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Die formelmäßige Bezeichnung ist gleich wie bei stabilen Nukliden, also z. B. für das Radionuklid [[Cobalt]]-60: | Die formelmäßige Bezeichnung ist gleich wie bei stabilen Nukliden, also z. B. für das Radionuklid [[Cobalt]]-60: | ||
: <math>{}^{60}_{27}\mathrm{Co}</math> oder <math>{}^{60}\mathrm{Co}</math> | : <math>{}^{60}_{27}\mathrm{Co}</math> oder <math>{}^{60}\mathrm{Co}</math> | ||
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: Co-60, Co60 oder 60Co. | |||
Eine besondere Bezeichnung für | Eine besondere Bezeichnung für ''radioaktiv'' ist nicht vorgesehen. Ausgenommen sind die fast immer radioaktiven [[Kernisomer]]e. Diese erhalten zur Unterscheidung von ihrem [[Grundzustand]] hinter der Massenzahl ein hochgestelltes m, z. B. <math>{}^{110\mathrm{m}}_{\ 47}\mathrm{Ag}</math>. Bis 1960 war die Schreibweise <math>{}^{110}_{\ 47}\mathrm{Ag}_{}^\mathrm{m}</math> bzw. <math>{}\mathrm{Ag}_{}^\mathrm{110m}</math> üblich. | ||
Der früher übliche Begriff [[Isotop|Radioisotop]] anstelle von Radionuklid sollte nur noch dann verwendet werden, wenn neben der Radioaktivität auch die Zugehörigkeit zu einem bestimmten Element von Bedeutung ist. Allerdings ist die Bezeichnung Isotop anstelle von Nuklid oder speziell Radionuklid als Bestandteil vieler Fachbezeichnungen wie „Isotopenlabor“, „[[Isotopenmethode]]“ oder „[[Radionuklidbatterie|Radioisotopengenerator]]“ nach wie vor anzutreffen. | Der früher übliche Begriff [[Isotop|Radioisotop]] anstelle von Radionuklid sollte nur noch dann verwendet werden, wenn neben der Radioaktivität auch die Zugehörigkeit zu einem bestimmten Element von Bedeutung ist. Allerdings ist die Bezeichnung Isotop anstelle von Nuklid oder speziell Radionuklid als Bestandteil vieler Fachbezeichnungen wie „Isotopenlabor“, „[[Isotopenmethode]]“ oder „[[Radionuklidbatterie|Radioisotopengenerator]]“ nach wie vor anzutreffen. | ||
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=== Natürliche Radionuklide === | === Natürliche Radionuklide === | ||
==== Primordiale Radionuklide ==== | ==== Primordiale Radionuklide ==== | ||
Natürliche Radionuklide kommen in der Biosphäre | Natürliche Radionuklide kommen in der Biosphäre und in der Erde vor. Sie stammen zum Teil aus dem Reservoir der bei der [[Stern|stellaren]] [[Nukleosynthese]] gebildeten Nuklide, insbesondere die schweren mineralischen Radionuklide wie Uran-235. Diese sogenannten [[Primordiales Nuklid|''primordialen'' Radionuklide]] müssen entsprechend lange Halbwertszeiten haben. Da sich der Anteil der bei der Nukleosynthese gebildeten Nuklide rechnerisch modellieren lässt und die Radionuklide unter ihnen gemäß ihren Halbwertszeiten zerfallen, lässt sich aus ihren heute gemessenen Anteilen auf das Alter der die Erde bildenden Materie schließen. | ||
==== Kosmogene Radionuklide ==== | ==== Kosmogene Radionuklide ==== | ||
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* durch Isolierung aus dem [[Spaltprodukt]]-Gemisch von [[Kernreaktor]]en; | * durch Isolierung aus dem [[Spaltprodukt]]-Gemisch von [[Kernreaktor]]en; | ||
* durch Neutronenbestrahlung in Kernreaktoren oder mit anderen [[Neutronenquelle]]n, z. B. | * durch Neutronenbestrahlung in Kernreaktoren oder mit anderen [[Neutronenquelle]]n, z. B. | ||
** C-14 durch die Reaktion <sup>14</sup>N(n,p)<sup>14</sup>C | ** C-14 durch die Reaktion <sup>14</sup>N (n,p)<sup>14</sup>C; | ||
** P-32 durch die Reaktion <sup>35</sup>Cl(n,α)<sup>32</sup>P; | ** P-32 durch die Reaktion <sup>35</sup>Cl (n,α)<sup>32</sup>P; | ||
* durch Bestrahlung mit geladenen Teilchen in Beschleunigern, sogenannte [[Zyklotron]]-Radionuklide, z. B. | * durch Bestrahlung mit geladenen Teilchen in Beschleunigern, sogenannte [[Zyklotron]]-Radionuklide, z. B. | ||
** F-18 durch die Reaktion <sup>18</sup>O(p,n)<sup>18</sup>F | ** F-18 durch die Reaktion <sup>18</sup>O (p,n)<sup>18</sup>F; | ||
** O-15 durch die Reaktion <sup>14</sup>N(d,n)<sup>15</sup>O. | ** O-15 durch die Reaktion <sup>14</sup>N (d,n)<sup>15</sup>O. | ||
Manche künstlichen Radionuklide, beispielsweise zum medizinischen Einsatz, kann man wegen ihrer kurzen Halbwertszeit nicht weit transportieren und als Vorrat halten. Sie werden stattdessen in einem [[Radionuklidgenerator]] erst zum Gebrauch von ihrem längerlebigen Mutternuklid abgetrennt. Hierzu dienen geeignete [[Lösungsmittel]] oder [[Bindemittel]] ([[Elution]]). Ein häufig benutzter Generator ist der <sup>99</sup>Mo-<sup>99m</sup>Tc-Generator. | Manche künstlichen Radionuklide, beispielsweise zum medizinischen Einsatz, kann man wegen ihrer kurzen Halbwertszeit nicht weit transportieren und als Vorrat halten. Sie werden stattdessen in einem [[Radionuklidgenerator]] erst zum Gebrauch von ihrem längerlebigen Mutternuklid abgetrennt. Hierzu dienen geeignete [[Lösungsmittel]] oder [[Bindemittel]] ([[Elution]]). Ein häufig benutzter Generator ist der <sup>99</sup>Mo-<sup>99m</sup>Tc-Generator. | ||
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=== Übersicht der Einteilung von Radionukliden === | === Übersicht der Einteilung von Radionukliden === | ||
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! Primordial | ! Primordial | ||
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* [[Kalium]] 40 | * [[Kalium]]-40 | ||
* [[Rubidium]] 87 | * [[Rubidium]]-87 | ||
* [[Samarium]] 147 | * [[Samarium]]-147 | ||
* [[Rhenium]] 187 | * [[Rhenium]]-187 | ||
* [[Bismut]] 209 | * [[Bismut]]-209 | ||
* [[Thorium]] 232 | * [[Thorium]]-232 | ||
* [[Uran]] 235, 238 | * {{nowrap|[[Uran]]-235, -238}} | ||
* [[Plutonium]] 244 | * [[Plutonium]]-244 | ||
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* [[Tritium]] (Isotop | * [[Tritium]] {{nowrap|(Wasserstoff-Isotop)}} | ||
* [[Beryllium]] 7, 10 | * [[Beryllium]]-7, -10 | ||
* [[Kohlenstoff]] 14 | * [[Kohlenstoff]]-14 | ||
* [[Natrium]] 22 | * [[Natrium]]-22 | ||
* [[Aluminium]] 26 | * [[Aluminium]]-26 | ||
* [[Phosphor]] 32, 33 | * {{nowrap|[[Phosphor]]-32, -33}} | ||
* [[Silicium]] 32 | * [[Silicium]]-32 | ||
* [[Schwefel]] 35 | * [[Schwefel]]-35 | ||
* [[Chlor]] 36 | * [[Chlor]]-36 | ||
* [[Argon]] 37, 39 | * [[Argon]]-37, -39 | ||
* [[Krypton]] 81, 85 | * [[Krypton]]-81, -85 | ||
* [[Iod]] 129 | * [[Iod]]-129 | ||
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* [[Polonium]] 210 | * [[Polonium]]-210 | ||
* [[Radium]] 224, 226, 228 | * {{nowrap|[[Radium]]-224, -226, -228}} | ||
* [[Radon]] 220, 222 | * [[Radon]]-220, -222 | ||
* [[Thorium]] 230 | * [[Thorium]]-230 | ||
* [[Uran]] 234 | * [[Uran]]-234 | ||
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* [[Tritium]] (auch | Spaltprodukte aus Kernreaktoren: | ||
* [[Tritium]] (Wasserstoff-Isotop, auch kosmogen) | |||
* [[Strontium]]-90 | |||
* [[Caesium]]-137 | |||
* {{nowrap|[[Promethium]], alle Isotope}} | |||
Neutroneneinfang: | |||
* [[Technetium]], alle Isotope | * [[Technetium]], alle Isotope | ||
* [[Plutonium]] 239 ( | * [[Plutonium]]-239 (spaltbar: für Kernwaffen und Kernspaltungs-Reaktoren) | ||
* Plutonium 238 ( | * Plutonium-238 (für Radionuklidbatterien) | ||
|} | |} | ||
== Anwendung == | == Anwendung == | ||
{| class="wikitable float-right" | {| class="wikitable float-right sortable" | ||
|+ Medizinisch angewandte Radionuklide und Halbwertszeiten | |+ Medizinisch angewandte Radionuklide und deren Halbwertszeiten | ||
|- class="hintergrundfarbe6" | |- class="hintergrundfarbe6" | ||
!Nuklid | !Nuklid | ||
!Halbwertszeit | !Halbwertszeit | ||
|- | |- | ||
|[[Sauerstoff]]-15 || style="text-align:right" | 2 min | |[[Sauerstoff]]-15 || style="text-align:right" data-sort-value="1" | 2 min | ||
|- | |- | ||
|[[Kohlenstoff]]-11 || style="text-align:right" | 20 min | |[[Kohlenstoff]]-11 || style="text-align:right" data-sort-value="14" | 20 min | ||
|- | |- | ||
|[[Fluor]]-18 || style="text-align:right" | 110 min | |[[Fluor]]-18 || style="text-align:right" data-sort-value="80" | 110 min | ||
|- | |- | ||
|[[Technetium]]-99m || style="text-align:right" | 6 h | |[[Technetium]]-99m || style="text-align:right" data-sort-value="250" | 6 h | ||
|- | |- | ||
|[[Iod]]-123 || style="text-align:right" | 13 h | |[[Iod]]-123 || style="text-align:right" data-sort-value="580" | 13 h | ||
|- | |- | ||
|Iod-124 || style="text-align:right" | 4 d | |Iod-124 || style="text-align:right" data-sort-value="4000" | 4 d | ||
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|Iod-131 || style="text-align:right" | 8 d | |Iod-131 || style="text-align:right" data-sort-value="8000" | 8 d | ||
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|[[Indium]]-111<ref name="indium">{{cite web | url=http://www.chemistryexplained.com/elements/C-K/Indium.html | title=Chemistry Explained – Indium | accessdate=2011-08-31 | author= | date= | format= | pages= | language=Englisch | archiveurl= | archivedate= | quote=Indium-113 is used to examine the liver, spleen, brain, pulmonary („breathing“) system, and heart and blood system. Indium-111 is used to search for tumors, internal bleeding, abscesses, and infections and to study the gastric (stomach) and blood systems. }}</ref> || style="text-align:right" | 2,80 d | |[[Indium]]-111<ref name="indium">{{cite web | url=http://www.chemistryexplained.com/elements/C-K/Indium.html | title=Chemistry Explained – Indium | accessdate=2011-08-31 | author= | date= | format= | pages= | language=Englisch | archiveurl= | archivedate= | quote=Indium-113 is used to examine the liver, spleen, brain, pulmonary („breathing“) system, and heart and blood system. Indium-111 is used to search for tumors, internal bleeding, abscesses, and infections and to study the gastric (stomach) and blood systems. }}</ref> || style="text-align:right" data-sort-value="2800" | 2,80 d | ||
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|[[Cobalt]]-60 || style="text-align:right" | 5,27 a | |[[Cobalt]]-60 || style="text-align:right" data-sort-value="1900000" | 5,27 a | ||
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|[[Chrom]]-51 || style="text-align:right" | 28 d | |[[Chrom]]-51 || style="text-align:right" data-sort-value="28000" | 28 d | ||
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|[[Kupfer]]-64 || style="text-align:right" | | |[[Kupfer]]-64 || style="text-align:right" data-sort-value="500" | 12 h | ||
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|[[Quecksilber]]-197 || style="text-align:right" | 2,7 d | |[[Quecksilber]]-197 || style="text-align:right" data-sort-value="2700" | 2,7 d | ||
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|[[Ytterbium]]-169 || style="text-align:right" | 30 d | |[[Ytterbium]]-169 || style="text-align:right" data-sort-value="30000" | 30 d | ||
|- | |- | ||
||[[Selen]]-75 || style="text-align:right" | 120 d | ||[[Selen]]-75 || style="text-align:right" data-sort-value="120000" | 120 d | ||
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Radionuklide werden in vielen Bereichen der Technik und Naturwissenschaft sowie in der Medizin verwendet. Beim Umgang ist darauf zu achten, dass alle notwendigen Maßnahmen zum Strahlenschutz beachtet und eingehalten werden | Radionuklide werden in vielen Bereichen der Technik und Naturwissenschaft sowie in der Medizin verwendet. Beim Umgang ist darauf zu achten, dass alle notwendigen Maßnahmen zum Strahlenschutz beachtet und eingehalten werden, hierbei ist geltendes Recht zu berücksichtigen. | ||
In der [[Chemie]] (genauer [[Radiochemie]]) werden Radionuklide beispielsweise als [[Radioindikator]]en eingesetzt. Dabei werden Verbindungen mit Radionukliden markiert, das heißt, es werden Radionuklide in die Verbindung eingebaut ([[ | In der [[Chemie]] (genauer [[Radiochemie]]) werden Radionuklide beispielsweise als [[Radioindikator]]en eingesetzt. Dabei werden Verbindungen mit Radionukliden markiert, das heißt, es werden Radionuklide in die Verbindung eingebaut ([[Leit-Isotop]]e), um zeitliche oder örtliche Veränderungen (beispielsweise Mengenbestimmungen) durchzuführen. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass die radioaktiv markierten Verbindungen die gleichen chemischen Reaktionen wie ihre nicht radioaktiven Äquivalente erfahren, aber deutlich besser zu unterscheiden und aufzufinden sind (auch bei niedrigen Konzentrationen). | ||
Analog dazu nutzt die Biologie und Medizin ähnliche Verfahren, um Stoffwechselprozesse im lebenden Organismus sichtbar zu machen und zu untersuchen ([[Autoradiographie]], [[Radiochromatographie]]). In der [[Strahlentherapie]] kommen [[Umschlossener Strahler|umschlossene Radionuklide]] zur Anwendung, beispielsweise <sup>60</sup>Co („[[Kobaltkanone]]“); vgl. [[Nuklearmedizin]]. Des Weiteren bietet die [[Radionuklidtherapie]] eine Vielzahl von Behandlungsmöglichkeiten. Die nebenstehende Tabelle zeigt exemplarisch eine Auswahl einiger Radionuklide und ihre [[Halbwertszeit]]en, die u. a. auch in der | Analog dazu nutzt die Biologie und Medizin ähnliche Verfahren, um Stoffwechselprozesse im lebenden Organismus sichtbar zu machen und zu untersuchen ([[Autoradiographie]], [[Radiochromatographie]]). In der [[Strahlentherapie]] kommen [[Umschlossener Strahler|umschlossene Radionuklide]] zur Anwendung, beispielsweise <sup>60</sup>Co („[[Kobaltkanone]]“); vgl. [[Nuklearmedizin]]. Des Weiteren bietet die [[Radionuklidtherapie]] eine Vielzahl von Behandlungsmöglichkeiten. Die nebenstehende Tabelle zeigt exemplarisch eine Auswahl einiger Radionuklide und ihre [[Halbwertszeit]]en, die u. a. auch in der Strahlentherapie von Krebs angewendet werden. Für Untersuchungen [[in vivo]] sollten die Halbwertszeiten möglichst klein sein, um das Gefährdungspotential für den Körper zu minimieren. | ||
In der Technik werden Radionuklide beispielsweise als Energiequelle eingesetzt (vgl. [[Kernkraftwerk]], [[Radionuklidbatterie]]). | In der Technik werden Radionuklide beispielsweise als Energiequelle eingesetzt (vgl. [[Kernkraftwerk]], [[Radionuklidbatterie]]). | ||
== Gefahrenklassen == | == Gefahrenklassen == | ||
Die deutsche [[Strahlenschutzverordnung]] teilt Radionuklide je nach Gefährdungspotential in vier Klassen ein. | Die deutsche [[Strahlenschutzverordnung (Deutschland)|Strahlenschutzverordnung]] teilt Radionuklide je nach Gefährdungspotential in vier Klassen ein. | ||
== Literatur == | == Literatur == | ||
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== Einzelnachweise == | == Einzelnachweise == | ||
<references /> | <references /> | ||
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[[Kategorie:Strahlenquelle]] | [[Kategorie:Strahlenquelle]] | ||
Als Radionuklid oder radioaktives Nuklid bezeichnet man ein Nuklid (eine Atomsorte), wenn es instabil und damit radioaktiv ist.
Die formelmäßige Bezeichnung ist gleich wie bei stabilen Nukliden, also z. B. für das Radionuklid Cobalt-60:
im Fließtext auch:
Eine besondere Bezeichnung für radioaktiv ist nicht vorgesehen. Ausgenommen sind die fast immer radioaktiven Kernisomere. Diese erhalten zur Unterscheidung von ihrem Grundzustand hinter der Massenzahl ein hochgestelltes m, z. B. $ {}_{\ 47}^{110\mathrm {m} }\mathrm {Ag} $. Bis 1960 war die Schreibweise $ {}_{\ 47}^{110}\mathrm {Ag} _{}^{\mathrm {m} } $ bzw. $ {}\mathrm {Ag} _{}^{\mathrm {110m} } $ üblich.
Der früher übliche Begriff Radioisotop anstelle von Radionuklid sollte nur noch dann verwendet werden, wenn neben der Radioaktivität auch die Zugehörigkeit zu einem bestimmten Element von Bedeutung ist. Allerdings ist die Bezeichnung Isotop anstelle von Nuklid oder speziell Radionuklid als Bestandteil vieler Fachbezeichnungen wie „Isotopenlabor“, „Isotopenmethode“ oder „Radioisotopengenerator“ nach wie vor anzutreffen.
Jedes Radionuklid hat seine charakteristischen Zerfallseigenschaften wie Halbwertszeit, Zerfallsart(en) und Zerfallsenergie. Beim Zerfall entsteht meist Alpha- oder Betastrahlung und/oder Gammastrahlung. Die „Geschwindigkeit“ dieses Zerfalls wird durch die Halbwertszeit T½ beschrieben: Nach einer Halbwertszeit ist die Hälfte aller anfangs vorhandenen Atome noch nicht zerfallen, nach zwei Halbwertszeiten nur noch ein Viertel usw.
Einerseits lassen Radionuklide sich nach ihrer Zerfallsart (Alphastrahler, Betastrahler usw.) oder nach der Größenordnung ihrer Halbwertszeit einteilen.
Andererseits kann man natürliche und künstliche Radionuklide unterscheiden. Allerdings sind alle auf der heutigen Erde natürlich vorkommenden Radionuklide auch künstlich erzeugbar; deshalb ist das Vorkommen mancher von ihnen seit Beginn des kerntechnischen Zeitalters erhöht. Beispiele sind Kohlenstoff-14 (14C) und Tritium (3H), die als Nebenprodukte der Kernenergienutzung entstehen.
Natürliche Radionuklide kommen in der Biosphäre und in der Erde vor. Sie stammen zum Teil aus dem Reservoir der bei der stellaren Nukleosynthese gebildeten Nuklide, insbesondere die schweren mineralischen Radionuklide wie Uran-235. Diese sogenannten primordialen Radionuklide müssen entsprechend lange Halbwertszeiten haben. Da sich der Anteil der bei der Nukleosynthese gebildeten Nuklide rechnerisch modellieren lässt und die Radionuklide unter ihnen gemäß ihren Halbwertszeiten zerfallen, lässt sich aus ihren heute gemessenen Anteilen auf das Alter der die Erde bildenden Materie schließen.
Ein anderer Teil der natürlichen Radionuklide wird kontinuierlich durch die Wechselwirkung hochenergetischer kosmischer Strahlung (Höhenstrahlung) mit der Atmosphäre gebildet. Diese Radionuklide nennt man kosmogen. Das radioaktive Kohlenstoffisotop 14C (Halbwertszeit ca. 5730 Jahre) ist der bekannteste Vertreter dieser Gattung. Siehe Radiokohlenstoffmethode.
Der Rest der natürlichen Radionuklide wird von den wiederum radioaktiven Zerfallsprodukten der ersten Gattung gebildet. Man nennt diese Radionuklide radiogen.
Unter künstlichen Radionukliden versteht man solche, die durch vom Menschen herbeigeführte Kernreaktionen entstehen. Viele künstliche Radionuklide kommen aufgrund ihrer geringen Halbwertszeiten in der Natur nicht in merklichen Mengen vor.
Herstellung:
Manche künstlichen Radionuklide, beispielsweise zum medizinischen Einsatz, kann man wegen ihrer kurzen Halbwertszeit nicht weit transportieren und als Vorrat halten. Sie werden stattdessen in einem Radionuklidgenerator erst zum Gebrauch von ihrem längerlebigen Mutternuklid abgetrennt. Hierzu dienen geeignete Lösungsmittel oder Bindemittel (Elution). Ein häufig benutzter Generator ist der 99Mo-99mTc-Generator.
| Primordial | Kosmogen | Radiogen | Künstlich |
|---|---|---|---|
|
|
|
Spaltprodukte aus Kernreaktoren:
Neutroneneinfang:
|
| Nuklid | Halbwertszeit |
|---|---|
| Sauerstoff-15 | 2 min |
| Kohlenstoff-11 | 20 min |
| Fluor-18 | 110 min |
| Technetium-99m | 6 h |
| Iod-123 | 13 h |
| Iod-124 | 4 d |
| Iod-131 | 8 d |
| Indium-111[1] | 2,80 d |
| Indium-113m[1] | 99,49 min |
| Phosphor-32 | 14,26 d |
| Cobalt-60 | 5,27 a |
| Chrom-51 | 28 d |
| Kupfer-64 | 12 h |
| Quecksilber-197 | 2,7 d |
| Ytterbium-169 | 30 d |
| Selen-75 | 120 d |
| Rhenium-188 | 17h |
Radionuklide werden in vielen Bereichen der Technik und Naturwissenschaft sowie in der Medizin verwendet. Beim Umgang ist darauf zu achten, dass alle notwendigen Maßnahmen zum Strahlenschutz beachtet und eingehalten werden, hierbei ist geltendes Recht zu berücksichtigen.
In der Chemie (genauer Radiochemie) werden Radionuklide beispielsweise als Radioindikatoren eingesetzt. Dabei werden Verbindungen mit Radionukliden markiert, das heißt, es werden Radionuklide in die Verbindung eingebaut (Leit-Isotope), um zeitliche oder örtliche Veränderungen (beispielsweise Mengenbestimmungen) durchzuführen. Ein Vorteil dieser Methode ist, dass die radioaktiv markierten Verbindungen die gleichen chemischen Reaktionen wie ihre nicht radioaktiven Äquivalente erfahren, aber deutlich besser zu unterscheiden und aufzufinden sind (auch bei niedrigen Konzentrationen).
Analog dazu nutzt die Biologie und Medizin ähnliche Verfahren, um Stoffwechselprozesse im lebenden Organismus sichtbar zu machen und zu untersuchen (Autoradiographie, Radiochromatographie). In der Strahlentherapie kommen umschlossene Radionuklide zur Anwendung, beispielsweise 60Co („Kobaltkanone“); vgl. Nuklearmedizin. Des Weiteren bietet die Radionuklidtherapie eine Vielzahl von Behandlungsmöglichkeiten. Die nebenstehende Tabelle zeigt exemplarisch eine Auswahl einiger Radionuklide und ihre Halbwertszeiten, die u. a. auch in der Strahlentherapie von Krebs angewendet werden. Für Untersuchungen in vivo sollten die Halbwertszeiten möglichst klein sein, um das Gefährdungspotential für den Körper zu minimieren.
In der Technik werden Radionuklide beispielsweise als Energiequelle eingesetzt (vgl. Kernkraftwerk, Radionuklidbatterie).
Die deutsche Strahlenschutzverordnung teilt Radionuklide je nach Gefährdungspotential in vier Klassen ein.