Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
4.13. ПРИМЕНЕНИЯ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГИИ 495
ние условия, характер химического соединения, агрегатное состояние и др.);
в) различная проникающая способность ?±- и у-излу-чений и специфический характер их взаимодействия с веществом.
3°. Радиоактивные изотопы применяются в качестве источников частиц и радиоактивных индикаторов. В качестве источников частиц высоких энергий радиоактивные изотопы применяются для дозированного облучения различных веществ с целью вызвать заранее планируемые изменения в их структуре, а также в состояниях их атомов и молекул. На этом основаны методы радиационной химии и радиационной биологии. В радиационной химии:
а) создаются вещества с наибольшей сопротивляемостью разрушению, вызываемому ионизирующими излучениями (радиобиологическая защита, защита стенок реактора, теплоносителей и смазочных материалов, работающих под действием излучения, и т. д.);
б) создаются новые материалы с ценными, заранее планируемыми свойствами (например, новые полимерные материалы).
Радиационная биология изучает изменения в живых организмах, вызванные действием ионизирующих излучений (наследственные качества животных и растений, изменение наследственности и т. д.). Частицы высоких энергий, испускаемые радиоактивными изотопами, используются в медицине для диагностики и лечения некоторых злокачественных опухолей и других болезней.
4°. Применение радиоактивных изотопов в качестве радиоактивных индикаторов основано на использовании атомов радиоактивных изотопов, «отмеченных» их излучением (метод меченых атомов). Исследование вещества с примесью радиоактивного индикатора позволяет решать весьма разнообразные задачи: контроль за ходом технологических процессов, определение содержания весьма малых количеств вещества, определение возраста геологических объектов и археологических находок и другие.
5°. Атомная бомба является особым реактором на быстрых нейтронах, в которых происходит быстрая неуправляемая цепная реакция с большим коэффициентом размножения нейтронов (VI.4.12.2°). Ядерным взрывчатым веществом в атомной бомбе служат чистые делящиеся изотопы 2UU, 2ISPu и 2HU. Быстрая цепная реакция взрывного типа происходит на быстрых нейтронах без замедлителей при определенных,
496 ОТДЕЛ vi. ГЛ. 4. СВОЙСТВА АТОМНЫХ ЯДЕР
*) В этом параграфе, в связи с его особым характером, приведены единицы величин, характеризующих действие излучений.
относительно небольших, размерах и массе устройства. Критическая масса (VI.4.12.5°) составляет Ю-г-20 кг и при плотности вещества р== 18,7 г/см3 занимает объем шара радиусом 4-Т-6 см. Вначале взрывчатое вещество находится в состоянии, исключающем быстрое развитие цепной реакции. Перевод вещества в условия, при которых происходит неуправляемая цепная реакция, производится максимально быстро. С этой целью, например, вначале ядерный заряд бомбы делится на две части, в каждой из которых цепная реакция невозможна. Для осуществления взрыва одна из половин заряда выстреливается в другую, а при их соединении почти мгновенно происходит взрывная цепная реакция.
6°. Взрывная ядерная реакция приводит к выделению огромной энергии. При этом достигается температура ~108 градусов. Происходит колоссальный рост давления, и образуется мощная взрывная волна. Огромное количество осколков деления, содержащих радиоактивные изотопы, в том числе долгоживущие, представляет большую опасность для живых организмов.
4.14. Биологическое действие ионизирующих излучений *)
1°. Ионизирующие излучения оказывают сильное действие на вещество, особенно на живые ткани. Вредное действие ионизирующих излучений на организм связано с образованием свободных химических радикалов и с мутациями в клетках. Последние могут оказывать влияние на потомство, а также приводить к лучевой болезни и образованию злокачественных опухолей.
Биологическое действие ионизирующих излучений оценивается особыми величинами.
Дозой излучения D (или поглощенной дозой излучения) называется отношение энергии излучения к массе облучаемого вещества. Единицей дозы является грей (Гр, Gy, размерность L*T_i). Грей равен поглощенной дозе излучения, соответствующей энергии 1 Дж ионизирующего излучения любого вида, переданной облученному веществу массой 1 кг. Внесистемной единицей дозы служит рад:
1 рад = 10~2Гр.
4.14. биологическое действие излучений 497
2°. Мощностью дозы излучения (мощностью поглощенной дозы излучения) называется доза, отнесенная к единице времени:
N = D/t.
Единицей мощности дозы излучения служит грей в секунду (Гр/с, Gy/s, размерность L2T-3). Грей в секунду равен мощности поглощенной дозы излучения, при которой за время 1 с облученным веществом поглощается доза излучения 1 Гр.
3°. Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучений D8 представляет собой энергетическую характеристику излучения, оцениваемую по эффекту ионизации сухого атмосферного воздуха. Единицей экспозиционной дозы служит кулон на килограмм (Кл/кг, C/kg, размерность M-1TI)— экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой сумма электрических зарядов ионов каждого знака, созданных электронами, освободившимися в облученном воздухе массой 1 кг при полном использовании ионизующей способности, равна 1 Кл.
