کاربردهای انرژی هسته ای

 1- اندازه‌گیری ضخامت : از آن‌جایی كه عبور پرتوهای رادیواکتیو از مواد ، به‌تدریج باعث کاهش انرژی آن‌ها می‌شود ، بنابراين با درنظر گرفتن اين خصوصيت با ساخت دستگاه‌هايی كه بتوانند انرژي را در پشت جسم اندازه‌گیری نمايند مي‌توان ضخامت اجسامی را که این پرتوها به آن تابیده می‌شود اندازه‌گیری نمود . همچنين داشتن ترک و شکستگی نیز مشخص خواهد گرديد .


 2- اندازه‌‌گیری سرعت : با افزودن مقدار کمی از مواد راديواكتيو به مایعی که از درون لوله عبور می‌کند و اندازه گیری ميزان تشعشعات از بیرون لوله ، قادر خواهيم بود تا سرعت مایع درون لوله و نيز دبی آن‌را به‌دست آوريم.


 3- کنترل کیفیت : کاربرد بسیار جالب دیگر هنگامی است که می‌خواهیم محلول‌هايی کاملاً همگن را تهیه نماييم . فرض کنید می‌خواهیم دو مایع را که از لحاظ فیزیکی کاملاً مشابه هم هستند با یک‌دیگر به‌صورت کاملاً یکنواخت – با هر نسبتی – مخلوط كنيم . برای اطمینان بايد به یکی از آن‌ها مقدار کمی ماده رادیواکتیو اضافه نموده و در انتهای مسیر نمونه‌گیری كرد .


بدیهی است اگر میزان مواد رادیواکتیو در نمونه‌ها یکی باشد این دو ماده به‌صورت یکنواخت با یکدیگر مخلوط شده‌اند . برای مشخص کردن کیفت جوش‌کاری در لوله‌هايی که در زیر زمین کار گذاری شده‌اند و يا در صنعت اتومبیل سازی برای کنترل کیفیت ورق استیل ، استفاده از مواد رادیواکتیو راه‌حل مناسبي است .


 4- استفاده به‌عنوان اندازه‌گير (Sensor): در بسیاری از موارد که امکان تماس مستقیم سنسور با موادی که قرار است اندازه‌گیری شوند وجود ندارد مثلاً در دماي بالا ، ساده‌ترین روش ، استفاده از مواد رادیواکتیو است . کافی است مقدار بسیار کمی از مواد رادیواکتیو را با فلز مخلوط كرده و میزان آن‌را با اندازه‌گيري تشعشع و بدون تماس مستقیم اندازه‌گیری نماييم.  هم‌چنين مي‌توان از اين مواد براي كنترل سطح نيز استفاده نمود .


 5- ايجاد تغییر در ویژگی مواد : تاباندن اشعه رادیواکتیو به ماده می‌تواند باعث بالارفتن کیفیت یا تغيير در برخی ویژگی‌های مواد از جمله : سختی ، مقاومت و چگالی شود.


 6- استفاده به عنوان آفت كش : استفاده از میزان بسیار کم مواد رادیواکتیو یکی از ساده‌ترین روش‌ها برای از بین بردن آفت‌های مختلف به‌خصوص در مواردی است که حشرات و آفت‌ها در مقابل سموم مقاوم شده‌اند . در یک روش کنترل آفت ، حشرات نر بوسیله تابش عقیم شده و در داخل یک جمعیت کنترل شده وحشی آزاد می شوند و جفتگیری ماده ها با نرهای عقیم سبب کاهش اندازه نسلهای بعدی می شود . امتیازات این روش عبارتند از : اجتناب از حشره کشها و افزایش کارآیی با تقلیل جمعیت آفت . با این وجود به منظور موفقیت ، باید یک روش اقتصادی برای پرورش تعداد زیادی حشره عقیم وجود داشته باشد و حشرات باید بتوانند به آسانی پراکنده شده و ماده نیز تنها با نرهای عقیم جفت گیری نماید .  


 7- از بین بردن میکروب و طولانی‌تر کردن عمر مواد غذایی : تشعشع مواد رادیواکتیو بر روی مواد غذایی باعث از بین بردن باکتری‌های خطرناک شده و طول عمر بیشتر مواد غذايي را موجب می‌شود .


 8- استرلیزه کردن بدون ایجاد تغییر فیزیکی : پرتو افکنی بر روی مواد غذایی بدون آن‌که‌ حالت فیزیکی یا مزّه ماده خوراکي را تغییر دهد می‌تواند آن‌را به‌طور کامل استرلیزه کند .


دوزهای[1] کم را برای پاستوریزه کردن و دوزهای زیاد را برای استرلیزه کردن غذاها استفاده می‌نمایند دوزهای کم علاوه بر به تعویق انداختن فساد ، می‌تواند سبب ترد شدن سبزی‌ها و جلوگیری از رسیدن سبزی‌ها و میوه‌ها گردد و به این ترتیب عمر آن‌ها را افزایش دهد . مسائل مربوط به طعم نامطلوب را می‌توان با کنترل شرایط پرتودهی تا اندازه‌ای حذف کرد به عنوان مثال پرتودهی گوشت‌ها در 78 – درجه فارنهایت عملاً تمام طعم‌های نامطلوب را از بین می‌برد .


 9- استفاده در کشاورزی : فقط در حدود یک درصد از انرژی‌ای که گیاهان از خورشید دریافت می‌کنند برای ساختن غذا مورد استفاده قرار می‌گیرد و 99% باقیمانده تلف می‌شود . کودهای نشاندار به طور موفقیت آمیزی در کشاورزی به کار گرفته می‌شوند و ثابت نموده‌اند که گیاهان ، کودها را از طریق برگ‌ها ، پوست و ریشه‌ها جذب می‌نمايند. در حقیقت حدود 95% کودی که به برگ‌ها داده می‌شود جذب خواهد گرديد، در حالی که فقط در حدود 10% کود داده شده به خاک جذب مي‌شود .


تقریباً تمام غذای حیوانات را می‌توان مانند گیاهان با ترکیبات پرتوزا نشان دار کرده و بهره‌وری آن‌ها را ردیابی نمود . همچنین تابش برای ایجاد تحول در گیاهان نیز به‌کار می‌رود  و از گیاهان تغییر یافته برای افزایش بهره‌وری استفاده می‌گردد . 


از انرژي هسته‌اي در حوزه‌هاي كشاورزي و صنايع غذايي استفاده‌هاي بسياري صورت مي‌گيرد كه در اين زمينه مي‌توان از عمده موارد استفاده در اين بخش موارد زير را برشمرد :


·         جلوگيري از جوانه زدن محصولات غذايي


·         كنترل و از بين بردن حشرات


·         به تاخير انداختن زمان رسيدن محصولات


·         افزايش زمان نگهداري


·         كاهش ميزان آلودگي ميكروبي


·         از بين بردن ويروس‌هاي گياهي و غذايي


·         طرح باردهي و جهش گياهاني چون گندم و برنج و پنبه


10-  كاربرد انرژي هسته‌اي در بخش دامپزشكي و دامپروري :  انرژي هسته‌اي در حوزه دامپزشكي موارد مصرفي چون تشخيص و درمان بيماري‌هاي دامي ، توليدمثل دام ، اصلاح نژاد ، تغذيه ، بهداشت و ايمن سازي محصولات دامي و خوراك دام دارد. مزيت عمده‌ي تكنولوژي هسته‌اي ، اندازه گيري سريع و دقيق واكنش‌ها مي‌باشد . با اين روش مي‌توان عملكرد يك دارو را در سراسر بدن دام دنبال نمود بطوري‌كه با استفاده از اين روش‌ها مي‌توان بيماري‌هايي مانند تب برفكي و نيوكاسل را تشخيص و درمان كرد.


مدتهاست كه قابل هضم بودن خوراك دام را به كمك علامت گذاري عناصر با استفاده از ايزوتوپ‌هاي راديو‌اكتيو و تعيين نسبتي از عناصر علامت گذاري شده كه به درون دستگاه گوارشي ترشح مي‌شوند ، ‌تعيين مي‌نمايند . از ديگر كاربردهاي هسته‌اي در تغذيه دام مي‌توان به از بين بردن قارچ‌هاي مسموميت‌زا از جمله افلاتوكسين موجود بر روي مواد غذايي اشاره كرد . لازم به ذكر است كه مطالعات صورت گرفته بر روي خوراك‌هاي پرتودهي شده دامي بي‌ضرر بودن اين مواد را به اثبات رسانده است .


در بحث توليد مثل دام مي‌توان به تشخيص آبستني و وضعيت جنين به كمك پرتوهاي راديواكتيو اشاره كرد . در اين روش از راديو ايزوتوپ‌ها براي اندازه‌گيري مولكول خاص در نمونه‌هاي بيولوژيكي استفاده مي‌شود . براي مثال از اين روش براي اندازه‌گيري ميزان حضور هورمون‌هاي توليد مثلي از جمله پروژسترون استفاده خواهد گرديد . در بحث اصلاح نژاد دام و طيور نيز از مواد هسته‌اي مي‌توان جهت نشاندار كردن مواد وراثتي ( DNA ، RNA و تك نوكلئوتيدها ) جهت مطالعه ژن دام و طيور ، به ويژه تعيين توالي ژن‌هاي مهم اقتصادي ، تعيين جنسيت ،‌ شناسائي انفرادي دام‌ها ،‌ تست‌هاي تشخيصي براي بيماري‌هاي ژنتيكي و نيز تعيين موقعيت ژن‌ها اشاره كرد .


11- استفاده در پزشكي :  از مواد راديواكتيو مي‌توان جهت شيمي درماني و يا راديوگرافي استفاده كرد . در شيمي درماني مقدار مشخصي از مواد راديواكتيو با عمل بلعيدن وارد بدن مي‌شود و با خاصيت پرتوافكني اين مواد ، سلول‌هايي كه مورد نظر است از جمله سلول‌هاي سرطاني از بين خواهد رفت .


كاربردهاي پزشكي براي همه مردم كاملاً شناخته شده است و به طور خلاصه شامل : رادیوگرافی ، گاما اسکن ، استرلیزه کردن و میکروب زدایی وسایل پزشکی با پرتوهای هسته‌ای و رادیو بیولوژی مي‌باشد . در اين قسمت تعدادي از كاربردهاي پزشكي بطور مختصر بيان خواهد شد در مباحث بعدي كتاب ، اين موارد بيشتر مورد بررسي قرار خواهد گرفت :


 سونوگرافی – جهت بررسی انواع بیماری‌های مربوط به سیستم صفراوی ، ادراری ، عروق ، قلب و زنان باردار و بچه‌ها از سونوگرافی استفاده می‌شود.


 سی‌تی اسکن[2] به‌خصوص در مواقع اورژانس ، بیماری‌های مغزی و خونریزی‌ها به سرعت قابل مشاهده‌اند . همچنین درمورد  قفسه سینه و شکم این نوع تصویربرداری ضروری است.  در دستگاه سي تي اسكن ، تصویر برداری مقطعی و عرضی توسط چرخش دستگاه به دور عضو مورد نظر صورت می‌گیرد . در هر چرخش یک  مقطع از عضو را در کوتاه‌ترین زمان تصویرگیری می‌کند كه درنهايت تصوير بدست آمده توسط کامپیوتر بازسازی خواهد شد.


 


 ام آر آی[3] در اين نوع تصویربرداری ساختمان‌های خیلی ریز به سرعت نمایان شده و حد بین بافت‌های مجاور به خوبی نمایان خواهد شد.  دستگاه ام آر آي یک میدان مغناطیسی بزرگ است که وقتی بیمار در آن قرار می‌گیرد ، امواج رادیویی که دستگاه می‌فرستد ، بر روی هسته اتم هیدروژن در بدن اثر گذاشته و آن‌ها را در یک میدان مغناطیسی قرار می‌دهد . سپس تصویرگیری توسط کامپیوتر از مقاطع مختلف عضو مورد نظر صورت خواهد پذيرفت.


 رادیوگرافی –  در تشخیص انواع شکستگی ، در رفتگی ، انواع زخم‌ها در اندام‌های گوارشی ، پارگی اندام‌ها ، بیماری‌های مفصلی و غیره از این نوع تصویربرداری استفاده می‌شود.


 10- دسترسی به منابع آبي : تکنیک‌های هسته‌ای برای شناسایی حوزه‌های آب زیر زمینی ، هدایت آب‌های سطحی و زیرزمینی ، کشف و کنترل نشت و ایمنی سدها مورد استفاده قرار می‌گیرد .








[1] –  آسیب حاصل از تابش به جذب انرژی بستگی دارد و تقریبا با تراکم انرژی جذب شده در بافت متناسب است . از این رو واحدهای اصلی دوز تابشی برحسب انرژی جذب شده در واحد جرم بافت بیان می شود و دارای واحدهای مختلف است که در مباحث بعدی عنوان خواهد شد .


[2] computeriz tomography –


[3] –  magnetic Resonance Imaging