Kwalifikacja: MED.08 - Świadczenie usług medycznych w zakresie diagnostyki obrazowej, elektromedycznej i radioterapii

Question

Kwalifikacja: MED.08 - Świadczenie usług medycznych w zakresie diagnostyki obrazowej, elektromedycznej i radioterapii

Kategorie: Medycyna nuklearna Ochrona radiologiczna Fizyka medyczna

Przemiana promieniotwórcza radu w ren opisana wzorem ₈₈²²⁶Ra → ₈₆²²²Rn + ₂⁴He jest rozpadem

Rozpad opisany równaniem ⁸⁸₂₂₆Ra → ⁸⁶₂₂₂Rn + ²₄He to klasyczny przykład przemiany alfa. Widać to po tym, że z jądra radu „odrywa się” cząstka o liczbie masowej 4 i liczbie atomowej 2, czyli dokładnie jądro helu – to jest właśnie cząstka alfa. Liczba masowa zmniejsza się z 226 do 222 (spadek o 4), a liczba atomowa z 88 do 86 (spadek o 2), co jest typowym wzorcem dla rozpadu alfa. Z fizycznego punktu widzenia jądro ciężkiego pierwiastka, jak rad, pozbywa się nadmiaru energii i „zbyt dużej” liczby nukleonów właśnie przez emisję takiej cząstki. W medycynie, szczególnie w medycynie nuklearnej i w ochronie radiologicznej, rozumienie tego typu przemian jest bardzo praktyczne. Cząstki alfa mają bardzo mały zasięg w tkankach (rzędu dziesiątek mikrometrów), ale jednocześnie bardzo duże liniowe przekazywanie energii (wysoki LET). To oznacza, że jeśli źródło alfa znajdzie się wewnątrz organizmu, może silnie uszkadzać komórki w bardzo małym obszarze. Dlatego w procedurach, które opisują dobre praktyki ochrony radiologicznej, tak mocno podkreśla się, żeby nie spożywać, nie wdychać i nie zanieczyszczać skóry materiałami emitującymi alfa. Z zewnątrz skóra praktycznie zatrzymuje to promieniowanie, ale wewnętrznie jest ono bardzo niebezpieczne. Moim zdaniem znajomość rozpadu alfa przydaje się też przy rozumieniu łańcuchów promieniotwórczych, np. szeregu uranowo-radowego. W takich szeregach wielokrotnie pojawiają się kolejne rozpady alfa prowadzące do powstania gazowego radu i radu–222, który z kolei ma znaczenie w ocenie narażenia na radon w budynkach. W standardach oceny ryzyka radiacyjnego i w dokumentacji ochrony radiologicznej zawsze uwzględnia się, czy mamy do czynienia z promieniowaniem alfa, beta czy gamma, bo od tego zależy zarówno sposób ekranowania, jak i metody monitorowania skażeń. W praktyce technika medycznego znajomość tego typu reakcji pomaga lepiej rozumieć opisy źródeł, charakterystyki radioizotopów w kartach katalogowych oraz zalecenia BHP przy pracy z materiałami promieniotwórczymi.

W tym zadaniu kluczowe jest rozpoznanie typu przemiany na podstawie samego równania jądrowego. Mamy zapis ⁸⁸₂₂₆Ra → ⁸⁶₂₂₂Rn + ²₄He. Pojawienie się w produktach jądra helu, oznaczonego jako ²₄He (liczba masowa 4, liczba atomowa 2), jednoznacznie definiuje rozpad alfa. To nie jest kwestia interpretacji, tylko definicji – cząstka alfa to właśnie jądro helu. W rozpadzie alfa liczba masowa jądra macierzystego maleje o 4, a liczba atomowa o 2, co dokładnie widzimy: z 226 na 222 oraz z 88 na 86. Częsty błąd polega na myleniu tego z promieniowaniem gamma tylko dlatego, że gamma kojarzy się ludziom z „mocnym” promieniowaniem. Promieniowanie gamma to jednak emisja fotonu o wysokiej energii, bez zmiany liczby nukleonów i bez zmiany liczby protonów w jądrze. W równaniach jądrowych nie pojawia się wtedy nowy nuklid o innych liczbach A i Z, tylko ten sam nuklid przechodzi ze stanu wzbudzonego do podstawowego, często zapisywany z gwiazdką, np. ⁹⁹mTc → ⁹⁹Tc + γ. Tutaj mamy wyraźną zmianę z radu na radon, więc gamma odpada. Podobnie mylące bywa promieniowanie beta plus i beta minus. W rozpadzie beta minus z jądra emitowany jest elektron (β⁻) i antyneutrino, a liczba masowa pozostaje ta sama, zmienia się tylko liczba atomowa o +1, bo neutron zamienia się w proton. Przykładowo ¹⁴₆C → ¹⁴₇N + β⁻ + ν̄. W rozpadzie beta plus (β⁺) emitowany jest pozyton i neutrino, a liczba atomowa spada o 1, bo proton zmienia się w neutron, ale znowu liczba masowa się nie zmienia. W obu przypadkach nie pojawia się cząstka o liczbie masowej 4 i liczbie atomowej 2. Typowy błąd myślowy polega na patrzeniu tylko na nazwy („beta”, „gamma”) bez analizy liczb A i Z. Dobra praktyka, której trzyma się się w fizyce medycznej i ochronie radiologicznej, jest taka: najpierw sprawdź, czy zmieniła się liczba masowa; jeśli spadła o 4 i liczba atomowa o 2 – to musi być alfa. Jeśli liczba masowa się nie zmienia, a liczba atomowa zmienia się o ±1 – to rozpad beta. Jeśli liczby A i Z pozostają takie same, a pojawia się symbol γ – to mamy do czynienia z promieniowaniem gamma. Z mojego doświadczenia, jak raz się opanuje tę prostą „regułkę”, to rozpoznawanie typów rozpadu z równań staje się automatyczne i bardzo ułatwia dalszą naukę medycyny nuklearnej oraz zasad ochrony radiologicznej.

Answer 1

C. beta minus.

Answer 2

D. beta plus.

Przemiana promieniotwórcza radu w ren opisana wzorem ₈₈²²⁶Ra → ₈₆²²²Rn + ₂⁴He jest rozpadem

Odpowiedzi

Informacja zwrotna