راديوم

العلاج الإشعاعي الطبي

أدى الراديوم-226 تاريخياً دوراً محورياً في علاج السرطان من خلال المعالجة الكثبية (العلاج الإشعاعي الداخلي). فمنذ القرن العشرين وحتى سبعينيات القرن العشرين، أُدخلت إبر الراديوم وأدوات تطبيقه مباشرةً في الأورام أو تجاويف الجسم لإيصال جرعات عالية من الإشعاع إلى الخلايا السرطانية. وعلى الرغم من استبداله إلى حد كبير بنظائر أكثر أماناً مثل السيزيوم-137 والإريديوم-192، أرسى الراديوم أسس علم الأورام الإشعاعي الحديث وأنقذ أرواحاً لا حصر لها عندما كانت علاجات السرطان الأخرى قليلة.

البحث العلمي والمعايرة

يُستخدم الراديوم معياراً أولياً لقياسات النشاط الإشعاعي ومعايرة الأجهزة. وقد استند التعريف الأصلي للكوري (وحدة النشاط الإشعاعي) إلى معدل تحلل غرام واحد من الراديوم-226. واليوم، تساعد مصادر الراديوم المقاسة بدقة على معايرة معدات كشف الإشعاع، والتحقق من تقنيات القياس، وتوفير معايير مرجعية للمختبرات الوطنية في جميع أنحاء العالم. ويسهم الراديوم أيضاً في أبحاث الفيزياء النووية التي تدرس عمليات تحلل ألفا.

التطبيقات الصناعية (تاريخية)

قبل فهم مخاطره الصحية فهماً كاملاً، كان للراديوم العديد من التطبيقات الصناعية. فقد استُخدم الطلاء المضيء المحتوي على الراديوم في أقراص الساعات، ولوحات الأجهزة، ومقاييس الطائرات من 1917 إلى ستينيات القرن العشرين. وفرت هذه التطبيقات إضاءة موثوقة من دون مصادر طاقة خارجية، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات العسكرية والطيران خلال الحربين العالميتين. كما استُخدم الراديوم في قضبان مانعة الصواعق، وكإضافة في بعض أنواع الفولاذ المتخصص.

التعليم والتدريب

تواصل مصادر الراديوم المختومة أداء أدوار تعليمية مهمة في تدريب اختصاصيي السلامة الإشعاعية، وفيزيائيي الصحة، والمهندسين النوويين. وتساعد هذه المصادر الخاضعة للرقابة الطلاب على فهم مبادئ كشف الإشعاع، وحسابات التدريع، وإجراءات التحكم في التلوث. وتستخدم التطبيقات التعليمية الحديثة كميات ضئيلة في أجهزة آمنة مصممة لمنع التعرض مع توفير تجارب تعليمية قيّمة.

أُوقفت إلى حد كبير بسبب المخاطر الصحية

أُوقفت معظم الاستخدامات التاريخية للراديوم بسبب المخاطر الصحية والبيئية الشديدة. وحُظرت المنتجات الاستهلاكية المحتوية على الراديوم، بما في ذلك الدهانات المضيئة، والمقويات الصحية، ومستحضرات التجميل، في معظم البلدان بحلول سبعينيات القرن العشرين. وأدت القصص المأساوية لدهّاني أقراص الساعات بالراديوم، الذين أصيبوا بـ«فك الراديوم» وأمراض مميتة أخرى، إلى وضع لوائح صارمة وتطوير معايير حديثة للحماية من الإشعاع.

تطبيقات متخصصة محدودة

يقتصر استخدام الراديوم اليوم على تطبيقات خاضعة لرقابة مشددة، بما في ذلك بعض الأبحاث الطبية، ومعايرة الأجهزة، وتجارب الفيزياء النووية. ويمثل Ra-223 (Xofigo) تطبيقاً طبياً حديثاً، فهو مستحضر صيدلاني مشع معتمد من إدارة الغذاء والدواء لعلاج نقائل العظام لدى مرضى سرطان البروستاتا. ويستهدف هذا النظير الباعث لجسيمات ألفا نسيج العظام تحديداً، موصلاً الإشعاع مباشرةً إلى مواقع السرطان مع تقليل التعرض لكامل الجسم.

البحث والمعايير

تحتفظ المختبرات الوطنية ومؤسسات البحث بمصادر للراديوم لمعايرة معدات قياس الإشعاع ودراسة عمليات التحلل النووي. وتتطلب هذه التطبيقات تراخيص صارمة، ومرافق متخصصة، وبروتوكولات شاملة للسلامة. وتُعد هذه الاستخدامات ضرورية للحفاظ على دقة قياسات الإشعاع المستخدمة في الطب، والطاقة النووية، والرصد البيئي.

الرصد البيئي

تعمل نظائر الراديوم متتبعات طبيعية لدراسة حركة المياه الجوفية، ودوران المحيطات، وانتقال الرواسب. ويقيس العلماء تركيزات الراديوم لتتبع الكتل المائية، وتقدير معدلات تصريف المياه الجوفية، وفهم العمليات البيوجيوكيميائية في الأنظمة المائية. وتساعد هذه التطبيقات على إدارة موارد المياه ورصد التغيرات البيئية من دون الحاجة إلى إضافة راديوم اصطناعي.

ناتج تحلل اليورانيوم

يوجد الراديوم طبيعياً كناتج وسيط في سلسلة تحلل اليورانيوم-238، ويتكون عند تحلل الرادون-222. وبعمر نصف يبلغ 1,600 سنة، يتراكم الراديوم-226 في الخامات والصخور الحاوية لليورانيوم، ويصل إلى تركيزات اتزان يحددها التوازن بين التكوين والتحلل. وتوجد رواسب مهمة من الراديوم في المناطق الغنية باليورانيوم، بما في ذلك هضبة كولورادو، وحوض أثاباسكا في كندا، ومواقع مختلفة في أستراليا وكازاخستان وأفريقيا.

تلوث المياه الجوفية

يذوب الراديوم بسهولة في المياه الجوفية، ولا سيما في المناطق ذات الصخور القاعدية أو الرواسب الحاوية لليورانيوم. وتؤثر التركيزات العالية من الراديوم في إمدادات مياه الشرب على آلاف المجتمعات في جميع أنحاء العالم، وخاصةً تلك التي تستخدم الآبار العميقة في طبقات المياه الجوفية الجليدية أو المناطق التي تحتوي على رواسب الفوسفات. وتحدد وكالة حماية البيئة مستويات قصوى للملوثات من الراديوم-226 والراديوم-228 مجتمعين عند 5 pCi/L في إمدادات المياه العامة.

المواد المشعة الطبيعية والمصادر الصناعية

تتراكم المواد المشعة الموجودة طبيعياً (NORM) المحتوية على الراديوم في معدات إنتاج النفط والغاز، وعمليات تعدين الفوسفات، ورماد الفحم. ويتركز الراديوم في رواسب المحلول الملحي والقشور داخل أنابيب وخزانات حقول النفط، مما يخلق تحديات كبيرة للتخلص منها في صناعة البترول. وغالباً ما تحتوي الأسمدة الفوسفاتية على مستويات مرتفعة من الراديوم، مما يسهم في التعرض الإشعاعي الزراعي.

مواد البناء والهواء الداخلي

يمكن أن تحتوي بعض مواد البناء، بما في ذلك الخرسانة المصنوعة من خبث الفوسفات أو الرماد المتطاير، على مستويات مرتفعة من الراديوم. ويسهم الراديوم الموجود في مواد البناء في تركيزات الرادون داخل المباني، إذ يتحلل Ra-226 لإنتاج غاز الرادون. وقد تحتوي بعض الأحجار الطبيعية المستخدمة في البناء، ولا سيما أنواع الغرانيت، على تركيزات كبيرة من الراديوم تتطلب الرصد وإجراءات التخفيف المحتملة.