Тема 8. Використання іонізуючих випромінень в сільському господарстві

Нові дослідження в галузі загальної радіобіології відкрили широкі перспективи для використання виявлених закономірностей прояву радіобіологічних ефектів в різних сферах діяльності людини: медицині, сільському господарстві, мікробіологічній і харчовій промисловості та ін. При комплексному розвитку напрямів науки, технологій і техніки в радіаційній біології виникла нова галузь - прикладна, або практична, радіобіологія та інші, так звані радіаційно-біологічні технології, багато з яких широко застосовуються в сільському господарстві і насамперед у рослинництві.

Діапазон доз іонізуючих випромінень, які використовуються в сільському господарстві для різних цілей, досить широкий - від кількох сотих грея (сантигрей), що застосовуються для стимуляції росту і розвитку при опроміненні вегетуючих рослин і тварин, до десятків мільйонів грей для опромінення грубих кормів з метою поліпшення їх поживної цінності. Тому

для опромінення об'єктів сільськогосподарського виробництва потрібні джерела іонізуючих випромінень, які мають різні потужності і технічні можливості.

8.1. Радіаційна техніка в сільському господарстві

Основні вимоги, які ставляться до джерел іонізуючих випромінень, що

використовуються в сільському господарстві, такі:

1) забезпечення визначеної поглинутої дози в межах точності, що вимагається;

2) рівномірне одержання дози по всьому об'єму продукції, що опромінюється;

3) відсутність наведеної радіоактивності в об'єкті опромінення;

4) забезпечення умов радіаційної безпеки;

5) забезпечення собівартості технології, тобто її економічна ефективність.

Найбільшого поширення в сільському господарстві набула радіаційна техніка на основі радіонуклідів ⁶⁰Со і ¹³⁷Cs завдяки таким їх характеристикам:

1) тривалості періоду піврозпаду (відповідно 5,3 і 30 років); 2) висока проникаюча здатність їх γ-випромінення; 3) відсутність наведеної радіоактивності в опромінених об'єктах; 4) можливість створювання джерел

будь-якої питомої радіоактивності; 5) сприятливі з технологічної точки зору фізичні властивості джерел, що дають змогу тривалий час використовувати їх

в автономних умовах в установках різних типів при мінімальних витратах енергії.

Конструктивно опромінювальні установки поділяють на три основних

типи.

1. Джерело випромінення нерухоме, об'єкт опромінення переміщується

до нього.

2. Джерело випромінення на час опромінення переміщується в робочу камеру з нерухомим об'єктом опромінення.

3. Джерело випромінення на час опромінення переміщується в робочу

камеру, а об'єкти опромінення рухаються відносно нього.

Крім того, розрізняють стаціонарні та пересувні опромінювальні установки. Перший тип установок найбезпечніший, їх конструкція виключає

ситуацію, за якої джерело випромінення залишилося б поза сховищем

(звичайно свинцевим контейнером), тому вони дістали назву

«самозахисних». До цього типу належать виробничі та дослідно-промислові установки «Колос», «Стебель», «Стерилизатор», «Генетик». У них об'єкт опромінення за допомогою різних пристроїв періодично або безперервно

подається до закритого джерела випромінення, за рахунок чого досягається висока продуктивність установки, що дає змогу опромінювати протягом робочого часу велику кількість посівного і садивного матеріалу. Так,

виробнича пересувна гамма-установка цього класу «Колос» - опромінювач, змонтований на базі вантажного автомобіля. Призначена для передпосівного

опромінення насіння в стимулюючих дозах і при дозах 7-10 Гр за годину опромінює до 1 т зерна. Насіння засипається в прийомний бункер і звідти по конвеєру надходить у блок опромінення. Проходячи через робочу камеру, в якій знаходиться набір джерел випромінення, воно протягом 0,5-1 хв. одержує необхідну дозу і зсипається в мішки. При опроміненні насіння безпосередньо в господарстві його відразу можна пересипати в сівалки. Дози опромінення в такій установці регулюються швидкістю руху конвеєра.

Аналогічно побудовані опромінювальні установки для радіаційної дезинсекції зерна. У них джерело опромінення являє собою вертикальний стержень, навколо якого по спіралі проходить канал-зернопровід. Зерно засипається зверху і, проходячи під дією сили тяжіння безперервним потоком по каналу, одержує необхідну дозу опромінення.

Гамма-установка другого типу - це звичайно приміщення з непроникними для випромінення стінами, в якому розміщено один або кілька

джерел випромінення. Об'єкти опромінення розташовані в приміщенні на

спеціальних столах, полицях в період, коли джерело сховане в укритті або в контейнері. Після того як обслуговуючий персонал залишає приміщення, воно автоматично чи механічно на необхідний час, що визначається дозою опромінення, переводиться в робочий стан.

За цим принципом влаштовано гамма-поле - своєрідна гамма-

установка, в якій захисну роль відіграє земляний вал висотою у 5-6 м. Вал утворює своєрідний циліндр діаметром в кілька десятків метрів, в центрі якого на висоті 3-5 м розміщується джерело випромінення. Воно теж дистанційно може переводитись з режиму схову в робочий стан. гамма-поле призначене переважно для вивчення хронічної дії радіації на рослини, що залежно від дози вирощуються на різній відстані від джерела випромінення. На ньому можуть бути розміщені також клітки з тваринами.

До другого типу можна віднести й пересувну установку «Гамма- панорама». Це комплекс з кількох захисних блоків, в кожному з яких розміщено джерело випромінення. За допомогою спеціального ротора воно може займати режим схову - «зберігання» чи робочий стан - «опромінення». Блоки транспортуються вантажною машиною, яка обладнана гідравлічним підіймачем, і залежно від мети і об'єктів опромінення можуть

встановлюватися в будь-якому безпечному місці в одній або двох паралельних площинах чи по колу, утворюючи рівне дозове поле в просторі. Воно може вимірюватись десятками кубічних метрів. Управління установкою блоків і процесом опромінення здійснюється дистанційно з пульту, що розміщений на автомобілі.

Перевага установок другого типу полягає в тому, що об'єкти

опромінення практично не обмежені в об'ємі розміром робочих камер і транспортних обладнань, обов'язкових для установок першого типу. Це значно підвищує їх продуктивність, що дає можливість опромінювати великі партії різної сільськогосподарської продукції. Проте ступінь безпеки таких установок нижчий, ніж у перших. Якою б надійною не була система

автоматичного або механічного управління джерелами випромінення, в таких конструкціях теоретично неможливо повністю захистити обслуговуючий персонал від випромінення.

Третій тип установок є варіантом поєднання установок першого і другого типів. Це в основному опромінювачі, призначені для промислових цілей. Прикладом може бути установка для опромінення картоплі та інших овочів перед їх закладанням у сховища з метою пригнічення проростання.

Вона подібна до установок другого типу - приміщення з непроникними для випроміненя стінами і розміщеним у центрі джерелом, яке при потребі дистанційно може переводитися в стан «Зберігання» чи «Опромінення». Проте в даній системі об'єкти опромінення не встановлюються нерухомо в

цьому приміщенні, а конвеєром через лабіринт, який виключає можливість проникнення радіації за межі установки, безперервно надходять у зону

опромінення.