sobota, 7 lutego 2015

Izotopy wokół nas - rad-226

Pierwiastek rad jest jednym z dwóch (obok polonu) radioaktywnych pierwiastków odkrytych przez Marię Skłodowską-Curie w 1898 r.  Nazwa wywodzi się z łacińskiego słowa "radius" (promień), gdyż wyizolowaniu radu towarzyszyło niebieskawe światło, wywołane promieniowaniem.
Pierwiastek został odkryty w pozostałościach po przerobie rudy uranowej, używanej podczas barwienia szkła i ceramiki. Skłodowska zauważyła, że odpady poprodukcyjne są dużo bardziej aktywne, niż wynikałoby to z procentowej zawartości uranu i toru. Potwierdził to eksperyment, w którym zsyntetyzowała minerał uranu i porównała aktywność minerału syntetycznego z naturalnym. Dzięki żmudnej, wieloletniej pracy udało się jej wreszcie wyizolować chlorek radu w ilościach umożliwiających badania metodami chemii analitycznej. Wyizolowanie czystego radu i zbadanie jego właściwości przyniosło Marii drugą nagrodę Nobla (pierwszą otrzymała wspólnie z H. Becquerelem za badania radioaktywności). Zawartość radu w blendzie smolistej wynosi ok. 300 mg na tonę, w karnotycie  25-160 mg na tonę w zależności od złoża [źródło]).
 ***
Silna radioaktywność radu i jego niszczące działanie na tkanki żywe spowodowały, że już niedługo zaczął być stosowany do niszczenia guzów nowotworowych. Wkrótce później świat ogarnęło istne "radowe szaleństwo" - nowy pierwiastek stosowany był szeroko zarówno w medycynie, jak i kosmetyce, a świecącymi farbami na bazie radu pokrywano wiele przedmiotów codziennego użytku. Roztwór soli radu (Radithor) polecano na wszelkie dolegliwości, powstawały też leki z zawartością innych pierwiastków promieniotwórczych (tor, uran). Dopiero głośna sprawa pracownic fabryki zegarów, które ulegały stopniowo ciężkiemu zatruciu i chorobie popromiennej, stopniowo ostudziła entuzjazm społeczeństwa. Kolejne dowody na szkodliwość radu, w tym m.in. śmierć naszej Noblistki* powodowały przejście radowego szaleństwa w radiofobię. Pisałem o tym ostatnio na łamach Fotonu UJ.
 ***
Sam rad w medycynie zaczął być wypierany przez izotopy wytwarzane sztucznie, emitujące bardziej korzystne spektrum promieniowania. Mimo to igły radowe były dość długo stosowane w brachyterapii (radioterapii kontaktowej) z racji swojej długowieczności - t1/2 radu-226 wynosi 1599 lat, w porównaniu do 5,6 roku dla kobaltu-60 - zatem igieł takich można używać przez dziesięciolecia, dopóki się nie rozszczelnią.

Igły radowe do brachyterapii w Instytucie Radowym w Warszawie, 1936 r., zbiory NAC.

 ***
Innym zastosowaniem radu były świecące tarcze zegarków i przyrządów pomiarowych. Siarczek cynku zmieszany z chlorkiem radu pod wpływem promieniowania działał jak scyntylator, emitując błyski światła. Umożliwiało to odczyt wskazań przyrządów bez względu na oświetlenie i bez uprzedniego naświetlania, co było niezwykle istotne np. w lotnictwie. Z tych zastosowań został częściowo wyparty przez farby okresowego świecenia (działające po naświetleniu światłem widzialnym) w latach 60. W niektórych wojskowych zastosowaniach, gdzie wymagane jest ciągłe świecenie, zaczęto stosować tryt, który emituje słabe promieniowanie beta o bardzo niskiej przenikliwości. Akcję masowego wymieniania zegarów w samolotach przeprowadzono pod koniec lat 70. Poniżej parę przykładów zastosowania farby radowej:

Zegarek "Pobieda" z lat 50. z farbą radową na indeksach godzin i wskazówkach.
Emisja gamma 0.155 mR/h (!)
Busola typu Adrianowa, produkcja polska, emisja 1,5 mR/h.

Radziecki wysokościomierz lotniczy - emisja gamma 6,8 mR/h!

 ***
Rad ulega wszystkim trzem rozpadom (alfa, beta, gamma), a jego produktem rozpadu jest radioaktywny gaz radon, który ulega dalszym przemianom promieniotwórczym. Zegary i zegarki z farbą radową są dobrym źródłem promieniowania gamma oraz beta. Dla potrzeb amatorskich można przyjąć, że łączna emisja promieniowania gamma i beta z radowej farby wynosi dwukrotność emisji samej gammy. Zatem zegar emitujący 5,5 mR/h gammy (pomiar przy zamkniętej osłonie tub Geigera w radiometrze) będzie emitował ok. 10mR/h gammy i bety. Promieniowanie alfa pomijam, gdyż trudno je zmierzyć z racji współwystępowania z bardziej przenikliwymi rodzajami promieniowania. Spektrogram promieniowania gamma emitowanego przez rad i jego produkty rozpadu wygląda następująco - źródłami były zegarki, kompas i skala od DP-63A - wszystkie pokryte świecącą farbą na bazie radu:


Poszczególne piki oznaczające energię promieniowania radu i jego produktów rozpadu wyglądają następująco:

Jak widać, emisja gamma samego radu nie jest zbyt silna, w przeciwieństwie do produktów rozpadu, zwłaszcza bizmutu-214 (fioletowe piki między 500 a 2000 keV).

 ***
Pod względem radiotoksyczności rad zalicza się do IV, najbardziej niebezpiecznej grupy - por. post o radiotoksyczności. Należy unikać bezpośredniego kontaktu z farbą radową oraz wdychania pyłu. Elementy zegarów (wskazówki, tarcze) należy trzymać w szczelnych woreczkach strunowych, które zatrzymają zarówno pył, jak i wydzielający się radon. To samo tyczy się kompletnych zegarów, które lepiej trzymać w folii i nie rozbierać, gdyż radioaktywne drobiny oddzielone od tarczy i wskazówek mogą skazić nasze otoczenie. Dostanie się radu do organizmu drogą oddechową jest 10x bardziej kancerogenne niż przyjęcie drogą pokarmową. Rad należy do tej samej grupy układu okresowego co wapń, zatem odkłada się w kościach, skąd jego usunięcie jest praktycznie niemożliwe.

Drobinki farby radowej wżarte w szybkę lotniczego paliwomierza ze świecącymi cyframi i wskazówką - autoradiogram na papierze fotograficznym.


O polskim górnictwie rud uranu (i również radu) traktuje ten niezwykle ciekawy ARTYKUŁ


--------------------------------------------------
* Obecnie przyjmuje się, że białaczka, na którą zachorowała Maria Skłodowska-Curie, była wywołana ekspozycją na promieniowanie rentgenowskie podczas pracy w przewoźnych ambulansach RTG na froncie I wojny.  Oczywiście nie sposób wykluczyć bezpośredniego działania substancji radioaktywnych, gotowanych w ogromnych kotłach bez żadnych zabezpieczeń i wywołujących oparzenia na dłoniach Uczonej.


Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Jeśli znajdziesz błąd lub chcesz podzielić się opinią, zapraszam!