Radioaktivní záření pro sterilizaci a vědu

Radioaktivní záření si díky svým vlastnostem získalo pozornost nejen v průmyslu ale i ve vědě. Jeho energetické účinky se uplatňují při hubení parazitů bez narušení obalu či samotného produktu. Díky snadné identifikaci a sledování se hodí pro trasování ve složitých potrubních a půdních komplexech.

Sterilizace pomocí gama záření

Gama záření se kromě sterilizace medicinských materiálů a produktů hojně využívá i u jiných výrobků, jako vlna nebo jídlo. Záření ničí bakterie a přitom nepoškozuje obal. Nejpoužívanějším izotopem je účinný gama zářič Kobalt (Co60). Vyrábí se v jaderných reaktorech, někdy i jako vedlejší produkt energetické výroby.

Velkoobjemová ozařovací zařízení se používají při výrobě jednorázových zdravotnických potřeb, jako jsou injekční stříkačky, rukavice, oblečení a nástroje, které by tepelnou sterilizací mohly být poškozeny. Při výrobních procesech se dále využívá ke sterilizaci surové vlny pro export z Austrálie, ochranu archivních dokumentů dokonce i pro hubení škůdců ve starožitnostech.

Menší gama zářiče se využívají pro úpravu krve určené k transfúzi a jiné lékařské aplikace. Nejčastěji se pro tyto účely používá Cesium (Cs137), které při rozpadu emituje oproti Kobaltu (2,824 MeV) poloviční energii (1,175 MeV).

Od roku 1960 kdy byly poprvé použity gama paprsky pro sterilizaci potravin, se s touto metodou lze setkat stále častěji. V roce 1997 bylo v USA schváleno ozařování červeného masa. Dnes je v některých zemích schváleno ozařování až 220 druhů potravin za účelem prodloužení doby skladování a snížení rizika nákazy jídlem.

Vědecké použití

Radioizotopy se využívají v mnoha oblastech výzkumu. Většinou se jedná o fyzikální, chemické a biologické metody. Velké množství organických sloučenin může být vyrobeno s konkrétním atomem, nebo může být tento atom nahrazen vhodným radioaktivním ekvivalentem.

Pomocí trasovacích radioizotopických metod lze pozorovat změny v přírodě způsobené například lidskou činností. Podle množství radioizotopů přirozeně se vyskytujících ve vodě je možné zjistit stáří vody z podzemních vrtů. Následně lze zjistit, zda je podzemní voda spotřebována rychleji, než s jakou rychlostí se doplňuje. Stopové množství radionuklidů po testování jaderných zbraní v 50. a 60. letech minulého století se měří pro mapování pohybu a degradace půdy. Metoda má nejčastější využití u analýzy dopadu zemědělství na ekologii krajiny.

Relativní zastoupení jednotlivých přirozeně se vyskytujících radioizotopů má zásadní význam pro určování stáří hornin a dalších materiálů v geologii, antropologii a archeologii. Datovací techniky zahrnují použití následujících metod:

• K-Ar (draslík-argon) a novější metoda Ar40/Ar39
• Rb-Sr (rubidium-stroncium)
• Sm-Nd (samarium-neodym)
• Lu-Hf (lutecium-hafnium)
• U-Pb (uran-olovo) a modernější varianta Pb-Pb

Jednou z nejběžnějších aplikací je určování stáří materiálů, které obsahují uhlík (tzv. uhlíková metoda), až do 20 000 let měřením množství izotopu uhlíku (C14). Tento izotop se hojně vyskytuje ve svrchních vrstvách atmosféry, vytvářený sekundárním kosmickým zářením z dusíku (konverze dusíku na uhlík-14 pomocí neutronu). Jinak je známý jako radioaktivní uhlík. Při fotosyntéze dochází k absorpci uhlíku a z rostlin se přenáší do těla zvířat. Živé organismy v sobě obsahují CO2, stejně jako izotopy C14 a radioaktivní C12. Pokud organismus zemře, přestane ukládat uhlík a jeho koncentrace se snižuje beta rozpadem zpět na dusík (N14). Uhlíková metoda určování stáří vody funguje velmi podobně. Poločas rozpadu C14 je 5730 let. Po této době je původní koncentrace C14 poloviční.

Trasování a analýza směsí

Dokonce i velmi malé množství radioaktivního materiálu lze celkem snadno identifikovat. Tato vlastnost může být využita pro sledování postupu radioaktivního materiálu skrz složité cesty, nebo při dějích, které ředí původní materiál. V těchto pozorovacích metodách je vybrán radioizotop s dostatečně dlouhým poločasem rozpadu pro dosažení požadovaných informací a zároveň krátkým na to, aby po tomto procesu nezůstala žádná dlouhodobá radioaktivní rezidua.

Lze takto sledovat disperzi odpadních vod v oceánu. Dále je možné identifikovat netěsnosti a malé otvory ve složitých systémech, například tepelných výměnících elektráren. V oblasti měření rychlosti toku kapalin a plynů je možné dosáhnout radioizotopickými metodami velmi přesných výsledků. Další možností je sledování pohybu šíření hmyzu, například zavedením radionuklidů do dřevěných náhražek v oblasti zamořené termity. Při trasování nedochází poškození jakýchkoliv struktur a radioaktivní záření lze identifikovat přes téměř jakýkoli stavební materiál.

Úvodní obrázek: NASA