Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

С помощью меченых атомов была установлена скорость циркуляции крови. Для этого человеку вводили в руку подкожно раствор соли, меченный радиоактивными атомами натрия. Через 17 секунд газовый счетчик, зажатый в другой руке, отмечал появление радиоактивности.

При помощи меченого углерода было установлено, что углекислый газ поглощается листьями растений не только днем под действием света, как это думали раньше, но и ночью, в темноте, и притом не только листьями, но и корнями растений.

Много удивительных открытий было сделано в науке при помощи меченых атомов.

Значительное применение радиоактивные изотопы получают при контроле износа деталей машин, для определения скорости выгорания огнеупорного слоя кирпича в доменных печах и т. д. Для этого в изнашиваемую деталь (например, в поршневые кольца двигателей, шарикоподшипники, резцы, огнеупорный слой домны и т. д.) вводятся радиоактивные вещества. Во время работы такой детали продукты износа, содержащие меченые атомы, уносятся (смазкой, стружками обрабатываемой детали, расплавленным металлом) и могут быть зарегистрированы соответствующим счетчиком. По количеству приносимого радиоактивного вещества можно судить о величине износа. Метод меченых атомов отличается высокой чувствительностью. При его помощи можно заметить снашивание детали на одну стомиллионную долю грамма, причем измерение износа производится в процессе работы машины без остановки и разборки ее, что также имеет большое значение.

При помощи меченых атомов можно осуществить устройства, которые автоматически сигнализируют, когда износ ответственной детали какой-либо сложной машины, например мощной турбины гидроэлектростанции, достигает предельно допустимой величины. Для этого на заданной глубине от поверхности трущейся детали следует поместить небольшое количество радиоактивного изотопа. Как только деталь сносится на эту глубину, начнется стирание этого изотопа. Тогда в продуктах износа, уносимых смазкой, появятся меченые атомы, излучение которых и приведет в действие сигнальную аппаратуру.

Радиоактивные (ядерные) излучения также получили разнообразные применения. Гамма-излучение радиоактивного кобальта 60 широко используется, например, в промышленности для просвечивания всевозможных отливок и обнаружения в них раковин, трещин и других дефектов. Применявшиеся для этой цели рентгеновские лучи позволяли просвечивать лишь отливки небольшой толщины. Благодаря большой проникающей способности гамма-лучей удается просвечивать изделия толщиной до 20 см . Преимущество этого метода заключается еще и в том, что для его осуществления не нужны сложные установки, подобные рентгеновским.

При горячей прокатке необходим строгий контроль за толщиной металла. Для этого под прокатываемым изделием (лентой жести, например) помещается кобальт 60, гамма-излучение которого, проникая сквозь изделие, регистрируется соответствующим прибором. Чем больше толщина изделия, тем сильнее будут поглощаться лучи, тем меньше будет ток в регистрирующем приборе. Если связать этот прибор с механизмом, управляющим валками прокатного стана, то при увеличении толщины изделия автоматически произойдет увеличение давления валков, а при уменьшении толщины, наоборот, давление валков уменьшится. Таким образом, будет происходить автоматический контроль и регулирование толщины проката.

При определении толщины слабо поглощающих материалов (бумага, картон, целлофан и т. д.) используются сильнее поглощающиеся бета-лучи соответствующих изотопов. На применении радиоактивных излучений основан ряд контрольно-измерительных приборов для металлургии, химической, текстильной, бумажной и других отраслей промышленности.

В печати указывалось, что радиоактивные излучения могут использоваться для уничтожения электрических зарядов, накапливающихся на передней кромке крыла самолета вследствие трения о воздух. Кромка покрывается для этого радиоактивным веществом, излучения которого, ионизируя частицы воздуха, позволяют стекать статическим зарядам.

Многочисленными работами, проведенными в научных учреждениях Советского Союза, установлено, что радиоактивные излучения являются также мощным средством воздействия на различные вещества и процессы.

Стерилизующее действие радиоактивных излучений открывает возможность их практического использования для консервирования и пастеризации пищевых продуктов, для стерилизации медицинских и фармацевтических препаратов, для уничтожения вредителей зерна и борьбы с сельскохозяйственными вредителями в полевых условиях.

Разнообразным применениям радиоактивных изотопов и излучений была посвящена специальная Всесоюзная научно-техническая конференция, состоявшаяся в апреле 1957 г. в Москве. Об огромном размахе работы, ведущейся в этом направлении в Советском Союзе, можно судить хотя бы по тому, что на этой конференции было заслушано свыше 400 докладов по наиболее актуальным вопросам науки и техники, связанным с применением изотопов и радиоактивных излучений в народном хозяйстве и науке.

В книге рассказано о том, как в настоящее время получают ядерную энергию. Для этого используют реакцию деления некоторых тяжелых ядер и реакцию соединения самых легких ядер. Первая реакция может быть осуществлена как в виде взрыва, так и в виде медленно протекающего контролируемого цепного процесса. Вторая реакция воспроизводима пока только в форме взрыва. Физики усиленно работают над тем, чтобы обуздать эту реакцию и сделать ее управляемой.

Круг веществ, имеющихся в природе и пригодных для получения ядерной энергии, в настоящее время невелик; это в основном уран, торий и водород. Однако количество энергии, которое может быть из них освобождено, необычайно велико, практически безгранично. Только уран и торий, имеющиеся на Земле, могут дать энергии примерно в 20 раз больше, чем все известные мировые запасы нефти, каменного угля и природных горючих газов, вместе взятых.

Энергия, которую мы научились освобождать в известных нам реакциях составляет лишь небольшую часть той энергии, которая заключена в ядрах вещества. Так, при делении ядер урана освобождается лишь около одной тысячной доли всей энергии этих ядер. Если же найти новые ядерные реакции, в которых доля освобождающейся энергии будет больше, и расширить число веществ, пригодных для получения атомной энергии, то станет понятным, какое изобилие энергии для нужд человека может быть создано на этой основе. Бурное развитие ядерной физики, происходящее в настоящее время, делает эту заманчивую перспективу вполне вероятной.