سميت العناصر المشعة بهذا الاسم ليس لأنها تشع موجات لاسلكية كما يظن البعض ، ولكنها تشع موجات مختلفة من الأشعة القوية إما أشعة جاما أو ألفا أو بيتا ، وتكون هذه العناصر ذات أنوية غير مستقرة ، لذا تقوم بالإشعاع حتى تصل إلى حالة مستقرة ، وأول من اكتشف هذه العناصر المشعة العالم “هنري بكريل” وذلك كان عام 1896 ميلادي ، حيث اكتشف وقتها عنصري اليورانيوم والثوريوم .

جميع العناصر يمكن أن يكون لها نظائر مشعة إذا تمت إضافة كمية كافية من النيوترونات إلى الذرة ، فإنها وقتها تصبح غير مستقرة وتتحلل ، ومن ‏الأمثلة الجيدة على ذلك التريتيوم ، وهو نظير مشع للهيدروجين وهو موجود بشكل طبيعي .

كيف تتشكل العناصر المشعة

تتشكل العناصر المشعة بشكل طبيعي أو نتيجة للانشطار النووي ، أو عن طريق التخليق المتعمد في المفاعلات النووية أو استخدام معجلات الجسيمات ‏‏.‏

تنتج النظائر المشعة في الطبيعية من التخليق النووي في النجوم وانفجارات السوبرنوفا ، وعادةً ما يكون لهذه النظائر المشعة البدائية نصف عمر ، ‏حيث أنها مستقرة لجميع الأغراض العملية ، ولكن عندما تتحلل فإنها تشكل ما يسمى بالنويدات المشعة الثانوية ، على سبيل المثال يمكن أن تتحلل ‏النظائر البدائية الثوريوم 232 واليورانيوم 238 واليورانيوم 235 لتشكل النويدات المشعة الثانوية من الراديوم والبولونيوم ، والكربون 14 هو ‏مثال على النظير الكوني ، ويتشكل هذا العنصر المشع باستمرار في الغلاف الجوي بسبب الإشعاع الكوني . ‏

يُنتج الانشطار النووي من محطات الطاقة النووية نظائر مشعة تسمى منتجات الانشطار ، بالإضافة إلى ذلك تشع الهياكل المحيطة بالمحطات والوقود ‏النووي نظائر تسمى منتجات التنشيط ، قد ينتج عن ذلك مجموعة واسعة من العناصر المشعة ، وهذا جزء من سبب صعوبة معالجة الآثار النووية ‏والفضلات النووية .‏

يتم إنتاج هذه العناصر المشعة في المفاعلات النووية ، وهناك استراتيجيات مختلفة تستخدم لتشكيل عناصر مشعة جديدة ، ففي بعض الأحيان توضع ‏العناصر داخل مفاعل نووي ، حيث تتفاعل النيوترونات مع العينة لتكوين المنتجات المطلوبة ، ‏Iridium-192 ‎هو مثال للنظائر ‏المشعة المحضرة بهذه الطريقة ، وفي حالات أخرى ، تقصف العينات بمسرعات الجسيمات ، مثال على النظائر المشعة المنتجة بهذه الطريقة الفلور 18.

العناصر المشعة المتاحة تجاريا

تتوفر نظائر شائعة معينة لعامة الناس بكميات صغيرة في ‏معظم البلدان ، وفي هذه القائمة بعض النظائر المتاحة عن طريق التنظيم الخاضع للرقابة من المهنيين في الصناعة والطب والعلوم ‎:‎

الباريوم-133‏

الكادميوم-109‏

الكوبالت-57‏

الكوبالت-60‏

اليوروبيوم-152‏

المنغنيز-54‏

الصوديوم-22‏

الزنك-65‏

تكنيتيوم-99‏m

السترونتيوم 90‏

الثاليوم-204‏

الكربون 14‏

الترتيوم نظير للهيدروجين

البولونيوم 210‏

اليورانيوم 238‏

السيزيوم 137‏

الأمريسيوم-241‏

الاثار المفيدة للعناصر المشعة

يعتبر أميريوم – 241 عنصرًا مشعًا منخفض النشاط ينبعث منه جسيمات ألفا ، وهو شكل منخفض الطاقة من الإشعاع ، ومع مرور الهواء المحمل بالدخان داخل جهاز الكشف ، وقتها يقوم الإشعاع بتأين أي جزيئات للدخان ، ثم وقتها يتم التقاط هذا الهواء المتأين بواسطة مستشعر إلكتروني ، ليصدر صوت ناقوس الخطر .

انتشر استخدام مجموعة من العناصر المشعة في مكافحة السرطان ، ويكون العامل الرئيسي هو استهداف الخلايا السرطانية بدقة وتدميرها ، مع تجنب تعرض باقي الجسم للإشعاع قدر الإمكان ، على سبيل المثال ، يستخدم samarium-153 لعلاج سرطان البروستاتا ، حيث يتم إعطاء جرعة عالية جدًا من الإشعاعات إلى غدة البروستاتا فقط عن طريق إدخال القليل من حبوب المواد المشعة في عملية بسيطة نسبيًا ، يتم إجراؤها أحيانًا تحت التخدير الموضعي ، كما يعرض باقي الجسم لجرعة منخفضة جدًا من الإشعاع .

عنصر آخر شائع يستخدم في علاج السرطان هو اليود 131 ، والذي يستخدم لعلاج السرطانات وغيرها من اضطرابات الغدة الدرقية .

يمكن استخدام بعض العناصر المشعة كـ ” كواشف ” حيث يتم حقنها في مجرى الدم ، بحيث يمكن تتبع تدفقها ومراقبة وظائف الأعضاء المختلفة ، على سبيل المثال في مرض باركنسون يتم حقن التكنيتيوم – 99 وتتبع مسار الدوبامين في المخ ، بحيث يمكن للأطباء تحديد ما إذا كان يعمل بشكل طبيعي .

يمكن استخدام تقنيات مماثلة لمراقبة تدفق الدم إلى القلب ، إذا كان هناك أي عوائق تحول دون التدفق ، فيمكن اكتشافها قبل أن تسبب نوبة قلبية .

عادة ما يكون من الصعب للغاية السيطرة على الألم للمرضى الذين لديهم أورام تنتشر في أنسجة العظام ، ولكن باستخدام مادة مشعة مثل samarium-153 أو strontium-89 ، يمكن توصيل جرعات عالية من العلاج الإشعاعي إلى أورام العظام وتخفيف الألم ، وقد أثبت ذلك في التجارب أنه فعال .

يمكن أن يؤدي تمرير الطعام عبر حزمة من أشعة جاما المنبعثة من عنصر الكوبالت 60 إلى إطالة العمر الافتراضي للحوم والدواجن والخضروات والفواكه عن طريق تثبيط البكتيريا ، لا يمكن استخدام ذلك في المنتجات التي تحتوي على نسبة عالية من الماء ، لأن الطعام وقتها سوف ينفجر ، تم استخدام ذلك لأول مرة في التوابل ، حيث تم الاحتفاظ بها لفترة طويلة من الزمن .

اليورانيوم ليس فقط للقنابل ومحطات الطاقة ، اليورانيوم 238 ، نظير اليورانيوم الأكثر شيوعًا والموجود في الطبيعة ، يمكن خلطه مع المواد المستخدمة لصنع أطقم الأسنان لزيادة قوتها ، كما أنها تستخدم لمساعدة أطباء الأسنان في محاولة لمقارنة لون أطقم الأسنان بالأسنان الحقيقية المتبقية ، اليورانيوم في هذه الحالة لا يستخدم في نشاطه الإشعاعي.

الاثار الضارة للعناصر المشعة على الكائنات الحية

العناصر المشعة يمكن أن تسبب تلوثًا إشعاعيًا إذا وجدت طريقها إلى البيئة أو تعرض كائن حي ‏إلى التعرض المفرط منها ، ويعتمد نوع الضرر المحتمل على نوع وطاقة الإشعاع المنبعث ، وعادة ما يكون التعرض للإشعاع يسبب الحروق وتلف الخلايا .

فإذا اصطدمت الإشعاعات بجزيئات في الهواء أو الجسم ، فإنها تطرد منها الإلكترونات لتنتج جزيئات مشحونة تسمى الأيونات ، إذا حدث هذا في الجسم ، فقد تموت الخلايا أو قد تخضع لتغيير يسمى طفرة ، والنتيجة تكون مرض إشعاعي ، فجرعة كبيرة من الإشعاع قد تسبب الموت .

الجرعات الصغيرة من الإشعاع على مدى فترة طويلة من الزمن يمكن أن تسبب تكاثر الخلايا ، أو تسبب تحور الخلايا التي قد تسبب في وقت لاحق السرطان .

نحن محاطون بالإشعاع الطبيعي طوال الوقت ! فالإشعاع في الطبيعة يأتي من التربة والصخور والهواء والماء والنباتات ومواد البناء والمواد الغذائية ، وبعض الإشعاع يرجع إلى الأشعة الكونية من الفضاء الخارجي ، ومع ذلك يمكن لجسمنا أن يتحمل الإشعاع ذو المستوى المنخفض دون آثار سيئة لأنه قادر على إصلاح أي ضرر.