10.8: Matumizi ya Matibabu na madhara ya kibiolojia ya mionzi ya nyuklia

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza matumizi mawili ya matibabu ya teknolojia ya nyuklia
• Eleza asili ya athari za kibiolojia kutokana na mionzi ya nyuklia
• Orodha ya vyanzo vya kawaida vya mionzi na madhara yake
• Tathmini ya yatokanayo na mionzi ya nyuklia kwa kutumia

Fizikia ya nyuklia ni sehemu muhimu ya maisha yetu ya kila siku (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Misombo ya mionzi hutumiwa kutambua kansa, kujifunza mabaki ya kale, na kuimarisha miji yetu. Fusion ya nyuklia pia inaimarisha Sun, chanzo kikuu cha nishati duniani. Lengo la sura hii ni mionzi ya nyuklia. Katika sehemu hii, tunauliza maswali kama vile: Je, mionzi ya nyuklia inatumiwa kunufaisha jamii? Ni hatari gani za afya? Kiasi gani cha mionzi ya nyuklia ni mtu wa kawaida anayeonekana katika maisha?

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Dk Tori Randall, mtunza katika Makumbusho ya Mtu wa San Diego, anatumia mionzi ya nyuklia kujifunza mummy mtoto mwenye umri wa miaka 500 wa Peru. Asili ya mionzi hii ni mabadiliko ya kiini kimoja hadi kingine. (mikopo: Samantha A. Lewis)

Matumizi ya Matibabu

Matumizi ya matibabu ya mionzi ya nyuklia ni ya kawaida katika hospitali za leo na kliniki. Moja ya matumizi muhimu zaidi ya mionzi ya nyuklia ni mahali na utafiti wa tishu za magonjwa. Programu hii inahitaji dawa maalum inayoitwa radiopharmaceutical. Radiopharmaceutical ina isotopu isiyo na nguvu ya mionzi. Wakati madawa ya kulevya huingia mwili, huelekea kuzingatia katika mikoa iliyowaka ya mwili. (Kumbuka kwamba mwingiliano wa madawa ya kulevya na mwili hautegemei kama kiini kilichopewa kinabadilishwa na moja ya isotopu zake, kwani mwingiliano huu unatambuliwa na mwingiliano wa kemikali.) Detectors za mionzi zinazotumiwa nje ya mwili hutumia mionzi ya nyuklia kutoka radioisotopu ili kupata tishu zilizoambukizwa. Radiopharmaceuticals huitwa vitambulisho vya mionzi kwa sababu huruhusu madaktari kufuatilia harakati za madawa ya kulevya mwilini. Vitambulisho vya mionzi ni kwa madhumuni mengi, ikiwa ni pamoja na utambuzi wa seli za kansa katika mifupa, tumors za ubongo, na ugonjwa wa Alzheimer (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)). Vitambulisho vya mionzi pia hutumiwa kufuatilia kazi ya viungo vya mwili, kama vile mtiririko wa damu, shughuli za misuli ya moyo, na matumizi ya iodini katika tezi ya tezi.

Kielelezo:Picha hizi za\(\PageIndex{2}\) ubongo zinazalishwa kwa kutumia radiopharmaceutical. Rangi zinaonyesha shughuli za kimetaboliki au biochemical (nyekundu inaonyesha shughuli za juu na bluu inaonyesha shughuli ndogo). Takwimu upande wa kushoto inaonyesha ubongo wa kawaida wa mtu binafsi na takwimu upande wa kulia inaonyesha ubongo wa mtu aliyeambukizwa na ugonjwa wa Alzheimer. Picha ya ubongo ya ubongo wa kawaida inaonyesha shughuli kubwa zaidi ya kimetaboliki (sehemu kubwa ya maeneo nyekundu na machungwa). (mikopo: Taasisi ya Taifa ya Afya)

Jedwali\(\PageIndex{1}\) linaorodhesha matumizi ya uchunguzi wa matibabu ya radiopharmaceuticals, ikiwa ni pamoja na isotopu na viwango vya kawaida vya shughuli (A). Jaribio moja la kawaida la uchunguzi hutumia iodini kuiga tezi, kwani iodini imejilimbikizia kwenye chombo hicho. Uchunguzi mwingine wa kawaida wa nyuklia ni thallium Scan kwa mfumo wa moyo, ambayo inaonyesha blockages katika mishipa ya ugonjwa na inachunguza shughuli za moyo. TlCl ya chumvi inaweza kutumika kwa sababu inafanya kama NaCl na ifuatavyo damu. Kumbuka kuwa Jedwali\(\PageIndex{1}\) linaorodhesha matumizi mengi ya uchunguzi\(^{99m}Tc\), ambapo “m” inasimama kwa hali ya metastable ya kiini cha technetium. Isotopi hii hutumiwa katika misombo mingi ili kuiga mifupa, moyo, mapafu, na figo. Kuhusu\(80\%\) ya radiopharmaceuticals wote kuajiri\(^{99m}Tc\) kwa sababu inazalisha moja, urahisi kutambuliwa, 0.142-mev\(\gamma\) ray na ina short 6.0-h nusu ya maisha, ambayo inapunguza mionzi yatokanayo.

Jedwali\(\PageIndex{1}\)

Utaratibu, Isotope	Shughuli (MCI), wapi\(1mCi = 3.7 \times 10^7 Bq\)	Utaratibu, Isotope	Shughuli (MCI), wapi\(1mCi = 3.7 \times 10^7 Bq\)
\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” rowspan="1" style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947"> Scan ya ubongo		\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” rowspan="1" style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947"> Scan ya tezi
\(^{99m}Tc\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">7.5	\(^{131}I\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947"> 0.05
\(^{15}O (PET)\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">50	\(^{123}I\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">0.07
Scan ya mapafu	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">	Scan ya ini	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">
\(^{133}Xe\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">7.5	\(^{198}Au\)colloid	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">0.1
\(^{99m}Tc\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">2	\(^{99m}Tc\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">2
\ (1mCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” rowspan="1" style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947"> Pool ya damu ya moyo		\ (1mCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” rowspan="1" style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947"> Scan ya mifupa
\(^{131}I\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">0.2	\(^{85}Sr\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">0.1
\(^{99m}Tc\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">2	\(^{99m}Tc\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">10
\ (1mCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” rowspan="1" style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947"> mtiririko wa mishipa ya moyo		\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” rowspan="1" style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947"> Scan ya figo
\(^{201}Tl\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">3	\(^{197}Hg\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">0.1
\(^{24}Na\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">7.5	\(^{99m}Tc\)	\ (1MCI = 3.7\ mara 10^7 Bq\)” style="text-align:katikati; wima align:katikati;” class="lt-phys-4947">1.5

Diagnostic Matumizi ya Radiopharmaceuticals

Detectors ya kwanza ya mionzi ilizalisha picha mbili-dimensional, kama picha iliyochukuliwa kutoka kamera. Hata hivyo, safu ya mviringo ya detectors ambayo inaweza kuzungushwa inaweza kutumika kuzalisha picha tatu-dimensional. Mbinu hii ni sawa na ile iliyotumiwa katika eksirei computed tomography (CT) scans. Matumizi moja ya mbinu hii inaitwa CT moja-photon-chafu (SPECT) (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Azimio la anga la mbinu hii ni karibu 1 cm.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Mashine ya SPECT hutumia misombo ya radiopharmaceutical kuzalisha picha ya mwili wa binadamu. Mashine inachukua faida ya fizikia ya kuoza nyuklia na migongano ya elektroni-positron. (mikopo: €woldoâ €/Wikimedia Commons)

Azimio la picha bora linapatikana kwa mbinu inayojulikana kama positron chafu tomography (PET). Mbinu hii hutumia radioisotopu zinazooza kwa\(\beta^+\) mionzi. Wakati positron inakabiliwa na elektroni, chembe hizi huangamiza kuzalisha photons mbili za gamma-ray. Mmenyuko huu unawakilishwa na

\[e^+ + e^- \rightarrow 2\gamma. \nonumber \]

Photons hizi\(\gamma\) -ray zina nguvu za 0.511-MeV zinazofanana na huenda moja kwa moja mbali na mtu mwingine (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Saini hii ya kuoza kwa urahisi inaweza kutumika kutambua eneo la isotopu ya mionzi. Mifano ya\(\beta^+\) isotopu -kutotoa kutumika katika PET ni pamoja na\(^{11}C\)\({13}N\),\(^{15}O\),, na\(^{18}F\). Nuclei zina faida ya kuwa na uwezo wa kufanya kazi kama vitambulisho vya misombo ya mwili wa asili. Azimio lake la 0.5 cm ni bora kuliko ile ya SPECT.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): mfumo PET inachukua faida ya mbili kufanana\(\gamma\) -ray photons zinazozalishwa na positron-elektroni maangamizi. \(\gamma\)Mionzi hii hutolewa kwa njia tofauti, ili mstari ambao kila jozi hutolewa umeamua.

PET scans ni muhimu hasa kuchunguza anatomy ubongo na kazi. Kwa mfano, uchunguzi wa PET unaweza kutumika kufuatilia matumizi ya ubongo ya oksijeni na maji, kutambua mikoa ya kimetaboliki iliyopungua (inayohusishwa na ugonjwa wa Alzheimer), na kupata sehemu tofauti za ubongo zinazohusika na kuona, hotuba, na shughuli nzuri za motor

Je, ni tumor? Tazama uhuishaji wa imaging rahisi ya resonance magnetic (MRI) ili uone kama unaweza kuwaambia. Kichwa chako kinajaa transmita ndogo za redio (nyuklia za nyuklia za viini vya hidrojeni za molekuli zako za maji). Katika kitengo cha MRI, redio hizi ndogo zinaweza kufanywa kutangaza nafasi zao, kutoa picha ya kina ya ndani ya kichwa chako.

Madhara ya kibiolojia

Mionzi ya nyuklia inaweza kuwa na athari nzuri na hasi kwenye mifumo ya kibiolojia. Hata hivyo, inaweza pia kutumika kutibu na hata kutibu kansa. Tunaelewaje madhara haya? Ili kujibu swali hili, fikiria molekuli ndani ya seli, hasa molekuli za DNA.

Viini vina molekuli za DNA za muda mrefu, mbili-helical zenye nambari za kemikali zinazotawala kazi na michakato ya seli. Mionzi ya nyuklia inaweza kubadilisha vipengele vya miundo ya mnyororo wa DNA, na kusababisha mabadiliko katika kanuni za maumbile. Katika seli za binadamu, tunaweza kuwa na matukio mengi ya mtu binafsi ya uharibifu wa DNA kwa kila kiini kwa siku. DNA ina nambari zinazoangalia kama DNA imeharibiwa na inaweza kujitengeneza yenyewe. Uwezo huu wa kutengeneza DNA ni muhimu kwa kudumisha uadilifu wa kanuni za maumbile na kwa kazi ya kawaida ya viumbe vyote. Inapaswa kuwa kazi daima na inahitaji kujibu haraka. Kiwango cha ukarabati wa DNA kinategemea mambo mbalimbali kama vile aina na umri wa seli. Ikiwa mionzi ya nyuklia huharibu uwezo wa kiini kutengeneza DNA, kiini kinaweza

1. Rudisha hali isiyoweza kurekebishwa ya dormancy (inayojulikana kama senescence);
2. Kujiua (inayojulikana kama kifo cha kiini kilichopangwa); au
3. Maendeleo katika mgawanyiko wa seli isiyodhibitiwa, uwezekano wa kusababisha tumors na kansa.

Mionzi ya nyuklia inaweza kuumiza mwili wa binadamu ni njia nyingine nyingi pia. Kwa mfano, kiwango kikubwa cha mionzi ya nyuklia kinaweza kusababisha kuchoma na hata kupoteza nywele.

Madhara ya kibiolojia ya mionzi ya nyuklia yanaonyeshwa kwa wingi wa kimwili tofauti na katika vitengo vingi tofauti. Kitengo cha kawaida cha kueleza madhara ya kibiolojia ya mionzi ya nyuklia ni rad au kitengo cha kipimo cha mionzi. rad moja ni sawa na 1/100 ya joule ya nishati ya nyuklia zilizoingia kwa kila kilo ya tishu, imeandikwa:

\[1 \, rad = 0.01 \, J/kg. \nonumber \]

Kwa mfano, ikiwa mtu wa kilo 50.0-anajulikana kwa mionzi ya nyuklia juu ya mwili wake wote na anachukua 1.00 J, basi kipimo chake cha mionzi yote ya mwili ni

\[(1.00 \, J)/(50.0 \, kg) = 0.0200 \, J/kg = 2.00 \, rad. \nonumber \]

Mionzi nyuklia uharibifu seli na ionizing atomi katika seli kama wao kupita katika seli (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Madhara ya mionzi ionizing hutegemea kipimo katika rads, lakini pia juu ya aina ya mionzi (alpha, beta, gamma, au X-ray) na aina ya tishu. Kwa mfano, ikiwa mionzi mbalimbali ni ndogo, kama ilivyo kwa\(\alpha\) mionzi, basi ionization na uharibifu ulioundwa ni zaidi ya kujilimbikizia na vigumu kwa viumbe kutengeneza. Ili akaunti kwa athari hizo, tunafafanua ufanisi wa kibiolojia (RBE). Mfano wa maadili ya RBE kwa aina kadhaa za mionzi ya nyuklia ya ionizing hutolewa katika Jedwali\(\PageIndex{2}\).

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Picha inaonyesha ionization iliyoundwa katika seli\(\alpha\) na\(\gamma\) mionzi. Kwa sababu ya aina yake fupi, ionization na uharibifu ulioundwa na\(\alpha\) mionzi ni zaidi ya kujilimbikizia na vigumu kwa viumbe kutengeneza. Hivyo, RBE kwa\(\alpha\) mionzi ni kubwa zaidi kuliko RBE kwa\(\gamma\) mionzi, ingawa huunda kiasi sawa cha ionization kwa nishati sawa.

Jedwali\(\PageIndex{2}\): Ufanisi wa kibiolojia

Aina na Nishati ya Mionzi	RBE ^[1]
X-rays	1
\(\gamma\)-rays	1
\(\beta\)mionzi kubwa kuliko 32 kV	1
\(\beta\)mionzi chini ya 32 kV	1.7
Neutroni, joto kwa polepole (<20 kV)	2 - 5
Neutroni, haraka (1—10 MeV)	10 (mwili), 32 (macho)
protoni (1—10 MeV)	10 (mwili), 32 (macho)
rays kutoka kuoza mionzi	10—20
Ions nzito kutoka kwa kasi	10—20
^[1] Maadili takriban. Vigumu kuamua.

Kitengo cha dozi kinachohusiana kwa karibu zaidi na athari katika tishu za kibaiolojia kinaitwa mtu sawa na roentgen (rem) na hufafanuliwa kuwa kipimo (katika rads) kilichoongezeka kwa ufanisi wa kibiolojia wa jamaa (RBE). Hivyo, kama mtu alikuwa na dozi nzima ya mwili wa 2.00 rad ya\(\gamma\) mionzi, kipimo katika rem itakuwa\((2.00 \, rad)(1) = 2.00\) rem kwa mwili mzima. Ikiwa mtu huyo alikuwa na kipimo cha mwili mzima cha\(\alpha\) mionzi ya 2.00 rad, basi kipimo cha rem kitakuwa\((2.00 \, rad)(20) = 40.0\) rem kwa mwili mzima. \(\alpha\)Mionzi ingekuwa na mara 20 athari kwa mtu kuliko\(\gamma\) mionzi ya nishati hiyo iliyoingia. SI sawa na rem, na mrefu zaidi ya kiwango, ni sievert (Sv) ni

\[1 \, Sv = 100 \, rem. \nonumber \]

RBE zinazotolewa katika Jedwali\(\PageIndex{3}\) ni takriban lakini zinaonyesha ufahamu wa mionzi ya nyuklia na mwingiliano wake na tishu zilizo hai. Kwa mfano, nyutroni zinajulikana kwa kusababisha uharibifu zaidi kuliko\(\gamma\) mionzi, ingawa zote mbili hazina upande wowote na zina safu kubwa, kutokana na mionzi ya sekondari. Dozi yoyote chini ya 100 mSv (10 rem) inaitwa dozi ya chini, 0.1 Sv kwa 1 Sv (10 hadi 100 rem) inaitwa dozi ya wastani, na kitu chochote zaidi ya 1 Sv (100 rem) inaitwa dozi ya juu. Ni vigumu kuamua kama mtu amekuwa wazi chini ya 10 mSv.

Madhara ya kibiolojia ya viwango tofauti vya mionzi ya nyuklia kwenye mwili\(\PageIndex{3}\) wa binadamu hutolewa katika Jedwali kidokezo cha kwanza kwamba mtu amekuwa wazi kwa mionzi ni mabadiliko katika hesabu ya damu, ambayo haishangazi tangu seli za damu ni seli zinazozalisha kwa kasi zaidi mwilini. Kwa kiwango cha juu, kichefuchefu na kupoteza nywele huzingatiwa, ambayo inaweza kuwa kutokana na kuingiliwa na uzazi wa seli. Viini katika kitambaa cha mfumo wa utumbo pia huzalisha haraka, na uharibifu wao husababisha kichefuchefu. Wakati ukuaji wa seli za nywele hupungua, follicles ya nywele kuwa nyembamba na huvunja. Kiwango cha juu husababisha kifo kikubwa cha seli katika mifumo yote, lakini vipimo vya chini kabisa vinavyosababisha vifo hufanya hivyo kwa kudhoofisha mfumo wa kinga kupitia kupoteza seli nyeupe za damu.

Jedwali\(\PageIndex{3}\): Athari za haraka za mionzi (Watu wazima, Mwili Wote, Mfiduo wa Single)

Kipimo katika Sv ^[1]	Athari
0—0.10	Hakuna athari inayoonekana.
0.1—1	Kidogo kupungua kwa wastani katika makosa nyeupe ya seli za damu.
0.5	Udhaifu wa muda; 0.35 kwa wanawake, 0.50 kwa wanaume.
1—2	Kupunguza kwa kiasi kikubwa kwa makosa ya seli za damu, kichefuchefu kifupi na kutapika. Mara chache mbaya.
2—5	Nausea, kutapika, kupoteza nywele, uharibifu mkubwa wa damu, uharibifu wa damu, vifo.
4.5	Lethal kwa idadi\(50\%\) ya watu ndani ya 32 siku baada ya yatokanayo kama si kutibiwa.
5—20	Madhara mabaya kutokana na malfunction ya utumbo mdogo na mifumo ya damu. Limited maisha.
>20	Mbaya ndani ya masaa kutokana na kuanguka kwa mfumo mkuu wa neva.

^[1] Kuzidisha kwa 100 ili kupata dozi katika rem.

Vyanzo vya mionzi

Binadamu pia hufunuliwa na vyanzo vingi vya mionzi ya nyuklia. Muhtasari wa kiwango cha wastani cha mionzi kwa vyanzo tofauti na nchi hutolewa katika Jedwali\(\PageIndex{4}\). Dunia hutoa mionzi kutokana na isotopi za uranium, thorium, na potasiamu. Viwango vya mionzi kutoka vyanzo hivi hutegemea mahali na vinaweza kutofautiana kwa sababu ya 10. Mbolea zina isotopu za potasiamu na uranium, ambazo tunachimba katika chakula tunachokula. Mbolea zina zaidi ya 3000 Bq/kg radioactivity, ikilinganishwa na 66 Bq/kg tu kwa Carbon-14.

Jedwali\(\PageIndex{4}\): Vyanzo vya Mionzi ya Background

Chanzo	Kipimo (msv/y) ^[1]
	Australia	Ujerumani	SISI	Dunia
Mionzi ya asili — nje
Cosmic rays	0.30	0.28	0.30	0.39
Udongo, vifaa vya ujenzi	0.40	0.40	0.30	0.48
Gesi ya Radon	0.90	1.1	2.0	1.2
Mionzi ya asili — ndani
\(^{40}K\),\({14}C\),\(^{226}Ra\)	0.24	0.28	0.40	0.29
Mionzi ya bandia
Matibabu na meno	0.80	0.90	0.53	0.40
JUMLA L	2.6	3.0	3.5	2.8
^[1] Kuzidisha kwa 100 kupata does katika mrem/y.

Ziara za matibabu pia ni chanzo cha mionzi ya nyuklia. Sampuli ya vipimo vya kawaida vya mionzi ya nyuklia hutolewa katika Jedwali\(\PageIndex{5}\). Dawa hizi kwa ujumla ni za chini na zinaweza kupunguzwa zaidi na mbinu bora na detectors nyeti zaidi. Kwa ubaguzi unaowezekana wa X-rays ya kawaida ya meno, matumizi ya matibabu ya mionzi ya nyuklia hutumiwa tu wakati faida ya hatari ni nzuri. X-rays kifua kutoa dozi ya chini-kuhusu 0.1 mSv kwa tishu walioathirika, na chini ya\(5\%\) kueneza ndani ya tishu ambazo si moja kwa moja picha. Taratibu nyingine za eksirei zinatofautiana zaidi hadi takriban 10 mSv katika skanati ya CT, na takriban 5 mSv (0.5 rem) kwa X-ray ya meno, tena zote mbili zinaathiri tu tishu zilizochapishwa. Picha za matibabu na radiopharmaceuticals hutoa dozi kuanzia 1 hadi 5 mSv, kwa kawaida huwekwa ndani.

Jedwali\(\PageIndex{5}\): Vipimo vya kawaida vilivyopatikana Wakati wa Mitihani ya X-

Utaratibu	Kipimo cha ufanisi (mSv)
Kifua	0.02
Meno	0.01
Fuvu	0.07
Mguu	0.02
Mammogram	0.40
Bariamu enema	7.0
GI ya juu	3.0
CT kichwa	2.0
CT tumbo	10.0

Mfano\(\PageIndex{1}\): What Mass of \(\ce{^{137}Cs}\) Escaped Chernobyl?

Ajali Chernobyl katika Ukraine (zamani katika Umoja wa Kisovyeti) wazi idadi ya watu jirani kwa kiasi kikubwa cha mionzi kwa njia ya kuoza kwa\(^{137}Cs\). Ngazi ya awali ya radioactivity ilikuwa takriban\(A = 6.0 \, MCi\). Tumia jumla ya molekuli ya\(^{137}Cs\) kushiriki katika ajali hii.

Mkakati

Idadi ya nuclei, N, inaweza kuamua kutoka kwa nusu ya maisha inayojulikana na shughuli za\(^{137}Cs\) (30.2 y). Masi inaweza kuhesabiwa kutoka N kwa kutumia dhana ya mole.

Suluhisho

Kutatua equation\(A = \frac{0.693 \, N}{t_{1/2}}\) kwa N inatoa

\[N = \frac{At_{1/2}}{0.693}. \nonumber \]

Kuingia maadili yaliyotolewa mavuno

\[N = \frac{(6.0 \, MCi)(30.2\, y)}{0.693}. \nonumber \]

Ili kubadilisha kutoka kwa curies hadi becquerels na miaka hadi sekunde, tunaandika

\[N = \frac{(6.0 \times 10^6 \, Ci)(3.7 \times 10^{10} Bq/Ci) (30.2 \, y)(3.16 \times 10^7 \, s/y)}{0.693} = 3.1 \times 10^{26} \nonumber \]

Mole moja ya nuclide\(^AX\) ina wingi wa gramu A, hivyo kwamba mole moja ya\(^{137}Cs\) ina wingi wa 137 g. mole ina\(6.02 \times 10^{23}\) nuclei. Hivyo umati wa\(^{137}Cs\) iliyotolewa ilikuwa

\[m = \left(\frac{137 \, g}{6.02 \times 10^{23}\right)(3.1 \times 10^{26}) = 70 \times 10^3 \, g = 70 \, kg. \nonumber \]

Umuhimu

Masi ya\(\ce{^{137}Cs}\) kushiriki katika ajali ya Chernobyl ni nyenzo ndogo ikilinganishwa na kiasi cha kawaida cha mafuta kutumika katika reactor nyuklia. Hata hivyo, takriban watu 250 walikubaliwa hospitali za mitaa mara baada ya ajali, na kutambuliwa kama wanaosumbuliwa syndrome ya mionzi Walipokea kipimo cha mionzi ya nje kati ya 1 na 16 Sv. Akizungumzia madhara ya kibiolojia katika Jedwali\(\PageIndex{3}\), kipimo hiki ni hatari sana. Hatimaye idadi ya vifo inakadiriwa kuwa karibu na watu 4000, hasa kutokana na kansa inayotokana na mionzi.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Mionzi huenea kwa njia zote kutoka chanzo chake, kama vile mionzi ya umeme kutoka kwa bomba la mwanga. Je, dhana ya shughuli inafanana zaidi na nguvu, kiwango, au mwangaza?

Jibu

nguvu