న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ

From LTRC
ఆల్ఫా క్షయం (Alpha decay) అనేది ఒక రకమైన రేడియోధార్మిక క్షయం, ఇందులో పరమాణు కేంద్రకం ఒక ఆల్ఫా కణంను విడుదల చేస్తుంది, తద్వారా అది ద్రవ్యరాశి సంఖ్య 4 తగ్గి, పరమాణు సంఖ్య 2 తగ్గిన పరమాణువుగా మారుతుంది (లేదా "క్షీణిస్తుంది").

న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ (Nuclear chemistry) అనేది రసాయన శాస్త్రంలోని ఒక ఉప-విభాగం. ఇది రేడియోధార్మికత, కేంద్రక ప్రక్రియలు మరియు పరమాణువుల కేంద్రకాలలో జరిగే మార్పులు, ఉదాహరణకు న్యూక్లియర్ ట్రాన్స్‌మ్యుటేషన్ (కేంద్రక పరివర్తన) మరియు కేంద్రక ధర్మాల గురించి వివరిస్తుంది.

ఇది యాక్టినైడ్లు, రేడియం మరియు రాడాన్ వంటి రేడియోధార్మిక మూలకాల రసాయన శాస్త్రం, అలాగే కేంద్రక ప్రక్రియలను నిర్వహించడానికి రూపొందించబడిన పరికరాల (ఉదాహరణకు న్యూక్లియర్ రియాక్టర్లు) రసాయన శాస్త్రంతో కూడుకున్నది. ఇందులో ఉపరితలాల తుప్పు (corrosion) మరియు సాధారణ లేదా అసాధారణ పరిస్థితులలో (ఉదాహరణకు ప్రమాదం జరిగినప్పుడు) వాటి ప్రవర్తన కూడా ఉంటుంది. న్యూక్లియర్ వేస్ట్ (అణు వ్యర్థాల) నిల్వ లేదా పారవేసే ప్రదేశాలలో ఉంచిన తర్వాత వస్తువులు మరియు పదార్థాల ప్రవర్తనను అధ్యయనం చేయడం ఒక ముఖ్యమైన అంశం.

ఇది జీవించి ఉన్న జంతువులు, మొక్కలు మరియు ఇతర పదార్థాలలో రేడియేషన్ శోషణ వల్ల కలిగే రసాయన ప్రభావాల అధ్యయనాన్ని కలిగి ఉంటుంది. రేడియేషన్ కెమిస్ట్రీ అనేది రేడియేషన్ బయాలజీని ఎక్కువగా నియంత్రిస్తుంది, ఎందుకంటే రేడియేషన్ జీవులపై పరమాణు స్థాయిలో ప్రభావం చూపుతుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, రేడియేషన్ జీవిలోని జీవరసాయనాలను మారుస్తుంది, ఆ జీవ-అణువుల మార్పు జీవిలో జరిగే రసాయన చర్యలను మారుస్తుంది; ఈ రసాయన శాస్త్రంలో మార్పు ఒక జీవసంబంధమైన ఫలితానికి దారితీస్తుంది. ఫలితంగా, న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ వైద్య చికిత్సలను (ఉదాహరణకు క్యాన్సర్ రేడియోథెరపీ) అర్థం చేసుకోవడానికి ఎంతగానో సహాయపడుతుంది మరియు ఈ చికిత్సలను మెరుగుపరచడానికి వీలు కల్పించింది.

ఇది వివిధ ప్రక్రియల కోసం రేడియోధార్మిక వనరుల ఉత్పత్తి మరియు వినియోగంపై అధ్యయనాన్ని కలిగి ఉంటుంది. వీటిలో వైద్య అనువర్తనాల్లో రేడియోథెరపీ; పరిశ్రమ, విజ్ఞాన శాస్త్రం మరియు పర్యావరణంలో రేడియోధార్మిక ట్రేసర్ల వినియోగం, మరియు పాలిమర్ల వంటి పదార్థాలను మార్చడానికి రేడియేషన్ వినియోగం ఉన్నాయి.[1]

ఇది మానవ కార్యకలాపాల యొక్క రేడియోధార్మికత లేని రంగాలలో కేంద్రక ప్రక్రియల అధ్యయనం మరియు వినియోగాన్ని కూడా కలిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ (NMR) స్పెక్ట్రోస్కోపీని సింథటిక్ ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీ (సేంద్రీయ రసాయన శాస్త్రం) మరియు ఫిజికల్ కెమిస్ట్రీ (భౌతిక రసాయన శాస్త్రం) లలో మరియు మాక్రోమాలిక్యులర్ కెమిస్ట్రీలో నిర్మాణ విశ్లేషణ కోసం సాధారణంగా ఉపయోగిస్తారు.

చరిత్ర

1895లో విల్హెల్మ్ రాంట్జెన్ ఎక్స్-రేలను కనుగొన్న తర్వాత, చాలా మంది శాస్త్రవేత్తలు అయనీకరణ వికిరణం (ionizing radiation)పై పని చేయడం ప్రారంభించారు. వీరిలో హెన్రీ బెక్వెరెల్ ఒకరు, ఆయన ఫాస్ఫోరేసెన్స్ మరియు ఫోటోగ్రాఫిక్ ప్లేట్ల నల్లబడటానికి మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని పరిశోధించారు. బెక్వెరెల్ (ఫ్రాన్స్‌లో పనిచేస్తున్నప్పుడు) బాహ్య శక్తి వనరు ఏదీ లేకుండానే, యురేనియం కిరణాలను ఉత్పత్తి చేసి ఫోటోగ్రాఫిక్ ప్లేట్‌ను నల్లబరుస్తుందని (లేదా 'మసకబారుస్తుందని') కనుగొన్నప్పుడు, రేడియోధార్మికత కనుగొనబడింది. మేరీ స్క్లోడోవ్స్కా-క్యూరీ (పారిస్‌లో పనిచేస్తున్నప్పుడు) మరియు ఆమె భర్త పియర్ క్యూరీ యురేనియం ఖనిజం నుండి రెండు కొత్త రేడియోధార్మిక మూలకాలను వేరు చేశారు. ప్రతి రసాయన విభజన తర్వాత రేడియోధార్మికత ఏ ప్రవాహంలో ఉందో గుర్తించడానికి వారు రేడియోమెట్రిక్ పద్ధతులను ఉపయోగించారు; వారు యురేనియం ఖనిజాన్ని ఆ సమయంలో తెలిసిన వివిధ రసాయన మూలకాలుగా వేరు చేసి, ప్రతి భాగం యొక్క రేడియోధార్మికతను కొలిచారు. ఆ తర్వాత వారు అధిక నిర్దిష్ట కార్యాచరణ (ద్రవ్యరాశి ద్వారా విభజించబడిన రేడియోధార్మికత) కలిగిన చిన్న భాగాన్ని వేరు చేయడానికి ఈ రేడియోధార్మిక భాగాలను మరింతగా వేరు చేయడానికి ప్రయత్నించారు. ఈ విధంగా, వారు పోలోనియం మరియు రేడియంలను వేరు చేశారు. 1901 ప్రాంతంలో అధిక మోతాదులో రేడియేషన్ మానవులకు గాయం కలిగించవచ్చని గమనించబడింది. హెన్రీ బెక్వెరెల్ తన జేబులో రేడియం నమూనాను ఉంచుకోవడం వల్ల, దాని ఫలితంగా ఆయనకు తీవ్రమైన స్థానికీకరించిన మోతాదు తగిలి రేడియేషన్ బర్న్ (రేడియేషన్ వల్ల కలిగే కాలిన గాయం) ఏర్పడింది.[2] ఈ గాయం రేడియేషన్ యొక్క జీవసంబంధమైన లక్షణాలను పరిశోధించడానికి దారితీసింది, ఇది కాలక్రమేణా వైద్య చికిత్స అభివృద్ధికి దారితీసింది.

కెనడా మరియు ఇంగ్లాండ్‌లో పనిచేస్తున్న ఎర్నెస్ట్ రూథర్‌ఫర్డ్, రేడియోధార్మిక క్షయాన్ని ఒక సాధారణ సమీకరణం (లీనియర్ ఫస్ట్ డిగ్రీ డెరివేటివ్ సమీకరణం, దీనిని ఇప్పుడు ఫస్ట్ ఆర్డర్ కైనటిక్స్ అని పిలుస్తారు) ద్వారా వివరించవచ్చని చూపించారు, అంటే ఒక నిర్దిష్ట రేడియోధార్మిక పదార్థం ఒక లక్షణ "హాఫ్-లైఫ్" (అర్థ జీవితకాలం) కలిగి ఉంటుంది (ఒక వనరులో ఉన్న రేడియోధార్మికత సగానికి తగ్గడానికి పట్టే సమయం). ఆయన ఆల్ఫా, బీటా మరియు గామా కిరణాలు అనే పదాలను కూడా సృష్టించారు, ఆయన నైట్రోజన్ను ఆక్సిజన్గా మార్చారు, మరియు అన్నింటికంటే ముఖ్యంగా గీగర్-మార్స్‌డెన్ ప్రయోగం (గోల్డ్ ఫాయిల్ ప్రయోగం) నిర్వహించిన విద్యార్థులను పర్యవేక్షించారు, ఇది పరమాణువు యొక్క 'ప్లమ్ పుడ్డింగ్ మోడల్' తప్పు అని చూపించింది. 1904లో జె. జె. థామ్సన్ ప్రతిపాదించిన ప్లమ్ పుడ్డింగ్ మోడల్‌లో, పరమాణువు ఎలక్ట్రాన్ల ప్రతికూల చార్జ్‌ను సమతుల్యం చేయడానికి పాజిటివ్ చార్జ్ ఉన్న 'మేఘం'తో చుట్టబడిన ఎలక్ట్రాన్లతో కూడి ఉంటుంది. రూథర్‌ఫర్డ్‌కు, గోల్డ్ ఫాయిల్ ప్రయోగం పాజిటివ్ చార్జ్ చాలా చిన్న కేంద్రకానికి పరిమితమైందని సూచించింది, ఇది మొదట రూథర్‌ఫర్డ్ మోడల్కు, చివరికి పరమాణువు యొక్క బోర్ మోడల్కు దారితీసింది, ఇక్కడ పాజిటివ్ కేంద్రకం ప్రతికూల ఎలక్ట్రాన్లతో చుట్టబడి ఉంటుంది.

1934లో, మేరీ క్యూరీ కుమార్తె (ఐరీన్ జోలియట్-క్యూరీ) మరియు అల్లుడు (ఫ్రెడరిక్ జోలియట్-క్యూరీ) మొదటిసారిగా కృత్రిమ రేడియోధార్మికతను సృష్టించారు: వారు బోరాన్ను ఆల్ఫా కణాలతో బాంబు దాడి చేసి న్యూట్రాన్-తక్కువ ఐసోటోప్ నైట్రోజన్-13ను తయారు చేశారు; ఈ ఐసోటోప్ పాజిట్రాన్లను విడుదల చేసింది.[3] అదనంగా, వారు కొత్త రేడియో ఐసోటోపులను తయారు చేయడానికి అల్యూమినియం మరియు మెగ్నీషియంలను న్యూట్రాన్లతో బాంబు దాడి చేశారు.

1920ల ప్రారంభంలో ఒట్టో హాన్ కొత్త పరిశోధనా మార్గాన్ని సృష్టించారు. ఆయన ఇటీవల అభివృద్ధి చేసిన "ఎమనేషన్ మెథడ్" మరియు "ఎమనేషన్ ఎబిలిటీ"ని ఉపయోగించి, సాధారణ రసాయన మరియు భౌతిక-రసాయన ప్రశ్నలను పరిశోధించడానికి "అప్లైడ్ రేడియోకెమిస్ట్రీ" అని పిలువబడే దానిని స్థాపించారు. 1936లో కార్నెల్ యూనివర్శిటీ ప్రెస్ ఇంగ్లీష్‌లో (మరియు తరువాత రష్యన్ భాషలో) అప్లైడ్ రేడియోకెమిస్ట్రీ అనే పుస్తకాన్ని ప్రచురించింది, ఇందులో 1933లో ఇథాకా, న్యూయార్క్లోని కార్నెల్ విశ్వవిద్యాలయంలో విజిటింగ్ ప్రొఫెసర్‌గా ఉన్నప్పుడు హాన్ ఇచ్చిన ఉపన్యాసాలు ఉన్నాయి. ఈ ముఖ్యమైన ప్రచురణ 1930లు మరియు 1940లలో యునైటెడ్ స్టేట్స్, యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్, ఫ్రాన్స్ మరియు సోవియట్ యూనియన్‌లోని దాదాపు అన్ని న్యూక్లియర్ కెమిస్టులు మరియు భౌతిక శాస్త్రవేత్తలపై ప్రధాన ప్రభావాన్ని చూపింది, ఇది ఆధునిక న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీకి పునాది వేసింది.[4] హాన్ మరియు లీస్ మీట్నర్ రేడియోధార్మిక రేడియం ఐసోటోపులు, థోరియం, ప్రోటాక్టినియం మరియు యురేనియంలను కనుగొన్నారు. ఆయన రేడియోధార్మిక రీకాయిల్ మరియు న్యూక్లియర్ ఐసోమెరిజం దృగ్విషయాలను కూడా కనుగొన్నారు, మరియు రుబిడియం-స్ట్రోంటియం డేటింగ్కు మార్గదర్శకత్వం వహించారు. 1938లో, హాన్, లీస్ మీట్నర్ మరియు ఫ్రిట్జ్ స్ట్రాస్‌మాన్ న్యూక్లియర్ ఫిషన్ను కనుగొన్నారు, దీని కోసం హాన్ 1944లో కెమిస్ట్రీలో నోబెల్ బహుమతిని అందుకున్నారు. న్యూక్లియర్ ఫిషన్ (కేంద్రక విచ్ఛిత్తి) న్యూక్లియర్ రియాక్టర్లు మరియు అణు ఆయుధాలకు ఆధారం. హాన్ న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ పితామహుడిగా[5][6][7] మరియు న్యూక్లియర్ ఫిషన్ గాడ్‌ఫాదర్‌గా పిలువబడతారు.[8]

ప్రధాన రంగాలు

రేడియోకెమిస్ట్రీ అనేది రేడియోధార్మిక పదార్థాల రసాయన శాస్త్రం, ఇందులో రేడియోధార్మికత లేని ఐసోటోపుల లక్షణాలు మరియు రసాయన చర్యలను అధ్యయనం చేయడానికి మూలకాల యొక్క రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్లను ఉపయోగిస్తారు (తరచుగా రేడియోకెమిస్ట్రీలో రేడియోధార్మికత లేకపోవడం వల్ల ఒక పదార్థం నిష్క్రియ (inactive) అని వర్ణించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఐసోటోపులు స్థిరంగా ఉంటాయి).

మరిన్ని వివరాల కోసం దయచేసి రేడియోకెమిస్ట్రీ పేజీని చూడండి.

రేడియేషన్ కెమిస్ట్రీ

రేడియేషన్ కెమిస్ట్రీ అనేది పదార్థంపై రేడియేషన్ యొక్క రసాయన ప్రభావాల అధ్యయనం; ఇది రేడియోకెమిస్ట్రీకి చాలా భిన్నమైనది, ఎందుకంటే రేడియేషన్ ద్వారా రసాయనికంగా మార్చబడుతున్న పదార్థంలో రేడియోధార్మికత ఉండవలసిన అవసరం లేదు. దీనికి ఒక ఉదాహరణ నీటిని హైడ్రోజన్ వాయువు మరియు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్గా మార్చడం. రేడియేషన్ కెమిస్ట్రీకి ముందు, స్వచ్ఛమైన నీటిని నాశనం చేయలేమని సాధారణంగా నమ్మేవారు.[9]

ప్రారంభ ప్రయోగాలు పదార్థంపై రేడియేషన్ ప్రభావాలను అర్థం చేసుకోవడంపై దృష్టి సారించాయి. ఎక్స్-రే జనరేటర్‌ను ఉపయోగించి, హ్యూగో ఫ్రిక్కే రేడియేషన్ యొక్క జీవసంబంధమైన ప్రభావాలను అధ్యయనం చేశారు, ఎందుకంటే ఇది సాధారణ చికిత్స ఎంపిక మరియు రోగనిర్ధారణ పద్ధతిగా మారింది.[9] ఎక్స్-రేల నుండి వచ్చే శక్తి నీటిని యాక్టివేటెడ్ వాటర్‌గా మార్చగలదని, తద్వారా అది కరిగిన జాతులతో చర్య జరపగలదని ఫ్రిక్కే ప్రతిపాదించారు మరియు నిరూపించారు.[10]

అణు శక్తి కోసం రసాయన శాస్త్రం

రేడియోకెమిస్ట్రీ, రేడియేషన్ కెమిస్ట్రీ మరియు న్యూక్లియర్ కెమికల్ ఇంజనీరింగ్ యురేనియం మరియు థోరియం ఇంధన పూర్వగాముల సంశ్లేషణలో చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి, ఈ మూలకాల ఖనిజాల నుండి ప్రారంభించి, ఇంధన తయారీ, కూలెంట్ కెమిస్ట్రీ, ఇంధన పునఃప్రాసెసింగ్, రేడియోధార్మిక వ్యర్థాల చికిత్స మరియు నిల్వ, రియాక్టర్ ఆపరేషన్ సమయంలో రేడియోధార్మిక మూలకాల విడుదల పర్యవేక్షణ మరియు రేడియోధార్మిక భౌగోళిక నిల్వ మొదలైనవి.[11]

కేంద్రక చర్యల అధ్యయనం

ఇవి కూడా చూడండి: nuclear physics, nuclear reactions

ఫిషన్ మరియు ఫ్యూజన్ వంటి కేంద్రక చర్యలను అధ్యయనం చేయడానికి రేడియోకెమిస్ట్రీ మరియు రేడియేషన్ కెమిస్ట్రీ కలయికను ఉపయోగిస్తారు. న్యూక్లియర్ ఫిషన్ కోసం కొన్ని ప్రారంభ ఆధారాలు బేరియం యొక్క స్వల్పకాలిక రేడియో ఐసోటోప్ ఏర్పడటం, ఇది న్యూట్రాన్ ఇరేడియేటెడ్ యురేనియం నుండి వేరు చేయబడింది (139Ba, 83 నిమిషాల హాఫ్-లైఫ్‌తో మరియు 140Ba, 12.8 రోజుల హాఫ్-లైఫ్‌తో, యురేనియం యొక్క ప్రధాన ఫిషన్ ప్రొడక్ట్లు). ఆ సమయంలో, ఇది కొత్త రేడియం ఐసోటోప్ అని భావించారు, ఎందుకంటే రేడియంను వేరు చేయడంలో సహాయపడటానికి బేరియం సల్ఫేట్ క్యారియర్ అవక్షేపాన్ని ఉపయోగించడం అప్పటి ప్రామాణిక రేడియోకెమికల్ పద్ధతి.[12] ఇటీవల, కొత్త 'సూపర్ హెవీ' మూలకాలను తయారు చేయడానికి రేడియోకెమికల్ పద్ధతులు మరియు అణు భౌతిక శాస్త్రం యొక్క కలయికను ఉపయోగించారు; కేంద్రకాలు సంవత్సరాల హాఫ్-లైఫ్‌లను కలిగి ఉన్న సాపేక్ష స్థిరత్వ ద్వీపాలు ఉన్నాయని భావిస్తున్నారు, తద్వారా కొత్త మూలకాల యొక్క బరువును కొలవగల మొత్తాలను వేరు చేయవచ్చు. న్యూక్లియర్ ఫిషన్ యొక్క అసలు ఆవిష్కరణ గురించి మరిన్ని వివరాల కోసం ఒట్టో హాన్ పనిని చూడండి.[13]

అణు ఇంధన చక్రం

ఇది న్యూక్లియర్ రీప్రాసెసింగ్తో సహా అణు ఇంధన చక్రంలోని ఏదైనా భాగానికి సంబంధించిన రసాయన శాస్త్రం. ఇంధన చక్రంలో ఇంధనాన్ని ఉత్పత్తి చేయడంలో పాల్గొనే అన్ని కార్యకలాపాలు ఉంటాయి, మైనింగ్, ఖనిజ ప్రాసెసింగ్ మరియు ఎన్రిచ్‌మెంట్ నుండి ఇంధన ఉత్పత్తి వరకు (ఫ్రంట్-ఎండ్ ఆఫ్ ది సైకిల్). ఇది చక్రం యొక్క బ్యాక్ ఎండ్కు ముందు 'ఇన్-పైల్' ప్రవర్తనను (రియాక్టర్‌లో ఇంధనం వాడకం) కూడా కలిగి ఉంటుంది. బ్యాక్ ఎండ్లో ఉపయోగించిన అణు ఇంధనంను స్పెంట్ ఫ్యూయల్ పూల్ లేదా డ్రై స్టోరేజ్‌లో నిర్వహించడం ఉంటుంది, దానిని భూగర్భ వ్యర్థాల నిల్వలో పారవేసే ముందు లేదా రీప్రాసెస్ చేసే ముందు.

సాధారణ మరియు అసాధారణ పరిస్థితులు

అణు ఇంధన చక్రానికి సంబంధించిన న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీని రెండు ప్రధాన రంగాలుగా విభజించవచ్చు, ఒక రంగం ఉద్దేశించిన పరిస్థితులలో ఆపరేషన్‌కు సంబంధించినది, మరొక రంగం సాధారణ ఆపరేటింగ్ పరిస్థితుల నుండి కొంత మార్పు జరిగినప్పుడు లేదా (మరింత అరుదుగా) ప్రమాదం జరుగుతున్నప్పుడు మాల్‌ఆపరేషన్ పరిస్థితులకు సంబంధించినది. ఈ ప్రక్రియ లేకుండా, ఇవేవీ నిజం కావు.

రీప్రాసెసింగ్

చట్టం

యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో, వ్యర్థాల నిల్వలో ఉంచే ముందు పవర్ రియాక్టర్‌లో ఇంధనాన్ని ఒకసారి ఉపయోగించడం సాధారణం. దీర్ఘకాలిక ప్రణాళిక ప్రస్తుతం ఉపయోగించిన పౌర రియాక్టర్ ఇంధనాన్ని లోతైన నిల్వలో ఉంచడం. అణు ఆయుధాల వ్యాప్తి గురించి ఆందోళనల కారణంగా ఈ రీప్రాసెసింగ్ లేని విధానం మార్చి 1977లో ప్రారంభమైంది. అధ్యక్షుడు జిమ్మీ కార్టర్ ఒక ప్రెసిడెన్షియల్ డైరెక్టివ్ జారీ చేశారు, ఇది యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లో ప్లూటోనియం యొక్క వాణిజ్య రీప్రాసెసింగ్ మరియు రీసైక్లింగ్‌ను నిరవధికంగా నిలిపివేసింది. ఈ ఆదేశం బహుశా యునైటెడ్ స్టేట్స్ ఇతర దేశాలకు ఉదాహరణగా నిలవడానికి చేసిన ప్రయత్నం కావచ్చు, కానీ అనేక ఇతర దేశాలు ఖర్చు చేసిన అణు ఇంధనాలను రీప్రాసెస్ చేయడం కొనసాగిస్తున్నాయి. అధ్యక్షుడు వ్లాదిమిర్ పుతిన్ ఆధ్వర్యంలోని రష్యన్ ప్రభుత్వం ఉపయోగించిన అణు ఇంధనం దిగుమతిని నిషేధించిన చట్టాన్ని రద్దు చేసింది, ఇది రష్యా వెలుపల ఉన్న క్లయింట్ల కోసం రీప్రాసెసింగ్ సేవను అందించడానికి రష్యన్లకు అవకాశం కల్పిస్తుంది (BNFL అందించిన దాని మాదిరిగానే).

PUREX కెమిస్ట్రీ

ఎంచుకున్న ప్రస్తుత పద్ధతి PUREX లిక్విడ్-లిక్విడ్ ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ ప్రక్రియను ఉపయోగించడం, ఇది నైట్రిక్ యాసిడ్ నుండి యురేనియం మరియు ప్లూటోనియం రెండింటినీ సంగ్రహించడానికి ట్రిబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేట్/హైడ్రోకార్బన్ మిశ్రమాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఈ సంగ్రహణ నైట్రేట్ లవణాలది మరియు ఇది సాల్వేషన్ మెకానిజంగా వర్గీకరించబడింది. ఉదాహరణకు, నైట్రేట్ మాధ్యమంలో సంగ్రహణ ఏజెంట్ (S) ద్వారా ప్లూటోనియం సంగ్రహణ కింది చర్య ద్వారా జరుగుతుంది.

Pu4+aq + 4NO3−aq + 2Sorganic → [Pu(NO3)4S2]organic

మెటల్ కాటయాన్, నైట్రేట్లు మరియు ట్రిబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేట్ మధ్య సంక్లిష్ట బంధం ఏర్పడుతుంది, మరియు రెండు నైట్రేట్ అయాన్లు మరియు రెండు ట్రైఇథైల్ ఫాస్ఫేట్ లిగాండ్‌లతో కూడిన డయాక్సోయురేనియం(VI) కాంప్లెక్స్ యొక్క మోడల్ సమ్మేళనం ఎక్స్-రే క్రిస్టల్లాగ్రఫీ ద్వారా వర్గీకరించబడింది.[14]

నైట్రిక్ యాసిడ్ సాంద్రత ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఆర్గానిక్ దశలోకి సంగ్రహణ అనుకూలంగా ఉంటుంది, మరియు నైట్రిక్ యాసిడ్ సాంద్రత తక్కువగా ఉన్నప్పుడు సంగ్రహణ రివర్స్ అవుతుంది (ఆర్గానిక్ దశ లోహం నుండి స్ట్రిప్ చేయబడుతుంది). ఉపయోగించిన ఇంధనాన్ని నైట్రిక్ యాసిడ్‌లో కరిగించడం సాధారణం, కరగని పదార్థాన్ని తొలగించిన తర్వాత యురేనియం మరియు ప్లూటోనియంలను అత్యంత క్రియాశీల ద్రవం నుండి సంగ్రహిస్తారు. లోడ్ చేయబడిన ఆర్గానిక్ దశను తిరిగి సంగ్రహించి మీడియం యాక్టివ్ ద్రవాన్ని సృష్టించడం సాధారణం, ఇందులో ఎక్కువగా యురేనియం మరియు ప్లూటోనియం ఉంటాయి, కేవలం ఫిషన్ ఉత్పత్తుల జాడలు మాత్రమే ఉంటాయి. ఈ మీడియం యాక్టివ్ జల మిశ్రమాన్ని మళ్ళీ ట్రిబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేట్/హైడ్రోకార్బన్ ద్వారా సంగ్రహించి కొత్త ఆర్గానిక్ దశను ఏర్పరుస్తారు, లోహాన్ని కలిగి ఉన్న ఆర్గానిక్ దశ నుండి లోహాలను తొలగించి యురేనియం మరియు ప్లూటోనియంల జల మిశ్రమాన్ని ఏర్పరుస్తారు. యాక్టినైడ్ ఉత్పత్తి యొక్క స్వచ్ఛతను మెరుగుపరచడానికి రెండు దశల సంగ్రహణను ఉపయోగిస్తారు, మొదటి సంగ్రహణ కోసం ఉపయోగించే ఆర్గానిక్ దశ చాలా ఎక్కువ రేడియేషన్ మోతాదును పొందుతుంది. రేడియేషన్ ట్రిబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేట్‌ను డైబ్యూటైల్ హైడ్రోజన్ ఫాస్ఫేట్‌గా క్షీణింపజేయగలదు. డైబ్యూటైల్ హైడ్రోజన్ ఫాస్ఫేట్ యాక్టినైడ్లు మరియు రుథీనియం వంటి ఇతర లోహాలు రెండింటికీ సంగ్రహణ ఏజెంట్‌గా పనిచేయగలదు. డైబ్యూటైల్ హైడ్రోజన్ ఫాస్ఫేట్ వ్యవస్థను మరింత క్లిష్టంగా ప్రవర్తించేలా చేయగలదు, ఎందుకంటే ఇది అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మెకానిజం ద్వారా లోహాలను సంగ్రహిస్తుంది (తక్కువ యాసిడ్ సాంద్రత ద్వారా సంగ్రహణ అనుకూలంగా ఉంటుంది), డైబ్యూటైల్ హైడ్రోజన్ ఫాస్ఫేట్ ప్రభావాన్ని తగ్గించడానికి ఉపయోగించిన ఆర్గానిక్ దశను సోడియం కార్బోనేట్ ద్రావణంతో కడగడం సాధారణం, తద్వారా ట్రిబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేటియోలోపోరస్ యొక్క ఆమ్ల క్షీణత ఉత్పత్తులను తొలగించవచ్చు.

భవిష్యత్తు వినియోగం కోసం పరిగణించబడుతున్న కొత్త పద్ధతులు

PUREX ప్రక్రియను UREX (URanium EXtraction) ప్రక్రియగా మార్చవచ్చు, ఇది యుక్కా మౌంటైన్ అణు వ్యర్థాల రిపోజిటరీ వంటి అధిక స్థాయి అణు వ్యర్థాల పారవేసే ప్రదేశాలలో స్థలాన్ని ఆదా చేయడానికి ఉపయోగించవచ్చు, ఉపయోగించిన ఇంధనం యొక్క ద్రవ్యరాశి మరియు పరిమాణంలో ఎక్కువ భాగం ఉన్న యురేనియంను తొలగించి, దానిని రీప్రాసెస్డ్ యురేనియంగా రీసైకిల్ చేయడం ద్వారా.

UREX ప్రక్రియ అనేది ప్లూటోనియం సంగ్రహించబడకుండా నిరోధించడానికి మార్చబడిన PUREX ప్రక్రియ. మొదటి లోహ సంగ్రహణ దశకు ముందు ప్లూటోనియం రిడక్టెంట్‌ను జోడించడం ద్వారా దీనిని చేయవచ్చు. UREX ప్రక్రియలో, ~99.9% యురేనియం మరియు >95% టెక్నీషియం ఒకదానికొకటి మరియు ఇతర ఫిషన్ ఉత్పత్తులు మరియు యాక్టినైడ్ల నుండి వేరు చేయబడతాయి. దీనికి కీలకం ప్రక్రియ యొక్క సంగ్రహణ మరియు స్క్రబ్ విభాగాలకు ఎసిటోహైడ్రాక్సామిక్ యాసిడ్ (AHA)ని జోడించడం. AHAని జోడించడం వల్ల ప్లూటోనియం మరియు నెప్ట్యూనియంల సంగ్రహణ సామర్థ్యం బాగా తగ్గుతుంది, ఇది PUREX ప్రక్రియ యొక్క ప్లూటోనియం సంగ్రహణ దశ కంటే ఎక్కువ వ్యాప్తి నిరోధకతను అందిస్తుంది.

రెండవ సంగ్రహణ ఏజెంట్, ఆక్టైల్(ఫినైల్)-N,N-డైబ్యూటైల్ కార్బమోయిల్ మిథైల్ ఫాస్ఫైన్ ఆక్సైడ్ (CMPO)ని ట్రిబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేట్ (TBP)తో కలిపి జోడించడం ద్వారా, PUREX ప్రక్రియను TRUEX (TRansUranic EXtraction) ప్రక్రియగా మార్చవచ్చు, ఇది USలో ఆర్గాన్ నేషనల్ లాబొరేటరీ ద్వారా కనుగొనబడిన ప్రక్రియ, మరియు ఇది వ్యర్థాల నుండి ట్రాన్స్‌యురానిక్ లోహాలను (Am/Cm) తొలగించడానికి రూపొందించబడింది. వ్యర్థాల యొక్క ఆల్ఫా కార్యాచరణను తగ్గించడం ద్వారా, వ్యర్థాలలో ఎక్కువ భాగాన్ని మరింత సులభంగా పారవేయవచ్చనేది దీని ఉద్దేశ్యం. PUREXతో సమానంగా ఈ ప్రక్రియ సాల్వేషన్ మెకానిజం ద్వారా పనిచేస్తుంది.

TRUEXకు ప్రత్యామ్నాయంగా, మలోన్ డయామైడ్‌ను ఉపయోగించే సంగ్రహణ ప్రక్రియను రూపొందించారు. DIAMEX (DIAMideEXtraction) ప్రక్రియ కార్బన్, హైడ్రోజన్, నైట్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ కాకుండా ఇతర మూలకాలను కలిగి ఉన్న ఆర్గానిక్ వ్యర్థాల ఏర్పాటును నివారించే ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంది. ఇటువంటి ఆర్గానిక్ వ్యర్థాలను ఆమ్ల వర్షంకు దోహదపడే ఆమ్ల వాయువుల ఏర్పాటు లేకుండా కాల్చవచ్చు. DIAMEX ప్రక్రియపై ఐరోపాలో ఫ్రెంచ్ CEA పనిచేస్తోంది. ఈ ప్రక్రియ ఇప్పటికే ఉన్న జ్ఞానంతో పారిశ్రామిక ప్లాంట్‌ను నిర్మించగలిగేంత పరిణతి చెందింది. PUREXతో సమానంగా ఈ ప్రక్రియ సాల్వేషన్ మెకానిజం ద్వారా పనిచేస్తుంది.[15][16]

సెలెక్టివ్ యాక్టినైడ్ ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ (SANEX). మైనర్ యాక్టినైడ్ల నిర్వహణలో భాగంగా, లాంతనైడ్లు మరియు త్రిసంయోజక మైనర్ యాక్టినైడ్లు DIAMEX లేదా TRUEX వంటి ప్రక్రియ ద్వారా PUREX రాఫినేట్ నుండి తొలగించాలని ప్రతిపాదించబడింది. అమెరిసియం వంటి యాక్టినైడ్లను పారిశ్రామిక వనరులలో తిరిగి ఉపయోగించడానికి లేదా ఇంధనంగా ఉపయోగించడానికి వీలుగా లాంతనైడ్లను తొలగించాలి. లాంతనైడ్లు పెద్ద న్యూట్రాన్ క్రాస్ సెక్షన్లను కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల అవి న్యూట్రాన్-ఆధారిత అణు చర్యను విషపూరితం చేస్తాయి. ఇప్పటి వరకు, SANEX ప్రక్రియ కోసం సంగ్రహణ వ్యవస్థ నిర్వచించబడలేదు, కానీ ప్రస్తుతం, అనేక వేర్వేరు పరిశోధనా బృందాలు ఒక ప్రక్రియ కోసం పనిచేస్తున్నాయి. ఉదాహరణకు, ఫ్రెంచ్ CEA బిస్-ట్రయాజినైల్ పిరిడిన్ (BTP) ఆధారిత ప్రక్రియపై పనిచేస్తోంది.

డైథియోఫాస్ఫినిక్ యాసిడ్స్ వంటి ఇతర వ్యవస్థలపై ఇతర కార్మికులు పనిచేస్తున్నారు.

ఇది రష్యా మరియు చెక్ రిపబ్లిక్‌లో అభివృద్ధి చేయబడిన UNiversal EXtraction ప్రక్రియ, ఇది ఉపయోగించిన అణు ఇంధనం నుండి యురేనియం మరియు ప్లూటోనియం సంగ్రహణ తర్వాత మిగిలి ఉన్న రాఫినేట్ల నుండి అత్యంత సమస్యాత్మకమైన (Sr, Cs మరియు మైనర్ యాక్టినైడ్లు) రేడియో ఐసోటోపులను తొలగించడానికి రూపొందించబడిన ప్రక్రియ.[17][18] ఈ రసాయన శాస్త్రం సీసియం మరియు స్ట్రోంటియంల యొక్క పాలీ ఇథిలీన్ ఆక్సైడ్ (పాలీ ఇథిలీన్ గ్లైకాల్) మరియు కోబాల్ట్ కార్బోరేన్ అయాన్ (క్లోరినేటెడ్ కోబాల్ట్ డైకార్బోలైడ్ అని పిలుస్తారు)తో పరస్పర చర్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది.[19] యాక్టినైడ్లను CMPO ద్వారా సంగ్రహిస్తారు, మరియు డైల్యూయంట్ అనేది నైట్రోబెంజీన్ వంటి పోలార్ ఆరోమాటిక్. మెటా-నైట్రోబెంజోట్రిఫ్లోరైడ్ మరియు ఫినైల్ ట్రైఫ్లోరోమిథైల్ సల్ఫోన్ వంటి ఇతర డైల్యూయంట్లు కూడా సూచించబడ్డాయి.[20]

ఉపరితలాలపై ఫిషన్ ఉత్పత్తుల శోషణ

న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ యొక్క మరొక ముఖ్యమైన రంగం ఫిషన్ ఉత్పత్తులు ఉపరితలాలతో ఎలా సంకర్షణ చెందుతాయో అధ్యయనం చేయడం; ఇది సాధారణ పరిస్థితులలో వ్యర్థాల కంటైనర్ల నుండి మరియు ప్రమాద పరిస్థితులలో పవర్ రియాక్టర్ల నుండి ఫిషన్ ఉత్పత్తుల విడుదల మరియు వలసల రేటును నియంత్రిస్తుందని భావిస్తున్నారు. క్రోమేట్ మరియు మాలిబ్డేట్ వలె, 99TcO4 అయాన్ ఉక్కు ఉపరితలాలతో చర్య జరిపి తుప్పు నిరోధక పొరను ఏర్పరుస్తుంది. ఈ విధంగా, ఈ మెటలోక్సో అయాన్లు ఆనోడిక్ తుప్పు నిరోధకాలుగా పనిచేస్తాయి. ఉక్కు ఉపరితలాలపై 99TcO2 ఏర్పడటం అనేది అణు వ్యర్థాల డ్రమ్ములు మరియు డీకాంటామినేషన్‌కు ముందు కోల్పోయిన అణు పరికరాల (ఉదా. సముద్రంలో కోల్పోయిన సబ్‌మెరైన్ రియాక్టర్లు) నుండి 99Tc విడుదలను ఆలస్యం చేసే ఒక ప్రభావం. ఈ 99TcO2 పొర ఉక్కు ఉపరితలాన్ని నిష్క్రియంగా మారుస్తుంది, ఆనోడిక్ తుప్పు చర్యను నిరోధిస్తుంది. టెక్నీషియం యొక్క రేడియోధార్మిక స్వభావం కారణంగా ఈ తుప్పు రక్షణ దాదాపు అన్ని పరిస్థితులలో అసాధ్యం. 99TcO4 అయాన్లు యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ (చార్‌కోల్) లేదా అల్యూమినియం ఉపరితలంపై పొరను ఏర్పరుస్తాయని కూడా చూపబడింది.[21][22] కీలకమైన దీర్ఘకాలిక రేడియో ఐసోటోపుల శ్రేణి యొక్క జీవరసాయన లక్షణాల యొక్క చిన్న సమీక్షను ఆన్ లైన్‌లో చదవవచ్చు.[23]

అణు వ్యర్థాలలో 99Tc, 99TcO4 అయాన్ కాకుండా ఇతర రసాయన రూపాల్లో ఉండవచ్చు, ఈ ఇతర రూపాలు వేర్వేరు రసాయన లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.[24] అదేవిధంగా, తీవ్రమైన పవర్ రియాక్టర్ ప్రమాదంలో అయోడిన్-131 విడుదల అణు ప్లాంట్‌లోని లోహ ఉపరితలాలపై శోషణ ద్వారా ఆలస్యం కావచ్చు.[25][26][27][28][29]

విద్య

న్యూక్లియర్ మెడిసిన్ పెరుగుతున్న వినియోగం, అణు విద్యుత్ ప్లాంట్ల సంభావ్య విస్తరణ, మరియు అణు ముప్పుల నుండి రక్షణ మరియు గత దశాబ్దాలలో ఉత్పత్తి చేయబడిన అణు వ్యర్థాల నిర్వహణ గురించి ఆందోళనలు ఉన్నప్పటికీ, న్యూక్లియర్ మరియు రేడియోకెమిస్ట్రీలో ప్రత్యేకత సాధించడానికి ఎంచుకునే విద్యార్థుల సంఖ్య గత కొన్ని దశాబ్దాలుగా గణనీయంగా తగ్గింది. ఇప్పుడు, ఈ రంగాలలో చాలా మంది నిపుణులు పదవీ విరమణ వయస్సుకి చేరుకోవడంతో, ఈ క్లిష్టమైన రంగాలలో వర్క్‌ఫోర్స్ గ్యాప్‌ను నివారించడానికి చర్యలు అవసరం, ఉదాహరణకు ఈ వృత్తుల పట్ల విద్యార్థుల ఆసక్తిని పెంపొందించడం, విశ్వవిద్యాలయాలు మరియు కళాశాలల విద్యా సామర్థ్యాన్ని విస్తరించడం మరియు మరింత నిర్దిష్టమైన ఆన్-ది-జాబ్ శిక్షణను అందించడం ద్వారా.[30]

న్యూక్లియర్ మరియు రేడియోకెమిస్ట్రీ (NRC) ఎక్కువగా విశ్వవిద్యాలయ స్థాయిలో బోధించబడుతోంది, సాధారణంగా మొదట మాస్టర్ మరియు పిహెచ్‌డి-డిగ్రీ స్థాయిలో. ఐరోపాలో, పరిశ్రమ మరియు సమాజం యొక్క భవిష్యత్తు అవసరాల కోసం NRC విద్యను సమన్వయం చేయడానికి మరియు సిద్ధం చేయడానికి గణనీయమైన కృషి జరుగుతోంది. ఈ ప్రయత్నం యూరోపియన్ అటామిక్ ఎనర్జీ కమ్యూనిటీ యొక్క 7వ ఫ్రేమ్‌వర్క్ ప్రోగ్రామ్ ద్వారా మద్దతు ఇవ్వబడిన కోఆర్డినేటెడ్ యాక్షన్ ద్వారా నిధులు సమకూర్చబడిన ప్రాజెక్ట్‌లో సమన్వయం చేయబడుతోంది.[31][32] NucWik ప్రధానంగా ఉపాధ్యాయుల కోసం ఉద్దేశించినప్పటికీ, న్యూక్లియర్ మరియు రేడియోకెమిస్ట్రీపై ఆసక్తి ఉన్న ఎవరైనా స్వాగతించబడతారు మరియు NRCకి సంబంధించిన అంశాలను వివరించే చాలా సమాచారం మరియు మెటీరియల్‌ను కనుగొనవచ్చు.

స్పిన్అవుట్ రంగాలు

న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ మరియు ఫిజిక్స్‌లో మొదట అభివృద్ధి చేయబడిన కొన్ని పద్ధతులు కెమిస్ట్రీ మరియు ఇతర భౌతిక శాస్త్రాలలో చాలా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి, వాటిని సాధారణ న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ నుండి వేరుగా పరిగణించడం ఉత్తమం. ఉదాహరణకు, ఐసోటోప్ ప్రభావాన్ని రసాయన యంత్రాంగాలను పరిశోధించడానికి మరియు భూగర్భ శాస్త్రంలో కాస్మోజెనిక్ ఐసోటోపులు మరియు దీర్ఘకాలిక అస్థిర ఐసోటోపుల వినియోగాన్ని చాలా విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తారు, కాబట్టి ఐసోటోపిక్ కెమిస్ట్రీలో ఎక్కువ భాగాన్ని న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ నుండి వేరుగా పరిగణించడం ఉత్తమం.

కైనెటిక్స్ (మెకానిస్టిక్ కెమిస్ట్రీలో ఉపయోగం)

రసాయన చర్యల యొక్క మెకానిజమ్‌లను, ఒక సబ్‌స్ట్రేట్‌కు ఐసోటోపిక్ మార్పును చేయడం ద్వారా చర్య యొక్క కైనెటిక్స్ ఎలా మారుతుందో పరిశీలించడం ద్వారా అధ్యయనం చేయవచ్చు, దీనినే కైనెటిక్ ఐసోటోప్ ఎఫెక్ట్ అని పిలుస్తారు. ఇది ఇప్పుడు ఆర్గానిక్ కెమిస్ట్రీలో ఒక ప్రామాణిక పద్ధతి. క్లుప్తంగా చెప్పాలంటే, ఒక అణువులోని సాధారణ హైడ్రోజన్ (ప్రోటాన్లు) స్థానంలో డ్యూటీరియంను చేర్చడం వల్ల X-H (ఉదాహరణకు C-H, N-H మరియు O-H) బంధాల యొక్క మాలిక్యులర్ వైబ్రేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీ తగ్గుతుంది, ఇది వైబ్రేషనల్ జీరో-పాయింట్ ఎనర్జీ తగ్గడానికి దారితీస్తుంది. హైడ్రోజన్ మరియు మరొక పరమాణువు మధ్య బంధాన్ని విచ్ఛిన్నం చేయడం రేటును నిర్ణయించే దశలో భాగమైతే, ఇది చర్య రేటు తగ్గడానికి దారితీయవచ్చు.[33] అందువల్ల, ప్రోటాన్ల స్థానంలో డ్యూటీరియంలను చేర్చినప్పుడు చర్య రేటు మారితే, హైడ్రోజన్‌తో ఉన్న బంధాన్ని విచ్ఛిన్నం చేయడం అనేది రేటును నిర్ణయించే దశలో భాగమని భావించడం సమంజసం.

భూగర్భ శాస్త్రం, జీవశాస్త్రం మరియు ఫోరెన్సిక్ సైన్స్‌లో ఉపయోగాలు

కాస్మోజెనిక్ ఐసోటోపులు కాస్మిక్ కిరణాలు ఒక పరమాణువు యొక్క కేంద్రకంతో పరస్పర చర్య చేయడం ద్వారా ఏర్పడతాయి. వీటిని డేటింగ్ ప్రయోజనాల కోసం మరియు సహజ ట్రేసర్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు. అదనంగా, స్థిర ఐసోటోపుల యొక్క కొన్ని నిష్పత్తులను జాగ్రత్తగా కొలవడం ద్వారా బుల్లెట్ల మూలం, మంచు నమూనాల వయస్సు, రాళ్ల వయస్సు గురించి కొత్త అంతర్దృష్టులను పొందడం సాధ్యమవుతుంది, మరియు ఒక వ్యక్తి యొక్క ఆహారాన్ని జుట్టు లేదా ఇతర కణజాల నమూనా నుండి గుర్తించవచ్చు. (మరిన్ని వివరాల కోసం ఐసోటోప్ జియోకెమిస్ట్రీ మరియు ఐసోటోపిక్ సిగ్నేచర్ చూడండి).

జీవశాస్త్రం

జీవులలో, ఒక జీవి యొక్క మెటబాలిజంను రూపొందించే సంక్లిష్టమైన చర్యల వలయం ఒక పదార్థాన్ని మరొక పదార్థంగా ఎలా మారుస్తుందో పరిశోధించడానికి ఐసోటోపిక్ లేబుల్స్ (రేడియోధార్మిక మరియు రేడియోధార్మికేతర రెండూ) ఉపయోగించవచ్చు. ఉదాహరణకు, ఒక ఆకుపచ్చ మొక్క నీరు మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ను కిరణజన్య సంయోగక్రియ ద్వారా గ్లూకోజ్‌గా మార్చడానికి కాంతి శక్తిని ఉపయోగిస్తుంది. నీటిలోని ఆక్సిజన్‌ను లేబుల్ చేసినట్లయితే, ఆ లేబుల్ మొక్క ద్వారా ఏర్పడిన ఆక్సిజన్ వాయువులో కనిపిస్తుంది, కానీ మొక్క కణాలలోని క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో ఏర్పడిన గ్లూకోజ్‌లో కనిపించదు.

బయోకెమికల్ మరియు ఫిజియోలాజికల్ ప్రయోగాలు మరియు వైద్య పద్ధతుల కోసం, అనేక నిర్దిష్ట ఐసోటోపులు ముఖ్యమైన అనువర్తనాలను కలిగి ఉన్నాయి.

  • స్థిర ఐసోటోపులు అధ్యయనం చేయబడుతున్న వ్యవస్థకు రేడియేషన్ డోస్‌ను అందించకపోవడం అనే ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటాయి; అయినప్పటికీ, అవయవం లేదా జీవిలో వీటి అధిక సాంద్రత దాని పనితీరుకు ఆటంకం కలిగించవచ్చు, మరియు మొత్తం జంతువులపై అధ్యయనాల కోసం తగినంత పరిమాణంలో లభ్యత అనేక ఐసోటోపులకు పరిమితంగా ఉంటుంది. కొలత కూడా కష్టతరమైనది, మరియు నిర్దిష్ట సమ్మేళనాలలో ఎంత ఐసోటోప్ ఉందో నిర్ణయించడానికి సాధారణంగా మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ అవసరం, మరియు కణం లోపల కొలతలను స్థానికీకరించడానికి ఎటువంటి మార్గం లేదు.
  • 2H (డ్యూటీరియం), హైడ్రోజన్ యొక్క స్థిర ఐసోటోప్, ఇది ఒక స్థిరమైన ట్రేసర్, దీని సాంద్రతను మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ లేదా NMR ద్వారా కొలవవచ్చు. ఇది అన్ని సెల్యులార్ నిర్మాణాలలో కలిసిపోతుంది. నిర్దిష్ట డ్యూటెరేటెడ్ సమ్మేళనాలను కూడా తయారు చేయవచ్చు.
  • 15N, నైట్రోజన్ యొక్క స్థిర ఐసోటోప్, కూడా ఉపయోగించబడింది. ఇది ప్రధానంగా ప్రోటీన్లలో కలిసిపోతుంది.
  • రేడియోధార్మిక ఐసోటోపులు చాలా తక్కువ పరిమాణంలో గుర్తించదగినవిగా ఉండటం, సింటిలేషన్ కౌంటింగ్ లేదా ఇతర రేడియోకెమికల్ పద్ధతుల ద్వారా సులభంగా కొలవగలగడం, కణంలోని నిర్దిష్ట ప్రాంతాలకు స్థానికీకరించగలగడం మరియు ఆటోరేడియోగ్రఫీ ద్వారా లెక్కించగలగడం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి. రేడియోధార్మిక పరమాణువులను నిర్దిష్ట స్థానాల్లో కలిగి ఉన్న అనేక సమ్మేళనాలను తయారు చేయవచ్చు మరియు ఇవి వాణిజ్యపరంగా విస్తృతంగా అందుబాటులో ఉన్నాయి. అధిక పరిమాణంలో ఉన్నప్పుడు, రేడియేషన్ ప్రభావాల నుండి కార్మికులను రక్షించడానికి జాగ్రత్తలు అవసరం—మరియు అవి ప్రయోగశాల గాజుసామాను మరియు ఇతర పరికరాలను సులభంగా కలుషితం చేయగలవు. కొన్ని ఐసోటోపులకు అర్ధ-జీవిత కాలం (half-life) చాలా తక్కువగా ఉండటం వల్ల తయారీ మరియు కొలత కష్టమవుతుంది.

ఆర్గానిక్ సింథసిస్ ద్వారా, అణువులోని ఒక చిన్న ప్రాంతానికి పరిమితం చేయగల రేడియోధార్మిక లేబుల్‌తో కూడిన సంక్లిష్ట అణువును సృష్టించడం సాధ్యమవుతుంది. 11C వంటి స్వల్పకాలిక ఐసోటోపుల కోసం, అణువుకు రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌ను వేగంగా జోడించడానికి చాలా వేగవంతమైన సింథటిక్ పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. ఉదాహరణకు, మైక్రోఫ్లూయిడిక్ పరికరంలో పల్లాడియం ఉత్ప్రేరక కార్బోనైలేషన్ చర్యను అమైడ్‌లను వేగంగా ఏర్పరచడానికి ఉపయోగించారు[34] మరియు PET ఇమేజింగ్ కోసం రేడియోధార్మిక ఇమేజింగ్ ఏజెంట్లను రూపొందించడానికి ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించడం సాధ్యం కావచ్చు.[35]

  • 3H (ట్రిటియం), హైడ్రోజన్ యొక్క రేడియో ఐసోటోప్, చాలా ఎక్కువ నిర్దిష్ట కార్యకలాపాలతో లభిస్తుంది, మరియు ఈ ఐసోటోప్‌ను నిర్దిష్ట స్థానాల్లో కలిగి ఉన్న సమ్మేళనాలను అసంతృప్త పూర్వగాముల హైడ్రోజనేషన్ వంటి ప్రామాణిక రసాయన చర్యల ద్వారా సులభంగా తయారు చేయవచ్చు. ఈ ఐసోటోప్ చాలా మృదువైన బీటా రేడియేషన్‌ను విడుదల చేస్తుంది మరియు సింటిలేషన్ కౌంటింగ్ ద్వారా గుర్తించవచ్చు.
  • 11C, కార్బన్-11 సాధారణంగా 14N ను ప్రోటాన్లతో సైక్లోట్రాన్ బాంబు దాడి చేయడం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది. ఫలితంగా వచ్చే అణు చర్య 14N(p,α)11C.[36] అదనంగా, కార్బన్-11 ను సైక్లోట్రాన్ ఉపయోగించి కూడా తయారు చేయవచ్చు; బోరిక్ ఆక్సైడ్ రూపంలో ఉన్న బోరాన్ను (p,n) చర్యలో ప్రోటాన్లుతో చర్య జరిపిస్తారు. మరొక ప్రత్యామ్నాయ మార్గం 10B ను డ్యూటరాన్లతో చర్య జరపడం. వేగవంతమైన ఆర్గానిక్ సింథసిస్ ద్వారా, సైక్లోట్రాన్‌లో ఏర్పడిన 11C సమ్మేళనం ఇమేజింగ్ ఏజెంట్‌గా మార్చబడుతుంది, దీనిని PET కోసం ఉపయోగిస్తారు.
  • 14C, కార్బన్-14 ను (పైన పేర్కొన్న విధంగా) తయారు చేయవచ్చు, మరియు లక్ష్య పదార్థాన్ని సాధారణ అకర్బన మరియు కర్బన సమ్మేళనాలుగా మార్చడం సాధ్యమే. చాలా ఆర్గానిక్ సింథసిస్ పనులలో రెండు సమాన పరిమాణంలో ఉన్న శకలాల నుండి ఒక ఉత్పత్తిని సృష్టించడానికి మరియు కన్వర్జెంట్ మార్గాన్ని ఉపయోగించడానికి ప్రయత్నించడం సాధారణం, కానీ రేడియోధార్మిక లేబుల్‌ను జోడించినప్పుడు, రేడియోధార్మికతను ఒకే సమూహంలో స్థానికీకరించడానికి వీలుగా అణువుకు చాలా చిన్న శకలం రూపంలో సింథసిస్ చివరలో లేబుల్‌ను జోడించడానికి ప్రయత్నించడం సాధారణం. లేబుల్‌ను చివరలో జోడించడం వల్ల రేడియోధార్మిక పదార్థాన్ని ఉపయోగించే సింథటిక్ దశల సంఖ్య కూడా తగ్గుతుంది.
  • 18F, ఫ్లోరిన్-18 ను నియాన్ ను డ్యూటరాన్లతో చర్య జరపడం ద్వారా తయారు చేయవచ్చు, 20Ne అనేది (d,4He) చర్యలో చర్య జరుపుతుంది. స్థిర ఫ్లోరిన్ (19F2) యొక్క జాడతో నియాన్ వాయువును ఉపయోగించడం సాధారణం. 19F2 ఒక క్యారియర్‌గా పనిచేస్తుంది, ఇది ఉపరితలాలపై శోషణ ద్వారా కోల్పోయే రేడియోధార్మికతను తగ్గించడం ద్వారా సైక్లోట్రాన్ లక్ష్యం నుండి రేడియోధార్మికత దిగుబడిని పెంచుతుంది. అయితే, ఈ నష్టాన్ని తగ్గించడం అనేది తుది ఉత్పత్తి యొక్క నిర్దిష్ట కార్యాచరణ (specific activity) ఖర్చుతో కూడుకున్నది.

న్యూక్లియర్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ

న్యూక్లియర్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ అనేది పదార్థంలోని స్థానిక నిర్మాణం గురించి సమాచారాన్ని పొందడానికి కేంద్రకాన్ని ఉపయోగించే పద్ధతులు. ముఖ్యమైన పద్ధతులు NMR (క్రింద చూడండి), మోస్‌బౌర్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ మరియు పర్టర్బ్డ్ యాంగ్యులర్ కోరిలేషన్. ఈ పద్ధతులు కేంద్రకం యొక్క స్పిన్‌తో హైపర్‌ఫైన్ ఫీల్డ్ యొక్క పరస్పర చర్యను ఉపయోగిస్తాయి. క్షేత్రం అయస్కాంత లేదా/మరియు విద్యుత్ కావచ్చు మరియు పరమాణువు యొక్క ఎలక్ట్రాన్లు మరియు దాని చుట్టూ ఉన్న పొరుగువారి ద్వారా సృష్టించబడతాయి. అందువల్ల, ఈ పద్ధతులు పదార్థంలోని స్థానిక నిర్మాణాన్ని, ప్రధానంగా కండెన్స్‌డ్ మ్యాటర్ ఫిజిక్స్ మరియు సాలిడ్ స్టేట్ కెమిస్ట్రీలోని కండెన్స్‌డ్ మ్యాటర్ను పరిశీలిస్తాయి.

న్యూక్లియర్ మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ (NMR)

NMR స్పెక్ట్రోస్కోపీ అణువులను గుర్తించడానికి శక్తి శోషణపై పదార్థంలోని కేంద్రకాల నికర స్పిన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. ఇది ఇప్పుడు సింథటిక్ కెమిస్ట్రీలో ఒక ప్రామాణిక స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ సాధనంగా మారింది. NMR యొక్క ఒక ప్రధాన ఉపయోగం ఒక ఆర్గానిక్ అణువులోని బంధం కనెక్టివిటీని నిర్ణయించడం.

NMR ఇమేజింగ్ కూడా ఇమేజింగ్ కోసం కేంద్రకాల (సాధారణంగా ప్రోటాన్లు) నికర స్పిన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. ఇది వైద్యంలో రోగనిర్ధారణ ప్రయోజనాల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు వారికి ఎటువంటి రేడియేషన్ కలిగించకుండా ఒక వ్యక్తి లోపలి భాగాల వివరణాత్మక చిత్రాలను అందించగలదు. వైద్య సెట్టింగ్‌లో, NMRని తరచుగా "మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్" ఇమేజింగ్ అని పిలుస్తారు, ఎందుకంటే 'న్యూక్లియర్' అనే పదానికి చాలా మందిలో ప్రతికూల అర్థాలు ఉంటాయి.

ఇవి కూడా చూడండి

మూలాలు

  1. ↑ Clough, R. L.; Gillen, K. T. (1 January 1989). “Radiation-Oxidation of Polymers”. OSTI 6050016. conference: IAEA advisory group meeting on radiation degradation of polymers, Takasaki, Japan, 17-20 Jul 1989.
  2. ↑ “Becquerel, (Antoine-)Henri”. Britannica. Archived from the original on 2002-09-12.
  3. ↑ “Frédéric Joliot - Biographical”. nobelprize.org. Retrieved 1 April 2018.
  4. ↑ Hahn, Otto (1966). Otto Hahn: A Scientific Autobiography. Ley, Willy (ed.). C. Scribner's Sons. pp. ix–x.
  5. ↑ Tietz, Tabea (8 March 2018). “Otto Hahn – the Father of Nuclear Chemistry”. SciHi Blog.
  6. ↑ “Otto Hahn”. Atomic Heritage Foundation.
  7. ↑ “Father of Nuclear Chemistry – Otto Emil Hahn”. Kemicalinfo. 20 May 2020.
  8. ↑ “A Lifetime of Fission: The Discovery of Nuclear Energy”. Lindau Nobel Laureate Meetings. 11 February 2019.
  9. ↑ 9.0 9.1 Jonah, Charles D. (November 1995). “A Short History of the Radiation Chemistry of Water”. Radiation Research. 144 (2): 141–147. Bibcode 1995RadR..144..141J. doi:10.2307/3579253. JSTOR 3579253. PMID 7480640.
  10. ↑ Allen, A. O. (September 1962). “Hugo Fricke and the Development of Radiation Chemistry: A Perspective View”. Radiation Chemistry. 17 (3): 254–261. Bibcode 1962RadR...17..254A. doi:10.2307/3571090. JSTOR 3571090. OSTI 12490813.
  11. ↑ Chmielewski, A.G. (2011). “Chemistry for the nuclear energy of the future”. Nukleonika. 56 (3): 241–249.
  12. ↑ “Nuclear Chemistry The Discovery of Fission (1938)”. General Chemistry Case Studies. 2005. Archived from the original on 23 January 2007.
  13. ↑ Meitner L, Frisch OR (1939) Disintegration of uranium by neutrons: a new type of nuclear reaction Nature 143:239-240 “Discovery of Fission”. Archived from the original on 2008-04-18. Retrieved 2008-04-18.
  14. ↑ J.H. Burns, "Solvent-extraction complexes of the uranyl ion. 2. Crystal and molecular structures of catena-bis(.mu.-di-n-butyl phosphato-O,O')dioxouranium(VI) and bis(.mu.-di-n-butyl phosphato-O,O')bis[(nitrato)(tri-n-butylphosphine oxide)dioxouranium(VI)]", Inorganic Chemistry, 1983, 22, 1174-1178
  15. ↑ “INACTIVE DIAMEX TEST WITH THE OPTIMIZED EXTRACTION AGENT DMDOHEMA”. Nuclear Energy Agency.
  16. ↑ “SEPARATION OF MINOR ACTINIDES FROM GENUINE HLLW USING THE DIAMEX PROCESS”. Nuclear Energy Agency. Archived from the original on 20 February 2012.
  17. ↑ “U.S.-Russia Team Makes Treating Nuclear Waste Easier”. Archived from the original on 2007-03-11. Retrieved 2007-06-14.
  18. ↑ “Information Bridge: DOE Scientific and Technical Information - - Document #765723”. Archived from the original on 2013-05-13. Retrieved 2007-01-24.
  19. ↑ “Archived copy”. Archived from the original on 2017-02-16. Retrieved 2007-01-24.
  20. ↑ “Archived copy”. Archived from the original on 2007-09-28. Retrieved 2006-06-17.
  21. ↑ Decontamination of surfaces, George H. Goodall and Barry. E. Gillespie, United States Patent 4839100
  22. ↑ Engelmann, Mark D.; Metz, Lori A.; Ballou, Nathan E. (1 May 2006). “Recovery of Technetium Adsorbed on Charcoal”. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 268 (2): 201. Bibcode 2006JRNC..268..201E. doi:10.1007/s10967-006-0154-1. OSTI 885448. S2CID 94817318.
  23. ↑ “Appendix C. Key Radionuclides and Generation Processes -- Low-Level Waste Disposal Capacity Report, Revision 1”. Archived from the original on 2006-09-23. Retrieved 2007-11-13.
  24. ↑ “Archived copy”. Archived from the original on 2017-02-28. Retrieved 2007-01-24.
  25. ↑ Glänneskog H (2004) Interactions of I2 and CH3I with reactive metals under BWR severe-accident conditions. Nuclear Engineering and Design 227:323-9
  26. ↑ Glänneskog H (2005) Iodine chemistry under severe accident conditions in a nuclear power reactor, PhD thesis, Chalmers University of Technology, Sweden
  27. ↑ SBFI, Staatssekretariat für Bildung, Forschung und Innovation. “Im Brennpunkt”. www.sbf.admin.ch. Retrieved 1 April 2018.
  28. ↑ “Workshop on Iodine Aspects of Severe Accident Management - Summary and Conclusions,18-20 May 1999, Vantaa, Finland”.
  29. ↑ “Archived copy”. Archived from the original on 2007-07-10. Retrieved 2007-11-13.
  30. ↑ Assuring a Future U.S.-Based Nuclear and Radiochemistry Expertise. Board on Chemical Sciences and Technology. 2012. ISBN 978-0-309-22534-2.
  31. ↑ “www.cinch-project.eu”. cinch-project.eu. Archived from the original on 13 August 2015. Retrieved 1 April 2018.This project has set up a wiki dedicated to NRC teaching, NucWik at Wikispaces
  32. ↑ “NucWik - home”. nucwik.wikispaces.com. Archived from the original on 27 November 2014. Retrieved 1 April 2018.
  33. ↑ Peter Atkins and Julio de Paula, Atkins' Physical Chemistry, 8th edn (W.H. Freeman 2006), p.816-8
  34. ↑ Miller PW et al. (2006) Chemical Communications 546-548
  35. ↑ Chemistry, Royal Society of (22 May 2015). “Chemical Communications”. www.rsc.org. Retrieved 1 April 2018.
  36. ↑ “Production of [11C]-Labeled Radiopharmaceuticals”. National Institute of Mental Health. Archived from the original on June 23, 2011. Retrieved 26 September 2013.

మరిన్ని పఠనాలు

హ్యాండ్‌బుక్ ఆఫ్ న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ
130 మంది అంతర్జాతీయ నిపుణులచే ఆరు సంపుటాలలో సమగ్ర హ్యాండ్‌బుక్. సంపాదకులు అట్టిలా వెర్టెస్, సాండర్ నాగి, జోల్టాన్ క్లెన్సార్, రెజో జి. లోవాస్, ఫ్రాంక్ రోష్. ISBN 978-1-4419-0721-9, స్ప్రింగర్, 2011.
రేడియోయాక్టివిటీ రాడియోన్యూక్లైడ్స్ రేడియేషన్
మాగిల్, గాలీ రాసిన పాఠ్యపుస్తకం. ISBN 3-540-21116-0, స్ప్రింగర్, 2005.
రేడియోకెమిస్ట్రీ అండ్ న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ, 3వ ఎడిషన్
చోప్పిన్, లిల్జెన్జిన్ మరియు రైడ్‌బర్గ్ రాసిన సమగ్ర పాఠ్యపుస్తకం. ISBN 0-7506-7463-6, బటర్‌వర్త్-హీనెమాన్, 2001 [1].
రేడియోకెమిస్ట్రీ అండ్ న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ, 4వ ఎడిషన్
చోప్పిన్, లిల్జెన్జిన్, రైడ్‌బర్గ్ మరియు ఎక్‌బర్గ్ రాసిన సమగ్ర పాఠ్యపుస్తకం. ISBN 978-0-12-405897-2, ఎల్సెవియర్ ఇంక్., 2013
రేడియోయాక్టివిటీ, అయోనైజింగ్ రేడియేషన్ అండ్ న్యూక్లియర్ ఎనర్జీ
అండర్ గ్రాడ్యుయేట్ల కోసం జిరి హాలా మరియు జేమ్స్ డి నావ్రాటిల్ రాసిన ప్రాథమిక పాఠ్యపుస్తకం. ISBN 80-7302-053-X, కొన్వోజ్, బ్రనో 2003 [2]
ది రేడియోకెమికల్ మాన్యువల్
ఓపెన్ మరియు సీల్డ్ సోర్సెస్ రెండింటి ఉత్పత్తి మరియు ఉపయోగాల యొక్క అవలోకనం. సంపాదకులు బిజె విల్సన్ మరియు ఆర్జె బేలీ, జెఆర్ క్యాచ్, జెసి చార్ల్టన్, సిసి ఎవాన్స్, టిటి గోర్సుచ్, జెసి మేనార్డ్, ఎల్సి మైయర్స్కఫ్, జిఆర్ న్యూబెరీ, హెచ్ షీర్డ్, సిబిజి టేలర్ మరియు బిజె విల్సన్ రాశారు. ది రేడియోకెమికల్ సెంటర్ (అమెర్షమ్) HMSO ద్వారా విక్రయించబడింది, 1966 (రెండవ ఎడిషన్)

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Nuclear chemistry” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_chemistry ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=న్యూక్లియర్_కెమిస్ట్రీ&oldid=6151"