và trong-ống nghiệm (in-vitro).
- Đối với nghiên cứu in-vivo, một dược phẩm phóng xạ thực sự phân tán vào cơ thể của bệnh nhân trong khi đó trong kỹ thuật in-vitro không có dược phẩm phóng xạ nào phân tán vào cơ thể của bệnh nhân, và đánh giá tỉ mỉ số lượng các hoóc môn, thuốc và các chế phẩm sinh học hoà tan trong mẫu máu được thực hiện với giúp đỡ của các đồng vị phóng xạ trong phòng thí nghiệm.
- Trong những nghiên cứu không – hình ảnh, động học và phân bố sinh học của dược phẩm phóng xạ phân tán trong cơ thể được nghiên cứu với sự giúp đỡ của các thiết bị hạt nhân thích hợp.
- Nghiên cứu hình ảnh với các hạt nhân phóng xạ là phần chính yếu của y học hạt nhân ngày nay..
- Tạo ảnh hạt nhân phóng xạ (Radio Nuclide Imaging: RNI).
- X-quang đã được sử dụng trong nhiều năm cho việc chụp các hình ảnh của các cơ quan nội tạng.
- Tạo ảnh phóng xạ đang giữ một vai trò hữu ích ngày càng tăng trong thực hành lâm sàng thường ngày.
- Phân tích miễn dịch phóng xạ.
- Phân tích miễn dịch phóng xạ (Radio immunoassay: RIA), như tên gọi được đề nghị, là một kỹ thuật dựa trên các đo lường hoạt độ phóng xạ và phản ứng hoá học của hệ miễn dịch (immunochemical) giữa một hoóc môn và một kháng thể độc chống lại hoóc môn đó..
- Ứng dụng chữa bệnh dược phẩm phóng xạ.
- Dược phẩm phóng xạ cũng có thế sửdụng trong việc điều trị của một số bệnh.
- Sử dụng iodine-131 trong việc điều trị quá chức năng của tuyến giáp (hyper thyrodism) là một ví dụ nổi bật của điều trị với đồng vị phóng xạ xâm nhập bên trong cơ thể.
- Iodine-131 cũng được sử dụng trong điều trị bệnh ung thư tuyến giáp bằng cách tiêu diệt mô ung thư tuyến giáp còn dư sau khi phẫu thuật điều trị tuyến giáp, và bằng cách cho I-131 tập trung nơi di căn.
- Phophorus-32, đồng vị điều trị khác, được sử dụng cho việc chữa trị bệnh hiếm, được gọi là polycythemia Vera.
- Một số dược phẩm phóng xạ mới khác sử dụng trị liệu bệnh ung thư cũng được phát triển và chúng được dự kiến sẽ cung cấp công cụ mới trong việc điều trị các bệnh ung thư..
- Các đồng vị phóng xạ và công nghệ bức xạ đang được sử dụng theo nhiều cách trong nông nghiệp để cung cấp những thông tin mà chúng có thể là không bảo đảm có được theo bất kỳ phương pháp nào khác:.
- Sử dụng phốt pho phóng xạ như nguyên tử đánh dấu đã cho phương pháp xác nhận loại phốt phát mà thỏa mãn một cách tốt nhất cho đất đai và cây trồng..
- Sử dụng những nguyên tố đánh dấu trong phân bón dinh dưỡng, cơ chế của sự quang hợp, bảo vệ thực vật bao gồm hoạt động của thuốc trừ sâu, sự trao đổi chất trong cây, vân vân..
- Sự biến đổi phóng xạ được sử dụng vô cùng rộng rãi trong nhiều quốc gia để nâng cao sản lượng, tạo các loại giống cây trồng có chất dinh dưỡng cao hơn, như các giống lạc, lúa, cây xanh v.v..
- Xử lý bức xạ cà phê hạt bằng cách sử dụng electrons nhanh, nâng cao chất lượng sản phẩm..
- Microtron cũng được sử dụng như là một nguồn mạnh phát bức xạ hãm (bremsstrahlung) bằng cách bắn electrons nhanh vào bia có Z cao được đặt ở phần cuối của kênh khai thác.
- Những electrons và bức xạ hãm năng lượng cao đang được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu về quang phân hạch, quang phân tích kích hoạt, chiếu xạ các thiết bị bán dẫn, v.v.
- Microtron cũng được sử dụng như là một phương tiện nguồn neutrons bằng việc thiết lập một thiết bị chuyển đổi neutron ở cuối kênh khai thác và sử dụng phản ứng (γ, n) để sản xuất neutrons.
- Các neutrons nhiệt với thông lượng lên đến 107 n/cm2.sec thu được bằng cách sử dụng thiết bị chuyển đổi neutron chế tạo từ đĩa beryllium có độ dày khác nhau.
- Những neutrons được sử dụng để phân tích kích hoạt neutron cho các mẫu địa chất và môi trường, và cho thử nghiệm chụp ảnh neutron..
- Mức độ của sự giảm phụ thuộc vào dạng, năng lượng và thông lượng của bức xạ sử dụng.
- Khi một bán dẫn được chiếu xạ với bức xạ năng lượng cao, các khuyết tật hình thành sẽ đóng vai những trung tâm tái hợp và dẫn tới làm giảm hạt mang thừa..
- Điều này có thể được đạt được bằng việc chiếu điôt bằng bức xạ năng lượng cao.
- Khảo sát sinh vật học phóng xạ .
- Các kết quả được so sánh với phản ứng chiếu xạ chính xác bằng bức xạ Co-60.
- Các hiệu quả các sinh học tương đối (Relative Biological Effectiveness: RBE) tại các liều khác nhau được tính toán tham chiếu với việc chiếu xạ chính xác bức xạ gamma Co-60.
- Ba giống saccharomyces cerevisiae lưỡng bội với sự nhạy cảm phóng xạ và các đặc tính di truyền khác nhau được sử dụng cho việc nghiên cứu khả năng sống và biến đổi gene bằng cách sử dụng electrons năng lượng cao và bức xạ gamma Co-60.
- Các RBE đối với cảm ứng biến đổi gien ở những suất liều khác nhau đã được nghiên cứu tính toán bằng cách so sánh độ dốc của kết quả biến đổi gene với kết quả khi chiếu xạ bằng bức xạ gamma chính xác Co-60..
- Các ứng dụng của công nghệ bức xạ và đồng vị phóng xạ thật sự là không giới hạn.
- Các ứng dụng của laser bức xạ trong y tế và các ngành công nghiệp chưa được trình bày ở đây..
- Các ứng dụng của công nghệ bức xạ và đồng vị phóng xạ đã đóng góp vai trò quan trọng trong sự phát triển quốc gia.
- Rất nhiều ứng dụng thú vị của công nghệ bức xạ và đồng vị phóng xạ được dự kiến trong tương lai