Лекция-17

23Na ( Eуд.св.	7,9 МэВ)	46Pd( Eуд.св. 8,4 МэВ) ,
23Na ( Eуд.св.	7,9 МэВ)

при этом

Eo 46 8,4 2 23 7,9 386 363 23 МэВ .

На первой возможности выделения ядерной энергии основан принцип дей-

ствия атомной бомбы (и работа атомных электростанций), на второй - водо-

родной бомбы. Энергетически наиболее выгодной является реакция синтеза ядер гелия (24 He) из ядер атомов дейтерия (12 H ), так как в этом случае разность удельных энергий связи нуклонов максимальна ( Eуд.св. 6 МэВ). Именно такая

ядерная реакция (12H 12H 24He) и протекает на Солнце, правда через посред-

ство ряда промежуточных превращений (как при катализе в химии).

IX. Биологическое действие радиоактивного излучения

Как отмечалось в разделе IV, радиоактивное излучение имеет три компо-

ненты: , и . Их вредное воздействие на организм человека известно с конца XIX века. Каков же механизм этого воздействия?

Он обусловлен ионизирующей способностью всех трёх компонент р/а из-

лучения. Взаимодействуя с электронными оболочками атомов вещества (в ча-

стности, живого организма), -, - и -излучения возбуждают атомы (пере-

водят их в более высокие энергетические состояния) или вообще ионизируют их (выбивая из атомов электроны). Учитывая, что организм на 75% состоит из воды, ионизации наиболее подвержены именно молекулы H2O . Но ионы во-

ды нестабильны и за миллионные доли секунды разлагаются на свободные радикалы: H2O OH H , которые являются очень активными окислите-

лями. В результате возникают бурно протекающие химические окислительные реакции, приводящие к разрушению белков живых клеток и модификации мо-

лекул, необходимых для нормального функционирования клеток. Кроме того,

продукты окислительных реакций, являясь чуждыми для организма, приводят к его интоксикации (отравлению). Последствием облучения является также на-

195

рушение важнейшей функции клетки - её деления. Поэтому наибольшему воз-

действию облучения подвержены органы и ткани, в которых происходит деле-

ние, образование новых клеток: костный мозг, репродуктивные органы, голов-

ной мозг, хрусталик глаза, молочная железа, селезёнка.

Какая же из трёх компонент р/а излучения наиболее опасна? Конечно же та, которая обладает наибольшей ионизирующей способностью, а таковой яв-

ляется -компонента. И это несмотря на то, что -компонента обладает чрезвычайно большой проникающей способностью (легко проникает даже через бетонные стены убежищ; лишь свинцовые плиты эффективно погло-

щают -излучение). Дело в том, что при попадании р/а веществ внутрь орга-

низма (с воздухом, пищей, водой) происходит, наряду с внешним, внутреннее облучение органов. При внутреннем облучении массивные -частицы бом-

бардируют незащищённые слизистые оболочки лёгких, кишечника и др. ор-

ганов, вызывая ионизацию их атомов и молекул. Итак, если человек не защи-

тился от внутреннего облучения (с помощью противогаза, защищающего ор-

ганы дыхания от радиоактивной пыли, и запасов нерадиоактивной воды и пищи), то поражающее действие -компоненты радиоактивного излучения примерно в 20 раз превышает вредное воздействие - и - компонент!

Однако, панически относится к радиации не следует. Она окружает нас всюду (космическое излучение, р/а излучение грунта) и даже является частью нашего организма (содержащего 14C, 40K и другие радиоактивные изотопы).

Радиоактивное излучение является естественным фоном жизнедеятельности человека, и организм научился противостоять ему. 80% последствий облуче-

ния, вследствие восстановительного действия организма, являются обрати-

мыми и только 20% - стойкие дефекты. По данным ООН, р/а воздействие на человека занимает лишь 17 место в ряду вредных экологических факторов

(лидеры в этом ряду - курение, спиртные напитки, автотранспорт). Для обыч-

ных граждан вероятность преждевременной смерти из-за курения (при выку-

196

ривании 20 сигарет в день) более чем в 100 раз превышает вероятность уме-

реть от рака вследствие облучения.

X. Применение радиоактивных изотопов

Радиоактивные изотопы широко применяются в науке и технике.

Метод меченых атомов. Этот метод основан на том, что химические свой-

ства радиоактивных изотопов не отличаются от свойств нерадиоактивных изотопов тех же элементов. Поскольку р/а изотопы легко обнаружить по их излучению, то радиоактивность является своеобразной меткой, с помощью которой можно проследить за поведением элемента при различных химиче-

ских реакциях и физических превращениях веществ. Метод "меченых ато-

мов" стал одним из наиболее действенных методов при решении многочис-

ленных проблем биологии, физиологии, медицины и т.д.

Одним из выдающихся исследований, проведённых с помощью "мече-

ных атомов" явилось исследование обмена веществ в организмах. Было дока-

зано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми. Лишь же-

лезо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является ис-

ключением из этого правила.

Радиоактивные изотопы применяются в медицине как для диагностиче-

ских, так и для терапевтических целей. Радиоактивный натрий, вводимый в

кровь, используется для исследования кровообращения. Радиоактивный йод,

накапливаемый в щитовидной железе, используется для лечения и диагности-

ки базедовой болезни. Интенсивное -излучение кобальта 2760Co используется при лечении раковых заболеваний.

Не менее обширны применения р/а изотопов в промышленности: кон-

троль износа поршневых колец в двигателях (по числу р/а частиц в смазочном масле), диффузии металлов, процессов в доменных печах, дефектоскопия ме-

таллических изделий.

197

Широко применяются р/а изотопы и в сельском хозяйстве. Облучение семян растений (хлопчатника, капусты, редиса и других) небольшими доза-

ми -лучей приводит к заметному увеличению урожайности. Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов (радиоселекция).

Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли и других культур, а также по-

лучены высокопродуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков. -излучение используется также для борьбы с вредными на-

секомыми и для консервации пищевых продуктов. Широкое применение по-

лучили "меченые атомы" в агротехнике. Например, чтобы выяснить, какое из фосфорных удобрений лучше усваивается растением, помечают различные удобрения р/а фосфором 1532 P . Исследуя затем растения на радиоактивность,

можно определить количество усвоенного ими фосфора из разных сортов удобрения.

Для определения возраста древних предметов органического происхожде-

ния (дерева, древесного угля, тканей и т.п.) в археологии широкое примене-

ние получил метод радиоактивного углерода. В растениях всегда имеется

-радиоактивный изотоп углерода 146 C с периодом полураспада T12 5700 лет.

Соединяясь с кислородом, этот углерод образует углекислый газ, поглощае-

мый растениями, а через них и животными. После гибели организма пополне-

ние его р/а углеродом прекращается. Имеющееся же количество этого изотопа убывает за счёт радиоактивности. Определяя процентное содержание р/а угле-

рода в органических остатках, можно определить их возраст. Таким методом узнали возраст египетских мумий, остатков доисторических костров и т.д.

198