تاریخچه پزشكی هسته ای

تاریخچه پزشكی هسته ای:

      

   یكی از روشهای تشخیصی و درمانی  ارزشمند در طب، پزشكی هسته ای می باشد. كه تبلور آن از ابتدا تا كنون تلفیقی از كشفیات مهم تاریخی بوده است. اولین جرقه در سال 1895 با كشف اشعه X و در 1934 با كشف مواد رادیواكتیو زده شد. اولین استفاده كلینیكی مواد رادیواكتیو، در سال 1937 جهت درمان لوسمی در دانشگاه كالیفرنیا در بركلی بود. بعــــــد از آن در 1946 با استــــــفاده از این مواد توانستند در یك بیمار مبتلا به سرطان تیروئـــــید از پیشرفت این بیماری جلوگیری كنند.

       البته تا 1950 كاربرد كلینیكی مواد رادیواكتیو بطور شایع رواج نیافت و مسكوت ماند. طی سالهای بعد از آن متخصصین و فیزیكدانان به این واقعیت پی بردند كه می توان از تجمع رادیو داروها در ارگان هدف تصاویری از آن تهیه نمود و یا به درمان بافت آسیب دیده كمك نمود. بطوریكه در اواسط دهه 60 مطالعات بسیاری در خصوص طراحی تجهیزات لازم آغاز گشت. در دهه 1970 توانستند با جاروب نمودن از ارگانهای دیگر بدن مانند كبد و طحال، تومورهای مغزی و مجاری گوارشی تصاویری را تهیه نمایند. و در دهه 1980 از رادیو داروها جهت تشخیص بیماری های قلبی استفاده نمودند و هم اكنون نیز با ضریب اطمینان بسیار بالایی از پزشكی هسته ای در درمان و تشخیص و پیگیری روند درمان بیماریها استفاده می گردد.

 

تــــاریخ حدوث وقایع مــهم در پزشكی هسته ای:

 

1896¬ هنری بكرل ( (Henri Becquerel اشعه مرموز ساطع شده از اورانیوم را كشف كرد.

1897¬ ماری كوری( (Marie Curie این تابش مرموز را رادیواكتیوینه نامید.

1901¬ هنــری الكـــسا نــــدر دانــــلوس Henri Alexandre Danlos)) و یوگن بلاچ Eugene Bloch) ),  رادیوم را در تماس با ناراحتی پوستی توبركولوز قرار دارند.

1903¬ الكــــــســــاندر گراهـــامبل Alexander Graham Bell) ), جاگذاری منبع اورانیوم در داخل و یا نزدیكی بافت تومورال را پیشنهاد نمود.

1913¬ فــــردریــــك پــــروســچر Frederick Proescher) ) برای اولین بار مطالعه درمان بیماریهای مختلف را بتوسط تزریق ور یدی اروانیوم را بنیان نهاد.

1924¬ جرج. د. هوسی (Georg de Hevesy) كریستینسن( (J.A. Christiansen و لومـــــهولت (Sven Lomholt)،  اولین ردیـــــــاب رادیواكتیو (²¹⁰Pbو²¹⁰Bi) را بر روی حیـــــــوانات آزمایش نمودند.

1932¬ ارنست لارنس (Ernest O. Lawrence) و استانلی لیوینگستون( (M. Stanley Livingston، اولین ذره را بدون استفاده از ^’’‌  ولـــتاژ های بالا((High  Voltage ^,,و بواسطه شتاب دادن یونهای نوری تولید نمودند. این اولین گام در تولید مقادیر قابل توجه رادیو نوكلو ئیدها بود.

1936¬ جان لارنس( (John H. Lawrence و برادرش ارنست(  (Ernest اولین كاربرد كلینیكی رادیو نوكلو ئیدهای خاص را در درمان لوسمی بوسیلهP ³² بنیان نهادند.

1937¬ جان لیـــــوینگود( (John Livingood، فــرد فیــــــــر برادر(( Fred Fairbrother و گلیــــن سیبورگ (Glenn Seaborg)، ⁵⁹Feرا كشف كردند.

1939¬ امیلیو سگره   (Emilio Segre) و گلین سیبورگ  (Glenn Seaborg) تكنسیم ^m99 را كشف كردند.

1940¬ راكفلر (  (Rockefeller اولین سیكلو ترون را جهت تولید رادیوایزوتوپهای ویژه پزشكی در دانشگاه واشنگتن اختصاص داد.

1946¬ ســـا مو ئل. ام. ســـــدلــــــین (Samuel M. Seidlin) لئــــو. د. مارینــــلی Leo D. Marinelli)) و الیــــــنور اشری (Eleanor Oshry) , یك بیمار با سرطان تیروئید را با ¹³¹ Iدرمان كردند.

1947¬ بنـــدیكت كا سن( (Benedict Cassen ید رادیواكتـــــــیو را جهت تشخیـــــــص و افتراق ندولــــــــهای بد خیم و خوش خیم تیروئید بكار برد.

1948¬ آزمایشگاه ابت( (Abbott , استــفاده از رادیو ایزوتوپها را آغاز نمود.

1950¬ ك. آر. كــــریســــپل( (K.R. Crispell و جان. پ. استراسلی(( John P. Storaasli سرم آلبومین انسانی نشاندار شده با I ¹³¹را برای تصویربرداری از حجم خون داخل قلب استفاده نمودند.

1951¬ سازمان دارو و غذای آمریكا ( FDA ), استفاده از I ¹³¹را برای بیماریهای تیروئید تأیید نمود. این اولین مصوبه FDA در رابطه با رادیو ایزوتوپها بود.

1953¬ گوردن براونل(  (Gordon Brownell و اچ. اچ. سویت (  (H.H. Sweet یك آشكارساز پوزیــــــــترونی را،  بر اساس شناسایی فوتـــــونهای حاصل از پدیده فنا و شمارش برخــــوردهای حاصل  ساخت.

1954¬ دیوید كول  ( David Kuhl )یك سیستم ثبت فوتونی را برای اسكنــینگ ( Scanning) رادیو نــــــوكلئیــــــدها اختراع كرد. این پیشرفت پزشكی هســـــته ای را هم جهت با رادیــــــولوژی به سمت پیشرفتهای بیـــــشتر هدایت نمود

1955¬ ركس هاف( ( Rex Huff , میزان خروجی قلب را با استفاده از سرم آلبومین انسانی نشاندار شده با  ¹³¹ I اندازه گیری نمود.

1958¬ هــال انگـــــر ( Hal Anger) دوربین سنتیلا سیون را اختراع نمود. بــــدینوسیله تصویربرداری دینامیك نیز در پزشكی هسته ای مقدور گشت.

1960¬ لوئیس. ج. استا نگ( (Louis G. Stang و پاؤل( جیم) ریچارد Powell (Jim) Richards دز آگهی فروش ژنراتـــــــــورهای تكنسیـــم ^m99 و دیگر ژنراتـــــورهای ساخت آزمــــــــایشگاه ملــی بروك هــــــون (Brookhaven) را تبلیغ كردند.

تا آن زمان هنوز تكسنیم ^m99 در پزشكی هسته ای استفاده نشده بود.

1962¬ دیوید كول  ( (David Kuhl بازسازی تصاویر توموگرافی نشر شده را ابداع نمود. بعدها این روش SPECT, PET نام گرفت.

تعمیم این روش در رادیولوژی همان CT می باشد.

1963¬ FDA, تنظیم ملزومات و قوانین داروهای جدید مرتبط با رادیو داروها را به سازمان انرژی اتمی واگذار نمود.

1969¬ سی. ال. ادوارد( ( C.L. Edwards تجمع ⁶⁷Ga را در سرطان گزارش نمود.

1970¬ FDA , اعلام نمود كه با توجه به كاربردهای این مواد، رادیـــــــو داروها را می توان با عنوان دارو خطاب نمود. ایـــــن روند تا ژوئن 1977 كاملاً جا افتاد.

1971¬ سازمان پــــزشكی آمریكا, پزشـــكی هسته ای را به عنوان یكی از شاخه های طب به رسمیت شناخت.

1973¬ اچ ویلــــــــیـــــــــام استـــــراس (H. William Strauss)، تست ورزش را بعنوان اسكن میوكارد معرفی نمود.

1976¬ جان كـــیز ( (John Keyes اولین دوربین SPECT را طراحی نمود و رونالد جازاك اولین هــد ( Head ) دوربین SPECT را طراحی كرد.

1978¬ دیـــــــویـــد گــــــــلدنبـــــــرگ  ( ( David Goldenberg, از آنتی بادی های نشاندار شده با مواد رادیواكتیو جهت تصویربرداری از تومورها استفاده نمود.

1981¬ جــی. پـــــی. مـــچ ( J.P. Mach) آنتی بادی های تك كلنی نشاندار شده با مواد رادیواكتیو را جهت تصـــــویربرداری از تومورها بكار برد.

1982¬ استیو لارسون ( ( Steve Larson و جف كاراسكو ایلو  ( (Jeff Carrasquillo بیـــــــماران سرطانی ملانـــــومای بد خــــیم را با آنتـــــی بادی های تك كلنی نشاندار شده با I¹³¹ تحت درمان قرار داد.

1989¬ FDA, اولـــــین رادیو داروی پـوزیترون Rb) ⁸²) را جهت تصویربرداری پرفیوزن ملانوما تصویب نمود.

1992¬ FDA ,اولین رادیو داروی آنتـــی بادی تك كلنی را جهت تصــــویربـــرداری از تومور تصویب كرد.

 

شیمی هسته ای

برای مشاهده مقالات مختلف شیمی هسته ای روی عنوان هر یک کلیک کنید:

 

طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته

نیروگاه حرارتی

شیمی هسته‌ای

شیمی اتم داغ

جدول تناوبی

انیمیشن شیمی

ساختار سه بعدی اتمها

علم هسته‌ای راهی برای بهبود تغذیه

علم هسته‌ای راهی برای بهبود تغذیه

تغدیه‌ی مناسب برای سلامت و بهبود كیفیت زندگی امری ضروری است و در این راستا دانش هسته‌یی می‌تواند راهنمایی برای توسعه یك خط مشی قوی تغذیه‌یی باشد.

در واقع بسیاری از فعالیت‌های آژانس در جهت تامین نیازهای اساسی بشر با به كارگیری علوم هسته‌یی برای افزایش تولیدات غذایی، بهبود مراقبت‌های بهداشتی، بهبود مدیریت ذخایر آب و ارزیابی منابع آلودگی محیط زیست است.

بررسی‌ها نشان می‌دهد كه پیشرفت‌ جهانی در جهت كاهش سوء تغذیه در چرخه‌ی زندگی انسان كند و ناهمگون بوده است. در گزارش سال 2000 وضعیت تغذیه جهانی، یك هیات فرعی سازمان ملل در امر تغذیه تخمین زده است كه 182 میلیون كودك زیر پنج سال در كشورهای در حال توسعه برای مدتی طولانی زیر خط بهره‌مندی از یك تغذیه سالم هستند و 150 میلیون تن نیز زیر وزن طبیعی هستند. هم‌چنین این محاسبات نشان می‌دهد كه 30 میلیون نوزاد هر ساله به دلیل فقر غذایی مادران‌شان در طول دوران بارداری، رشد ناقص دارند.

از این رو تعهدات جدید بین‌المللی در سرتاسر جهان برای توجه به این وضعیت در نظر گرفته شده و آژانس‌ بین‌المللی انرژی اتمی شریك مهمی در این تلاش‌ها محسوب می‌شود.

دانش هسته‌یی ابزار ارزشمندی را برای ارزیابی فاكتورهایی كه تغذیه را تحت تاثیر قرار می‌دهند، ارایه می‌كند. این فاكتورها عبارتند از: ریزمغذی‌ها، تركیبات بدن و مصرف شیر مادر.

این آژانس از طریق برنامه‌اش در حوزه‌ی تغذیه به كشورها در زمینه‌ی كاربرد این ابزار برای حل مشكلات تغذیه‌شان كمك می‌كند و از تحقیق‌های مهم در خصوص تعامل میان تغذیه، آلودگی محیط زیست و عفونت با اهداف نهایی بهبود تغذیه انسانی، حمایت می‌كند.

 بهبود تغذیه از طریق علوم هسته‌ای

تحقیقات نشان می‌دهد كه هزینه‌های اقتصادی و اجتماعی سوءتغذیه سرسام‌آور هستند و تلاش‌های گسترده‌ی بین‌المللی برای پاسخگویی به مشكلات مربوطه صورت می‌گیرد.

علوم هسته‌ای كه اكثریت آن‌ها به اموری چون پرتوهای ایكس، پرتودرمانی یا نیروگاه‌های هسته‌ای مربوط می‌شوند، امروزه در سراسر جهان برای شناختن مشكلات تغذیه‌یی و نیز ارزیابی تاثیر مداخلات این علوم در این زمینه از سوی كشورهای مختلف به كار گرفته می‌شود.

آژانس بین‌المللی انرژی اتمی سرپرستی این مسیر را برعهده دارد و به كشورهای در حال توسعه برای اهداف زیر كمك می‌رساند و از آن‌ها حمایت می‌كند كه این اهداف عبارتند از:

1- تحقیق و تایید طبیعت مشكلات تغذیه ای.

2- ارزیابی تاثیر و كاهش هزینه‌های برنامه‌های تغذیه‌ای.

3- تشخیص شرایط محیط زیستی و ارزیابی نتایج آن بر روی سلامت انسان و وضعیت تغذیه‌ای.

هدف این برنامه‌ها ایجاد ظرفیت مورد نیاز در كشورهای در حال توسعه برای استفاده از تكنیك‌های هسته‌یی و به منظور پاسخگویی به مشكلات تغذیه‌ای است.

آژانس بین‌المللی انرژی اتمی این ظرفیت سازی را از طریق آموزش و تعلیم دانشمندان با برگزاری كارگاه‌ها و ارایه‌ی بورسیه‌ها انجام می‌دهد، از ماموریت‌های علمی و كارشناسی حمایت می‌كند و تجهیزات مورد نیاز را از طریق پروژه‌های تحقیقاتی هماهنگ شده و همكاری‌های فنی فراهم می‌كند. این آژانس همچنین برنامه‌های آموزشی و تحقیقاتی را در سطح دكترا در حوزه تغذیه ارتقا می‌دهد.

كمبود ریزمغذی‌ها: یك چالش جهانی برای سلامت

ریزمغذی‌ها نقش اساسی در فرایندهای متابولیسمی بدن انسان ایفا می‌كنند، اما فقط در مقادیر اندك مورد نیاز هستند. از آنجا كه نقش این مواد مغذی بسیار ضروری است در صورتی كه حتی به همان میزان اندك نیز در غذا و رژیم غذایی به اندازه كافی وجود نداشته باشند، مشكلات مهمی برای سلامت افراد ایجاد می‌شود.

سازمان جهانی بهداشت در گزارش خود در سال 2002 تخمین زده است كه تقریبا 168 میلیون كودك زیر پنج سال زیر وزن طبیعی هستند و این بدان معنی است كه برای رفع احتیاجات بدن‌شان به اندازه‌ی كافی مواد مغذی دریافت نمی‌كنند. كمبود تركیبی از ریزمغذی‌ها از جمله آهن، روی و ویتامین A زندگی و سلامت میلیون‌ها انسان را در جهان در حال توسعه تهدید می‌كند.

فقر آهن

فقر آهن مهم‌ترین كمبود تغذیه‌یی رایج در سراسر جهان است. این كمبود یك مشكل اصلی در بهداشت عمومی است كه نتایج وخیمی را به ویژه بر روی زنانی كه در سن بارداری هستند و نیز برای كودكان به دنبال دارد. وقتی آهن كافی در بدن وجود نداشته باشد، تعداد كمتری گلبول‌های قرمز در خون فرد تولید می‌شود. این امر ظرفیت خون را در جابه‌جایی اكسیژن كاهش می‌دهد. در نتیجه علایم این كمبود از خستگی و ناتوانی در تمركز گرفته تا رشد ناقص فیزیكی و ادراكی در كودكان پدیدار می‌شوند.

كم خونی و فقر آهن همچنین ممكن است موجب بروز مشكلاتی در طول بارداری به ویژه در كشورهای در حال توسعه شود كه این امر می‌تواند خطر وضع حمل‌های زودهنگام و نیز خطر بروز مشكلات و یا حتی مرگ مادر یا مرگ نوزاد را افزایش دهد. شایع‌ترین علت بروز كم خونی فقر آهن به ویژه در میان نوزادان و كودكان كمبود یا فقدان ذخایر مطلوب آهن در تغذیه است. انگل‌ها، عفونت‌ها، بیماری‌های معده و دستگاه گوارش و از دست رفتن خون در دوران قاعدگی نیز این كم خونی را تشدید می‌كند.

فقر روی

روی یك ماده مغذی مهم ست. این عنصر ماده‌ی اصلی بسیاری از آنزیم‌ها (یك مولكول پروتئینی كه واكنش‌های شیمیایی را در بدن كاتالیز می‌كند) است و نقش مهمی در سنتز پروتئین و تقسیم سلولی ایفا می‌كند. پیامدهای سلامتی فقر روی در بدن شامل عملكرد ضعیف سیستم ایمنی بدن، كندی رشد و به تاخیر افتادن بلوغ جنسی در كودكان است. فقر روی در اثر مصرف كم این ماده و یا پایین آمدن قدرت جذب آن در بدن از منابع طبیعی موجود بروز می‌كند. رژیم‌های غذایی كه حاوی مقادیر اندكی گوشت قرمز و گوشت ماهی هستند، اغلب مشكل فقر روی را افزایش می‌دهند و به این خاطر كه این عنصر در غلات به ندرت یافت می‌شود.

كمبود "ویتامین آ"

"ویتامین آ" یكی دیگر از مواد مغذی در رژیم غذایی انسان است كه در عملكرد قرنیه، رشد استخوان‌ها و واكنش‌های ایمنی بدن نقش دارد. كمبود این ویتامین نه تنها موجب نابینایی قابل پیشگیری می‌شود، بلكه كارایی سیستم ایمنی بدن را نیز كاهش می‌دهد كه پیامد آن افزایش خطر بروز بیماری‌های شدید عفونی و كم خونی است.

این كمبود همچنین خطر مرگ مادر یا جنین را در هنگام بارداری و یا مرگ نوزاد پس از تولد را افزایش می‌دهد. كمبود "ویتامین آ" زمانی بروز می‌كند كه مصرف آن یا جذب آن در بدن كاهش می‌یابد. "ویتامین آ" همچنین از بتاكاروتن كه یك ماده اولیه موجود در میوه‌ها و سبزیجات است، به دست می‌آید، اما پژوهش‌ها نشان می‌دهد كه بتاكاروتن به میزان كافی كه پیش از این تصور می‌شد، در مواد غذایی طبیعی یافت نمی‌شود و این بدان معنی است كه برای جذب مقدار مناسب این ویتامین در بدن، باید این مواد به اندازه‌ی بیشتری مصرف شوند.

آمارها نشان می‌هد كه در حدود 250 میلیون كودك پیش دبستانی در كشورهای در حال توسعه دچار كمبود "ویتامین آ" هستند، اگر چه فقدان شدید آن كه منجر به كوری می‌شود، طبق شواهد پزشكی كاهش یافته است.

مصرف انرژی: ایجاد تعادل تغذیه‌ای

بدن ما از انرژی (كالری) موجود در غذا برای به حركت انداختن ماهیچه‌ها و فرایندهای متابولیكی استفاده می‌كند. كاهش بیش از حد كالری نیروی مورد نیاز بدن را برای انجام فعالیت‌های روزانه تحلیل می‌برد و با گذشت زمان تهدیدات جدی برای سلامت انسان به همراه دارد. از طرفی مصرف زیاد از حد كالری می‌تواند منجر به افزایش وزن شده و مشكلاتی برای سلامت افراد و از جمله ابتلا به بیماری‌های دیابتی و قلبی را در پی داشته باشد.

به گزارش ایسنا در این مجله‌ی تخصصی آمده است: ‌آمارها نشان می‌دهد كه نرخ اضافه وزن وچاقی ظرف یك قرن گذشته به سرعت افزایش یافته و همچنان ادامه دارد. طبق آمار سازمان جهانی بهداشت، بیش از یك میلیارد فرد بزرگسال در سراسر جهان هم اكنون دچار اضافه وزن هستند و حداقل 30 میلیون تن نیز به لحاظ كلینیكی چاق هستند.

از تكنیك‌های هسته‌یی و ایزوتوپیك می‌توان برای مطالعه پارامترهای مهم در شرایط تغذیه‌یی انسان مانند مصرف كلی انرژی، چگالی لاغری بدن و مصرف شیر مادر استفاده كرد. نتایج این مطالعات می‌تواند به متخصصان راهنمای تغذیه در تهیه برنامه‌های تغذیه‌یی طبق دستورات برای ارایه كالری‌ها و مواد مغذی در یك رژیم غذایی متعادل و سالم برای پاسخگویی به نیازهای ویژه كمك كند.

پوكی استخوان: چالشی برای سلامت جامعه‌ای مسن

امروزه در حدود 200 میلیون مرد و زن به عارضه پوكی استخوان مبتلا هستند (كاهش تدریجی در تراكم و نیروی بافت‌ها استخوانی با بالا رفتن سن) پوكی استخوان آسیب‌پذیری استخوان‌ها و احتمال شكستگی‌های استخوانی را افزایش می‌دهد و یكی از مشكلات شایع در سنین كهنسالی است.

شكستگی‌های استخوانی نگرانی جدی برای سلامت محسوب می‌شود چرا كه نه تنها بر تحرك، بلكه بر كیفیت زندگی افراد در سنین بالا تاثیر نامطلوب می‌گذارد. اگر چه تراكم معدنی استخوان‌ها به چندین فاكتور بستگی دارد، تغذیه نامناسب نقش كلیدی در پیشرفت عارضه پوكی استخوان ایفا می‌كند.

كلسیم، ویتامین D و C و سایر مواد معدنی مانند فسفر، منیزیم، مس، منگنز، فلوراید و روی برای رشد سالم استخوان‌ها در طول زندگی ضروری هستند و می‌توانند به جلوگیری از بروز پوكی استخوان كمك كنند، در حالی كه افزایش تغذیه سالم و بهره‌مندی از یك زندگی فعال و پر تحرك خطر ابتلا به پوكی استخوان را كاهش خواهد داد، اطلاع رسانی نیز در زمینه كمك به تشخیص این عارضه و شناسایی خطر شكستگی‌ها نیز مورد نیاز هستند.

داشتن تغذیه مناسب برای بهره‌مندی از یك سلامت مطلوب و یك آینده پایدار امری حیاتی است برای دستیابی به این هدف تعیین شده از سوی اجلاس جهانی غذا با مضمون به نیمه رساندن نرخ گرسنگی و سوء تغذیه تا سال 2015، اجرای برنامه‌هایی موثر و یك تعهد پایدار و تغییرناپذیر از سوی دولت‌ها، سازمان‌های غیر دولتی و بین‌المللی و نیز بخش خصوصی مورد نیاز خواهد بود. در همین راستا دانش هسته‌یی از سوی تعداد زیادی از كشورها به منظور ارزیابی تاثیر میانجی‌گری‌ها در زمینه تغذیه مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌تواند راهنمایی برای توسعه یك خط مشی قوی تغذیه‌یی باشد. از این رو سازمان بین‌الملی انرژی اتمی به حمایت‌های خود از كاربردهای نوآاورانه در زمینه تكنیك‌های هسته‌یی در حوزه‌هایی كه موفقیت این كاربردها اثبات شده، ادامه می‌دهد. 

 

 

Satellite Images Of Uranium Enrichment Site (Natanz)

Satellite Images Of Uranium Enrichment Site (Natanz)Years 2001-2004.

This Landsat-7 image shows the facility in relation to the nearby town of Natanz. September 07, 2001 (c) www.globalsecurity.org	Even at 30-meter GSD, the plant is visible. September 07, 2001 (c) www.globalsecurity.org	September 20, 2002 (c) www.globalsecurity.org	February 29, 2004 (c) www.globalsecurity.org
Construction of the tunnel entrance to the underground buildings. September 20, 2002 (c) www.globalsecurity.org	Completed entrance, with entry to the tunnel concealed within the larger rectangular building. February 29, 2004 (c) www.globalsecurity.org	Construction of underground buildings. The larger two are finished with layers of fill dirt and poured concrete to protect against aerial attack. September 20, 2002 (c) www.globalsecurity.org	The completion of the underground facility leaves no part of the three large buildings visible. February 29, 2004 (c) www.globalsecurity.org
Foundation work on three smaller structures. September 20, 2002 (c) www.globalsecurity.org	In the completion of the three structures, one can see that the aboveground signature does not match the earlier foundation work. The northernmost structure is completely underground, and the southern two buildings do not match the original shape. February 29, 2004 (c) www.globalsecurity.org	A network of about two dozen defensive positions now lines the 4.7 mile security perimeter. February 29, 2004 (c) www.globalsecurity.org	Detail of defensive posts at Natanz perimeter. February 29, 2004 (c) www.globalsecurity.org
A security checkpoint now guards the southeast entrance to the plant. February 29, 2004 (c) www.globalsecurity.org

آب سنگین

آب سنگین

آب سنگین نوع خاصی از مولکولهی آب است که در آن یزوتوپهی هیدروژن حضور دارند. ین نوع از آب کلید اصلی تهیه پلوتونیوم از اورانیوم طبیعی است و به همین دلیل تولید و تجارت آن تحت نظر قوانین بین المللی صورت گرفته و بشدت کنترل می شود.

با کمک ین نوع از آب می توان پلوتونیوم لازم بری سلاح هی اتمی را بدون نیاز به غنی سازی بالی اورانیوم تهیه کرد. از کاربردهی دیگر ین آب می توان به استفاده از آن در رآکتورهی هسته ی با سوخت اورانیوم، بعنوان متعادل کننده (Moderator) به جی گرافیت و نیز عامل انتقال گرمی رآکتور نام برد.

آب سنگین واژه ی است که معمولا به اکسید هیدروژن سنگین، D2O یا 2H2O اطلاق می شود. هیدروژن سنگین یا دوتریوم (Deuterium) یزوتوپی پیدار از هیدروژن است که به نسبت یک به 6400 از اتمهی هیدروژن در طبیعت وجود دارد. خواص فیزیکی و شیمییی آن به نوعی مشابه با آب سبک H2O است.

اتم هی دوتریوم یزوتوپ هی سنگینی هستند که بر خلاف هیدروژن معمولی، هسته آنها شامل نوترون نیز هست. جیگزینی هیدروژن با دوتریوم در مولکولهی آب سطح انرژی پیوند هی مولکولی را تغییر داده و طبیعتآ خواص متفاوت فیزیکی، شیمییی و بیولوژیکی را موجب می شود، بطوری که ین خواص را در کمتر اکسید یزوتوپی می توان مشاهده کرد. بعنوان مثال ویسکوزیته (Viscosity) یا به زبان ساده تر چسبندگی آب سنگین به مراتب بیشتر از آب معمولی است.

آب نیمه سنگین
چنانچه در اکسید هیدروژن تنها یکی از اتمهی هیدروژن به یزوتوپ دوتریوم تبدیل شود نتیجه حاصله (HDO) را آب نیمه سنگین می گویند. در مواردی که ترکیب مساوی از هیدروژن و دوتریوم در تشکیل مولکوهی آب حضور داشته باشند، آب نیمه سنگین تهیه می شود. دلیل ین امر تبدیل سریع اتم هی هیدروژن و دوتریوم بین مولکولهی آب است، مولکول آبی که از 50 درصد هیدروژن معمولی (H) و 50 درصد هیدروژن سنگین(D) تشکیل شده است، در موازنه شیمییی در حدود 50 درصد HDO و 25 درصد آب (H2O) و 25 درصد D2O خواهد داشت.

نکته قابل توجه آن است که آب سنگین را نبید با با آب سخت که اغلب شامل املاح زیاد است و یا یا آب تریتیوم (T2O or 3H2O) که از یزوتوپ دیگر هیدروژن تشکیل شده است، اشتباه گرفت. تریتیوم یزوتوپ دیگری از هیدروژن است که خاصیت رادیواکتیو دارد و بیشتر بری ساخت موادی که از خود نور منتشر می کنند بکار برده می شود.

آب با اکسیژن سنگین
آب با اکسیژن سنگین، در حالت معمول H218O است که به صورت تجارتی در دسترس است ببیشتر بری ردیابی بکار برده می شود. بعنوان مثال با جیگزین کردن ین آب (از طریق نوشیدن یا تزریق) در یکی از عضوهی بدن می توان در طول زمان میزان تغییر در مقدار آب ین عضو را بررسی کرد.

ین نوع از آب به ندرت حاوی دوتریوم است و به همین علت خواص شیمیی و بیولوژیکی خاصی ندارد بری همین به آن آب سنگین گفته نمی شود. ممکن است اکسیژن در آنها بصورت یزوتوپهی O17 نیز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فیزیکی ین آب با آب معمولی تنها چگالی بیشتر آن است.

تاریخچه
هارولد یوری (Harold Urey , 1893-1981، شیمیدان و از پیشتازان فعالیت روی یزوتوپها که در سال 1934 جیزه نوبل در شیمی گرفت.) در سال 1931 یزوتوپ هیدروژن سنگین را که بعد ها به منظور افزیش غلظت آب مورد استفاده قرار گرفت، کشف کرد.

همچنین در سال 1933، گیلبرت نیوتن لوئیس (Gilbert Newton Lewis شیمیدان و فیزیکدان مشهور آمریکیی) استاد هارولد یوری توانست بری اولین بار نمونه آب سنگین خالص را بوسیله عمل الکترولیز بوجود آورد.

اولین کاربرد علمی از آب سنگین در سال در سال 1934 توسط دو بیولوژیست بنامهی هوسی (Hevesy) و هافر(Hoffer) صورت گرفت. آنها از آب سنگین بری آزمیش ردیابی بیولوژیکی، به منظور تخمین میزان بازدهی آب در بدن انسان، استفاده قرار دادند.