Ефим Балабанов - Ядерные реакторы

В научных исследованиях в области биологии и медицины меченые атомы совершили такую же революцию, как в свое время изобретение микроскопа. Они позволили разрешить ряд проблем, которые долгое время казались неразрешимыми.

Добавляя меченые радиоактивные атомы к пище, ученые установили, что почти все вещества, входящие в состав нашего тела, все время обновляются. Быстрее всего обновляются жиры. Белки, поступающие с пищей, заменяют окислившиеся в мышцах и крови белки, которые удаляются из организма. Радиоактивные атомы дали возможность определить время «жизни» белка в различных тканях и органах. Железо, содержащееся в крови, оказывается, почти не обновляется, а когда красные кровяные шарики отмирают, то их железо идет на образование новых.

Если сделать радиоактивным углерод, входящий в состав крови, используемой при переливании, то можно измерить продолжительность жизни красных кровяных шариков перелитой крови и найти наилучший способ подготовки ее для переливания.

Известно, какое значение имеет скорость кровообращения для жизнедеятельности организма. Можно измерить эту скорость, вводя в какую-нибудь часть тела радиоактивный натрий. Счетчик Гейгера-Мюллера отметит, через какое время кровь перенесет этот радиоактивный препарат в различные органы.

Радиоактивный препарат позволяет изучить процесс и место образования мозговых опухолей. Больной принимает радиоактивный фосфор, который концентрируется в клетках опухолей. Их расположение в мозгу может быть точно определено с помощью маленьких счетчиков Гейгера-Мюллера. Это в значительной степени облегчает работу хирурга и гарантирует полное удаление опухолей.

Метод меченых атомов уже дал возможность решить ряд проблем в сельском хозяйстве и животноводстве. Доказано, например, что минеральные фосфор и кальций принимают непосредственное участие в «приготовлении» молока коровы. Следовательно, подбирая соответствующие корма, можно добиться значительного увеличения надоев.

Соединения серы играют большую роль в создании волосяного покрова животных. Исследования, проведенные с радиоактивной серой, показали, что у тонкорунной овцы серные соединения надолго задерживаются в организме и максимально используются для образования густой шерсти.

Если добавить радиоактивные вещества в удобрения, то можно легко проследить, как и какими частями растения эти удобрения усваиваются. Например, добавив радиоактивный фосфор в обычные фосфатные удобрения, установили, что кукуруза лучше всего усваивает эти удобрения в ранний период своего произрастания. На более поздних стадиях глубоко проросшие корни кукурузы получают необходимый для растения фосфор из нижних, неудобренных слоев почвы.

Опыты, проведенные с картофелем, показали, что эта культура требует непрерывной подкормки фосфором. Почти весь фосфор она извлекает из вносимых в почву удобрений.

Удалось также выяснить, что больше всего фосфора поглощают стебли растений; в зрелых плодах его почти нет.

Весьма любопытным является применение метода меченых атомов для измерения времени.

Мы рассматривали реакцию, в которой образуется радиоактивный углерод:

Такая реакция в природе происходит непрерывно. Космические лучи, бомбардируя ядра азота земной атмосферы, превращают его в углерод 14, имеющий период полураспада около 5700 лет. Этот радиоактивный углерод вместе с обычным поглощается растениями. Живые растительные волокна всегда в определенной пропорции содержат радиоактивный углерод. Однако после того как растение умирает, поглощение углерода прекращается. Радиоактивный распад приводит к постепенному уменьшению количества углерода 14. Измеряя излучение «умерших» растительных веществ, можно узнать количество радиоактивного углерода. Зная период полураспада, мы таким путем можем довольно точно определить «возраст» какого-нибудь куска дерева или остатков растения.

Исследования обугленной кости и золы в одной из пещер древнего человека показали, что костер там горел 11 тысяч лет тому назад. Таким же путем было установлено, что в пещере Ласко (Франция) люди жили 15 500 лет назад. Были произведены многочисленные анализы древних предметов, найденных археологами. Период, к которому эти вещи принадлежали, определялся вполне объективным прибором, то есть счетчиком Гейгера-Мюллера.

Все эти примеры дают лишь очень общее представление о возможностях метода меченых атомов. Трудно переоценить его значение. Самые сложные химические и биологические процессы с помощью метода меченых атомов постепенно раскрываются человеком. Этот метод сейчас применяется в разных областях науки и техники и позволяет глубже и полнее познать законы природы, облегчить труд миллионов людей, вовремя распознать опасное заболевание человека.

Что такое лучевая болезнь.Широкие исследования, проводимые в настоящее время в области ядерной физики и реакторостроения, а также применение различных искусственных и естественных радиоактивных веществ и отходов ядерного реактора в народном хозяйстве, связаны с привлечением большого количества людей — специалистов разных областей науки и техники.

При работе на реакторах и с радиоактивными веществами люди могут иногда при неправильно подобранной и малоэффективной защите подвергаться сильному воздействию различных излучений, которые приводят к заболеванию так называемой лучевой болезнью.

Опасность воздействия этих излучений особенно велика в связи с тем, что человек не испытывает неприятных ощущений в момент их действия. В этом отношении радиоактивные излучения значительно коварнее, например, тепловых, инфракрасных лучей или большинства удушливых газов, действие которых почти мгновенно ощущается человеком.

Это заставляет нас с большей внимательностью относиться к безобидным на первый взгляд радиоактивным препаратам или приборам, выделяющим различные излучения, с большей тщательностью изучать их действие на различные живые организмы.

Сейчас уже известно, что самое сильное биологическое действие ядерного излучения заключается в ионизации атомов и молекул веществ, входящих в состав живого организма.

Эта ионизация ведет к нарушению молекулярных связей и изменению структуры различных химических соединений.

Например, под влиянием ионизирующих ядерных излучений происходит расщепление воды. Продукты расщепления ее являются химически активными веществами и вступают в соединение с белковыми молекулами, что приводит к образованию новых химических соединений, необычных для данного организма. В результате этих реакций нарушается нормальный обмен веществ и происходит изменение клеток. При сильном облучении ввиду ионизирующей способности ядерных излучений может наступить гибель клеток отдельных органов и даже целого организма.