Радиоактивные изотопы и их применение

Излучение радиоактивных изотопов действует не только на людей, животных и растения, но оно способно убивать бактерии. Правда, доза облучения, которая необходима для полного уничтожения бактерий, очень велика, она больше той, которая смертельна для человека. Однако для уничтожения основной массы (более 99%) бактерий достаточно относительно небольшой дозы.

Это свойство излучения позволяет использовать радиоактивные изотопы для предохранения продуктов питания от порчи. Продукты, подвергнутые облучению гамма-лучами, могут сохраняться длительное время. Холодная лучевая пастеризация гораздо удобнее применяющейся в настоящее время тепловой обработки и надежнее ее. При ней продукты меньше подвергаются изменениям и не теряют многих своих свойств.

Лучевой стерилизации можно подвергать не только продукты питания, но и лекарственные вещества, например антибиотики, витамины, медицинские препараты и материалы.

Радиоактивное излучение способно изменять деятельность микроорганизмов, оно затормаживает одни функции организма, вызывает повышенную деятельность организма в другом направлении. Такие изменения могут быть наследственными, и благодаря этому появится возможность выведения новых культур с новыми свойствами. Удалось, например, в результате облучения получить культуры микроскопического гриба пенициллинум, который образует в сотни раз больше пенициллина, чем природная культура. Дрожжи, подвергнутые облучению, так же вырабатывают значительно больше ценных веществ.

Применение излучения радиоактивных изотопов в сельском хозяйстве и пищевой промышленности очень обширно и не исчерпывается приведенными примерами.

Ученые различных стран в настоящее время широко изучают действие излучения на организм людей и животных.

5. Геологическая разведка, основанная на рассеянии излучения

В главе IV «Меченые атомы» уже было рассказано о разведке залежей радиоактивных руд по их излучению, о поисках полезных ископаемых по наведенной с помощью источника нейтронов радиоактивности и о применении растворов радиоактивных веществ при бурении нефтяных скважин. Однако поиски полезных ископаемых могут вестись и по рассеянию гамма-лучей и нейтронов.

Различные породы по-разному рассеивают гамма-лучи. Особенно сильное их рассеяние происходит в угольных пластах. Поэтому при спускании в буровую скважину источника гамма-лучей, например кобальта 60 и изолированной от него с помощью свинца ионизационной камеры или счетчика, которые регистрируют гамма-излучение, рассеиваемое породами, в угольных пластах происходит резкое повышение регистрируемой активности.

Аналогичные результаты дает измерение излучения, которое регистрируется при спускании в скважину полоний-бериллиевого источника нейтронов и изолированного от его излучения счетчика медленных нейтронов. Полоний-бериллиевый источник нейтронов испускает быстрые (с энергией 8 мегаэлектрон-вольт) нейтроны. Счетчик регистрирует отраженные нейтроны, замедленные в породах.

Представьте себе, что движущийся биллиардный шар стукнулся о неподвижно стоящий крокетный шар. Что произойдет? Большой крокетный шар пошевелится, а биллиардный отскочит от него. А что произойдет в том случае, если биллиардный шар столкнется с другим биллиардным? В этом случае первый замедлится, а второй начнет двигаться. Аналогичная картина происходит и с нейтронами.

Сталкиваясь с ядрами тяжелых элементов, нейтроны отскакивают, отражаются от них не замедляясь. Наталкиваясь же на равные им по массе атомы водорода, которые входят в состав нефти и воды, нейтроны замедляются и попадают в нейтронный счетчик. Таким образом, если скважина проходит через породу, в которой содержится вода или нефть, то число нейтронов, зарегистрированных счетчиком, резко возрастает (рис. 53).

Рис. 53. Поиски нефти нейтронным корротажем:

а — разрез скважины; 1 — источник нейтронов; 2 — счетчик нейтронов; 3 — защитный слой; 4 — регистрирующий прибор; б — график изменения активности по мере спускания источника в скважину

6. Химическое действие излучения

Под действием излучения радиоактивных элементов многие вещества претерпевают большие изменения, меняют свои свойства и состав. Одни из них разлагаются, другие, наоборот, полимеризуются (молекулы их соединяются). Вода, например, под действием излучения разлагается на водород и кислород. Большинство органических соединений разлагается с выделением водорода, углекислого газа и окиси углерода. Некоторые вещества претерпевают такие превращения, в результате которых получаются пластические материалы. Под действием излучения меняются свойства известных нам веществ, например меняется пластичность каучука, некоторые пластмассы приобретают морозоустойчивость, звуконепроницаемость и т. п. В настоящее время предполагают, что нефть образовалась в природе в результате действия излучения природных радиоактивных элементов на органические кислоты.