방사성 동위원소

방사성 동위원소(radioactive isotope)

모든 화학원소는 하나 이상의 방사성 동위원소를 갖는다. 예를 들어 가장 가벼운 원소인 수소는 질량수(質量數)가 1, 2, 3인 3개의 동위원소가 있지만 수소-3(³H, T)만 방사성 동위원소이며, 나머지 2개의 동위원소는 안정하다. 지금까지 다양한 원소에서 1,000개 이상의 방사성 동위원소가 알려져 있으나 이중 50여 개만이 천연에서 발견되며, 나머지는 인공핵반응으로 직접 만들거나 이렇게 만들어진 원소가 방사성 붕괴하여 간접으로 만들어진 것들이다.

방사성 핵종은 불안정한 원자핵종으로 반드시 같은 원소로 이루어져야 한다는 제한은 없다. 방사성 핵종은 모든 방사성 동위원소를 포함한다.

방사성 동위원소는 매우 유용하다. 예를 들어 의학 분야에서는 코발트-60(⁶⁰Co)은 암의 성장을 억제하는 방사선 치료에 널리 사용하는 방사선원이다. 또한 다른 방사선 동위원소도 대사과정에 관한 연구뿐만 아니라 진단에 사용되는 추적자로 유용하다.

적은 양의 방사성 동위원소는, 비교적 많은 양의 안정한 원소에 첨가하면 보통의 동위원소와 화학적으로 동일하게 행동하므로 가이거 계수기나 다른 검출기로 추적할 수 있다. 요오드-131(¹³¹I)은 뇌종양의 위치, 심박출량(心搏出量)의 측정, 간과 갑상선의 활동도를 측정하는 데 매우 효과적이다. 의학에 사용되는 다른 방사성 동위원소로는 카본-14(¹⁴C)가 있는데 이것은 당뇨병·통풍(痛風)·빈혈·말단거대증의 원인인 비정상적 물질대사를 연구하는 데 쓰인다.

공업 분야에서 여러 종류의 방사성 동위원소는 금속이나 플라스틱판의 두께를 측정하는 데 쓰인다. 이 물질들의 정확한 두께는 물질에 관통하는 방사선의 세기로 알 수 있다. 또한 제조된 금속 부품의 구조적 결함을 조사하는 큰 X선 기계 대신에 사용된다.

그밖의 중요한 용도로 쓰이는 방사성 동위원소인 플루토늄-238(²³⁸Pu)은 심장박동 보조조정기와 우주선에서 전력을 공급하는 집적원으로 사용된다. 이런 경우 방사성 동위원소가 붕괴되어 생기는 열은 열전기 중계회로나 이와 관련된 장치에 의해 전기로 전환된다.