10 حقیقت شگفت‌انگیز درباره تریتیوم رادیواکتیو: از انرژی هسته‌ای تا کاربردهای زیستی

تریتیوم، ایزوتوپی رادیواکتیو از عنصر هیدروژن است که با نماد T یا 3H نمایش داده می‌شود. این ماده، علی‌رغم رادیواکتیو بودنش، کاربردهای بسیار مهم و متنوعی در صنایع و علوم مختلف دارد. در واقع، تریتیوم عنصری کلیدی در زمینه‌هایی مانند تولید انرژی، تحقیقات علمی و حتی روشنایی به شمار می‌رود.

اگرچه نام تریتیوم ممکن است برای بسیاری ناآشنا باشد، نقش آن در پیشرفت‌های تکنولوژیکی و علمی غیرقابل انکار است. در ادامه، به بررسی دقیق‌تر خواص، کاربردها و اهمیت این ایزوتوپ منحصربه‌فرد خواهیم پرداخت.

حقایقی جالب درباره تریتیوم

1. تریتیوم، با نام هیدروژن-3 نیز شناخته می‌شود و نماد شیمیایی آن T یا 3H است. هسته اتم تریتیوم که تریتون نام دارد، از یک پروتون و دو نوترون تشکیل شده است. واژه تریتیوم از کلمه یونانی "tritos" به معنای "سوم" گرفته شده است. دو ایزوتوپ دیگر هیدروژن، پروتیم (رایج‌ترین شکل) و دوتریم هستند.
2. تریتیوم، مانند سایر ایزوتوپ‌های هیدروژن، عدد اتمی 1 دارد، اما جرم اتمی آن حدود 3 (3.016) است.
3. تریتیوم از طریق انتشار ذره بتا واپاشی می‌شود و نیمه‌عمر آن 12.3 سال است. این واپاشی بتا، 18 کیلوالکترون‌ولت انرژی آزاد می‌کند و در نتیجه، تریتیوم به هلیوم-3 و یک ذره بتا تبدیل می‌شود. این فرآیند، نمونه‌ای از تبدیل طبیعی یک عنصر به عنصر دیگر است.
4. ارنست رادرفورد اولین کسی بود که تریتیوم را تولید کرد. رادرفورد، مارک اولیفانت و پل هارتک در سال 1934 تریتیوم را از دوتریم تهیه کردند، اما نتوانستند آن را جدا کنند. لوئیس آلوارز و رابرت کورنوگ متوجه شدند که تریتیوم رادیواکتیو است و با موفقیت این عنصر را جدا کردند.
5. مقادیر اندکی از تریتیوم به طور طبیعی بر روی زمین، در اثر برهم‌کنش پرتوهای کیهانی با جو، وجود دارد. بیشتر تریتیوم موجود، از طریق فعال‌سازی نوترونی لیتیوم-6 در یک راکتور هسته‌ای تولید می‌شود. همچنین تریتیوم در اثر شکافت هسته‌ای اورانیوم-235، اورانیوم-233 و پولونیوم-239 نیز تولید می‌شود.
6. تریتیوم می‌تواند مانند هیدروژن معمولی، به صورت گازی بی‌بو و بی‌رنگ وجود داشته باشد، اما این عنصر عمدتاً به صورت مایع، به عنوان بخشی از آب تریتیومی یا T2O، نوعی آب سنگین، یافت می‌شود.
7. اتم تریتیوم دارای همان بار الکتریکی خالص 1+ مانند هر اتم هیدروژن دیگری است، اما تریتیوم در واکنش‌های شیمیایی متفاوت از سایر ایزوتوپ‌ها عمل می‌کند، زیرا نوترون‌ها نیروی هسته‌ای جاذبه قوی‌تری را هنگام نزدیک شدن اتم دیگر ایجاد می‌کنند. در نتیجه، تریتیوم بهتر می‌تواند با اتم‌های سبک‌تر ترکیب شود و اتم‌های سنگین‌تری را تشکیل دهد.
8. قرار گرفتن در معرض گاز تریتیوم یا آب تریتیومی از بیرون بدن خطرناک نیست، زیرا تریتیوم ذرات بتا با انرژی بسیار کمی ساطع می‌کند که تشعشعات نمی‌توانند به پوست نفوذ کنند. تریتیوم در صورت بلعیده شدن، استنشاق یا ورود به بدن از طریق زخم باز یا تزریق، خطراتی برای سلامتی ایجاد می‌کند. نیمه عمر بیولوژیکی آن بین 7 تا 14 روز متغیر است، بنابراین تجمع زیستی تریتیوم نگرانی قابل توجهی نیست. از آنجایی که ذرات بتا نوعی تابش یونیزه هستند، انتظار می‌رود اثرات سلامتی ناشی از قرار گرفتن در معرض داخلی تریتیوم خطر ابتلا به سرطان را افزایش دهد.
9. تریتیوم کاربردهای زیادی دارد، از جمله روشنایی خود تغذیه، به عنوان یک جزء در سلاح‌های هسته‌ای، به عنوان یک برچسب رادیواکتیو در کارهای آزمایشگاهی شیمی، به عنوان ردیاب برای مطالعات زیستی و محیطی، و برای همجوشی هسته‌ای کنترل شده.
10. مقادیر زیادی تریتیوم در اثر آزمایش‌های سلاح‌های هسته‌ای در دهه‌های 1950 و 1960 وارد محیط زیست شد. پیش از این آزمایش‌ها، تخمین زده می‌شد که تنها 3 تا 4 کیلوگرم تریتیوم بر روی سطح زمین وجود داشته است. پس از آزمایش‌ها، این میزان 200 تا 300 درصد افزایش یافت. بیشتر این تریتیوم با اکسیژن ترکیب شد و آب تریتیومی را تشکیل داد. یکی از نتایج جالب این است که آب تریتیومی را می‌توان ردیابی کرد و از آن به عنوان ابزاری برای نظارت بر چرخه آب و نقشه‌برداری از جریان‌های اقیانوسی استفاده کرد.