Radioactieve isotoop, ook wel radio-isotoop, radionuclide, of radioactieve nuclide genoemd, een van de soorten van hetzelfde chemische element met verschillende massa’s waarvan de kernen instabiel zijn en overtollige energie afgeven door spontaan straling uit te zenden in de vorm van alfa-, bèta- en gammastralen.
Wat is een radioactieve isotoop?
Een radioactieve isotoop, ook wel radio-isotoop, radionuclide of radioactieve nuclide genoemd, is een van de verschillende soorten van hetzelfde chemische element met verschillende massa’s waarvan de kernen instabiel zijn en overtollige energie afgeven door spontaan straling uit te zenden in de vorm van alfa-, bèta- en gammastraling. Elk chemisch element heeft één of meer radioactieve isotopen. Zo heeft waterstof, het lichtste element, drie isotopen, die de massanummers 1, 2 en 3 hebben. Alleen waterstof-3 (tritium) is echter een radioactieve isotoop; de andere twee zijn stabiel. Er zijn meer dan 1.800 radioactieve isotopen van de verschillende elementen bekend. Sommige daarvan worden in de natuur gevonden; de rest wordt kunstmatig geproduceerd als rechtstreeks product van kernreacties of indirect als de radioactieve nakomelingen van deze producten. Elke “ouder”-radioactieve isotoop vervalt uiteindelijk in één of hooguit enkele stabiele isotoop-“dochters” die specifiek zijn voor die ouder.
Hoe worden radioactieve isotopen geproduceerd?
Er zijn verschillende bronnen van radioactieve isotopen. Sommige radioactieve isotopen zijn aanwezig als aardse straling. Radioactieve isotopen van radium, thorium en uranium, bijvoorbeeld, komen van nature voor in gesteente en grond. Uranium en thorium komen ook in sporenhoeveelheden voor in water. Radon, dat ontstaat door het radioactieve verval van radium, is aanwezig in de lucht. Organische materialen bevatten meestal kleine hoeveelheden radioactieve koolstof en kalium. Kosmische straling van de zon en andere sterren is een bron van achtergrondstraling op aarde. Andere radioactieve isotopen worden door de mens geproduceerd via kernreacties, die resulteren in onstabiele combinaties van neutronen en protonen. Eén manier om kunstmatig kerntransmutatie teweeg te brengen is door stabiele isotopen te bombarderen met alfadeeltjes.
Hoe worden radioactieve isotopen in de geneeskunde gebruikt?
Radioactieve isotopen hebben veel nuttige toepassingen. Zij spelen met name een centrale rol in de nucleaire geneeskunde en de radiotherapie. In de nucleaire geneeskunde kunnen tracer-radio-isotopen oraal worden ingenomen of in het lichaam worden geïnjecteerd of geïnhaleerd. De radio-isotoop circuleert door het lichaam of wordt alleen door bepaalde weefsels opgenomen. De verspreiding ervan kan worden gevolgd aan de hand van de straling die het afgeeft. Bij radiotherapie worden radio-isotopen gewoonlijk gebruikt om zieke cellen te vernietigen. Radiotherapie wordt gewoonlijk gebruikt om kanker en andere aandoeningen waarbij abnormale weefselgroei optreedt, zoals hyperthyreoïdie, te behandelen. Stralen van subatomaire deeltjes, zoals protonen, neutronen, alfa- of betadeeltjes, gericht op zieke weefsels kunnen de atomaire of moleculaire structuur van abnormale cellen verstoren, waardoor deze afsterven. Medische toepassingen maken gebruik van kunstmatige radio-isotopen die zijn vervaardigd uit stabiele isotopen die met neutronen zijn gebombardeerd.
Een korte behandeling van radioactieve isotopen volgt hieronder. Voor de volledige behandeling, zie isotoop: Radioactieve isotopen.
Elk chemisch element heeft een of meer radioactieve isotopen. Bijvoorbeeld, waterstof, het lichtste element, heeft drie isotopen met massanummers 1, 2, en 3. Alleen waterstof-3 (tritium) is echter een radioactieve isotoop; de andere twee zijn stabiel. Er zijn meer dan 1.000 radioactieve isotopen van de verschillende elementen bekend. Ongeveer 50 daarvan worden in de natuur gevonden; de rest wordt kunstmatig geproduceerd als de directe produkten van kernreacties of indirect als de radioactieve afstammelingen van deze produkten.
Radioactieve isotopen hebben vele nuttige toepassingen. In de geneeskunde bijvoorbeeld wordt kobalt-60 op grote schaal gebruikt als stralingsbron om de ontwikkeling van kanker tegen te gaan. Andere radioactieve isotopen worden gebruikt als tracers voor diagnostische doeleinden en bij onderzoek naar stofwisselingsprocessen. Wanneer een radioactieve isotoop in kleine hoeveelheden wordt toegevoegd aan relatief grote hoeveelheden van het stabiele element, gedraagt het zich chemisch precies hetzelfde als de gewone isotoop; het kan echter worden opgespoord met een geigerteller of een ander detectieapparaat. Jodium-131 is doeltreffend gebleken bij de behandeling van hyperthyreoïdie. Een andere radioactieve isotoop van medisch belang is koolstof-14, dat wordt gebruikt in een ademtest om de maagzweerveroorzakende bacterie Heliobacter pylori op te sporen.
Encyclopædia Britannica, Inc.Bekijk alle video’s bij dit artikel
In de industrie worden radioactieve isotopen van verschillende soorten gebruikt voor het meten van de dikte van metalen of plastic platen; de precieze dikte wordt aangegeven door de sterkte van de straling die door het te inspecteren materiaal dringt. Zij kunnen ook worden gebruikt in plaats van grote röntgenapparaten om gefabriceerde metalen onderdelen te onderzoeken op structurele gebreken. Andere belangrijke toepassingen zijn het gebruik van radioactieve isotopen als compacte bronnen van elektrische energie – b.v. plutonium-238 in ruimtevaartuigen. In dergelijke gevallen wordt de warmte die vrijkomt bij het verval van de radioactieve isotoop omgezet in elektriciteit door middel van thermo-elektrische junctiecircuits of verwante apparaten.
De tabel bevat een lijst van enkele in de natuur voorkomende radioactieve isotopen.
| isotoop | halfwaardetijd (jaren, tenzij genoteerd) |
|---|---|
| Bron: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory, NuDat 2.6 (2016). | |
| 3H | 12.32 |
| 14C | 5.700 |
| 50V | >2.1 × 1017 |
| 87Rb | 4,81 × 1010 |
| 90Sr | 28,9 |
| 115In | 4.41 × 1014 |
| 123Te | >9,2 × 1016 |
| 130Te | >3,0 × 1024 |
| 131I | 8.0252 dagen |
| 137Cs | 30,08 |
| 138La | 1,02 × 1011 |
| 144Nd | 2,29 × 1015 |
| 147Sm | 1.06 × 1011 |
| 148Sm | 7 × 1015 |
| 176Lu | 3,76 × 1010 |
| 187Re | 4.33 × 1010 |
| 186Os | 2 × 1015 |
| 222Rn | 3.8235 dagen |
| 226Ra | 1.600 |
| 230Th | 75.400 |
| 232Th | 1.4 × 1010 |
| 232U | 68,9 |
| 234U | 245.500 |
| 235U | 7,04 × 108 |
| 236U | 2.342 × 107 |
| 237U | 6,75 dagen |
| 238U | 4,468 × 109 |