ما هو ألفا ديكي؟

إن الإضمحلال ألفا هو نوع أساسي من التحلل الإشعاعي الذي يُطلق فيه نواة ذرية غير مستقرة جزيئات ألفا، ويتكون جزيئات ألفا من بروتونين واثنين من النيترونات المتجمعة معا، مطابقتين لنواة الهيليوم - ٤، وتخفض هذه العملية العدد الذري الأصلي للنظير باثنين ورقم الكتلة بأربعة، وتتحول النفق إلى عنصر مختلف.

فالطاقة التي تُطلق أثناء إزالة الأيلجة هي عادة في نطاق يتراوح بين ٤ و٩ ميغاواط )مليون فولت إلكترون( التي تنقلها الجسيمات ألفا ونواة الترميز، ولأن الجسيمات ألفا ثقيلة نسبيا ومحملة بشدة، فإنها تفقد الطاقة بسرعة عندما تمر عبر المادة، كما أن بضع سنتيمترات من الهواء أو ورقة رقيقة يمكن أن توقفها تماما.

ويؤدي الفلفا الديكي دورا محوريا في النشاط الإشعاعي الطبيعي لقشرة الأرض لأن الكثير من النظائر البدائية الطويلة الأمد موجودة منذ تكوين الأرض - ديكاية، أساسا بانبعاث ألفا، ويعتبر فهم ميكانيكيات هذه الأنهار ومعدلاتها أمرا أساسيا للكيمياء الجيولوجية والسلامة الإشعاعية، وحتى للمواد الجيولوجية المواعدة.

دور " ألفا ديكي " في النشاط الإشعاعي الطبيعي للأرض

وتحتوي قشرة الأرض على مجموعة متنوعة من النظائر المشعة التي تحدث طبيعيا، بما في ذلك اليورانيوم - 238، والثوريوم - 232، والأشعة - 226، وهذه النظائر جزء من سلاسل التحلل المعقدة التي تنطوي على صبغة ألفا متعددة وبقايا من البيتا، تصل في نهاية المطاف إلى نظائر ثابتة للرصاص (الرصاص - 206، والرصاص - 208).

وهناك عوامل عديدة تؤثر على تركيز النظائر التي تستخدم مادة ألفا في مختلف التكوينات الجيولوجية، فالغرانتيت مثلاً يميل إلى الحصول على محتوى أعلى من اليورانيوم والثوريوم من البصل، وهذا التباين يعني أن مستويات الإشعاع الخلفي يمكن أن تختلف اختلافاً كبيراً من منطقة إلى أخرى، وفي المناطق التي توجد فيها صخرة من الأسلاك الغنية باليورانيوم، قد تكون مستويات الرادون الداخلية مرتفعة، مما يؤدي إلى مخاطر صحية أكبر.

العناصر الرئيسية المشعة وسلاسل ديكي

وأهم مرسوحات ألفا في قشرة الأرض هي جزء من ثلاث سلسلة من سلسلة التحلل الرئيسية:

  • Uranium-238 series:] Uranium-238 (half-life:4.5 billion years) decays through a chain of 14 steps, including alpha emissions from radium-226, radon-222, polonium-210, and others, ending at lead-206.
  • Thorium-232 series:] Thorium-232 (half-life:14 billion years) decays in 10 steps, with notable alpha emitters such as radon-220 (thoron) and polonium-212. It ends at lead-208.
  • Uranium-235 series:] Uranium-235 (half-life:704 million years) decays through a shorter chain, including alpha decays from radon-219 and others, ending at lead-207. This series is less abundant but still significant.

وتحتوي كل سلسلة من هذه السلسلة على النظائر الرادونية: رادون - 222 (من اليورانيوم - 238)، ورادون -220 (منثوريوم - 2332)، ورادون - 219 (من اليورانيوم - 235)، ورادون غاز نبيل يمكن أن ينشر من خلال التربة ويتراكم في المباني، ويمكن أن تلحق منتجاته من التحلل ألفا (البوليونيوم، والبروموث، والنظائر الأمامية) بأشعة عالية.

وتشمل المسببات الأخرى للألفا ذات الاهتمام الساماريون-147 (نصف الحياة - 1.06 × 1011 سنة) وبعض النظائر المشعة للنيبتونيوم والبلوتونيوم التي توجد بكميات متتبعة من التفاعلات بين الأشعة الكونية والمواد الأساسية، رغم أن هذه العوامل تسهم إسهاماً لا يذكر في النشاط الإشعاعي القشري الكلي.

إنتاج نصف عدد الساكنين والهوت

إن نصف عمر اليورانيوم - ٨٣٢ والثوريوم - ٢٣٢ طويل للغاية يعني أن هذه العناصر قد استمرت منذ تكوين الأرض، فعلى سبيل المثال، لم يزل سوى نصف اليورانيوم الأصلي - ٨٣٢ عاما في الوقت الحاضر، وقد تعطلت الطاقة التي أفرج عنها من خزعة الكواكب الحرارية )و( البيتا، وهي مصدر رئيسي للحرارة الداخلية للأرض، ويقدر علماء الجيولوجيين أن الحرارة الوبائية من تلف اليورانيوم والثوريوم - ٤٠.

وتكتسي المساهمة الحرارية من الزينة ألفا أهمية خاصة في القشرة القارية حيث يتركز اليورانيوم والثوريوم في المعادن مثل الزركون والمونازيت والآلانيت، وهذه المعادن هي ذات صدع وتعيش في الطقس، وتصبح غنية في الرواسب والأغناء، ونتيجة لذلك، فإن المناطق التي تشهد صخرا قاريا سميكا تظهر تدفقا حراريا أعلى من شبكات الطاقة الحرارية الأرضية.

آثار إعلان ألفا عن الصحة والبيئة

ونظراً لأن الجسيمات ألفا ذات نطاق قصير وخطية عالية لنقل الطاقة، فإنها خطيرة بوجه خاص عندما تنبعث داخل الجسم، فالتعرُّض الخارجي للإشعاع ألفا لا يثير القلق عموماً لأن الجسيمات لا يمكن أن تخترق طبقة الجلد الميتة، ولكن إذا كان النظير الألفاي يغش أو يستنشق، فإنه يمكن أن يشع خلايا حساسة من الداخل، مما يزيد من خطر الإصابة بالسرطان.

Radon: The Primary Health Risk

أما غاز الرادون، الذي ينتجه تحلل الألف من الإشعاع -226 في سلسلة اليورانيوم - 238، فهو أكبر مصدر وحيد للتعرض للإشعاع الطبيعي لمعظم الناس، ويتوقف على] مركز مكافحة الأمراض والوقاية منها على أن المادة الرادونية هي ثاني سبب رئيسي لسرطان الرئة في الولايات المتحدة، بعد التدخين.

وتشمل تدابير التخفيف الإكتئاب في قاع البحار، وشق الأشغال في المؤسسات، وتحسين التهوية، وقد وضعت بلدان كثيرة مستويات للعمل في الرادون الداخلي، وعادة ما يكون حوالي 4 بيكورات للتر الواحد في الولايات المتحدة، والاختبار بسيط وغير مكلف، ويمكن أن يقلل العلاج بدرجة كبيرة من التعرض.

مُمرّسات ألفا طبيعية أخرى في الجسم

ويتواجد اليورانيوم والثوريوم في كميات متبوعة من الأغذية والمياه، ويحتوي الجسم البشري على نحو 90 ميكروغراما من اليورانيوم، معظمها في العظام، حيث يسهم الديكتاوى ألفا من اليورانيوم - 234 واليورانيوم - 238 بجزء صغير من الجرعة الإشعاعية الداخلية، غير أن نصف عمر اليورانيوم البيولوجي قصير نسبيا مقارنة بمنتجات الديكتا الرادونية، وبالتالي فإن خطر الإصابة بالسرطان في الدول الثابتة منخفض.

معايير الرصد والسلامة البيئيين

وقد حددت الوكالات التنظيمية مثل لجنة التنظيم النووي U.S. ] حدوداً للمستويات المسموح بها من النويدات المشعة التي تبث في الهواء والماء والتربة، وتقيس برامج الرصد الرادون في المنازل واليورانيوم في المياه الجوفية والثوريوم في مناطق التعدين، لأن تصميم الألفاي هو أحد العوامل الرئيسية في تقييم مواقع التخزين الإشعاعي الشاملة.

وبالإضافة إلى ذلك، يستخدم الأيلجة الفموية في المواعدة الجيولوجية، فعلى سبيل المثال، يعتمد أسلوب المواعدة الذي يُستخدم في دفع اليورانيوم على تفكك اليورانيوم، مع مراعاة تراكم أحداث التحلل الألفائي، وقد كان هذا الأسلوب أساسيا لتحديد أعمار الصخور والنيزك، وحتى الأرض نفسها.

خاتمة

إن التحلل ألفا أكثر بكثير من الفضول الفيزيائي النووي، وهو المحرك الذي خلفه جزء كبير من النشاط الإشعاعي الطبيعي للأرض، والتدفق الحر، والنشاط الجيولوجي، وما زال الغاز الذي يصيبه الأيزوتنغ منذ زمن طويل، والهرمون 232، ومنتجاته الدهنية ملوثة في نسيج القشرة، وتعيد توليد الطاقة الفوقية على مر بلايين السنين.

ومن خلال دراسة التحلل الألفائي، يمكن للعلماء أن يميزوا على نحو أفضل الخلفيات الإشعاعية الطبيعية، وأن يحسنوا استراتيجيات التخفيف من الرادون، وأن يسخروا الطاقة الحرارية الأرضية، والتفاعل بين التحلل الأبجدي والجيولوجيا والبيولوجيا البشرية مثال مقنع على كيفية تشكيل العمليات النووية الأساسية لعالمنا وكيف يجب أن ندير آثارها لحماية الصحة العامة.