Техника - молодёжи 1955-06, страница 4

1

* v. if * •> ■' ^ *

/ UrL^l^C^li Onl

(МЕТОД МЕЧЕНЫХ АТОМОВ В МЕТАЛЛУРГИИ И МАШИНОСТРОЕНИИ)

Лауреат Сталинской премии О. ПИСАРЖЕВСКИЙ

Рис. А. КАТКОВСКОГО

Ни одно научное открытие не может сравниться по своему значению для человечества с искусственным расщеплением атомного ядра и овладением атомной энергией. Огромная служба человечеству атомной энергии на поприще мирного ее применения уже началась и наиболее интенсивно развертывается в Советском Союзе. Первая промышленная электростанция на атомной энергии лущена в СССР. От применения атомной энергии можно ожидать самых смелых преобразований природы и жизни людей.

Сейчас нам хотелось бы рассказать о некоторых перспективах, которые связаны с интересными особенностями установок, вырабатывающих атомную энергию. В процессе их работы накапливается большое количество радиоактивных материалов, которые находят разнообразные применения ■ науке и технике.

Напомним вкратце, что представляют собой эти радиоактивные материалы.

Впервые именно на примере радиоактивных элементов оправдались высказанные еще в 1881 году А. М. Бутлеровым предположения о возможности существования разновидностей атомов одного и того же элемента, обладающих одинаковыми химическими свойствами, но различных по массе. Такие элементы с разными атомными весами получили название изотопов (от греческого «изо» — одинаковое и «голос» — место, что означает, «занимающий одинаковое место»). При размещении всех этик изотопов в Периодической системе Менделеева ученые исходят из установленного в 1913 году К. Фаянсом и '-5. Содди закона сдвига при радиоактивном распаде. Правило это заключается в следующем: при перестройке ядра «тома данного элемента, сопровождающейся испусканием альфа-частиц, образуется ядро, соответствующее атому другого элемента, отстоящего в Периодической системе на две клетки влево от исходного, а при испускании бета-частиц — элемента, отстоящего в Периодической системе на одну клетку вправо от исходного. При испускании только гамма-лучей ядро атома переходит из возбужденного состояния в нормальное, причем элемент не меняет своего места в Периодической системе.

Знаменитые французские физики супруги Фредерик и Ирэн Жолио-Кюри в результате опытов по облучению альфа-частицами ядер алюминия, магния и бора открыли возможность создания искусственных радиоактивных изотопов. С открытием искусственной радиоактивности начались, по существу, широкие исследования ядерных реакций и практическое использование радиоактивных изотопов, которых сейчас известно около 1100. Почти все элементы Периодической системы Менделеева имеют радиоактивные изотопы, которые можно применять для научных исследований и в технике. Первоначально радиоактивные изотопы получали в результате ядерных реакций, вызываемых быстрыми ядерными частицами, излучаемыми естественными радиоактивными элементами (радий, радон и т. д.). Позднее частицы, летящие с очень большими скоростями, стали получать на специальных установках-ускорителях. Но количество радиоактивных веществ, которые могут быть получены в лабо

раторных масштабах, даже при наличии самых мощных источников быстрых ядерных частиц, ничтожно и несопоставимо с масштабами их производства при работе ядерных реакторов. Вот некоторые данные, которые позволяют оценить выход радиоактивных изотопов при работе ядерного реактора.

Реактор с относительно малой мощностью в 1 тыс. квт уже может дать ежесуточно около одного грамма плутония и более одного грамма всевозможных радиоактивных осколков деления, в то время как со дня открытия явления радиоактивности во всем мире было накоплено немногим больше одного килограмма радия. Более мощные ядерные реакторы позволяют накапливать уже сотни граммов различных радиоактивных изотопов в сутки.

Радиоактивные изотопы характеризуются не только видом излучения и его энергией (от нескольких тысяч до нескольких миллионов электрон-вольт), но и временем полураспада, которое колеблется в широких пределах -— от нескольких миллиардов лет до миллионных долей секунды.

Приводимая ниже таблица (по М. Б. Нейману) позволит читателю познакомиться с основными характеристиками наиболее употребительных радиоактивных изотопов.

СИГНАЛЫ «РАЗВЕДЧИКОВ»

Иной атомный вес (для нерадиоактивных изотопов) или радиоактивность — это и есть та особая «метка», которая позволяет распознать наделенные этими свойствами атомы среди обычных атомов того же элемента. Если к обычному веществу добавить небольшую долю характерных для него атомов иного изотопного состава, эта порция вещества окажется «меченой». Именно в этом смысле принято говорить о «методе меченых атомов».

Радиоактивные изотопы, которыми метят определенную порцию вещества, помогают исследователю проследить эа всеми ее превращениями и перемещениями.

Излучения радиоактивных изотопов могут воздействовать на фотопластинку подобно лучам света. Этот фотоотпечаток—темный на негативе и светлый на позитиве — представляет собой «радиоавтограф» атома-«разведчика». Фотографический метод обнаружения радиоактивных изотопов получил название метода радиографии. Может показаться, что метод радиографии позволяет лишь в общих чертах обследовать изучаемое с его помощью тление. На самом деле это не так. Его точность повышается, если применять мелкозернистые и высокочувствительные фотоэмульсии. Мало того, при посредстве этого метода можно получать не только качественные указания о том, как распределяются изотопы в исследуемом материале, но можно судить и об их количестве. В некоторых пределах интенсивность почернения фотослоя пропорциональна количеству воздействующих на него радиоактивных веществ. 8 качестве эталона для сравнения применяют стандартный фотографический радиоактивный «клин», дающий все степени перехода от ничтожно малой до большой активности.

Чаще всего к методу радиографии обращаются биологи, которым удается с его помощью проследить распределение радиоактивных изотопов не только в органах растений и животных, но также в тканях и даже отдельных клетках.

Примером технического применения метода радиографии является наблюдение за процессом остаточной деформации при штамповке. В образце металла сверлят цилиндриче-