Природные радиоактивные веще-ства имеют высокие нуклонные числа. Можно создать искусственные радио-активные вещества путем бомбарди-ровки более легких нуклидов а-частицами, протонами или нейтронами. Образованные таким образом веще-ства называются радиоизотопами.

Примечание.

Нуклид — это любое конкретное ядро, имеющее определен-ные протонное и соответственно нуклонное числа. Различные нуклиды, ко-торые имеют одинаковое протонное число (но различные нуклонные чис-ла), называются изотопами (изотоп-ные нуклиды).

Первым радиоизотопом был неста-бильный изотоп фосфора. Он был по-лучен в 1934 г. путем бомбардировки алюминия а-частицами:

2 4 He + 13 27 Al= 15 30 P+ 0 1 n

В результате реакции образуется фос-фор-30 и нейтрон. Заметьте, что в каждой части уравнения сумма ну- клонных чисел составляет 31, а сумма протонных чисел — 15. Фосфор-30 распадается, испуская позитрон , и имеет период полураспада примерно 3 мин.

О позитроне ранее не упоминалось, поскольку он не присутствует в есте-ственной радиоактивности. Он имеет массу, равную массе электрона, и по-ложительный заряд, который равен и противоположен заряду электрона. Он обозначается как Че.

Когда магний подвергается бом-бардировке нейтронами, то образует-ся радиоизотоп натрия. Происходит следующая реакция:

12 24 Mg+ 0 1 n= 11 24 Na+ 1 1 H

Натрий распадается с испусканием b-частицы:

11 24 Na- -1 0 e= 12 24 Mg

Детально ознакомиться с техникой производства радиоизотопов вы може-те в других изданиях. Важно лишь отметить, что в настоящее время мож-но синтезировать любой радиоизотоп. Большая часть из них имеет короткие периоды полураспада. Это очень важ-но, поскольку их активность и, следова тельно, опасность их радиоактивного излучения не являются длительными.

Применение радиоизотопов

Все изотопы определенного веще-ства имеют одинаковые химические свойства и ведут себя идентично. Пре-имуществом радиоизотопов является то, что их местонахождение можно легко обнаружить по испускаемой ими радиации.

Радиоизотопы могут быть также использованы для определения степе-ни износа подшипников. Если радио-изотоп внедрить в подшипник, то его тонкие стираемые с поверхности и уно-симые с маслом частички будут ра-диоактивными. Если пробу этого мас-ла проверить на радиоактивность, то по результатам можно проверить сте-пень происходящего износа.

Утечки в трубах могут быть об-наружены добавлением небольшого количества радиоизотопа в текущую по ним жидкость. Для нахождения места, где происходит утечка радио-изотопа, используется детектор излу-чения.

Кобальт-60 является нестабильным радионуклидом с периодом полураспа-да 5,23 года. Он образуется бомбар-дировкой нейтронами кобальта-59:

27 59 Co+ 0 1 n= 27 60 Co

Кобальт-60 испускает высокоэнерге- тичное у-излучение. Оно используется в раковой терапии вместо сложно по-лучаемого А’-излучения высокой энер-гии. Оно также может применяться

для обнаружения трещин в сварных швах. Источник уизлучения должен быть особенно хорошо экранирован, но громадным преимуществом его пе-ред источником рентгеновских лучей является то, что он более портативен и не требует источника питания.

Радиоактивный фосфор Р-32 и ра-диоактивный иод-131 являются пред-ставителями тех многочисленных ис-кусственных радионуклидов, которые используются для отыскания повреж-дений. Смеси, содержащие небольшие количества радиоактивного изотопа вместе со стабильным изотопом, при-меняются для прослеживания прохож-дения веществ в стволе растения, те-лах животных и человека. Местона-хождение радиоактивного изотопа в теле может быть определено без вскры-тия или проникновения в него по ис-пускаемой радиации. Это позволяет диагностировать состояние некоторых внутренних органов без хирургическо-го вмешательства

Радиоизотопы широко применяют-ся в промышленности, например, для гого, чтобы проверить, постоянна ли толщина производимого материала. По мере того как материал проходит между радиоактивным источником и счетчиком, любое изменение его тол-щины вызывает изменение в скорости счета (если толщина уменьшается, то скорость счета увеличивается), и этр может быть зафиксировано (рис. 1).




Естественные радиоактивные изотопы

Существует небольшое число ра-диоизотопов с низким протонным чис-лом, которые находятся в естествен-ном виде. Они образуются в резуль-тате бомбардировки излучением из космоса (космическими лучами). Наи-более известным из них является ра-диоактивный углерод-14, который об-разуется из азота при бомбардировке его нейтронами:

7 14 N+ 0 1 n= 6 14 C+ 1 1 H

Углерод-14 распадается с испусканием b-частицы и снова становится азотом:

6 14 C- -1 0 e= 7 14 N

Углерод-14 имеет большой период по-лураспада — примерно 5600 лет. Сле-дует отметить, что существует равно-весие уровня образования углерода-14 в атмосфере и уровня его распада и что количество его в атмосфере по-стоянно. Часть его вбирается расте-ниями и животными. Когда растение или животное погибает, то оно более не потребляет углерод, а имевшийся в нем углерод-14 распадается. Таким образом, время, когда существо умер-ло, может быть определено по актив-ности углерода-14 в нем. Датирование при помощи углерода стало, таким образом, важным методом работы ар-хеологов и антропологов.

9. Применение радиоактивных изотопов

Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью «меченых атомов», явилось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми. Лишь железо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является исключением из этого правила. Железо входит в состав гемоглобина красных кровяных шариков. При введении в пищу радиоактивных атомов железа было установлено, что свободный кислород, выделяемый при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа. Радиоактивные изотопы применяются в медицине как для постановки диагноза, так и для терапевтических целей. Радиоактивный натрий, вводимый в небольших количествах в кровь, используется для исследования кровообращения, йод интенсивно отлагается в щитовидной железе, особенно при базедовой болезни. Наблюдая с помощью счетчика за отложением радиоактивного йода, можно быстро поставить диагноз. Большие дозы радиоактивного йода вызывают частичное разрушение аномально развивающихся тканей, и поэтому радиоактивный йод используют для лечения базедовой болезни. Интенсивное гамма-излучение кобальта используется при лечении раковых заболеваний (кобальтовая пушка).

Не менее обширны применения радиоактивных изотопов в промышленности. Одним из примеров этого может служить следующий способ контроля износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания. Облучая поршневое кольцо нейтронами, вызывают в нем ядерные реакции и делают его радиоактивным. При работе двигателя частички материала кольца попадают в смазочное масло. Исследуя уровень радиоактивности масла после определенного времени работы двигателя, определяют износ кольца. Радиоактивные изотопы позволяют судить о диффузии металлов, процессах в доменных печах и т. д.

Мощное гамма-излучение радиоактивных препаратов используют для исследования внутренней структуры металлических отливок с целью обнаружения в них дефектов.

Все более широкое применение получают радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Облучение семян растений (хлопчатника, капусты, редиса и др.) небольшими дозами гамма-лучей от радиоактивных препаратов приводит к заметному увеличению урожайности. Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов, что в отдельных случаях приводит к появлению мутантов с новыми ценными свойствами (радиоселекция). Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли и других культур, а также получены высоко продуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков. Гамма-излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов. Широкое применение получили «меченые атомы» в агротехнике. Например, чтобы выяснить, какое из фосфорных удобрений лучше усваивается растением, помечают различные удобрения радиоактивным фосфором 15 32P. Исследуя затем растения на радиоактивность, можно определить количество усвоенного ими фосфора из разных сортов удобрения.

Интересным применением радиоактивности является метод датирования археологических и геологических находок по концентрации радиоактивных изотопов. Наиболее часто используется радиоуглеродный метод датирования. Нестабильный изотоп углерода возникает в атмосфере вследствие ядерных реакций, вызываемых космическими лучами. Небольшой процент этого изотопа содержится в воздухе наряду с обычным стабильным изотопом.Растения и другие организмы потребляют углерод из воздуха, и в них накапливаются оба изотопа в той же пропорции, как и в воздухе. После гибели растений они перестают потреблять углерод и нестабильный изотоп в результате?-распада постепенно превращается в азот с периодом полураспада 5730 лет. Путем точного измерения относительной концентрации радиоактивного углерода в останках древних организмов можно определить время их гибели.

Задача осуществления прививочной полимеризации тетрафторэтилена

Тетрафторэтилен используют в качестве мономера в производстве политетрафторэтилена (тефлона). Часть тефлон называют «пластмассовой платиной». Тефлон - линейный полимер. Поперечные химические связи в нем отсутствуют...

Источники радиоактивного излучения делят на закрытые и открытые. Закрытые -- должны быть герметичны. Открытые -- любые негерметичные источники излучения, которые могут создавать радиоактивное загрязнение воздуха, аппаратуры...

Методы анализа основанные на радиоактивности

Метод основан на осаждении ионов определяемого элемента в виде нерастворимого осадка избытком осадителя (реагента) известной концентрации, меченного радиоактивным изотопом. Удельная активность осадителя (реагента) должна быть известна...

Методы анализа основанные на радиоактивности

Многие химические элементы являются радиоактивными, т.е. все их изотопы радиоактивны. К ним относятся технеций, прометий и все естественные и искусственные элементы, стоящие в периодической системе элементов после висмута. Кроме того...

Превращения вольфрамат–антимонатов калия и цезия

РАО классифицируют по различным признакам (рис. 1): по агрегатному состоянию, по составу (виду) излучения, по времени жизни (периоду полураспада Т1/2), по удельной активности (интенсивности излучения). Однако...

Применение радиоактивных изотопов в технике

Когда в руках исследователей появились мощные источники радиации, в миллионы раз более сильные, чем уран (это были препараты радия, полония, актиния), можно было более подробно ознакомиться со свойствами радиоактивного излучения...

Ртуть

Мировое производство ртути в последнее десятилетие составляло около 8600 т/год. Потребление ртути (т/год): ь США -- 1800-2000; ь Япония -- 600-900; ь Германия -- 600; ь Италия -- 550; ь Испания -- 400; ь Великобритания -- 350; ь Франция -- 300...

Свойства и получение хлорида кальция

Хлорид кальция используют в производстве хлорида бария, некоторых красителей, для коагуляции латекса, в химико-фармацевтической промышленности, при обработке сточных вод, в системах для кондиционирования воздуха, при экстракции масел и др...

Свойства и применение кальция

Кальций находит все возрастающее.применение в различных отраслях производства. В последнее время он приобрел большое значение как восстановитель при получении ряда металлов. Чистый металлический...

Свойства нитрата кальция

1) В сельском хозяйстве. Кальциевая селитра является физиологическим щелочным удобрением, пригодным для всех почв и прежде всего для закисленных почв. В сельском хозяйстве применяют как азотное удобрение...

Синтез бихромата аммония

Удобный исходный реагент для получения высокочистого оксида хрома (III) (стойкий зеленый пигмент и составная часть некоторых катализаторов и известной смеси для полировки оптики - пасты ГОИ). Кроме того...

Хроматографический анализ различных классов веществ

Ряд работ посвящен разделению изотопов других элементов: неона, азота, кислорода, криптона и ксенона. Стоит немного сказать о трудноразделяемых парах. Применение молекулярных сит разрешило проблему разделения смеси кислорода и азота...

>> Получение радиоактивных изотопов и их применение

§ 112 ПОЛУЧЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

В атомной индустрии всевозрастающую ценность для человечества представляют радиоактивные изотопы .

Элементы, не существующие в природе. С помощью ядерных реакций можно получить радиоактивные изотопы всех химических элементов, встречающихся в природе только в стабильном состоянии. Элементы под номерами 43, 61, 85 и 87 вообще не имеют стабильных изотопов и впервые получены искусственно. Так, например, элемент с порядковым номером Z - 43, названный технецием, имеет самый долгоживущий изотоп с периодом полураспада около миллиона лет.

С помощью ядерных реакций получены также трансурановые элементы. О нептунии и плутонии вы уже знаете. Кроме них, получены еще следующие элементы: америций (Z = 95), кюрий (Z = 96), берклий (Z = 97), калифорний (Z = 98), эйнштейний (Z = 99), фермий (Z = 100), менделевий (Z = 101), нобелий (Z = 102), лоуренсий (Z = 103), ре-зерфордий (Z = 104), дубний (Z = 105), сиборгий (Z = 106), борий (Z = 107), хассий (Z = 108), мейтнерий (Z = 109), а также элементы под номерами 110, 111 и 112, не имеющие пока общепризнанных названий. Элементы, начиная с номера 104, впервые синтезированы либо в подмосковной Дубне, либо в Германии.

Меченые атомы. В настоящее время как в науке, так и в производстве все более широко используются радиоактивные изотопы различных химических элементов. Наибольшее применение имеет метод меченых атомов.

Метод основан на том, что химические свойства радиоактивных изотопов не отличаются от свойств нерадиоактивных изотопов тех же элементов.

Обнаружить радиоактивные изотопы можно очень просто - по их излучению. Радиоактивность является своеобразной меткой, с помощью которой можно проследить за поведением элемента при различных химических реакциях и физических превращениях веществ. Метод меченых атомов стал одним из наиболее действенных методов при решении многочисленных проблем биологии , физиологии, медицины и т. д.

Радиоактивные изотопы - источники излучений. Радиоактивные изотопы широко применяются в науке, медицине и технике как компактные источники -лучей. Главным образом используется радиоактивный кобальт .

Получение радиоактивных изотопов. Получают радиоактивные изотопы в атомных реакторах и на ускорителях элементарных частиц. В настоящее время производством изотопов занята большая отрасль промышленности.

Радиоактивные изотопы в биологии и медицине. Одним из наиболее выдающихся исследований, проведенных с помощью меченых атомов, явилось исследование обмена веществ в организмах. Было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению. Слагающие его атомы заменяются новыми.

Лишь железо, как показали опыты по изотопному исследованию крови, является исключением из этого правила. Железо входит в состав гемоглобина красных кровяных шариков. При введении в пищу радиоактивных атомов железа было обнаружено, что они почти не поступают в кровь. Только в том случае, когда запасы железа в организме иссякают, железо начинает усваиваться организмом.

Если не существует достаточно долго живущих радиоактивных изотопов, как, например, у кислорода и азота, меняют изотопный состав стабильных элементов. Так, добавлением к кислороду избытка изотопа было установлено, что свободный кислород , выделяюнщйся при фотосинтезе, первоначально входил в состав воды, а не углекислого газа.

Радиоактивные изотопы применяются в медицине как для постановки диагноза, так и для терапевтических целей.

Радиоактивный натрий, вводимый в небольших количествах в кровь, используется для исследования кровообращения.

Иод интенсивно отлагается в щитовидной железе, особенно при базедовой болезни. Наблюдая с помощью счетчика за отложением радиоактивного иода, можно быстро поставить диагноз. Большие дозы радиоактивного иода вызывают частичное разрушение аномально развивающихся тканей, и поэтому радиоактивный иод используют для лечения базедовой болезни.

Интенсивное -излучение кобальта используется при лечении раковых заболеваний (кобальтовая пушка).

Радиоактивные изотопы в промышленности. Не менее обширна область применения радиоактивных изотопов в промышленности. Одним из примеров может служить способ контроля износа поршневых колец в двигателях внутреннего сгорания. Облучая поршневое кольцо нейтронами, вызывают в нем ядерные реакции и делают его радиоактивным. При работе двигателя частички материала кольца попадают в смазочное масло. Исследуя уровень радиоактивности масла после определенного времени работы двигателя, определяют износ кольца.

Радиоактивные изотопы позволяют судить о диффузии металлов, процессах в доменных печах и т. д. Мощное -излучение радиоактивных препаратов используют для исследования внутренней структуры металлических отливок с целью обнаружения в них дефектов.

Радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Все более широкое применение получают радиоактивные изотопы в сельском хозяйстве. Облучение семян растений (хлопчатника, капусты, редиса и др.) небольшими дозами -лучей от радиоактивных препаратов приводит к заметному повышению урожайности.

Большие дозы радиации вызывают мутации у растений и микроорганизмов, что в отдельных случаях приводит к появлению мутантов с новыми ценными свойствами (радиоселекция). Так выведены ценные сорта пшеницы, фасоли и других культур, а также получены высокопродуктивные микроорганизмы, применяемые в производстве антибиотиков. Гамма-излучение радиоактивных изотопов используется также для борьбы с вредными насекомыми и для консервации пищевых продуктов.

Широкое применение получили меченые атомы в агротехнике. Например, чтобы выяснить, какое из фосфорных удобрений лучше усваивается растением, помечают различные удобрения радиоактивным фосфором ЦР. Исследуя за тем растения на радиоактивность, можно определить количество усвоенного ими фосфора из разных сортов удобрения.

Радиоактивные изотопы в археологии. Интересное применение для определения возраста древних предметов органического происхождения (дерева, древесного угля, тканей и т. д.) получил метод радиоактивного углерода. В растениях всегда имеется -радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада Т = 5700 лет. Он образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота под действием нейтронов. Последние же возникают за счет ядерных реакций, вызванных быстрыми частицами, которые поступают в атмосферу из космоса (космические лучи).

Соединяясь с кислородом, этот изотоп углерода образует углекислый газ, поглощаемый растениями, а через них и животными. Один грамм углерода из образцов молодого леса испускает около пятнадцати -частиц в секунду.

После гибели организма пополнение его радиоактивным углеродом прекращается. Имеющееся же количество этого изотопа убывает за счет радиоактивности. Определяя процентное содержание радиоактивного углерода в органических остатках, можно определить их возраст, если он лежит в пределах от 1000 до 50 000 и даже до 100 000 лет. Таким методом узнают возраст египетских мумий, остатков доисторических костров и т. д.

Радиоактивные изотопы широко применяются в биологии, медицине, промышленности , сельском хозяйстве и даже в археологии.

Что такое радиоактивные изотопы и как их используют!

Мякишев Г. Я., Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. - 17-е изд., перераб. и доп. - М. : Просвещение, 2008. - 399 с: ил.

Планирование физике, материалы по физике 11 класса скачать , учебники онлайн

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки

Изотопы, особенно радиоактивные, имеют многочисленные применения. В табл. 1.13 указаны отдельные примеры некоторых промышленных применений изотопов. Каждая методика, упоминаемая в этой таблице, используется также и в других отраслях промышленности. Например, методика определения утечки вещества с помощью радиоизотопов используется: в производстве напитков для определения утечки из накопительных баков и трубопроводов; в строительстве инженерных сооружений для

Таблица 1.13. Некоторые применения радиоизотопов

определения утечки из подземных водоводов; в энергетической промышленности для определения утечки из теплообменников на электростанциях; в нефтяной промышленности для определения утечки из подземных нефтепроводов; в службе контроля сточных и канализационных вод для определения утечки из магистральных коллекторов.

Изотопы также широко используются в научных исследованиях. В частности, они используются для определения механизмов химических реакций. В качестве примера укажем использование воды, меченной устойчивым изотопом кислорода 180, для изучения гидролиза сложных эфиров, подобных этилацетату (см. также разд. 19.3). С использованием масс-спектрометрии для обнаружения изотопа 180 было установлено, что при гидролизе атом кислорода из молекулы воды переходит в уксусную кислоту, а не в этанол

Радиоизотопы широко используются в роли меченых атомов в биологических исследованиях. Для того чтобы прослеживать метаболические пути в живых системах, используют радиоизотопы углерод-14, тритий, фосфор-32 и сера-35. Например, усвоение фосфора растениями из обработанной удобрениями почвы можно проследить, пользуясь удобрениями, которые содержат примесь фосфора-32.

Радиационная терапия.

Ионизирующее излучение способно разрушать живые ткани. Ткани злокачественных опухолей более чувствительны к облучению, чем здоровые ткани. Это позволяет лечить раковые заболевания при помощи -лучей, испускаемых из источника, в качестве которого используется радиоактивный изотоп кобальт-60. Излучение направляют на пораженный опухолью участок тела больного; сеанс лечения длится несколько минут и повторяется ежедневно в течение 2-6 недель. Во время сеанса все остальные части тела больного должны быть тщательно закрыты непроницаемым для излучения материалом, чтобы предотвратить разрушение здоровых тканей.

Определение возраста образцов при помощи радиоуглерода.

Небольшая часть того диоксида углерода, который находится в атмосфере, содержит радиоактивный изотоп . Растения поглощают этот изотоп в процессе фотосинтеза. Поэтому ткани всех

растений и животных также содержат этот изотоп. Живые ткани обладают постоянным уровнем радиоактивности, потому что его убывание из-за радиоактивного распада компенсируется постоянным поступлением радиоуглерода из атмосферы. Однако, как только наступает смерть растения или животного, прекращается поступление радиоуглерода в его ткани. Это приводит к постепенному снижению уровня радиоактивности мертвых тканей.

Радиоактивность изотопа обусловлена -распадом

Радиоуглеродный метод геохронологии разработал в 1946 г. У.Ф. Либби, получивший за него Нобелевскую премию по химии в 1960 г. Этот метод широко используется в настоящее время археологами, антропологами и геологами для датировки образцов, имеющих возраст вплоть до 35000 лет. Точность этого метода приблизительно 300 лет. Наилучшие результаты получаются при определении возраста шерсти, семян, ракушек и костей. Для определения возраста образца измеряют активность p-излучения (число распадов в минуту) в расчете на 1 г содержащегося в нем углерода. Это позволяет установить возраст образца при помощи кривой радиоактивного распада для изотопа .

Период полураспада для равен 5700 лет. Живая ткань, находящаяся в активном контакте с атмосферой, имеет активность 15,3 расп./мин в расчете на 1 г углерода. По этим данным необходимо:

а) определить постоянную распада для

б) построить кривую распада для

в) вычислить возраст Кратер Лейк Орегон в США), имеющего вулканическое происхождение. Установлено, что дерево, перевернутое во время

извержения, в результате которого появилось озеро, имеет -активность 6,5 расп./мин в расчете на 1 г углерода.

а) Постоянную распада можно найти из уравнения

б) Кривая распада представляет собой график зависимости активности от времени. Данные, необходимые для построения этой кривой, можно вычислить, зная период полураспада и начальную активность образца (активность живой ткани); эти данные приведены в табл. 1.14. Кривая распада показана на рис. 1.32.

в) Возраст озера можно определить при помощи кривой распада (см. штриховые линии на рис. 1.32). Этот возраст равен 7000 лет.

Таблица 1.14. Данные для построения кривой радиоактивного распада углерода, используемой при определении возраста образцов

Рис. 1.32. Кривая радиоактивного распада изотопа

Многие горные породы на Земле и Луне содержат радиоизотопы с периодами полураспада порядка лет. Измеряя и сравнивая относительное содержание этих радиоизотопов с относительным содержанием продуктов их распада в образцах таких горных порол, можно установить их возраст. Три наиболее важных метода геохронологии основаны на определении относительного содержания изотопов (период полураспада лет). (период полураспада лет) и (период полураспада лет).

Метод датировки по калию и аргону.

Такие минералы, как слюда и некоторые разновидности полевого шпата, содержат небольшое количество радиоизотопа калий-40. Он распадается, претерпевая электронный захват и превращаясь в аргон-40:

Возраст образца определяется на основе вычислений, в которых используются данные об относительном содержании в образце калия-40 по сравнению с аргоном-40.

Метод датировки по рубидию и стронцию.

Некоторые из наиболее древних горных пород на Земле, например граниты с западного побережья Гренландии, содержат рубидий. Приблизительно третья часть всех атомов рубидия приходится на долю радиоактивного рубидия-87. Этот радиоизотоп распадается, превращаясь в устойчивый изотоп стронций-87. Вычисления, основанные на использовании данных об относительном содержании в образцах изотопов рубидия и стронция, позволяют устанавливать возраст таких горных пород.

Метод датировки по урану и свинцу.

Изотопы урана распадаются, превращаясь в изотопы свинца. Возраст таких минералов, как апатиты, которые содержат примеси урана, можно определять, сравнивая содержание в их образцах определенных изотопов урана и свинца.

Все три описанных метода использовались для датировки земных горных пород. Полученные в результате данные указывают, что возраст Земли равен лет. Указанные методы использовались также для определения возраста лунных горных пород, доставленных на Землю из космических экспедиций. Возраст этих пород составляет от 3,2 до лет.

Применение радиоактивных изотопов в промышленности, науке и сельском хозяйстве (по данным печати) // Атомная энергия. Том 2, вып. 1. - 1957. - С. 85-88.

ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ, НАУКЕ И СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

(ПО ДАННЫМ ПЕЧАТИ)

Черная металлургия

На Сталинском металлургическом заводе при помощи радиокобальта, заключенного в небольшом контейнере, производили просвечивание сварных швов кожуха доменной печи непосредственно в процессе ее монтажа, т. е. в условиях полной невозможности рентгеносъемки. Применяя подобные контейнеры, дефектоскописты обнаруживают внутренние дефекты в стенках паровых котлов, труб газопроводов и т. д.

Продолжительность плавки в мартеновских печах и очищение стали от серы и фосфора на ранней стадии плавки во многом зависят от порядка завалки и количества твердых материалов. С помощью радиоизотопов на ряде заводов «метят» шихтовые материалы-известь или руду-и по измерениям радиоактивности проб металла или шлака определяют скорость формирования активного шлака. Таким способом выявляется зависимость скорости растворения

известняка и руды от технологических факторов. Подобным же образом определяют скорость плавления скрапа. Для этого «метят» металлическую часть шихты. Такие исследования в настоящее время проводятся на заводах «Азовсталь», Сталинском, Макеевском и на Магнитогорском и Кузнецком комбинатах.

После выпуска стали на мартеновской печи далеко не всегда можно оценить состояние наварки подины путем обычного осмотра.Между тем необнаруженный дефект может привести к серьезной аварии в последующих плавках. Для предупреждения этого служат радиоизотопы. На заводе «Азов сталь» радиофосфор в магнезитовых ампулах закладывали в различных местах подины. Появление радиоактивности в пробах шлака, отбиравшихся по ходу плавок, указывало на разрушение наварки.

В области аналитической химии применительно к задачам металлургии наметилось два направления исследований с помощью радиоактивных изотопов. Первое-это проверка и уточнение обычных методов химического анализа, например на фосфор. В этом случае при растворении навески стали или руды добавляют малое количество радиофосфора. По ходу анализа, на различных его стадиях, определяется интенсивность радиоактивного излучения проб раствора. При отсутствии потерь сумма радиоактивностей растворов, взятых на всех стадиях анализа, должна быть равной радиоактивности исходного раствора.

Второе направление-это разработка методов экспресс-анализа стали и шлака на какой-либо один, наиболее важный при данной технологии элемент путем введения радиоактивных изотопов непосредственно в сталеплавильные печи. Так, для технологии передела чугуна с высоким содержанием фосфора на заводе «Азовсталь» разработан метод экспрессного определения пятиокиси фосфора в шлаках. Установлено, что при расходе 0,04-0,05 мкюри радиоактивного изотопа фосфора на тонну металла достигается достаточная точность анализа при значительно меньшей его продолжительности по сравнению с анализом химическим. Этот метод позволяет контролировать шлаковый режим плавки и более точно сортировать шлак как удобрение. Подобный метод разработан и для определения фосфора в металле по ходу продувки передельного чугуна в конвертере. Он может с успехом применяться при отработке новой технологии металлургического передела и в исследованиях, где быстрота определения содержания фосфора в металле или шлаке влияет на ход процесса. (Промышленно-экономическая газета, 9 сент. 1956 г.)

В борьбе за технический прогресс Металлурги Украины все шире применяют меченые атомы радиоактивных элементов. С помощью радиоактивного кобальта без остановки домны определяется состояние ее стенок, выложенных из огнеупорного кирпича.

Пользуясь радиоактивными изотопами, мартеновцы устанавливают, с какой скоростью происходит кристаллизация стальных слитков, определяют содержание фосфора в мартеновском шлаке во много раз быстрее, чем прежде, наблюдают за процессом шлакообразования, фиксируют момент окончания процесса расплавления железной руды и известняка во время плавки.

Пользуясь мечеными атомами, металлурги определяют содержание в руде кремнезема в несколько раз быстрее, чем химическим методом. Широко применяются радиоактивные изотопы для определения мощности и характера залегания пластов железной руды и для управления рядом производственных процессов на дробильно-сортировочных и обогатительных фабриках. (Правда Украины, 4 авг. 1956 г.)

#На Запорожском заводе «Днепроспецсталь» вступила в строй лаборатория физических методов исследования, оборудованная новейшей аппаратурой. В этой лаборатории проводятся исследования процесса выплавки электростали радиоактивными изотопами. В частности, с помощью радиоактивного кальция изучается причина загрязнения шарикоподшипниковой стали печным шлаком. (Правда, 21 сент. 1956 г.)

Машиностроение

Исследования, проведенные в Научно-исследовательском институте HAT И, показывают, что, только применяя радиоактивные изотопы, можно было установить влияние смазки, мощности двигателя, числа оборотов коленчатого вала, запыленности воздуха, перерыва в работе (испытания) на скорость износа двигателя, определить перенос металла с одной трущейся поверхности на другую. Установлено, например, что уменьшение нагрузки не приводит к резкому сокращению скорости изнашивания деталей.

С помощью радиоактивных изотопов можно измерять износ изделий с точностью до одной десятимиллионной грамма.

Опыты, проведенные в Институте машиностроения Академии наук СССР и в других организациях, дали интересные результаты. Выяснилось, что с помощью радиоактивных изотопов можно глубоко и точно изучать явления износа инструмента, не прекращая процесса резания. В частности, можно устанавливать зависимость износа от скорости подачи, глубины резания, времени, смазывающе-охла- ждающих жидкостей и обрабатываемого материала.

Можно также установить, как распределяются продукты износа резца при разных условиях резания, сколько их переходит в стружку, изделие и смазывающе-охлаждающую жидкость, сколько отделяется в виде пыли. Все это имеет большое значение при определении режимов резания. (Промышленно-экономическая газета, 26 октября 1956 г.)

Около пяти лет на заводе транспортного машиностроения существует лаборатория радиоактивных изотопов.

Среди вопросов, решаемых лабораторией, следует назвать определение кальция в шлаке по ходу плавки в кислой электродуговой печи, износа некоторых подшипниковых сплавов, идущих на тепловоз ТЭ-3. Проводятся исследования влияния на износ шестерен термической обработки, сорта смазки и чистоты поверхности, распределения легирующих элементов в стали в зависимости от скорости охлаждения и т. п. (Красное Знамя, г. Харьков, 7 окт. 1956 г.)

Нефтяная промышленность

В Арчединском нефтепромысловом управлении широко применяют радиокароттаж. Он вошел в обязательный комплекс измерительных работ, проводимых по скважинам. Радиоактивные изотопы используются при выявлении негерметичности эксплуатационных колонн. Так, с помощью изотопа кобальта была определена глубина нарушения герметичности колонн в скважинах № 39 и 27.

Посредством тех же изотопов были значительно ускорены работы по разведочной девонской скважине № 93. В ней выявился новый нефтеносный пласт. (Сталинградская правда, 19 авг. 1956 г.)

Сварка металлов

Применение радиоактивных изотопов в сварке в настоящее время идет по трем направлениям: в дефектоскопии сварных швов, в использовании изотопов в схемах автоматического регулирования

И контроля технологических процессов и, наконец, в изучении при помощи радиоактивных изотопов ряда металлургических особенностей сварки металлов.

Для дефектоскопии сварных швов широкое распространение получил радиоактивный изотоп кобальта-60 со сравнительно жестким гамма-излучением, а также изотопы европия-154, иридия-192, цезия-137 и туллия-170 с более мягким излучением.

В Институте электросварки имени Е. Патона Академии наук УССР разработан метод автоматического регулирования уровня металлической ванны при электрошлаковой сварке с применением радиоактивного изотопа кобальта-60. Разница в коэффициентах поглощения гамма-излучения шлака и металла позволила построить автоматический регулятор уровня ванны, то есть автоматизировать процесс варки металлов больших толщин. (Промышленно- экономическая газета, 10 окт. 1956 г.)

Приборная техника

Коллективом сотрудников Центральной научно-исследовательской лаборатории Госгортехнадзора СССР создан специальный прибор-разностенномер.

Вариант разностенномера «Р-3», представленный на Всесоюзной промышленной выставке, портативен, небольшого веса, просто управляется. Применяемые же сейчас в производстве способы проверки разностенности труб сложны, громоздки, неточны.

Большие перспективы открываются перед разностенномером в различных отраслях промышленности: в черной металлургии для быстрого, точного измерения стенок только что отлитых труб, при ремонте паровых котлов, труб водопровода, канализации.

Разностенномер был представлен на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии и получил там высокую оценку.

Сейчас прибор испытывается в производственных условиях на одном из Ленинградских судостроительных заводов. Вчера в адрес лаборатории пришла телеграмма из Ленинграда. «Испытания разностенномера проходят на стальных и медных трубах. Результаты хорошие».

Разностенномер-не единственный атомный прибор, изобретенный инженером Ю. Г. Кардашем. Его «гамма-пульпомер» можно было видеть на всех земснарядах при строительстве Куйбышевской, Сталинградской, Каховской и других гидроэлектростанций. Он определяет процентное содержание грунта в пульпе-смеси грунта и воды. Без него машинист земснаряда работает вслепую.

Сейчас сотрудники ЦНИЛ Госгортехнадзора работают над тем, чтобы использовать атомную энергию для обеспечения безопасных условий труда шахтеров. (Комсомольская правда, 10 окт. 1956 г.)

# Научно-исследовательский институт теплоэнергетических приборов НИИ Теплоприбор ведет научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию различных автоматических приборов, основанных на применении радиоактивных изотопов.

За последнее время создан целый ряд новых приборов, часть из которых успешно прошла испытания и внедряется в производство.

Радиоактивный плотномер жидкости ПЖР-1 предназначен для автоматического измерения плотности любых жидкостей в диапазоне плотности от 0,1 до 2 граммов на кубический сантиметр. (Промышленно-экономическая газета, 14 окт. 1956 г.)

Пищевая промышленность

Всесоюзный научно-исследовательский институт консервной промышленности закончил расчеты установки для лучевой обработки пищевых продуктов. Установка предназначается для стерилизации пищевых продуктов, дозой облучения до 3-Ю 6 рентгена в течение 20-30 минут, а также дезинсекции, пастеризации, дегельминтизации дозами от 10 4 рентген до 10 6 рентген.

Вопросы непосредственного использования энергии ядерных процессов в химии активно разрабатываются коллективом Московского научно- исследовательского физико-химического института имени Л. Я. Карпова.

В настоящее время на химических заводах с помощью марганцовокислого калия производится окисление парафинов, в результате которого получается жирная кислота-исходное сырье для изготовления различных моющих средств.

Проведенные в институте исследования показали, что окислять парафины можно без катализатора, с помощью радиоактивных излучений. Получаемая в результате этого жирная кислота обладает более высокими качествами. Энергия ядерных процессов позволяет производить в данном случае более полное окисление.

Одним из исходных продуктов для изготовления пластмасс служит фенол, получаемый при окислении бензола с помощью катализатора. Обычно чтобы приготовить 1 кг фенола, требуется окислить 2 кг бензола. Лабораторные исследования в институте выявили возможность получения с помощью радиоактивных излучений из одного килограмма бензола одного килограмма фенола. Советские ученые достигли выхода вещества на затраченную энергию, в три раза большего, чем зарубежные ученые.

В сельском хозяйстве широко применяется гексахлоран. Чтобы изготовить этот продукт, производится хлорирование бензола. В результате этого процесса получается четыре изомера, из которых лишь один (^-изомер) обладает необходимыми качествами. Обычно наличие гамма-изомера составляет 12-15%. Использование радиоактивных излучений дало возможность увеличить содержание ^-изомера до 25%.

Установлено, что энергия атома способна воздействовать и на скорость процесса полимеризации.

Перспективна работа над синтезом ряда новых веществ. Ученые установили, что бензол при облучении в смеси с аммиаком дает прямо и непосредственно анилин. Работники института вносят значительный вклад в развитие радиационной химии. Среди них профессоры В. Веселовский и М. Проскурнин, кандидаты химических наук В. Карпов и А. Зимин, старшие научные сотрудники А. Балелко, В. Орехов и др. (Промышленно-экономическая газета, 4 нояб. 1956 г.)

Агротехника

Сотрудники лаборатории микробиологии и физиологии Научно-исследовательского института сельского хозяйства Юго-Востока СССР кандидаты наук А. Е. Фомин и Н. К. Астахова установили, что подкормка пшеницы и кукурузы органическим фосфором ускоряет их созревание. Это открытие имеет большое значение для Юго-Востока страны, где растение при более ранних сроках цветения может уйти от вредного действия засухи. Новый агротехнический прием будет также способствовать продвижению южных сортов на север.

Ученые института сельского хозяйства Юго- Востока СССР расширяют круг исследований с помощью метода меченых атомов. (Советская Россия, 16 сент. 1956 г.)

Всесоюзный научно-исследовательский институт зерна совместно с институтом биофизики Академии наук СССР разработал предварительный проект мощной установки для облучения зерна.

Установка предназначается для уничтожения насекомых, находящихся в зерне, с целью увеличения срока его хранения.

Проведены расчеты по выбору наиболее выгодных конфигураций облучателя, так как конфигурация облучателя в значительной мере влияет на производительность установки. В качестве источника -(-излучения предполагается использовать продукты деления, являющиеся отходами производства.

Установка сможет перерабатывать не менее 20 т зерна в час при дозе около 30 000 р. Предполагается, что установка будет транспортабельной.