Ядерные реакторы

Весьма любопытным является применение метода меченых атомов для измерения времени.

Мы рассматривали реакцию, в которой образуется радиоактивный углерод:

Азот¹⁴+нейтрон¹→углерод

¹⁴+водород¹.

Такая реакция в природе происходит непрерывно. Космические лучи, бомбардируя ядра азота земной атмосферы, превращают его в углерод¹⁴, имеющий период полураспада около 5700 лет. Этот радиоактивный углерод вместе с обычным поглощается растениями. Живые растительные волокна всегда в определенной пропорции содержат радиоактивный углерод. Однако после того как растение умирает, поглощение углерода прекращается. Радиоактивный распад приводит к постепенному уменьшению количества углерода¹⁴. Измеряя излучение «умерших» растительных веществ, можно узнать количество радиоактивного углерода. Зная период полураспада, мы таким путем можем довольно точно определить «возраст» какого-нибудь куска дерева или остатков растения.

Исследования обугленной кости и золы в одной из пещер древнего человека показали, что костер там горел 11 тысяч лет тому назад. Таким же путем было установлено, что в пещере Ласко (Франция) люди жили 15 500 лет назад. Были произведены многочисленные анализы древних предметов, найденных археологами. Период, к которому эти вещи принадлежали, определялся вполне объективным прибором, то есть счетчиком Гейгера-Мюллера.

Все эти примеры дают лишь очень общее представление о возможностях метода меченых атомов. Трудно переоценить его значение. Самые сложные химические и биологические процессы с помощью метода меченых атомов постепенно раскрываются человеком. Этот метод сейчас применяется в разных областях науки и техники и позволяет глубже и полнее познать законы природы, облегчить труд миллионов людей, вовремя распознать опасное заболевание человека.

Что такое лучевая болезнь. Широкие исследования, проводимые в настоящее время в области ядерной физики и реакторостроения, а также применение различных искусственных и естественных радиоактивных веществ и отходов ядерного реактора в народном хозяйстве, связаны с привлечением большого количества людей — специалистов разных областей науки и техники.

При работе на реакторах и с радиоактивными веществами люди могут иногда при неправильно подобранной и малоэффективной защите подвергаться сильному воздействию различных излучений, которые приводят к заболеванию так называемой лучевой болезнью.

Опасность воздействия этих излучений особенно велика в связи с тем, что человек не испытывает неприятных ощущений в момент их действия. В этом отношении радиоактивные излучения значительно коварнее, например, тепловых, инфракрасных лучей или большинства удушливых газов, действие которых почти мгновенно ощущается человеком.

Это заставляет нас с большей внимательностью относиться к безобидным на первый взгляд радиоактивным препаратам или приборам, выделяющим различные излучения, с большей тщательностью изучать их действие на различные живые организмы.

Сейчас уже известно, что самое сильное биологическое действие ядерного излучения заключается в ионизации атомов и молекул веществ, входящих в состав живого организма.

Эта ионизация ведет к нарушению молекулярных связей и изменению структуры различных химических соединений.

Например, под влиянием ионизирующих ядерных излучений происходит расщепление воды. Продукты расщепления ее являются химически активными веществами и вступают в соединение с белковыми молекулами, что приводит к образованию новых химических соединений, необычных для данного организма. В результате этих реакций нарушается нормальный обмен веществ и происходит изменение клеток. При сильном облучении ввиду ионизирующей способности ядерных излучений может наступить гибель клеток отдельных органов и даже целого организма.

Биологическое действие зависит от характера излучения.

Различные виды ионизирующих излучений при взаимодействии с веществом вызывают неодинаковое число ионизаций. Большое значение имеет также энергия излучения — скорость частиц и длина волны гамма-кванта. Для обычных ядерных излучений можно принять, что на пути в один миллиметр в воздухе одна альфа-частица вызывает 6 тысяч пар ионов, одна бета-частица — 6 пар ионов, а десять гамма-квантов — одну пару ионов. Таким образом, наибольшим биологическим действием обладают альфа-частицы и наименьшим — гамма-лучи.

Однако мы уже знаем, что наибольшей проникающей способностью обладает гамма-излучение. Оно проникает через всю толщу организма и действует на все ткани и органы.

Лист писчей бумаги, полотняная ткань полностью поглощают альфа-излучение. Поверхностное облучение кожи человека альфа-частицами почти безвредно, так как излучение поглощается роговым слоем кожи. Альфа-излучение становится очень опасным только тогда, когда радиоактивный препарат попадает внутрь организма, в кровь и интенсивно воздействует непосредственно на ткани и клетки.

Бета-частица при наружном облучении непосредственно действует только на кожу и слизистые оболочки.