به طور كلي همه‌ي عنصرهاي سنگين‌تر از سرب، يعني از بيسموت به بعد، در جدول تناوبي عناصر، راديواكتيو هستند. عناصر راديواكتيو داراي هسته‌ي ناپايدار هستند و به تدريج به عنصر‌هاي ديگر تبديل مي‌شوند. از ميان اين هسته‌ها، سه هسته‌ي توريم 232 و اورانيوم 238 و اورانيوم 235 از ديگران پايدارترند. محصول نهايي هر سه هسته پس از متلاشي شدن، ايزوتوپ‌هاي سرب است. توريم به سرب 208، اورانيوم 238 به سرب 206، و اورانيوم 235 به سرب 207 تبديل مي‌شود.
 
تاثير اشعه راديواكتيو بر موجودات زنده چگونه است؟
چون اشعه‌ي آلفا، بتا و گاما با خود انرژي نسبتا" زيادي را حمل مي‌كنند، بنابراين مي‌توانند در اتم‌هايي كه به آن‌ها برخورد مي‌كنند تغييرات شيميايي ايجاد كنند. همه انواع اشعه‌ها به هنگام برخورد با اتم‌ها يا مولكول‌ها مي‌توانند باعث برانگيخته‌شدن الكترون‌هاي آن‌ها و در نهايت باعث يونيزه شدن آن‌ها بشوند. اين اشعه‌ها به همين دليل مي‌توانند به موجودات زنده آسيب برسانند، يعني باعث يونيزه(ذرات باردار)شدن مولكول‌هاي سازنده سلول زنده و مرگ آن شوند. ميزان آسيبي كه اين اشعه‌ها به بدن انسان وارد مي‌كنند به دو عامل بستگي دارد: يكي نوع اشعه و ديگري مقدار انرژي اشعه.
اشعه آلفا داراي قابليت نفوذ بسيار كمي است و پس از برخورد به ماده، الكترون جذب مي‌كند و به هليم بي خطر تبديل مي‌شود. پوست بدن انسان، تقريبا" تمام اشعه آلفا را متوقف مي‌كند. با اين وجود اگر يك ماده توليد كننده اشعه آلفا مانند پلوتونيم 239 وارد بدن شود، در استخوان ذخيره مي‌شود و اشعه آلفاي حاصل از آن در توليد گلبول‌هاي قرمز خون تاثير مي‌گذارد. (رشد سرطاني گلبول‌هاي قرمز خون) به همين دليل، پلوتونيم سم بسيار خطرناكي است كه مقدار قابل تحمل (دوز) آن، نبايد از 7/0 ميكروگرم بيشتر باشد.(یک میکروگرم برابر است با یک میلیونم گرم)
اشعه بتا نيز به وسيله پوست بدن متوقف مي‌شود، ولي به سبب قابليت نفوذ بيشتر در بدن، علاوه بر يونيزه كردن مولكول‌هاي سلول‌ها، چون انرژي جنبشي آن به گرما تبديل مي‌شود، باعث سوختگي شديد در پوست مي‌گردد. با اين وجود اگر يك ماده توليد كننده اشعه بتا مانند استرانسيم 90 وارد بدن شود، خطر مرگ انسان را تهديد مي‌كند.
اما پوست بدن نمي‌تواند مانع نفوذ اشعه ايكس، گاما، و اشعه نوتروني به داخل بدن شود. به همين دليل هرگاه مقدار ورود اين اشعه‌ها به بدن از حد معيني تجاوز كند، خطراتي براي انسان به دنبال خواهد داشت
 
مقدار اشعه يا انرژي توليد شده توسط چشمه‌هاي راديواكتيو (ماده توليد كننده اشعه راديواكتيو) را معمولا" با واحدي به نام كوري (به افتخار خانم و آقاي كوري كشف كنندگان عنصر راديم) اندازه مي‌گيرند. يك كوري برابر است با متلاشي شدن 7/3 ضرب در ده به توان ده اتم عنصر راديواكتيو در يك ثانيه. شير خوراكي در هر سانتي‌متر مكعب در حدود 5 ضرب در ده به توان هشت ميكرو كوري راديواكتيو دارد كه بيشتر مربوط به پتاسيم 40 است. در تمام بدن انسان در حدود 1/0 ميكروكوري راديواكتيو مربوط به پتاسيم 40 و كربن 14 وجود دارد كه از راه تغذيه به بدن وارد مي‌شود. يك راكتور هسته‌اي( دستگاهي كه انرژي هسته‌اي را مهار مي‌كند) بزرگ ممكن است تا 10 به توان 10 كوري(۱۰۱۰ )راديواكتيو داشته باشد.
 
كاربرد مواد راديواكتيو چيست؟
مواد راديواكتيو در پزشكي، در صنعت و در تحقيقات شيميايي كاربرد دارند. در پزشكي از اشعه گاماي پرانرژي براي نابود كردن و جلوگيري از رشد سلول‌هاي سرطاني استفاده مي‌شود. در صنعت براي تعيين ميزان ساييدگي رينگ در موتورها، اندازه‌گيري سرعت زنگ‌زدن فلزات و خوردگي آن‌ها، اندازه‌گيري ضخامت ورقه‌هاي فلزي و پلاستيكي و كاغذي كاربرد دارد.
 
نيمه عمر چيست؟
سرعت تجزيه مواد راديواكتيو را مي‌توان با تعداد اتم‌هاي تجزيه شده در واحد زمان اندازه‌گيري كرد، ولي چون تعداد اتم‌هاي تجزيه شده به تعداد اتم‌هاي راديواكتيو اوليه بستگي دارد، معمولا" براي بيان سرعت تجزيه‌ي مواد راديواكتيو "مدت زماني كه نصف اتم‌هاي راديواكتيو موجود تجزيه مي‌شود" را نيمه عمر ماده‌ي راديواكتيو مي‌نامند و آن را با" t يك دوم" نشان مي‌دهند. نيمه عمر مواد راديواكتيو مختلف از ميليون‌ها سال تا چند صدم ثانيه تغيير مي‌كند. مثلا" نيمه عمر اورانيوم 238 براي تبديل شدن به توريم234 ، چهار ميليارد و پانصد ميليون سال طول مي‌كشد. در حالي كه نيمه عمر پولونيم218 براي تبديل شدن به سرب214 ، مدت سه دقيقه طول مي‌كشد.
 
چگونه از نيمه عمر مواد راديواكتيو در تعيين عمر سنگ‌ها استفاده مي‌شود؟
با استفاده از مواد راديواكتيو موجود در سنگ‌ها و مواد آلي،(موادي كه از موجودات زنده بدست مي‌آيد مواد آلي مي‌گويند كه عمده عناصر تشكيل دهنده آن كربن، ئيدروژن، اكسيژن و نيتروژن است.) مي‌توان عمر آن‌ها را تعيين كرد. در مورد مواد آلي و بقاياي موجودات زنده روش كربن14 از همه معمول‌تر است. مقدار كربن14 در يك موجود زنده مقداري ثابت است، ولي پس از مرگ چون كربن14 جديدي وارد جسم موجود زنده نمي‌شود، به تدريج مقدار آن كاهش مي‌يابد. از روي مقدار كربن14 باقيمانده مي‌توان تعيين كرد كه چه مدت از مرگ آن موجود زنده گذشته است.
 
واكنش‌هاي هسته‌اي كدامند؟
به طور كلي واكنش هسته‌اي به واكنشي گفته مي‌شود كه طي آن تغييراتي در هسته‌ي اتم پديد آيد. در واكنش‌هاي هسته‌اي همواره مقداري از ماده ناپديد مي‌گردد. اين ماده ناپديد شده به انرژي تبديل مي‌گردد كه مقدار اين انرژي از فرمول معروف آلبرت انيشتين (E=MC۲) قابل محاسبه است. واكنش‌هاي هسته‌اي را به طور كلي به دو دسته تقسيم مي‌كنند:
الف: يكي واكنش‌هاي شكافت هسته‌اي يا فيسيون (Fission) كه طي آن هسته يك اتم سنگين‌تر شكسته مي‌شود و به هسته‌هاي سبكتر تبديل مي‌شود. اين واكنش هسته‌اي، اولين بار امريكايي‌ها در ساعت 30/5 دقيقه بامداد روز 16 ژوئيه سال 1945 ميلادي، اولين بمب اتمي را در صحراي نيومكزيكو آزمايش كردند و در كمتر از يك ماه بعد يعني در روز 6 اوت 1945 دومين بمب اتمي را بر روي شهر هيروشيما، و سه روز بعد سومين بمب اتمي را بر روي شهر ناكازاكي آزمايش كردند!!؟
اساس اين گونه واكنش‌هاي شكافت هسته‌اي بمباران كردن اورانيوم 235 به وسيله‌ي نوترون است كه منجر به محصولات گوناگوني مانند باريم و كريپتون مي‌شود. بر اثر برخورد يك نوترون به يك هسته اورانيوم 235 ، سه نوترون توليد مي‌شود كه اين نوترون‌هاي توليد شده، خود به سه هسته ديگر برخورد كرده و آن‌ها را مي‌شكافند و 9 نوترون ديگر توليد مي‌شود كه اين‌ها نيز هسته‌هاي ديگر را مي‌شكنند اين عمل اگر كنترل نشود هم‌چنان ادامه خواهد داشت. به همين سبب، اين نوع واكنش‌ها را واكنش هسته‌اي زنجيره‌اي مي‌گويند. از شكستن هسته‌هاي هر گرم اورانيوم 235 در حدود 20 ميليون كيلوكالري انرژي آزاد مي‌شود. وقتي گفته مي‌شود كه كشوري يك بمب يك مگا‌تني را آزمايش كرد، يعني انرژي آزاد شده از آن بمب معادل انرژي حاصل از انفجار يك ميليون تن، تي ان تي ((T.N.T است.
ب:دومي واكنش‌هاي هم‌جوشي هسته‌اي يا فوزيون (Fusion) كه در آن هسته‌هاي سبك‌تر با هم تركيب شده و هسته سنگين‌تري را به وجود مي‌آورند. هسته اتم‌هاي سبك بسيار ناپايدارتر از هسته‌هاي ديگر است. بنابراين، هرگاه بتوانيم اتم‌هاي سبكتر را به اتم‌هاي سنگين‌تر تبديل كنيم، انرژي بسيار زيادي آزاد خواهد شد. مثلا"با تركيب هسته‌هاي دو اتم دوتريم يا ئيدروژن 2، يك اتم هليوم توليد مي‌شود كه انرژي حاصل از آن، بسيار بيشتر از يك واكنش شكافت هسته‌اي است. برتري ديگر اين نوع واكنش به عنوان منبع انرژي آن است كه ايزوتوپ‌هاي توليد شده معمولا" پايدار و غير راديواكتيو هستند و مواد اوليه آن نيز فراوان‌تر است.
مشكل اساسي در اين مورد اين است كه انرژي فعال‌سازي(مقدار انرژيي كه باعث شروع واكنش هسته‌اي هم‌جوشي مي‌گردد.) اين نوع واكنش‌هاي بسيار زياد است. براي غلبه بر نيروي دافعه‌ي الكتريكي ميان هسته‌هايي كه به هم نزديك مي‌شوند بايد شتاب آن‌ها بسيار زياد باشد و عمل در دماي بسيار بالا صورت گيرد. دمايي كه در آن اين نوع واكنش بايد صورت گيرد حداقل 15 ميليون درجه سانتي‌گراد است. در بمب‌هاي ئيدروژني كه بر اين اساس ساخته مي‌شوند براي تامين چنين دمايي از انفجار يك بمب هسته‌اي معمولي استفاده مي‌كنند، يعني چاشني بمب ئيدروژني يك بمب هسته‌اي معمولي است. انرژي ستارگان از واكنش‌هاي هسته‌اي هم‌جوشي تامين مي‌شود. امروزه چند كشور پيشرفته صنعتي جهان (آلمان، انگليس، فرانسه، ژاپن و...) با تشكيل گروه‌هاي كاري، در صدد هستند كه حداكثر تا سال 2030 ميلادي راكتوري بسازند كه بتوان در درون آن، واكنش هم‌جوشي را انجام داد. عملا" اين راكتور را به مرحله صنعتي برسانند. يعني كشور‌هاي ديگر بتوانند از آن استفاده كنند.
 
چگونه انرژي هسته‌اي به برق تبديل مي‌شود؟

در سال‌هاي پس از جنگ جهاني دوم دستگاه‌هايي به نام راكتور ساخته شد كه در آن انرژي حاصل از واكنش‌هاي هسته‌اي كه به صورت انرژي گرمايي است به انرژي الكتريكي تبديل مي‌شود. جايي كه در آن واكنش هسته‌اي صورت مي‌گيرد قلب راكتور نام دارد. در قلب راكتور ميله‌هاي سوخت كه از اورانيوم 235 (حداقل 3 درصد اورانيوم دارند) ساخته شده است فرو مي‌رود. و به وسيله نوترون‌ها، ميله‌هاي سوخت را بمباران مي‌كنند كه در نتيجه آن واكنش زنجيري شروع شده و گرما توليد مي‌گردد. براي جلوگيري از انفجار راكتور، در قلب راكتور ميله‌هاي كنترل كه از جنس گرافيت است فرو مي‌كنند. اين ميله‌ها نوترون‌هاي آزاد شده را جذب مي‌كنند در نتيجه واكنش هسته‌اي زنجيري مهار مي‌گردد. در اين دستگاه‌ها آب با فشار زياد از قلب راكتور عبور مي‌كند و در آن‌جا، بدون بخار شدن، به دمايي در حدود 300 درجه سانتي‌گراد مي رسد. جريان ديگري از آب با فشاري كمتر گرما را از آب قبلي جذب مي‌كند و به بخار با دماي حدود 260 درجه تبديل مي‌شود كه مي‌تواند يك توربين را به گردش درآورد. اين توربين نيز يك ژنراتور را به گردش مي‌آورد كه مي‌تواند انرژي مكانيكي حاصل از حركت ملكول‌هاي آب را به الكتريسيته تبديل كند. اين راكتور‌ها دو عيب اساسي دارند يكي اين‌كه تهيه سوخت آن‌ها، دشوار و گران است و ديگر اين‌كه دماي 300 درجه سانتي‌گراد كم بوده و بازده را كاهش مي‌دهد. در توربين‌هاي بخار كه با سوخت‌هاي فسيلي كار مي‌كنند دما تا 500 درجه سانتي‌گراد مي‌رسد. اگر در راكتورها به جاي آب از سديم استفاده شود مي‌توان، دما را تا 800 درجه سانتي‌گراد افزايش داد