Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 286с.
Мінск 1991
Ядзернай энергетыцы, як і многім іншым галінам прамысловасці, уласцівы шкодныя або небяспечныя фактары ўздзеяння на навакольнае асяроддзе. Найбольшую патэнцыяльную небяспеку ўяўляе радыеактыўнае забруджванне. Складаныя праблемы ўзнікаюць з пахаваннем радыеактыўных адходаў і дэмантажом атамных электрастанцый, якія адслужылі свой тэрмін. Тэрмін іх службы каля 20 гадоў, пасля чаго аднаўленне станцый зза шматгадовага ўздзеяння радыяцыі на матэрыялы канструкцый немагчыма.
АЭС праектуецца з разлікам на максімальную бяспечнасць персаналу станцыі і насельніцтва. Вопыт эксплуатацыі АЭС ва ўсім свеце паказвае, што біясфера надзейна захавана ад радыяцыйнага ўздзеяння прадпрыемстваў ядзернай энергетыкі ў нармальным рэжыме эксплуатацыі. Аднак выбух чацвёртага рэак
246
тара на Чарнобыльскай АЭС паказаў, што рызыка разбурэння актыўнай зоны рэактара зза памылак персаналу і пралікаў у канструкцыі рэактараў застаецца рэальнасцю, таму прымаюцца жорсткія меры для памяншэння гэтай рызыкі.
Ядзерныя рэактары ўстанаўліваюцца на атамных падводных лодках і ледаколах.
Ядзерная зброя. Некіруемая ланцуговая рэакцыя з вялікім каэфіцыентам размнажэння нейтронаў ажыццяўляецца ў атамнай бомбе.
Для таго каб адбывалася амаль імгненнае вылучэнне энергіі (выбух), рэакцыя павінна ісці на хуткіх нейтронах (без прымянення запавольнікаў). У якасці выбуховага рэчыва выкарыстоўваецца чысты уран 2эій або плутоній 294Pu.
Каб мог адбыцца выбух, размеры матэрыялу, што дзеліцца, павінны перавышаць крытычныя. Гэта дасягаецца або хуткім злучэннем двух кавалкаў матэрыялу, што дзеліцца, з дакрытычнымі размерамі, або за кошт рэзкага сціскання аднаго кавалка да размераў, пры якіх уцечка нейтронаў праз паверхню падае настолькі, што размеры кавалка становяцца надкрытычнымі. Адно і другое ажыццяўляецца з дапамогай звычайных выбуховых рэчываў.
Пры выбуху бомбы тэмпература дасягае дзесяткаў мільёнаў кельвін. Пры такой тэмпературы рэзка павышаецца ціск і ўтвараецца магутная выбуховая хваля. Адначасова ўзнікае магутнае выпраменьванне. Прадукты ланцуговай рэакцыі пры выбуху бомбы моцна радыеактыўныя і небяспечныя.
Атамныя бомбы былі прыменены ЗША ў канцы другой сусветнай вайны супраць Японіі. У 1945 г. былі скінуты атамныя бомбы на японскія гарады Хірасіма і Нагасакі. Гэтыя акты масавага знішчэння людзей не былі выкліканы ваеннай неабходнасцю, паколькі ў той час капітуляцыя Японіі ўжо была прадвызначана.
У тэрмаядзернай (вадароднай) бомбе крыніцай высокай тэмпературы, якая неабходна для тэрмаядзернага сінтэзу, служыць выбух атамнай бомбы (уранавай або плутоніевай), змешчанай унутры тэрмаядзернай. Тэхнічныя магчымасці павелічэння энергіі выбуху гэтых бомбаў нічым не абмежаваныя.
Са стварэннем ядзернай зброі перамога ў вайне стала немагчымай. Ядзерная вайна здольная прывесці чалавецтва да гібелі, таму народы ўсяго свету настойліва змагаюцца за забарону ядзернай зброі.
§ 91. АТРЫМАННЕ РАДЫЕАКТЫЎНЫХ ІЗАТОПАЎ
I IX ПРЫМЯНЕННЕ
У атамнай індустрыі ўсё ўзрастаючую каштоўнасць для ча.іа вецтва ўяўляюць радыеактыўныя ізатопы
Элементы, якія не існуюць у прыродзе. 3 дапамогай ядзерных рэакцый можна атрымаць радыеактыўныя ізатопы ўсіх хіміч
247
ных элементаў, якія сустракаюцца. ў прыродзе толькі ў стабільным стане. Элементы пад нумарамі 43, 61, 85 і 87 наогул не маюць стабільных ізатопаў і ўпершыню былі атрыманы штучна. Так, напрыклад, элемент з парадкавым нумарам Z = 43, які атрымаў назву тэхнецый, мае самы доўгаіснуючы ізатоп з перыядам паўраспаду каля мільёна гадоў.
3 дапамогай ядзерных рэакцый атрыманы таксама трансуранавыя элементы. Аб нептуніі і плутоніі вы ўжо ведаеце. Акрамя іх, атрыманы яшчэ наступныя элементы: амерыцый (Z = 95), кюрый (Z = 96), берклій (Z = 97), каліфорній (Z = 98), эйнйітэйній (2 = "^ ФеРмій (2 = ЮО^ мендзялевій (Z = 101), нобелій (Z = 102), лаўрэнсій (Z=103), курчатовій (Z = 104), нільсборый (Z=105). Курчатовій, нільсборый, а таксама элементы 106, 107 і 108, якія пакуль не маюць агульнапрынятых назваў, урершыню сінтэза»albnr СССР у Дубне. (Элемент 108 адначасова сінтэзаваны у ФРГ, там жа сінтэзаваны элемент 109.)
Мечаныя атамы. У цяперашні час як у навуцы,_так і ў прамысловасці шырока пачынаюць прымяняцца радыеактыўныя ізатопы розных хімічных элементаў. Найбольшае значэнне мае метад мечаных атамаў. Метад заснаваны на тым, што хімічныя ўласцівасці радыеактыўных ізатопаў не адрозніваюцца ад уласцівасцей нерадыеактыўных ізатопаў тых жа элементаў.
Выявіць радыеактыўныя ізатопы можна вельмі проста па іх выпраменьванню. Радыеактыўнасць з’яўляецца своеасаблівай адзнакай, з дапамогай якой можна прасачыць за паводзінамі элемента пры розных хімічных рэакцыях і фізічных ператварэннях рэчываў. Метад «мечаных атамаў» стаў адным з найбольш дзейсных метадаў пры рашэнні шматлікіх праблем біялогіі, фізіялогіі, медыцыны і г. д.
Радыеактыўныя ізатопы — крыніцы выпраменьванняў, Радыеактыўныя ізатопы шырока прымяняюцца ў навуцы, медыцыне і тэхніцы як кампактныя крыніцы выпраменьванняў упраменяў. Галоўным чынам выкарыстоўваецца радыеактыўны кобальт І?Со.
Атрыманне радыеактыўных ізатопаў. Атрымліваюць радыеактыўныя ізатопы ў атамных рэактарах і на паскаральніках элементарных часціц. У цяперашні час вытворчасцю ізатопаў занята вялікая галіна прамысловасці.
Радыеактыўныя ізатопы ў біялогіі і медыцыне. Адным з найбольш выдатных даследаванняў, праведзеных з дапамогай «мечаных атамаў», з’явілася даследаванне абмену рэчываў у арганізмах. Было даказана, што за параўнальна невялікі час арганізм амаль поўнасцю абнаўляецца. Складаючыя яго атамы замяняюцца новымі.
Толькі жалеза, як паказалі доследы па ізатопнаму даследаванню крыві, з’яўляецца выключэннем з гэтага правіла. Жалеза ўваходзіць у састаў гемаглабіну чырвоных крывяных шарыкаў. Пры ўвядзенні ў ежу радыеактыўных атамаў жалеза УРе было выяўлена, што яны амаль не паступаюць у кроў. Толькі ў тым 248
выпадку, калі запасы жалеза ў арганізме вычэрпваюцца, жалеза пачынае засвойвацца арганізмам.
Калі не існуе дастагкова доўгажывучых радыеактыўных ізатопаў, як, напрыклад, у кіслароду і азоту, мяняюць ізатопны састаў стабільных элементаў. Так, дабаўленнем да кіслароду лішку ізатопу ‘10 было ўстаноўлена, што свабодны кісларод, які вылучаецца пры фотасінтэзе, першапачаткова ўваходзіў у састаў вады, а не вуглякіслага газу.
Радыеактыўныя ізатопы прымяняюцца ў медыцыне як для пастаноўкі дыягназаў, так і для тэрапеўтычных мэт.
Радыеактыўны натрый, які ўводзіцца ў невялікіх колькасцях у кроў, выкарыстоўваецца для даследавання кровазвароту.
Ед інтэнсіўна адкладваецца ў шчытападобнай залозе, асабліва пры базедавай хваробе. Назіраючы з дапамогай лічыльніка за адкладаннем радыеактыўнага ёду, можна хутка паставіць дыягназ. Вялікія дозы радыеактыўнага ёду выклікаюць частковае разбурэнне тканак, што развіваюцца анамальна, і таму радыеактыўны ёд выкарыстоўваюць для лячэння базедавай хваробы.
Інтэнсіўнае увыпраменьванне кобальту выкарыстоўваецца пры лячэнні ракавых захворванняў (кобальтавая пушка).
Радыеактыўныя ізатопы ў прамысловасці. He менш шырокія прымяненні радыеактыўных ізатопаў у прамысловасці. Адным з прыкладаў гэтага можа служыць наступны спосаб кантролю зносу поршневых кольцаў у рухавіках унутранага згарання. Абпраменьваючы поршневае кольца нейтронамі, выклікаюць у ім ядзерныя рэакцыі і робяць яго радыеактыўным. Пры рабоце рухавіка часціцы матэрыялу кольца пападаюць у змазачнае масла. Даследуючы ўзровень радыеактыўнасці масла пасля пэўнага часу работы рухавіка, знаходзяць знос кольца.
Радыеактыўныя ізатопы дазваляюць меркаваць аб дыфузіі металаў, працэсах у доменных печах і г. д. Магутнае увыпраменьванне радыеактыўных прэпаратаў выкарыстоўваюць для даследавання ўнутранай структуры металічных адлівак з мэтай выяўлення ў іх дэфектаў.
Радыеактыўныя ізатопы ў сельскай гаспадарцы. Усё больш шырокае прымяненне атрымліваюць радыеактыўныя ізатопы ў сельскай гаспадарцы. Абпраменьванне насення раслін (бавоўны, капусты і інш.) невялікімі дозамі упраменяў ад радыеактыўных прэпаратаў прыводзіць да павелічэння ўраджайнасці.
Вялікія дозы радыяцыі выклікаюць мутацыі ў раслін і мікраарганізмаў, што ў асобных выпадках прыводзіць да з’яўлення мутантаў з новымі каштоўнымі ўласцівасцямі (радыеселекцыя). Так створаны каштоўныя гатункі пшаніцы, фасолі і іншых культур, а таксама атрыманы высокапрадукцыйныя мікраарганізмы, якія прымяняюцца ў вытворчасці антыбіётыкаў. Гамавыпраменьванне радыеактыўных ізатопаў выкарыстоўваецца таксама для барацьбы са шкоднымі насякомымі і для кансервацыі харчовых прадуктаў.
249
Шырокае прымяненне атрымалі «мечаныя атамы» ў агратэхніцы. Напрыклад, каб высветліць, якое з фосфарных угнаенняў лепш засвойваецца раслінай, памячаюць розныя ўгнаенні радыеактыўным фосфарам 15Р. Даследуючы затым расліны на радыеактыўнасць, можна вызначыць колькасць засвоенага імі фосфару з розных гатункаў угнаення.
Радыеактыўныя ізатопы ў археалогіі. Цікавае прымяненне для вызначэння ўзросту старажытных прадметаў арганічнага паходжання (дрэва, драўніннага вугалю, тканін і г. д.) атрымаў метад радыеактыўнага вугляроду. У раслінах заўсёды ёсць ррадыеактыўны ізатоп вугляроду бС з перыядам паўраспаду Т — = 5700 гадоў. Ен утвараецца ў атмасферы Зямлі ў невялікай колькасці з азоту пад дзеяннем нейтронаў. Апошнія ж узнікаюць за кошт ядзерных рэакцый, выкліканых хуткімі часціцамі, якія паступаюць у атмасферу з космасу (касмічныя прамені). Злучаючыся з кіслародам, гэты вуглярод утварае вуглякіслы газ, які паглынаецца раслінамі, а праз іх і жывёламі. Адзін грам вугляроду з узораў маладога лесу выпраменьвае каля пятнаццаці Рчасціц у секунду.
Пасля гібелі арганізма папаўненне яго радыеактыўным вугляродам спыняецца. Наяўная ж колькасць гэтага ізатопу ўбывае за кошт радыеактыўнасці. Вызначаючы працэнтную змяшчальнасць радыеактыўнага вугляроду ў арганічных рэштках, можна вызначыць іх узрост, калі ён знаходзіцца ў межах ад 1000 да 50 000 і нават да 100 000 гадоў. Такім метадам даведваюцца аб узросце егіпецкіх мумій, рэшткаў дагістарычных вогнішчаў і г. д.
Радыеактыўныя ізатопы шырока прымяняюцца' ў біялогіі, медыцыне, прамысловасці, сельскай гаспадарцы і нават у археалогіі.
КНІГІ ОНЛАЙН
