Matumizi ya radioactivity kwa madhumuni ya amani. Faida na madhara ya mionzi ya mionzi

Mionzi ya mionzi (au mionzi ya ionizing) ni nishati ambayo hutolewa na atomi kwa namna ya chembe au mawimbi ya asili ya sumakuumeme. Binadamu wanakabiliwa na mfiduo kama huo kupitia vyanzo vya asili na vya anthropogenic.

Sifa ya faida ya mionzi imefanya iwezekane kuitumia kwa mafanikio katika tasnia, dawa, majaribio ya kisayansi na utafiti, kilimo na nyanja nyinginezo. Hata hivyo, pamoja na kuenea kwa jambo hili, tishio kwa afya ya binadamu limetokea. Kiwango kidogo cha mionzi ya mionzi inaweza kuongeza hatari ya kupata magonjwa makubwa.

Tofauti kati ya mionzi na mionzi

Mionzi, kwa maana pana, ina maana ya mionzi, yaani, kuenea kwa nishati kwa namna ya mawimbi au chembe. Mionzi ya mionzi imegawanywa katika aina tatu:

• mionzi ya alpha - flux ya nuclei ya heliamu-4;
• mionzi ya beta - mtiririko wa elektroni;
• Mionzi ya Gamma ni mkondo wa fotoni zenye nguvu nyingi.

Tabia za mionzi ya mionzi inategemea nishati yao, mali ya maambukizi na aina ya chembe zinazotolewa.

Mionzi ya alpha, ambayo ni mkondo wa corpuscles yenye chaji chanya, inaweza kucheleweshwa na hewa nene au nguo. Aina hii kivitendo haiingii ngozi, lakini inapoingia ndani ya mwili, kwa mfano, kwa njia ya kupunguzwa, ni hatari sana na ina athari mbaya kwa viungo vya ndani.

Mionzi ya Beta ina nishati zaidi - elektroni husogea kwa kasi kubwa na ni ndogo kwa saizi. Ndiyo maana aina hii mionzi hupenya kupitia nguo nyembamba na ngozi hadi ndani ya tishu. Mionzi ya Beta inaweza kulindwa kwa kutumia karatasi ya alumini yenye unene wa milimita chache au ubao nene wa mbao.

Mionzi ya Gamma ni mionzi yenye nguvu nyingi ya asili ya sumakuumeme ambayo ina uwezo mkubwa wa kupenya. Ili kulinda dhidi yake, unahitaji kutumia safu nene ya saruji au sahani ya metali nzito kama vile platinamu na risasi.

Hali ya radioactivity iligunduliwa mnamo 1896. Ugunduzi huo ulifanywa na mwanafizikia wa Ufaransa Becquerel. Radioactivity ni uwezo wa vitu, misombo, vipengele vya kutoa mionzi ya ionizing, yaani, mionzi. Sababu ya jambo hilo ni kutokuwa na utulivu kiini cha atomiki, ambayo hutoa nishati wakati wa kuoza. Kuna aina tatu za radioactivity:

• asili - tabia ya vipengele nzito, nambari ya serial ambayo ni kubwa kuliko 82;
• bandia - iliyoanzishwa mahsusi kwa msaada wa athari za nyuklia;
• induced - tabia ya vitu ambavyo wenyewe huwa chanzo cha mionzi ikiwa huwashwa sana.

Vipengele vilivyo na mionzi huitwa radionuclides. Kila mmoja wao ana sifa ya:

• nusu uhai;
• aina ya mionzi iliyotolewa;
• nishati ya mionzi;
• na mali nyingine.

Vyanzo vya mionzi

Mwili wa mwanadamu unakabiliwa mara kwa mara na mionzi ya mionzi. Takriban 80% ya kiasi kinachopokelewa kila mwaka hutoka kwa miale ya cosmic. Hewa, maji na udongo vina vipengele 60 vya mionzi ambavyo ni vyanzo vya mionzi ya asili. Kuu chanzo asili Mionzi inachukuliwa kuwa radoni ya gesi ya inert, iliyotolewa kutoka duniani na miamba. Radionuclides pia huingia mwili wa binadamu kupitia chakula. Baadhi ya mionzi ya ionizing ambayo watu huathirika nayo hutoka kwa vyanzo vilivyotengenezwa na binadamu, kuanzia jenereta za nyuklia na vinu vya nyuklia hadi mionzi inayotumika kwa matibabu na uchunguzi. Leo, vyanzo vya kawaida vya bandia vya mionzi ni:

• vifaa vya matibabu (chanzo kikuu cha anthropogenic cha mionzi);
• tasnia ya radiochemical (uchimbaji, uboreshaji wa mafuta ya nyuklia, usindikaji wa taka za nyuklia na urejeshaji wake);
• radionuclides kutumika katika kilimo na sekta ya mwanga;
• ajali katika mitambo ya radiochemical, milipuko ya nyuklia, kutolewa kwa mionzi
• Vifaa vya Ujenzi.

Kulingana na njia ya kupenya ndani ya mwili, mfiduo wa mionzi umegawanywa katika aina mbili: ndani na nje. Mwisho ni wa kawaida kwa radionuclides kutawanywa katika hewa (aerosol, vumbi). Wanaingia kwenye ngozi yako au nguo. Katika kesi hii, vyanzo vya mionzi vinaweza kuondolewa kwa kuosha. Mionzi ya nje husababisha kuchomwa kwa utando wa mucous na ngozi. Katika aina ya ndani, radionuclide huingia kwenye damu, kwa mfano kwa sindano ndani ya mshipa au kupitia jeraha, na huondolewa kwa excretion au tiba. Mionzi kama hiyo husababisha tumors mbaya.

Asili ya mionzi inategemea sana eneo la kijiografia- katika baadhi ya maeneo, viwango vya mionzi vinaweza kuwa mamia ya mara zaidi ya wastani.

Athari za mionzi kwenye afya ya binadamu

Mionzi ya mionzi, kwa sababu ya athari yake ya ionizing, husababisha uundaji wa itikadi kali ya bure katika mwili wa binadamu - molekuli zenye fujo za kemikali ambazo husababisha uharibifu wa seli na kifo.

Seli za njia ya utumbo, mifumo ya uzazi na hematopoietic ni nyeti sana kwao. Mionzi ya miale huvuruga kazi yao na kusababisha kichefuchefu, kutapika, kutofanya kazi vizuri kwa matumbo, na homa. Kwa kuathiri tishu za jicho, inaweza kusababisha cataract ya mionzi. Matokeo ya mionzi ya ionizing pia ni pamoja na uharibifu kama vile sclerosis ya mishipa, kuzorota kwa kinga, na uharibifu wa vifaa vya maumbile.

Mfumo wa usambazaji wa data ya urithi una shirika nzuri. Radikali za bure na derivatives zao zinaweza kuharibu muundo wa DNA, carrier wa habari za maumbile. Hii inasababisha mabadiliko yanayoathiri afya ya vizazi vijavyo.

Asili ya athari za mionzi ya mionzi kwenye mwili imedhamiriwa na mambo kadhaa:

• aina ya mionzi;
• nguvu ya mionzi;
• sifa za mtu binafsi za mwili.

Madhara ya mionzi ya mionzi yanaweza yasionekane mara moja. Wakati mwingine matokeo yake yanaonekana baada ya muda muhimu. Aidha, dozi moja kubwa ya mionzi ni hatari zaidi kuliko yatokanayo na muda mrefu kwa dozi ndogo.

Kiasi cha mionzi inayofyonzwa ina sifa ya thamani inayoitwa Sievert (Sv).

• Mionzi ya asili ya kawaida haizidi 0.2 mSv/h, ambayo inalingana na microroentgens 20 kwa saa. Wakati X-ray ya jino, mtu hupokea 0.1 mSv.

• Dozi moja ya kuua ni 6-7 Sv.

Utumiaji wa mionzi ya ionizing

Mionzi ya mionzi hutumiwa sana katika teknolojia, dawa, sayansi, viwanda vya kijeshi na nyuklia na maeneo mengine ya shughuli za binadamu. Jambo hili linatokana na vifaa kama vile vigunduzi vya moshi, jenereta za nguvu, kengele za icing na viyoyozi vya hewa.

Katika dawa, mionzi ya mionzi hutumiwa katika tiba ya mionzi kutibu saratani. Mionzi ya ionizing imefanya iwezekanavyo kuunda radiopharmaceuticals. Kwa msaada wao, uchunguzi wa uchunguzi unafanywa. Vyombo vya kuchambua utungaji wa misombo na sterilization hujengwa kwa misingi ya mionzi ya ionizing.

Ugunduzi wa mionzi ya mionzi ilikuwa, bila kuzidisha, mapinduzi - matumizi ya jambo hili ilileta ubinadamu. ngazi mpya maendeleo. Walakini, hii pia ilisababisha tishio kwa mazingira na afya ya binadamu. Katika suala hili, kudumisha usalama wa mionzi ni kazi muhimu ya wakati wetu.

Ni kiini gani katika dutu ya mionzi kitakachooza kwanza, kipi kitaoza baadaye, na ni kipi kitakachoharibika mwisho? Wanafizikia wanadai kuwa haiwezekani kujua: kuoza kwa nucleus moja au nyingine ya radionuclide ni tukio la random. Wakati huo huo, tabia ya dutu ya mionzi kwa ujumla inatii mifumo wazi.

Hebu tujifunze kuhusu nusu ya maisha

Ikiwa unachukua chupa ya glasi iliyofungwa iliyo na kiasi fulani cha Radon-220, inageuka kuwa baada ya karibu 56 s idadi ya atomi za Radoni kwenye chupa itapungua kwa nusu, zaidi ya 56 s ijayo - kwa nusu nyingine, nk. , ni wazi kwamba kwa nini muda wa 56 s unaitwa nusu ya maisha ya Radon-220.

nusu ya maisha T 1/2 ni kiasi cha kimwili ambacho kina sifa ya radionuclide na ni sawa na wakati ambapo nusu ya idadi inayopatikana ya nuclei ya radionuclide fulani huharibika.

Nusu ya maisha ya baadhi ya radionuclides

Sehemu ya SI ya nusu ya maisha ni ya pili:

Kila radionuclide ina nusu yake ya maisha (tazama meza).

Sampuli ina atomi 6.4 10 20 za Iodini-131. Ni atomi ngapi za Iodini-131 zitakuwa kwenye sampuli baada ya siku 16?

Tunafafanua shughuli ya chanzo cha mionzi

Uranium-238 na Radium-226 zote ni α-radioactive (viini vyake vinaweza kuoza kuwa chembe α na kiini cha binti kinacholingana).

Ni kutoka kwa sampuli gani chembe nyingi za alfa zitatolewa katika sekunde 1 ikiwa idadi ya atomi za Uranium-238 na Radium-226 ni sawa?

Tunatumahi kuwa umejibu swali kwa usahihi na, kwa kuzingatia kwamba nusu ya maisha ya radionuclides hizi hutofautiana kwa karibu mara milioni 3, tuligundua kuwa wakati huo huo, kuoza zaidi kwa α kutatokea kwenye sampuli ya radium kuliko kwenye urani. sampuli.

Kiasi halisi kiidadi sawa na idadi ya miozo inayotokea katika chanzo cha mionzi kwa kila wakati wa kitengo inaitwa shughuli ya chanzo cha mionzi.

Shughuli ya chanzo cha mionzi inawakilishwa na ishara A. Kitengo cha shughuli cha SI ni becquerel.

Mchele. 24.1. Grafu ya shughuli ya Radium-226 dhidi ya wakati. Nusu ya maisha ya Radium-226 ni miaka 1600

Historia ya ugunduzi wa isotopu bandia za mionzi

Isotopu ya kwanza ya mionzi ya bandia (15P) ilipatikana mnamo 1934 na wanandoa wa Frederic na Irene Joliot-Curie. Kwa kuwasha alumini na chembe za alpha, waliona utoaji wa neutroni, ambayo ni, athari ifuatayo ya nyuklia ilitokea:

Mwanafizikia wa Kiitaliano Enrico Fermi anajulikana kwa mafanikio kadhaa, lakini alipokea tuzo yake ya juu zaidi - Tuzo la Nobel - kwa ugunduzi wa mionzi ya bandia iliyosababishwa na nyutroni za polepole. Siku hizi, njia ya mionzi ya neutroni inatumika sana katika tasnia kupata isotopu za mionzi.

1 Bq ni shughuli ya chanzo cha mionzi ambapo tukio 1 la kuoza hutokea katika sekunde 1:

1 Bq ni shughuli ya chini sana, kwa hivyo hutumia kitengo cha ziada cha shughuli - curie (Ci):

Je, vitengo hivi vinaitwa baada ya wanasayansi gani? Walifanya uvumbuzi gani?

Ikiwa sampuli ina atomi za radionuclide moja tu, basi shughuli ya sampuli hii inaweza kuamua na formula:

ambapo N ni idadi ya atomi za radionuclide kwenye sampuli kwa wakati fulani; λ - mara kwa mara kuoza kwa mionzi radionuclide (idadi ya kimwili ambayo ni tabia ya radionuclide na inahusiana na nusu ya maisha kwa uwiano:

Baada ya muda, idadi ya nuclei ya radionuclide isiyoharibika katika sampuli ya mionzi hupungua, na kwa hiyo shughuli za sampuli hupungua (Mchoro 24.1).

Tunajifunza kuhusu matumizi ya isotopu za mionzi

Uwepo wa radionuclides katika kitu unaweza kugunduliwa na mionzi. Tayari umegundua kuwa nguvu ya mionzi inategemea aina ya radionuclide na wingi wake, ambayo hupungua kwa muda. Yote hii ni msingi wa matumizi ya isotopu za mionzi, ambazo wanafizikia wamejifunza kuzalisha bandia. Isotopu bandia za mionzi sasa zimepatikana kwa kila kipengele cha kemikali kinachopatikana katika asili.

Maelekezo mawili ya matumizi ya isotopu ya mionzi yanaweza kutofautishwa.

Mchele. 24.2. Ili kujua jinsi mimea inachukua mbolea za phosphate, isotopu ya mionzi ya Fosforasi huongezwa kwa mbolea hizi, kisha mimea inachunguzwa kwa ajili ya mionzi na kiasi cha fosforasi iliyoingizwa imedhamiriwa.

Mchele. 24.3. Matumizi ya γ-mionzi kwa matibabu ya saratani. Ili kuzuia γ-rays kuharibu seli zenye afya, mihimili kadhaa dhaifu ya γ-ray hutumiwa ambayo inalenga tumor.

1. Matumizi ya isotopu zenye mionzi kama viashirio. Radioactivity ni aina ya alama ambayo unaweza kuamua uwepo wa kitu, kufuatilia tabia ya kipengele wakati wa kimwili na. michakato ya kibiolojia nk (tazama, kwa mfano, Mchoro 24.2).

2. Matumizi ya isotopu za mionzi kama vyanzo vya γ-mionzi (tazama, kwa mfano, Mchoro 24.3).

Hebu tuangalie mifano michache.

Tunapata jinsi isotopu za mionzi hutumiwa kutambua magonjwa

Mwili wa mwanadamu una uwezo wa kukusanya fulani vitu vya kemikali. Inajulikana, kwa mfano, kwamba tezi ya tezi hukusanya iodini, tishu za mfupa hukusanya fosforasi, kalsiamu na strontium, ini hukusanya rangi fulani, nk Kiwango cha mkusanyiko wa vitu hutegemea hali ya afya ya chombo. Kwa mfano, na ugonjwa wa Graves, shughuli za tezi ya tezi huongezeka kwa kasi.

Ni rahisi kufuatilia kiasi cha iodini kwenye tezi ya tezi kwa kutumia isotopu yake ya γ-radioactive. Mali ya kemikali ya iodini ya mionzi na imara ni sawa, hivyo Iodini-131 ya mionzi itajilimbikiza kwa njia sawa na isotopu yake imara. Ikiwa tezi ya tezi ni ya kawaida, basi muda baada ya kuanzishwa kwa Iodini-131 ndani ya mwili, mionzi ya γ kutoka kwayo itakuwa na kiwango fulani cha mojawapo. Lakini ikiwa tezi ya tezi inafanya kazi kwa njia isiyo ya kawaida, basi nguvu ya γ-mionzi itakuwa ya juu isiyo ya kawaida au, kinyume chake, chini. Njia sawa hutumiwa kusoma kimetaboliki katika mwili, kutambua tumors, nk.

Ni wazi kwamba, kwa kutumia njia hizi za uchunguzi, ni muhimu kupima kwa uangalifu kiasi cha dawa ya mionzi ili mionzi ya ndani iwe na kiwango cha chini. athari mbaya kwenye mwili wa mwanadamu.

Kuamua umri wa vitu vya kale

Mchele. 24.4. 1 g ya kaboni iliyopatikana kutoka kwa mti mdogo ina shughuli ya 14-15 Bq (hutoa 14-15 β-chembe kwa pili). Miaka 5700 baada ya kifo cha mti, idadi ya kuoza kwa β kwa sekunde hupunguzwa kwa nusu.

Mchele. 24.5. Bidhaa za kawaida za matibabu: sindano, mifumo ya uongezaji damu, n.k. husafishwa kabisa kwa kutumia γ-mionzi kabla ya kutumwa kwa mtumiaji.

Daima kuna kiasi fulani cha β-radioactive Carbon-14 (^C) katika angahewa ya dunia, ambayo hutokana na Nitrojeni kama matokeo. mmenyuko wa nyuklia na neutroni. Kama sehemu ya kaboni dioksidi, isotopu hii inachukuliwa na mimea, na kupitia kwao na wanyama. Wakati mnyama au mmea ni hai, maudhui ya kaboni ya mionzi ndani yake bado haibadilika. Baada ya kusitishwa kwa shughuli muhimu, kiasi cha kaboni ya mionzi katika mwili huanza kupungua, na shughuli za β-radiation pia hupungua. Kujua kwamba nusu ya maisha ya Carbon-14 ni miaka 5,700, umri wa uvumbuzi wa archaeological unaweza kuamua (Mchoro 24.4).

Tunatumia γ-mionzi katika teknolojia

Wachunguzi wa kasoro ya Gamma ni muhimu sana katika teknolojia, kwa msaada ambao wanaangalia, kwa mfano, ubora wa viungo vya svetsade. Ikiwa bwana aliunganisha bawaba kwenye lango na akafanya kasoro, baada ya muda bawaba zitaanguka. Hii haifurahishi, lakini hali hiyo inaweza kurekebishwa. Lakini ikiwa kasoro hutokea wakati wa kulehemu kwa vipengele vya kimuundo vya daraja au nyuklia, msiba hauwezi kuepukika. Kwa sababu ya ukweli kwamba mionzi ya γ huingizwa kwa njia tofauti na chuma kigumu na chuma kilicho na voids, kigunduzi cha dosari ya gamma "huona" nyufa ndani ya chuma, na kwa hivyo hugundua kasoro katika hatua ya utengenezaji wa muundo.

Kuharibu vijidudu kwa mionzi

Inajulikana kuwa kipimo fulani cha mionzi huua viumbe. Lakini sio viumbe vyote vinavyofaa kwa wanadamu. Kwa hivyo, madaktari wanafanya kazi kila wakati ili kuondoa vijidudu vya pathogenic. Kumbuka: katika hospitali huosha sakafu na suluhisho maalum, kuwasha chumba na taa ya ultraviolet, na kutibu. vyombo vya matibabu nk Taratibu kama hizo huitwa kutokwa na maambukizo na kutoweka.

Vipengele vya γ-mionzi ilifanya iwezekanavyo kuweka mchakato wa sterilization kwa misingi ya viwanda (Mchoro 24.5). Sterilization kama hiyo inafanywa katika mitambo maalum

Na ulinzi wa kuaminika kutoka kwa mionzi ya kupenya. Isotopu zilizoundwa kwa njia ya Cobalt na Cesium hutumiwa kama chanzo cha γ-rays.

Kujifunza kutatua matatizo

Kazi. Amua wingi wa Radium-226 ikiwa shughuli yake ni 5 Ci. Kiwango cha kuoza kwa mionzi ya Radium-226 ni 1.37 · 10 11 s 1 .

Uchambuzi wa shida ya mwili, tafuta mfano wa hisabati

Ili kutatua tatizo, tutatumia formula ya kuamua shughuli: A = AN. Kujua shughuli, tunapata nambari N ya atomi za Radium. Uzito wa dutu unaweza kuamua kwa kuzidisha idadi ya atomi kwa wingi wa atomi moja: m = N ■ m 0 .

Kutoka kwa kozi ya kemia unajua:

Mole 1 ya dutu ina N A = 6.02 atomi 10;

molekuli ya molar ya dutu (molekuli 1 mol).

Misa ya atomiki

Hebu tujumuishe

Wakati ambapo nusu ya idadi inayopatikana ya nuclei ya kuoza kwa radionuclide inaitwa nusu ya maisha T 1/2. Nusu ya maisha ni tabia ya radionuclide iliyotolewa. Kiasi halisi ambacho kiidadi ni sawa na idadi ya miozo inayotokea katika chanzo fulani cha mionzi kwa kila wakati wa kitengo inaitwa shughuli ya chanzo cha mionzi. Ikiwa chanzo kina atomi za radionuclide moja tu, shughuli A ya chanzo inaweza kuamuliwa na fomula A = AN, ambapo N ni idadi ya atomi za radionuclide katika sampuli; λ ni mionzi ya kuoza mara kwa mara ya radionuclide. Kitengo cha SI cha shughuli ni becquerel (Bq).

Baada ya muda, shughuli za sampuli ya mionzi hupungua, na hii hutumiwa kuamua umri wa uvumbuzi wa archaeological.

Isotopu za bandia hutumiwa kwa sterilization ya vifaa vya matibabu, utambuzi na matibabu ya magonjwa, kugundua kasoro katika metali, nk.

Maswali ya kudhibiti

1. Eleza nusu ya maisha. Kiasi hiki cha kimwili kina sifa gani? 2. Ni shughuli gani ya chanzo cha mionzi? 3. Kitengo cha shughuli cha SI ni nini? 4. Je, shughuli ya radionuclide inahusiana vipi na kuoza kwake kwa mionzi mara kwa mara? 5. Je, shughuli ya sampuli ya radionuclide inabadilika kwa wakati? Ikiwa inabadilika, kwa nini na jinsi gani? 6. Toa mifano ya matumizi ya isotopu zenye mionzi.

Zoezi namba 24

1. Kuna idadi sawa ya nuclei ya Yoda-131, Radon-220 na Uranium-235. Ni radionuclide gani iliyo na nusu ya maisha ndefu zaidi? Ni sampuli gani iliyo na shughuli kubwa zaidi katika wakati huu? Eleza jibu lako.

2. Sampuli ina atomi 2 10 20 za Iodini-131. Amua ni viini vingapi vya iodini kwenye sampuli vitaoza ndani ya saa moja. Shughuli ya Iodini-131 wakati huu inachukuliwa kuwa haijabadilika. Kiwango cha kuoza kwa mionzi ya Iodini-131 ni 9.98 · 10 -7 s -1.

3. Nusu ya maisha ya Carbon-14 ya mionzi ni miaka 5700. Je, idadi ya atomi za Carbon-14 ilipungua mara ngapi kwenye mti wa msonobari miaka 17,100 iliyopita?

4. Kuamua nusu ya maisha ya radionuclide ikiwa, kwa muda wa 1.2 s, idadi ya nuclei iliyooza ilifikia 75% ya idadi yao ya awali.

5. Sampuli ya mionzi kwa sasa ina moles 0.05 za Radon-220. Amua shughuli ya Radon-220 kwenye sampuli.

6. Leo, masomo ya kimetaboliki katika mwili wa binadamu kwa kutumia isotopu za mionzi inachukuliwa kuwa mojawapo ya muhimu zaidi. Hasa, ikawa kwamba kwa muda mfupi mwili ni karibu kurejeshwa kabisa. Tumia vyanzo vya ziada vya habari ili kujifunza zaidi kuhusu masomo haya.

Fizikia na teknolojia katika Ukraine

Kituo cha Sayansi cha Kitaifa "Taasisi ya Fizikia na Teknolojia ya Kharkiv"

(KIPT) ni kituo cha kisayansi maarufu duniani. Ilianzishwa mnamo 1928 kwa mpango wa msomi A.F. Ioffe kama Taasisi ya Fizikia na Teknolojia ya Kiukreni kwa madhumuni ya utafiti katika uwanja wa fizikia ya nyuklia na fizikia ya hali dhabiti.

Tayari mnamo 1932, taasisi hiyo ilipata matokeo bora - mgawanyiko wa kiini cha atomi ya Lithium ulifanyika. Baadaye, hidrojeni ya kioevu na heliamu zilipatikana katika hali ya maabara, rada ya kwanza ya tatu-dimensional ilijengwa, na masomo ya kwanza ya teknolojia ya utupu wa juu yalifanywa, ambayo ilitumika kama msukumo wa maendeleo ya mwelekeo mpya wa kimwili na kiteknolojia - madini ya utupu. Wanasayansi wa taasisi hiyo walichukua nafasi muhimu katika kutatua matatizo ya kutumia nishati ya atomiki.

Kwa miaka mingi, wanafizikia mashuhuri walifanya kazi katika NSC KIPT: I. V. Obreimov, L. D. Landau, I. V. Kurchatov, K. D. Sinelnikov, L. V. Shubnikov, A. I. Leipunsky, E. M. Lifshits, I. M. Lifshits, A.ven I. , V. E. Ivanov , Ya. B. Fainberg, D. V. Volkov na kadhalika. Shule za kisayansi zinazojulikana ulimwenguni kote ziliundwa katika taasisi hiyo.

Kiongeza kasi cha elektroni cha mstari mkubwa zaidi katika CIS na seti ya vifaa vya nyuklia "Uragan" ziko kwenye NSC KIPT.

Mkurugenzi mkuu wa kituo hicho ni mwanafizikia maarufu wa Kiukreni, msomi wa NASU Nikolai Fedorovich Shulga.

Hii ni nyenzo ya maandishi

Dawa. Radiamu na radioisotopu zingine zinazotokea asili hutumika sana katika utambuzi na matibabu ya saratani. Matumizi ya radioisotopu ya bandia kwa kusudi hili imeongeza kwa kiasi kikubwa ufanisi wa matibabu. Kwa mfano, iodini ya mionzi, iliyoletwa ndani ya mwili kwa namna ya suluhisho la iodidi ya sodiamu, hujilimbikiza kwa hiari kwenye tezi ya tezi na kwa hiyo hutumiwa katika mazoezi ya kliniki ili kuamua kutofanya kazi kwa tezi ya tezi na katika matibabu ya ugonjwa wa Graves. Kutumia salini yenye alama ya sodiamu, kiwango cha mzunguko wa damu hupimwa na patency ya mishipa ya damu ya mwisho imedhamiriwa. Fosforasi ya mionzi hutumiwa kupima kiasi cha damu na kutibu erythremia.

Utafiti wa kisayansi. Vifuatiliaji vya mionzi, vilivyoletwa kwa kiasi kidogo katika mifumo ya kimwili au kemikali, hufanya iwezekanavyo kufuatilia mabadiliko yote yanayotokea ndani yao. Kwa mfano, kwa kukuza mimea katika angahewa ya kaboni dioksidi yenye mionzi, wanakemia waliweza kuelewa maelezo mafupi ya jinsi mimea hufanyiza wanga tata kutoka kwa kaboni dioksidi na maji. Kama matokeo ya mlipuko unaoendelea wa angahewa ya dunia na miale ya anga ya juu ya nishati, nitrojeni-14 iliyopatikana ndani yake, ikikamata nyutroni na kutoa protoni, inabadilika kuwa kaboni-14 ya mionzi. Kwa kudhani kuwa ukubwa wa mlipuko wa mabomu na, kwa hivyo, kiwango cha usawa cha kaboni-14 kimebaki bila kubadilika katika milenia ya hivi karibuni, na kwa kuzingatia nusu ya maisha ya C-14 kutoka kwa shughuli zake za mabaki, inawezekana kuamua umri wa kupatikana mabaki ya wanyama na mimea (radiocarbon dating). Njia hii ilifanya iwezekane kufikia sasa kwa uhakika mkubwa maeneo yaliyogunduliwa ya mwanadamu wa kabla ya historia ambayo yalikuwepo zaidi ya miaka 25,000 iliyopita.

Wilson chumba(aka chumba cha ukungu) - mojawapo ya vyombo vya kwanza katika historia vya kurekodi ufuatiliaji (nyimbo) za chembe za kushtakiwa.

Ilianzishwa na mwanafizikia wa Scotland Charles Wilson kati ya 1910 na 1912. Kanuni ya uendeshaji wa kamera hutumia hali ya condensation ya mvuke supersaturated: wakati vituo yoyote condensation kuonekana katika kati ya mvuke supersaturated (hasa, ions kuambatana na athari ya chembe chaji haraka), matone madogo ya fomu kioevu juu yao. Matone haya yanafikia ukubwa muhimu na yanaweza kupigwa picha. Chanzo cha chembe zinazochunguzwa kinaweza kupatikana ndani ya chumba au nje yake (katika kesi hii, chembe huruka kupitia dirisha ambalo ni wazi kwao).

Mnamo 1927, mwanafizikia wa Soviet P. L. Kapitsa D. V. Skobeltsyn alipendekeza kuweka kamera katika uwanja wenye nguvu wa sumaku unaopinda nyimbo ili kujifunza sifa za upimaji wa chembe (kwa mfano, wingi na kasi).

Chumba cha wingu ni chombo kilicho na kifuniko cha kioo na pistoni katika sehemu ya chini, iliyojaa mvuke iliyojaa ya maji, pombe au ether. Mvuke huo husafishwa kabisa na vumbi ili hakuna vituo vya kufidia kwa molekuli za maji kabla ya chembe kuruka. Wakati pistoni inapopunguzwa, kutokana na upanuzi wa adiabatic mvuke hupungua na inakuwa supersaturated. Chembe iliyochajiwa inayopita kwenye chemba huacha msururu wa ayoni kwenye njia yake. Mvuke huganda kwenye ioni, na kufanya njia ya chembe kuonekana.

Chumba cha wingu kilichukua jukumu kubwa katika kusoma muundo wa maada. Kwa miongo kadhaa, ilibaki kuwa chombo pekee cha uchunguzi wa kuona wa mionzi ya nyuklia na utafiti wa miale ya cosmic:

Mnamo 1930, L.V. MysovskysR. A. Eichelberger alifanya majaribio ya rubidium katika chumba cha wingu na kurekodi utoaji wa chembe-β. Baadaye, mionzi ya asili ya isotopu 87 Rb iligunduliwa.

Mnamo 1934, L. V. Mysovsky na M. S. Eigenson alifanya majaribio ambayo, kwa kutumia chumba cha wingu, kuwepo kwa neutroni katika utungaji wa mionzi ya cosmic ilithibitishwa.

Mnamo 1927, Wilson alipokea Tuzo la Nobel katika Fizikia kwa uvumbuzi wake. Baadaye, chumba cha mawingu kilitoa nafasi kwa vyumba vya cheche kama njia kuu ya kusoma mionzi.

Maudhui

Utangulizi 3
1 Mionzi 5
1.1 Aina za kuoza kwa mionzi na mionzi 5
1.2 Sheria ya Kuoza kwa Mionzi 7
1.3 Mwingiliano wa mionzi ya mionzi na maada na vihesabio
mionzi 8
1.4 Uainishaji wa vyanzo vya mionzi ya mionzi na isotopu za mionzi 10
2 Mbinu za uchanganuzi kulingana na vipimo vya mionzi 12
2.1 Matumizi ya mionzi ya asili katika uchanganuzi 12
2.2 Uchambuzi wa uamilisho 12
2.3 Mbinu ya dilution ya isotopu 14
2.4 Titration ya radiometriki 14
3 Utumiaji wa mionzi 18
3.1 Utumiaji wa vifuatiliaji vya mionzi katika kemia ya uchanganuzi 18
3.2 Utumiaji wa isotopu zenye mionzi 22
Hitimisho 25
Orodha ya vyanzo vilivyotumika 26

Utangulizi

Mbinu za uchanganuzi kulingana na mionzi ziliibuka wakati wa maendeleo ya fizikia ya nyuklia, kemia ya redio na teknolojia ya nyuklia na sasa zinatumika kwa mafanikio katika uchanganuzi mbali mbali, pamoja na tasnia na huduma ya kijiolojia.
Faida kuu za mbinu za uchambuzi kulingana na kipimo cha mionzi ya mionzi ni kizingiti cha chini cha kugundua cha kipengele kilichochambuliwa na utofauti mkubwa. Uchanganuzi wa uanzishaji wa mionzi una kizingiti cha chini kabisa cha ugunduzi kati ya mbinu zingine zote za uchanganuzi (10 -15 g). Faida ya baadhi ya mbinu za radiometriki ni uchambuzi bila uharibifu wa sampuli, na faida ya mbinu kulingana na kipimo cha mionzi ya asili ni kasi ya uchambuzi. Kipengele muhimu cha njia ya radiometriki ya dilution ya isotopu iko katika uwezekano wa kuchambua mchanganyiko wa vitu vilivyo na kemikali sawa na mali za uchambuzi, kama vile zirconium - hafnium, niobium - tantalum, nk.
Shida za ziada katika kufanya kazi na dawa za mionzi ni kwa sababu ya mali ya sumu ya mionzi ya mionzi, ambayo haisababishi athari ya haraka katika mwili na kwa hivyo kugumu utumiaji wa hatua muhimu. Hii inaimarisha hitaji la uzingatiaji mkali wa tahadhari za usalama wakati wa kufanya kazi na dawa za mionzi. Katika hali muhimu, kazi na vitu vyenye mionzi hufanyika kwa msaada wa kinachojulikana kama manipulators katika vyumba maalum, na mchambuzi mwenyewe anabaki kwenye chumba kingine, amelindwa kwa uaminifu kutokana na athari za mionzi ya mionzi.
Isotopu za mionzi hutumiwa katika njia zifuatazo za uchambuzi:

njia ya uwekaji mbele ya kipengele cha mionzi;
njia ya dilution ya isotopu;
titration radiometric;
uchambuzi wa uanzishaji;
ufafanuzi kulingana na vipimo vya mionzi ya isotopu zinazotokea kiasili.

Katika mazoezi ya maabara, titration radiometric hutumiwa kiasi mara chache. Utumiaji wa uchambuzi wa uanzishaji unahusishwa na matumizi ya vyanzo vyenye nguvu vya neutroni za joto, na kwa hivyo njia hii bado ni ya matumizi mdogo.
Katika hili kazi ya kozi Misingi ya kinadharia ya njia za uchambuzi zinazotumia uzushi wa radioactivity na matumizi yao ya vitendo huzingatiwa.

1 Mionzi

1.1 Aina za kuoza na mionzi ya mionzi

Mionzi ni mabadiliko ya hiari (kuoza) ya kiini cha atomi ya kipengele cha kemikali, na kusababisha mabadiliko katika nambari yake ya atomiki au mabadiliko ya idadi ya wingi. Kwa mabadiliko haya ya kiini, mionzi ya mionzi hutolewa.
Ugunduzi wa radioactivity ulianza 1896, wakati A. Becquerel aligundua kwamba uranium kuwaka hutoa mionzi, ambayo aliita radioactive (kutoka redio - emit na activas - ufanisi).
Mionzi ya mionzi hutokea wakati wa kuoza kwa hiari kwa kiini cha atomiki. Aina kadhaa za kuoza kwa mionzi na mionzi
mionzi.
1) ?-Mtengano. Kuoza kwa kiini kwa kutolewa kwa?-chembe, ambazo ni He 2+ nuclei. Kwa mfano,
Ra > Rn + Yeye;
U > Th + ? (Yeye).

Kwa mujibu wa sheria ya uhamisho wa mionzi, wakati wa ?-kuoza atomu hupatikana ambayo nambari yake ya atomiki ni vitengo viwili, na ambayo molekuli ya atomiki ni vitengo vinne chini ya ile ya atomi ya awali.
2) ?-Mtengano. Kuna aina kadhaa za?-kuoza: elektroniki?-kuoza; positron?-kuoza; K-kunyakua. Wakati wa elektroniki?-kuoza, kwa mfano,

Sn > Y + ? - ;
P > S + ? -.

Neutroni ndani ya kiini hugeuka kuwa protoni. Wakati chembe iliyoshtakiwa vibaya inatolewa, nambari ya atomiki ya kipengele huongezeka kwa moja, na wingi wa atomiki kiutendaji haibadiliki.
Wakati wa positron?-kuoza, positroni (? + -chembe) hutolewa kutoka kwa kiini cha atomiki, na kisha kugeuka kuwa nyutroni ndani ya kiini. Kwa mfano:

Muda wa maisha wa positron ni mfupi, kwani wakati inapogongana na elektroni, maangamizi hutokea, ikifuatana na utoaji wa ?-quanta.
Katika kukamata K, kiini cha atomi huchukua elektroni kutoka kwa ganda la elektroni lililo karibu (kutoka kwa ganda la K) na moja ya protoni za kiini hubadilishwa kuwa neutroni.
Kwa mfano,
Cu >Ni+n
K + e - = Ar + hv

Moja ya elektroni za shell ya nje hupita mahali pa bure katika K-shell, ambayo inaambatana na utoaji wa X-rays ngumu.
3) Mgawanyiko wa hiari. Ni kawaida kwa vipengele vya jedwali la upimaji la D.I. Mendeleev na Z> 90. Wakati wa mgawanyiko wa hiari, atomi nzito hugawanywa katika vipande, ambavyo kwa kawaida ni vipengele vilivyo katikati ya meza ya L.I. Mendeleev. Utengano wa moja kwa moja na kuoza kwa β huzuia uzalishwaji wa vipengele vipya vya transuranium.
Mtiririko? na?-chembe huitwa ipasavyo? na?-mionzi. Kwa kuongeza, ?-mionzi inajulikana. Hizi ni oscillations za sumakuumeme na urefu mfupi sana wa wimbi. Kimsingi, mionzi ya γ iko karibu na X-rays ngumu na inatofautiana nayo katika asili yake ya nyuklia. Mionzi ya X-ray hutokea wakati wa mabadiliko katika shell ya elektroni ya atomi, na mionzi ya α hutolewa na atomi za msisimko zinazotokana na kuoza kwa mionzi (? na?).
Kama matokeo ya kuoza kwa mionzi, vitu hupatikana ambavyo, kulingana na malipo ya viini (nambari ya serial), lazima ziwekwe kwenye seli zilizochukuliwa tayari za jedwali la upimaji na vitu vilivyo na nambari sawa ya atomiki, lakini misa tofauti ya atomiki. Hizi ni zinazoitwa isotopu. Sifa zao za kemikali huchukuliwa kuwa haziwezi kutofautishwa, kwa hivyo mchanganyiko wa isotopu kawaida huzingatiwa kama kipengele kimoja. Uthabiti wa muundo wa isotopiki katika idadi kubwa ya athari za kemikali wakati mwingine huitwa sheria ya kudumu ya muundo wa isotopiki. Kwa mfano, potasiamu katika misombo ya asili ni mchanganyiko wa isotopu, 93.259% kutoka 39 K, 6.729% kutoka 41 K na 0.0119% kutoka 40 K (K-capture na?-decay). Calcium ina isotopu sita thabiti na nambari za molekuli 40, 42, 43, 44, 46 na 48. Katika uchambuzi wa kemikali na athari zingine nyingi uwiano huu unabaki bila kubadilika, kwa hivyo athari za kemikali hazitumiwi kutenganisha isotopu. Mara nyingi, michakato mbalimbali ya kimwili hutumiwa kwa kusudi hili - kuenea, kunereka au electrolysis.
Kitengo cha shughuli za isotopu ni becquerel (Bq), sawa na shughuli ya nuclide katika chanzo cha mionzi ambayo tukio moja la kuoza hutokea katika 1 s.

1.2 Sheria ya kuoza kwa mionzi

Mionzi inayoonekana katika viini vilivyopo katika hali ya asili inaitwa asili; mionzi ya nuclei inayopatikana kupitia athari za nyuklia inaitwa bandia.
Hakuna tofauti ya kimsingi kati ya mionzi ya asili na ya asili. Mchakato wa mabadiliko ya mionzi katika visa vyote viwili hutii sheria sawa - sheria ya mabadiliko ya mionzi:

Ikiwa t = 0, basi const = -lg N 0. Hatimaye

Ambapo A ni shughuli kwa wakati t; A 0 - shughuli katika t = 0.
Milinganyo (1.3) na (1.4) inabainisha sheria ya kuoza kwa mionzi. Katika kinetiki, hizi hujulikana kama milinganyo ya mpangilio wa kwanza. Nusu ya maisha T1/2 kawaida huonyeshwa kama tabia ya kiwango cha kuoza kwa mionzi, ambayo, kama?, ni tabia ya kimsingi ya mchakato ambao hautegemei kiwango cha dutu.
Nusu ya maisha ni kipindi cha muda ambacho kiasi fulani cha dutu ya mionzi hupunguzwa kwa nusu.
Maisha ya nusu ya isotopu tofauti hutofautiana sana. Inaanzia takriban miaka 10 hadi 10 hadi sehemu ndogo za sekunde. Kwa kweli, vitu vilivyo na nusu ya maisha ya dakika 10 - 15. na ndogo ni vigumu kutumia katika maabara. Isotopu zilizo na maisha marefu ya nusu pia hazifai katika maabara, kwani katika kesi ya uchafuzi wa bahati mbaya wa vitu vilivyo karibu na vitu hivi, kazi maalum itahitajika ili kuchafua chumba na vyombo.

1.3 Mwingiliano wa mionzi ya mionzi na maada na vihesabio

mionzi

Kama matokeo ya mwingiliano wa mionzi ya mionzi na jambo, ionization na msisimko wa atomi na molekuli za dutu ambayo hupita hufanyika. Mionzi pia hutoa athari za mwanga, picha, kemikali na kibaolojia. Mionzi ya mionzi husababisha idadi kubwa ya athari za kemikali katika gesi, suluhu, na vitu vikali. Kawaida hujumuishwa katika kundi la athari za kemikali za mionzi. Hii ni pamoja na, kwa mfano, mtengano (radiolysis) ya maji na malezi ya hidrojeni, peroxide ya hidrojeni na radicals mbalimbali zinazoingia kwenye athari za redox na vitu vilivyoyeyushwa.
Mionzi ya mionzi husababisha mabadiliko mbalimbali ya radiochemical ya misombo mbalimbali ya kikaboni - amino asidi, asidi, alkoholi, ethers, nk. Mionzi mikali ya mionzi husababisha mirija ya glasi kung'aa na athari zingine kadhaa ndani yabisi. Mbinu mbalimbali za kugundua na kupima mionzi zinatokana na utafiti wa mwingiliano wa mionzi ya mionzi na jambo.
Kulingana na kanuni ya uendeshaji, counters ya mionzi ya mionzi imegawanywa katika vikundi kadhaa.
Vihesabu vya ionization. Hatua yao inategemea tukio la ionization au kutokwa kwa gesi kunakosababishwa na ionization wakati chembe za mionzi au?-quanta huingia kwenye kaunta. Miongoni mwa vifaa vingi vinavyotumia ionization, kawaida ni chumba cha ionization na counter ya Geiger-Muller, ambayo imeenea zaidi katika maabara ya uchambuzi wa kemikali na radiochemical.
Kwa maabara ya radiochemical na zingine, tasnia hutoa vitengo maalum vya kuhesabu.
Vihesabio vya scintillation. Uendeshaji wa vihesabio hivi unatokana na msisimko wa atomi za scintillator kwa ?-quanta au chembe ya mionzi inayopita kwenye kaunta. Atomi za msisimko, kurudi kwenye hali ya kawaida, hutoa mwanga wa mwanga.
Katika kipindi cha awali cha kusoma michakato ya nyuklia, hesabu ya kichocheo cha kuona ilichukua jukumu muhimu, lakini baadaye ilibadilishwa na kaunta ya juu zaidi ya Geiger-Müller. Hivi sasa, njia ya scintillation tena imetumika sana kwa kutumia photomultiplier.
Kaunta za Cherenkov. Uendeshaji wa counters hizi ni msingi wa matumizi ya athari ya Cherenkov, ambayo inajumuisha utoaji wa mwanga wakati chembe ya kushtakiwa inakwenda kwenye dutu ya uwazi, ikiwa kasi ya chembe huzidi kasi ya mwanga katika kati hii. Ukweli wa kasi ya superluminal ya chembe katika kati iliyotolewa, bila shaka, haipingana na nadharia ya uhusiano, kwani kasi ya mwanga katika kati yoyote daima ni chini ya utupu. Kasi ya mwendo wa chembe katika dutu inaweza kuwa kubwa zaidi kuliko kasi ya mwanga katika dutu hii, wakati inabaki kwa wakati mmoja chini ya kasi ya mwanga katika utupu, kwa mujibu kamili wa nadharia ya uhusiano. Vipimo vya Cherenkov hutumiwa kwa ajili ya utafiti na chembe za haraka sana, kwa ajili ya utafiti katika nafasi, nk, kwa kuwa kwa msaada wao idadi ya sifa nyingine muhimu za chembe zinaweza kuamua (nishati zao, mwelekeo wa harakati, nk).

1.4 Uainishaji wa vyanzo vya mionzi ya mionzi na

isotopu za mionzi

Vyanzo vya mionzi ya mionzi imegawanywa katika kufungwa na wazi. Imefungwa - lazima iwe na hewa. Fungua - vyanzo vyovyote vya mionzi vinavyovuja ambavyo vinaweza kuunda uchafuzi wa mionzi ya hewa, vifaa, nyuso za meza, kuta, nk.
Wakati wa kufanya kazi na vyanzo vilivyofungwa, tahadhari muhimu ni mdogo kwa ulinzi kutoka kwa mionzi ya nje.
Vyanzo vya mionzi vilivyofungwa vilivyo na shughuli zaidi ya 0.2 g-eq. Radiamu lazima iwekwe ndani vifaa vya kinga na udhibiti wa kijijini na umewekwa katika vyumba vyenye vifaa maalum.
Wakati wa kufanya kazi na vyanzo vilivyofungwa vya shughuli za chini, skrini zinapaswa kutumiwa ambazo zinafaa kwa unene na nyenzo kwa aina na nishati ya mionzi ya chanzo cha mionzi, pamoja na zana za mbali, matumizi ambayo inapaswa kupunguza kipimo hadi kiwango cha juu kinachoruhusiwa. . Maabara wakati wa kufanya kazi na vyanzo vilivyofungwa inaweza kuwa ya kawaida.
Wakati wa kufanya kazi na vyanzo vya wazi, ni muhimu kuzingatia: radiotoxicity jamaa ya isotopu, ambayo inategemea nusu ya maisha yake, aina na nishati ya mionzi; shughuli mahali pa kazi; hali ya kimwili ya dutu; kipengele cha kazi.
Kwa kila isotopu ya mionzi, mkusanyiko wa juu unaoruhusiwa (MAC) katika hewa ya majengo ya kazi imeanzishwa.
Kulingana na kupungua kwa kiwango cha sumu ya mionzi, isotopu za mionzi zimegawanywa katika vikundi vinne vya viwango vya juu vinavyoruhusiwa:
Kundi A - isotopu za sumu ya juu ya radiotoxic (kiwango cha juu kinachoruhusiwa sio zaidi ya
1 10 -13 curie/l): 90 Sr, 226 Ra, 239 Pu, nk.
Kundi B - isotopu za sumu kali ya mionzi (MPC kutoka 1 10 -13 hadi 1 10 -11 curie/l): 22 Na, 45 Ca, 60 Co, 89 Sr, 110 Ag, 131 I, 137 Cs, l41 Ce, 210 Pb , U (est.), nk.
Kundi B - isotopu za wastani wa sumu ya mionzi (MPC kutoka 1 10 -11 hadi 1 10 -9 curie/l): 24 Na, 32 P, 35 S, 36 C1, 42 K, 56 Mn, 55, 59 Fe, 69 Zn, 76 Kama, 82 Br, 124, 125 Sb, 140 Ba, nk.
Kundi D - isotopu za kiwango cha chini cha radiotoxicity (MPC kutoka 1 10 -9 curie / l): 3 H, 14 C, nk.

2 Mbinu za uchanganuzi kulingana na vipimo vya mionzi

2.1 Matumizi ya mionzi ya asili katika uchanganuzi

Vipengele ambavyo kwa asili vina mionzi vinaweza kuhesabiwa na mali hii. Hizi ni U, Th, Ra, Ac, nk, zaidi ya vipengele 20 kwa jumla. Kwa mfano, potasiamu inaweza kuamua na mionzi yake katika suluhisho katika mkusanyiko wa 0.05 M. Uamuzi wa vipengele mbalimbali kwa mionzi yao kawaida hufanywa kwa kutumia grafu ya calibration inayoonyesha utegemezi wa shughuli kwa asilimia ya kipengele kinachoamuliwa au na njia ya nyongeza.
Njia za radiometric ni muhimu sana katika kazi ya kutafuta wanajiolojia, kwa mfano wakati wa uchunguzi wa amana za urani.

2.2 Uchambuzi wa uamilisho

Inapokabiliwa na neutroni, protoni, na chembe nyingine zenye nishati nyingi, vipengele vingi visivyo na mionzi huwa mionzi. Uchambuzi wa uamilisho unatokana na kipimo cha mionzi hii. Kwa ujumla, chembe yoyote inaweza kutumika kwa ajili ya mnururisho; mchakato wa kuwasha na nyutroni ni wa umuhimu mkubwa wa vitendo. Matumizi ya chembe za kushtakiwa kwa kusudi hili inahusisha kushinda matatizo makubwa zaidi ya kiufundi kuliko katika kesi ya neutroni. Vyanzo vikuu vya nyutroni kwa uchanganuzi wa uanzishaji ni mtambo wa nyuklia na kinachojulikana kama vyanzo vya portable (radium-beryllium, nk). Katika hali ya mwisho,?-chembe zinazotokana na kuoza kwa kipengele chochote?-amilifu (Ra, Rn, nk.) huingiliana na viini vya beriliamu, ikitoa neutroni:
9 Kuwa + 4 Yeye > 12 C + n

Neutroni huingia kwenye mmenyuko wa nyuklia na vijenzi vya sampuli iliyochambuliwa, kwa mfano:
55 Mn + n = 56 Mn au Mn (n,?) 56 Mn
Mionzi 56 Mn huharibika na nusu ya maisha ya saa 2.6:

56 Mn > 56 Fe +

Ili kupata habari kuhusu utungaji wa sampuli, radioactivity yake inapimwa kwa muda fulani na curve inayotokana inachambuliwa (Mchoro 2.1). Wakati wa kufanya uchambuzi kama huo, ni muhimu kuwa na data ya kuaminika juu ya nusu ya maisha ya isotopu mbalimbali ili kufafanua curve ya muhtasari.

Mchoro 2.1 - Kupungua kwa mionzi kwa muda

Chaguo jingine la uchanganuzi wa kuwezesha ni mbinu ya ?-spectroscopy, kulingana na kupima ?-wigo wa miale ya sampuli. Nishati ya?-mionzi ni ya ubora, na kiwango cha kuhesabu ni sifa ya kiasi cha isotopu. Vipimo vinafanywa kwa kutumia spectrometers multichannel na scintillation au semiconductor counters. Hii ni njia ya haraka zaidi na maalum zaidi, ingawa ni nyeti kidogo, ya uchambuzi kuliko uchambuzi wa radiokemikali.
Faida muhimu ya uchanganuzi wa uanzishaji ni kikomo chake cha chini cha kugundua. Kwa msaada wake, hadi 10 -13 - 10 -15 g ya dutu inaweza kugunduliwa chini ya hali nzuri. Katika baadhi ya matukio maalum iliwezekana kufikia mipaka ya kugundua hata chini. Kwa mfano, hutumiwa kufuatilia usafi wa silicon na germanium katika sekta ya semiconductor, kuchunguza maudhui ya uchafu hadi 10 -8 - 10 -9%. Yaliyomo kama haya hayawezi kuamuliwa na njia yoyote isipokuwa uchanganuzi wa kuwezesha. Wakati wa kupata vipengele vizito vya jedwali la upimaji, kama vile mendelevium na kurchatovium, watafiti waliweza kuhesabu karibu kila atomi ya kipengele kilichosababisha.
Hasara kuu ya uchambuzi wa uanzishaji ni wingi wa chanzo cha neutroni, pamoja na muda mrefu wa mara nyingi wa mchakato wa kupata matokeo.

2.3 Mbinu ya dilution ya isotopu

Inashauriwa kutumia njia ya dilution ya isotopu kwa uamuzi wa kiasi cha vipengele vya mchanganyiko vigumu kutenganisha na mali zinazofanana.Kwa njia hii, ni muhimu kutenganisha sio dutu yote iliyoamuliwa, lakini sehemu yake tu katika hali safi iwezekanavyo. Njia ya dilution ya isotopu inafungua uwezekano mpya katika uchambuzi wa mchanganyiko tata na vipengele ambavyo vinafanana katika mali zao za kemikali na uchambuzi. Kwa mfano, wakati wa kuchambua mchanganyiko wa zirconium - hafnium au niobium - tantalum, unaweza kupata mvua safi ya moja ya vipengele, lakini mvua haitakuwa kamili. Ikiwa mvua kamili itafikiwa, mvua itakayotokana itachafuliwa na kipengele cha analogi. Katika njia ya dilution ya isotopu, mvua isiyo kamili hufanyika na, kwa kutumia vipimo vya shughuli, maudhui ya kipengele kilichochambuliwa hupatikana kwa usahihi unaofaa. Mbinu kama hiyo pia hutumiwa wakati wa kuchambua mchanganyiko anuwai wa vitu vya kikaboni.

2.4 Titration ya radiometriki

Katika titration ya radiometriki, kiashiria ni isotopu za mionzi za vipengele. Kwa mfano, wakati wa kutengeneza fosforasi na magnesiamu, kiasi kidogo cha fosfati iliyo na mionzi P* huletwa kwenye suluhisho linalochambuliwa.

Mabadiliko ya shughuli wakati wa uwekaji alama huu yanaweza kuonekana kwenye Mchoro 2.2a. Ufafanuzi wa picha wa sehemu ya usawa pia umeonyeshwa hapa. Kabla ya hatua ya usawa, shughuli ya suluhisho itapungua kwa kasi, kwani dutu ya mionzi itapita kutoka kwenye suluhisho hadi kwenye mvua. Baada ya hatua ya usawa, shughuli ya suluhisho itabaki karibu mara kwa mara na ndogo sana.
Kama inavyoonekana kutoka kwa Mchoro 2.2, b, kuongeza fosforasi ya hidrojeni kwenye suluhisho kwa uhakika wa usawa hautasababisha kuongezeka kwa shughuli ya suluhisho, kwani isotopu ya mionzi itapita. Baada ya hatua ya usawa, shughuli ya suluhisho huanza kuongezeka kwa uwiano wa mkusanyiko wa phosphate ya hidrojeni.

A) - mabadiliko katika shughuli ya suluhisho la phosphate iliyo na wakati wa titration na suluhisho; b) - mabadiliko katika shughuli ya ufumbuzi wakati titrated na phosphate zenye.
Mchoro 2.2 - Aina za mikunjo ya titration ya radiometriki

Athari za kiashiria cha radiometriki lazima zikidhi mahitaji ambayo kawaida hutumika kwa athari za uchambuzi wa titrimetric (kasi na ukamilifu wa majibu, uthabiti wa muundo wa bidhaa ya athari, nk). Hali ya wazi ya utumiaji wa mmenyuko katika njia hii pia ni mpito wa bidhaa ya mmenyuko kutoka kwa suluhisho iliyochambuliwa hadi awamu nyingine ili kuondoa kuingiliwa katika kuamua shughuli ya suluhisho. Awamu hii ya pili mara nyingi ni mvua inayounda. Kuna njia zinazojulikana ambapo bidhaa ya mmenyuko hutolewa kwa kutengenezea kikaboni. Kwa mfano, wakati wa kuweka cations nyingi kwa dithizone, klorofomu au tetrakloridi ya kaboni hutumiwa kama dondoo. Matumizi ya mchimbaji hufanya iwezekanavyo kuanzisha kwa usahihi uhakika wa usawa, kwa kuwa katika kesi hii uamuzi wake unaweza kupima shughuli za awamu zote mbili.

2.5 Athari ya Mössbauer

Athari iligunduliwa mwaka wa 1958 na R. P. Mossbauer. Chini ya jina hili, matukio ya utoaji, unyonyaji na kutawanyika kwa ?-quanta kwa nuclei za atomiki mara nyingi huunganishwa bila matumizi ya nishati kwenye kurudi kwa nuclei. Ufyonzwaji wa ?-mionzi kwa kawaida huchunguzwa, kwa hivyo athari ya Mössbauer mara nyingi pia huitwa ?-resonance spectroscopy (GRS).
Wakati ?-quanta inapotolewa, kiini cha atomiki hurudi katika hali yake ya kawaida. Hata hivyo, nishati ya mionzi iliyotolewa itatambuliwa si tu kwa tofauti katika hali ya nishati ya kiini katika hali ya msisimko na ya kawaida. Kwa sababu ya sheria ya uhifadhi wa kasi, kiini hupata kile kinachoitwa kurudi nyuma. Hii inaongoza kwa ukweli kwamba katika kesi ya atomi ya gesi, nishati ya mionzi iliyotolewa itakuwa chini ya kesi wakati emitter iko katika mwili imara. Katika kesi ya mwisho, hasara za nishati kutokana na kurudi nyuma hupunguzwa kwa thamani isiyo na maana. Kwa hivyo, γ-quanta ya mionzi iliyotolewa bila recoil inaweza kufyonzwa na atomi zisizo na msisimko za kipengele sawa. Hata hivyo, tofauti katika mazingira ya kemikali ya kiini cha emitter na kiini cha kunyonya husababisha tofauti fulani katika hali ya nishati ya nuclei, ya kutosha kuzuia ufyonzaji wa resonant wa γ quanta kutokea. Tofauti katika hali ya nishati ya nuclei hulipwa kwa kiasi kikubwa kwa kutumia athari ya Doppler, kulingana na ambayo mzunguko wa mionzi (katika kesi hii, nishati ya ?-quanta) inategemea kasi ya harakati. Kwa kasi fulani ya harakati ya emitter (au absorber, kwa kuwa tu kasi yao ya jamaa ya mambo ya harakati), ngozi ya resonant hutokea. Utegemezi wa nguvu ya kunyonya?-quanta kwenye kasi ya harakati huitwa wigo wa Mössbauer. Wigo wa kawaida wa Mössbauer umewasilishwa katika Mchoro 2.3, ambapo kiwango cha hesabu, sawia kinyume chake, kinapangwa kama kipimo cha nguvu ya kunyonya.

Mchoro 2.3 - wigo wa kunyonya wa Mössbauer

Kasi ya harakati ya sampuli au emitter kawaida haizidi sentimita kadhaa kwa sekunde. Wigo wa Mössbauer ni sifa muhimu sana ya dutu. Inaruhusu mtu kuhukumu asili ya dhamana ya kemikali katika misombo inayojifunza, muundo wao wa kielektroniki na vipengele vingine na mali.

3 Maombi ya radioactivity

3.1 Utumiaji wa vifuatiliaji vya mionzi katika kemia ya uchanganuzi

Matumizi ya radionuclides katika kemia ya uchambuzi ni tofauti sana. Njia ya uchambuzi wa kiasi, kwa kuzingatia ukweli kwamba katika michakato mbalimbali ya kemikali, radioactivity maalum

Ambapo ni mionzi ya sampuli, iliyoonyeshwa kwa becquerels, na ni wingi wa sampuli ya analyte, ambayo radionuclide inasambazwa sawasawa, inabaki mara kwa mara kwa sampuli nzima na kwa sehemu yake yoyote.
Hebu tuchunguze jaribio la kubainisha shinikizo la mvuke wa chuma kigumu sana-tete-tete na kinzani kama tungsten. Tungsten-185 iliyotengenezwa kwa njia ya mionzi inaweza kutumika kama lebo. Hebu tuandae tungsten ya chuma iliyo na alama hii na kuamua shughuli zake maalum. Ifuatayo, tutakusanya mvuke za chuma ambazo zilivukiza kutoka kwa uso wa tungsten kwa joto lililochaguliwa na zilikuwa na kiasi fulani cha mvuke. Chini ya hali sawa ambayo waliamua, tutapata shughuli za mvuke hizi. Ni dhahiri kwamba wingi wa mvuke

Ifuatayo, ukijua kiasi cha mvuke, unaweza kupata wiani wake kwa joto la majaribio, na kisha, kwa kutumia habari kuhusu muundo wa mvuke, na shinikizo lake.
Vile vile, kwa kutumia lebo ya mionzi, unaweza kupata mkusanyiko wa dutu katika suluhisho na kuamua, kwa mfano, mkusanyiko wake katika suluhisho lililojaa. Vivyo hivyo, mtu anaweza kupata wingi wa dutu iliyobaki baada ya uchimbaji ndani mazingira ya majini, na kupita katika awamu ya kikaboni. Ifuatayo, inawezekana kuhesabu mgawo wa usambazaji kati ya awamu za dutu iliyotolewa (hapa matumizi ya vifuatiliaji vya mionzi ni muhimu wakati mgawo wa usambazaji ni wa juu sana na hakuna mbinu nyingine za uchambuzi za kuamua kiasi cha chini zaidi cha dutu iliyotolewa. iliyobaki katika awamu ya maji).
Matumizi ya tracers ya mionzi katika njia ya dilution ya isotopu ni ya awali. Tuseme unahitaji kuamua yaliyomo katika asidi yoyote ya amino katika mchanganyiko wa asidi ya amino na mali sawa, na haiwezekani kufanya mgawanyo kamili (kiasi) wa asidi ya amino kwa kutumia njia za kemikali, lakini kuna njia ambayo hukuruhusu kujitenga. yao kutoka kwa mchanganyiko ndani fomu safi sehemu ndogo ya asidi hii ya amino (kwa mfano, kutumia chromatography). Tatizo sawa hutokea wakati wa kuamua maudhui ya lanthanide yoyote katika mchanganyiko wa lanthanides na wakati wa kuamua ambayo kemikali huunda hii au kipengele hicho kinapatikana kwa asili, kwa mfano, katika mto au maji ya bahari.
Hebu tutumie sehemu ya ioni za iodini kwa wingi na shughuli ili kuamua jumla ya maudhui ya iodini katika maji ya bahari. Hebu tuanzishe ioni hizi zilizo na lebo ya iodidi kwenye sampuli iliyochanganuliwa na tuipatie joto ili lebo ya mionzi isambazwe sawasawa juu ya aina zote za kemikali zilizo na iodini zinazopatikana katika maji ya bahari (aina kama hizi katika kesi hii ni iodidi, iodate na ioni za muda). Ifuatayo, kwa kutumia nitrati ya fedha, tutatenga sehemu ndogo ya ioni za iodidi kwa namna ya mvua ya AgI na kuamua wingi wake na mionzi. Ikiwa jumla ya maudhui ya iodini katika sampuli ni sawa, basi inageuka kuwa

Kutumia mbinu tofauti kidogo, inawezekana kupata maudhui ya iodini ya maji ya bahari kwa namna ya ioni za iodidi. Ili kufanya hivyo, baada ya kuanzisha lebo ya mionzi kwenye sampuli, hali zinapaswa kuundwa chini ya ambayo isotopu ya kubadilishana (kubadilishana atomi za iodini) kati ya ioni za iodini na aina nyingine zilizo na iodini (iodate na ioni za muda) hazifanyiki (kwa hili unahitaji tumia suluhisho la baridi na mazingira ya neutral). Kwa kutenga zaidi sehemu ndogo ya ioni za iodidi kutoka kwa maji ya bahari kwa kutumia precipitant - nitrati ya fedha katika mfumo wa AgI (sehemu ya uzito) na kupima mionzi yake, kwa kutumia formula (3.5) mtu anaweza kupata maudhui ya ioni za iodidi katika sampuli.

Utumiaji wa atomi za mionzi pia ndio msingi wa njia ya ulimwengu wote, nyeti sana ya kemia ya uchanganuzi kama uchanganuzi wa kuwezesha. Wakati wa kufanya uchambuzi wa uanzishaji, ni muhimu, kwa kutumia mmenyuko unaofaa wa nyuklia, kuamsha atomi za kipengele kilichowekwa kwenye sampuli, yaani, kuwafanya kuwa mionzi. Mara nyingi, uchambuzi wa uanzishaji unafanywa kwa kutumia chanzo cha neutroni. Ikiwa, kwa mfano, ni muhimu kupata maudhui ya kipengele cha nadra cha dysprosium Dy katika mwamba imara, endelea kama ifuatavyo.
Kwanza, mfululizo wa sampuli hutayarishwa zenye viwango tofauti vya Dy vinavyojulikana (kuchukuliwa, kwa mfano, katika mfumo wa DyF 3 au Dy 2 O 3 - atomi za oksijeni na florini hazijaamilishwa na neutroni). Sampuli hizi huwashwa chini ya hali sawa na flux ya neutroni sawa. Chanzo cha nutroni kinachohitajika kwa majaribio haya ni ampoule ndogo (ya ukubwa wa kalamu) iliyo na nyenzo inayotoa neutroni (kwa mfano, mchanganyiko wa americium-241 na berili). Chanzo kama hicho cha nutroni kinaweza kuhifadhiwa kwa usalama kwa kuiweka kwenye shimo lililotengenezwa katikati ya kizuizi cha parafini cha ukubwa wa ndoo ya maji.
Kwa irradiation, sampuli zilizo na maudhui ya dysprosium inayojulikana huwekwa kwenye visima vilivyo kwenye kizuizi cha parafini na iko kwenye umbali sawa kutoka kwa chanzo (Mchoro 3.1).

1 - kizuizi cha mafuta ya taa, 2 - chanzo cha neutroni ya ampoule,
3 - sampuli za irradiated.
Mchoro 3.1 - Mpango wa uchambuzi wa uanzishaji wa neutroni

Sampuli za mwamba uliochambuliwa huwekwa kwenye visima sawa. Chini ya ushawishi wa neutroni, mmenyuko wa nyuklia 164 Dy(n, g) 165 Dy hutokea katika sampuli. Baada ya muda fulani (kwa mfano, baada ya masaa 6), sampuli zote zinaondolewa kwenye visima na shughuli zao zinapimwa chini ya hali sawa. Kulingana na data ya kipimo cha shughuli za dawa, grafu ya urekebishaji imeundwa katika kuratibu "maudhui ya dysprosium kwenye sampuli - shughuli za dawa", na kutoka kwayo yaliyomo kwenye nyenzo zilizochambuliwa hupatikana (Mchoro 3.2).

Mchoro 3.2 - Grafu ya utegemezi wa shughuli iliyorekodiwa/sampuli zilizoamilishwa na neutroni kwenye wingi wa m ya dysprosiamu katika sampuli. Sampuli iliyochanganuliwa ina takriban 3 µg ya dysprosium

Njia ya uchambuzi wa uanzishaji ni nzuri si tu kwa sababu ya unyeti wake wa juu. Kwa kuwa mionzi ya radionuclides inayoundwa wakati wa uanzishaji inatofautiana katika aina na nishati, wakati wa kutumia vifaa vya radiometric ya spectrometric inakuwa inawezekana kuamua wakati huo huo hadi vipengele 10-15 katika sampuli baada ya uanzishaji wake.
Na faida moja muhimu zaidi ya uchanganuzi wa uanzishaji: radionuclides mara nyingi huundwa kama matokeo ya uanzishaji na neutroni kuoza haraka sana, ili baada ya muda kitu kilichochambuliwa kinageuka kuwa kisicho na mionzi. Kwa hivyo, katika hali nyingi, uchambuzi wa uanzishaji ni uchambuzi ambao hauhusiani na uharibifu wa kitu kilichochambuliwa. Hii ni muhimu hasa linapokuja suala la kuamua utungaji wa uvumbuzi wa archaeological, meteorites na sampuli nyingine za kipekee.

3.2 Matumizi ya isotopu zenye mionzi

Mojawapo ya tafiti bora zaidi zilizofanywa kwa kutumia "atomi zilizowekwa alama" ilikuwa utafiti wa kimetaboliki katika viumbe. Imethibitishwa kuwa kwa muda mfupi mwili unakaribia upya kabisa. Atomi zinazounda hubadilishwa na mpya. Iron tu, kama majaribio ya masomo ya isotopu ya damu yameonyesha, ni ubaguzi kwa sheria hii. Iron ni sehemu ya hemoglobin ya seli nyekundu za damu. Wakati atomi za chuma zenye mionzi zilipoletwa ndani ya chakula, iligunduliwa kwamba oksijeni ya bure iliyotolewa wakati wa usanisinuru awali ilikuwa sehemu ya maji, si kaboni dioksidi. Isotopu za mionzi hutumiwa katika dawa kwa utambuzi na kwa madhumuni ya matibabu. Sodiamu ya mionzi, hudungwa kwa kiasi kidogo ndani ya damu, hutumiwa kuchunguza mzunguko wa damu; iodini huwekwa kwa nguvu kwenye tezi ya tezi, hasa katika ugonjwa wa Graves. Kwa kuchunguza uwekaji wa iodini ya mionzi kwa kutumia mita, utambuzi unaweza kufanywa haraka. Dozi kubwa za iodini ya mionzi husababisha uharibifu wa sehemu ya tishu zinazoendelea isivyo kawaida, na kwa hivyo iodini ya mionzi hutumiwa kutibu ugonjwa wa Graves. Mionzi mikali ya cobalt hutumiwa katika matibabu ya saratani (bunduki ya cobalt).
Utumizi wa isotopu zenye mionzi kwenye tasnia sio pana sana. Mfano mmoja wa hii ni njia ifuatayo ya kufuatilia uvaaji wa pete ya pistoni katika injini za mwako wa ndani. Kwa kuwasha pete ya pistoni na nyutroni, husababisha athari za nyuklia ndani yake na kuifanya kuwa na mionzi. Wakati injini inafanya kazi, chembe za nyenzo za pete huingia kwenye mafuta ya kulainisha. Kwa kuchunguza kiwango cha radioactivity katika mafuta baada ya muda fulani wa operesheni ya injini, kuvaa pete ni kuamua. Isotopu za mionzi hufanya iwezekanavyo kuhukumu uenezi wa metali, michakato katika tanuu za mlipuko, nk.
Mionzi yenye nguvu kutoka kwa dawa za mionzi hutumiwa kusoma muundo wa ndani wa castings za chuma ili kugundua
kasoro.
Isotopu za mionzi zinazidi kutumika katika kilimo. Umwagiliaji wa mbegu za mimea (pamba, kabichi, radishes, nk) na dozi ndogo za ?-rays kutoka kwa dawa za mionzi husababisha ongezeko kubwa la mavuno. Dozi kubwa ya mionzi husababisha mabadiliko katika mimea na microorganisms, ambayo katika baadhi ya matukio
na kadhalika.................

Utangulizi ……………………………………………………………………………

Utumiaji wa vyanzo vya mionzi katika anuwai

nyanja za shughuli za binadamu ……………………………………………………….3.

Sekta ya kemikali

Uchumi wa mijini

Sekta ya matibabu

Sterilization ya mionzi ya bidhaa na vifaa

Uzalishaji wa pacemaker za radioisotopu

Mionzi ya kabla ya kupanda ya mbegu na mizizi

Utambuzi wa radioisotopu (kuanzishwa kwa dawa ya mionzi mwilini)

Taka zenye mionzi, matatizo ya utupaji wake …………………..8

Ukosefu wa maendeleo ya mbinu …………………………………………………….12

Shinikizo kutoka kwa hali ya nje………………………………………………………..13

Uamuzi na utata wa kiteknolojia wa tatizo………………………….13

Kutokuwa na uhakika wa dhana……………………………………………………….14

Marejeleo……………………………………………………….16

Utangulizi

Hivi sasa, ni vigumu kupata tawi la sayansi, teknolojia, viwanda, kilimo na dawa ambapo vyanzo vya radioactivity (isotopu za mionzi) hazitumiwi. Isotopu za mionzi za bandia na asili ni zana yenye nguvu na hila ya kuunda njia nyeti za uchambuzi na udhibiti katika tasnia, zana ya kipekee ya utambuzi wa matibabu na matibabu ya magonjwa mabaya ya tumor. dawa ya ufanisi athari kwa vitu anuwai, pamoja na zile za kikaboni. Matokeo muhimu zaidi yalipatikana kwa kutumia isotopu kama vyanzo vya mionzi. Uundaji wa mitambo yenye vyanzo vyenye nguvu vya mionzi ya mionzi ilifanya iwezekanavyo kuitumia kufuatilia na kudhibiti michakato ya kiteknolojia; uchunguzi wa kiufundi; matibabu ya magonjwa ya binadamu; kupata mali mpya ya vitu; kubadilisha nishati ya kuoza ya vitu vyenye mionzi kuwa joto na umeme, n.k. Mara nyingi kwa madhumuni haya, isotopu kama vile ⁶⁰CO, ⁹⁰Sr, ¹³⁷C na isotopu za plutonium hutumiwa. Ili kuzuia vyanzo kutoka kwa unyogovu, zinakabiliwa na mahitaji kali ya upinzani wa mitambo, joto na kutu. Hii inatoa dhamana ya kudumisha mshikamano katika kipindi chote cha uendeshaji wa chanzo.

Matumizi ya vyanzo vya mionzi katika nyanja mbalimbali za shughuli za binadamu.

Sekta ya kemikali

Urekebishaji wa mionzi-kemikali ya kitambaa cha polyamide ili kuipa sifa ya haidrofili na ya antistatic.

Marekebisho vifaa vya nguo kupata mali zinazofanana na pamba.

Kupata vitambaa vya pamba na mali ya antimicrobial.

Marekebisho ya mionzi ya kioo ili kuzalisha bidhaa za kioo za rangi mbalimbali.

Mionzi vulcanization ya vifaa vya mpira-kitambaa.

Marekebisho ya mionzi mabomba ya polyethilini kuongeza upinzani wa joto na upinzani kwa mazingira ya fujo.

Kuponya mipako ya rangi kwenye nyuso mbalimbali.

Sekta ya mbao

Kama matokeo ya mionzi mbao laini hupata uwezo mdogo sana wa kunyonya maji, utulivu wa juu wa vipimo vya kijiometri na ugumu wa juu (uzalishaji wa parquet ya mosaic).

Uchumi wa mijini

Matibabu ya mionzi na disinfection ya maji machafu.

Sekta ya matibabu

Sterilization ya mionzi ya bidhaa na vifaa

Aina mbalimbali za bidhaa zinazoweza kudhibiti mionzi ni pamoja na zaidi ya vitu elfu moja, ikiwa ni pamoja na sindano zinazoweza kutupwa, mifumo ya huduma ya damu, vyombo vya matibabu, suture na vifaa vya kuvalia, viungo mbalimbali bandia vinavyotumika katika upasuaji wa moyo na mishipa, kiwewe na mifupa. Faida kuu ya sterilization ya mionzi ni kwamba inaweza kufanywa mara kwa mara kwa njia ya juu. Inafaa kwa sterilization bidhaa za kumaliza, iliyofungwa katika vyombo vya usafiri au vifungashio vya pili, na inatumika pia kwa ajili ya usafishaji wa bidhaa na nyenzo za thermolabile.

Uzalishaji wa pacemaker za radioisotopu na vifaa vya nishati kulingana na ²³⁸Pu. Zikiwa zimepandikizwa ndani ya mwili wa binadamu, hutumiwa kutibu matatizo mbalimbali ya midundo ya moyo ambayo hayawezi kuvumilika kwa dawa. Utumiaji wa chanzo cha nguvu cha radioisotopu huongeza kutegemewa kwao, huongeza maisha yao ya huduma hadi miaka 20, na huwarejesha wagonjwa kwenye maisha ya kawaida kwa kupunguza idadi ya operesheni za kurudia za kupandikiza kipima moyo.

Sekta ya kilimo na chakula

Kilimo ni eneo muhimu la matumizi ya mionzi ya ionizing. Hadi sasa, katika mazoezi ya kilimo na utafiti wa kisayansi wasifu wa kilimo, maeneo makuu yafuatayo ya matumizi ya radioisotopes yanaweza kutofautishwa:

Umwagiliaji wa vitu vya kilimo (haswa mimea) na kipimo cha chini ili kuchochea ukuaji na maendeleo yao;

Utumiaji wa mionzi ya ionizing kwa mutagenesis ya mionzi na uteuzi wa mmea;

Kutumia njia ya sterilization ya mionzi ili kukabiliana na wadudu wa mimea ya kilimo.

Mionzi ya kabla ya kupanda ya mbegu na mizizi(ngano, shayiri, mahindi, viazi, beets, karoti) husababisha upandaji bora wa mbegu na mizizi, kuongeza kasi ya michakato ya ukuaji wa mmea (precocity), huongeza upinzani wa mmea. mambo yasiyofaa mazingira.

Katika uwanja wa ufugaji, utafiti wa mutagenesis unafanywa. Lengo ni kuchagua macromutations kwa ajili ya maendeleo ya aina za mazao ya juu. Mabadiliko ya mionzi ya riba tayari yamepatikana kwa zaidi ya mazao 50.

Utumiaji wa mionzi ya ionizing kuzuia wadudu kwenye lifti na maghala kunaweza kupunguza upotevu wa mazao kwa hadi 20%.

Inajulikana kwamba ionizing γ-mionzi huzuia kuota kwa viazi na vitunguu, hutumiwa kwa disinfestation ya matunda yaliyokaushwa, huzingatia chakula, kupunguza kasi ya uharibifu wa microbiological na kupanua maisha ya rafu ya matunda, mboga mboga, nyama na samaki. Uwezekano wa kuharakisha mchakato wa kuzeeka wa vin na cognac, kubadilisha kiwango cha kukomaa kwa matunda, kuondoa. harufu mbaya maji ya dawa. Katika sekta ya canning (samaki, nyama na maziwa, mboga mboga na matunda), sterilization ya chakula cha makopo hutumiwa sana. Ikumbukwe kwamba utafiti wa bidhaa za chakula zilizopigwa ulionyesha kuwa bidhaa za γ-irradiated hazina madhara.

Tulichunguza matumizi ya radioisotopu maalum kwa tasnia ya kibinafsi. Kwa kuongezea, radioisotopu za redio hutumiwa katika tasnia kwa madhumuni yafuatayo:

Kupima viwango vya kuyeyuka kwa kioevu;

Upimaji wa msongamano wa vinywaji na massa;

Kuhesabu vitu kwenye chombo;

Kupima unene wa nyenzo;

Kupima unene wa barafu kwenye ndege na magari mengine;

Upimaji wa wiani na unyevu wa udongo;

Ugunduzi usio na uharibifu wa γ-kasoro wa vifaa vya bidhaa.

Vifaa vya matibabu ya radioisotopu, pamoja na uchunguzi wa kliniki wa radioisotopu, wamepata matumizi ya kliniki moja kwa moja katika mazoezi ya matibabu.

γ-vifaa vya matibabu kwa γ-mnururisho wa nje vimeboreshwa. Vifaa hivi vimepanua kwa kiasi kikubwa uwezekano wa γ -tiba ya mbali ya uvimbe kupitia utumiaji wa chaguzi tuli na za rununu za miale.

Inatumika kwa maeneo maalum ya tumor chaguzi mbalimbali na njia za matibabu ya mionzi. Tiba za kudumu za miaka mitano kwa hatua ya 1, 2 na 3 zilipatikana, kwa mtiririko huo, katika

90-95, 75-85 na 55-60% ya wagonjwa. Jukumu chanya la tiba ya mionzi katika matibabu ya saratani ya matiti, mapafu, esophagus, cavity ya mdomo, larynx, kibofu cha mkojo na viungo vingine pia inajulikana.

Utambuzi wa radioisotopu (kuanzishwa kwa dawa ya mionzi mwilini) imekuwa sehemu muhimu ya mchakato wa uchunguzi katika hatua zote za maendeleo ya ugonjwa au tathmini ya hali ya kazi ya viumbe vyenye afya. Radioisotopu masomo ya uchunguzi inaweza kupunguzwa kwa sehemu kuu zifuatazo:

Uamuzi wa radioactivity ya mwili mzima, sehemu zake, viungo vya mtu binafsi ili kutambua hali ya patholojia chombo;

Uamuzi wa kasi ya harakati ya dawa ya mionzi kupitia maeneo ya mtu binafsi ya mfumo wa moyo na mishipa;

Utafiti wa usambazaji wa anga wa dawa ya mionzi katika mwili wa binadamu kwa taswira ya viungo, malezi ya patholojia, nk.

Mambo muhimu zaidi ya uchunguzi ni pamoja na mabadiliko ya pathological katika mfumo wa moyo na mishipa, kugundua kwa wakati wa neoplasms mbaya, tathmini ya hali ya mfupa, mifumo ya damu na lymphatic ya mwili, ambayo ni vigumu kupata vitu kwa ajili ya utafiti kwa kutumia mbinu za jadi za kliniki na ala. .

Nay iliyoandikwa ¹³y imeanzishwa katika mazoezi ya kitabibu kwa ajili ya utambuzi wa magonjwa ya tezi dume; NaCe iliyo na lebo ²⁴Na kwa ajili ya kusoma mtiririko wa damu wa ndani na wa jumla;

Na₃PO₄, iliyo na lebo ³³P ili kusoma michakato ya mkusanyiko wake katika miundo ya ngozi yenye rangi na miundo mingine ya uvimbe.

Mbinu ya uchunguzi katika neurology na upasuaji wa neva kwa kutumia isotopu ⁴⁴Tc, ¹³³Xe na ¹⁶⁹Y imepata umuhimu mkubwa. Inahitajika kwa utambuzi sahihi zaidi wa magonjwa ya ubongo, pamoja na magonjwa ya mfumo wa moyo na mishipa. Katika nephrology na urolojia, dawa za mionzi zenye ¹³¹Y, ¹⁹⁷Hg,

¹⁶⁹Yb, ⁵¹Cr na ¹¹³Yn. Shukrani kwa kuanzishwa kwa njia za uchunguzi wa radioisotopu, ugonjwa wa mapema wa figo na viungo vingine umeboreshwa.

Utumizi wa kisayansi na matumizi wa p/isotopu ni pana sana. Hebu tuangalie machache:

Ya maslahi ya vitendo ni matumizi ya mitambo ya umeme ya radioisotopu (RPUs) nguvu ya umeme kutoka vitengo kadhaa hadi mamia ya wati. Utumizi mkubwa zaidi wa vitendo umepatikana katika jenereta za thermoelectric za radioisotopu, ambayo ubadilishaji wa nishati ya kuoza kwa mionzi kuwa nishati ya umeme hufanywa kwa kutumia vibadilishaji vya joto; mimea kama hiyo ya nguvu ina sifa ya uhuru kamili, uwezo wa kufanya kazi katika hali yoyote ya hali ya hewa, kwa muda mrefu. maisha ya huduma na uaminifu wa uendeshaji.

Vifaa vya umeme vya radioisotopu hutoa uendeshaji katika mifumo ya vituo vya hali ya hewa ya moja kwa moja; katika mifumo ya vifaa vya urambazaji katika maeneo ya mbali na yasiyo na makazi (ugavi wa umeme kwa taa za taa, ishara za mwelekeo, taa za urambazaji).

Shukrani kwa uzoefu mzuri wa kuzitumia katika hali ya chini ya joto, ikawa inawezekana kutumia huko Antarctica.

Inajulikana pia kuwa mitambo ya nguvu ya isotopu yenye ²¹ºPo ilitumika kwenye magari yanayotembea kwenye uso wa Mwezi (lunar rovers).

Matumizi ya r/a isotopu katika utafiti wa kisayansi hayawezi kukadiriwa, kwani mbinu zote za vitendo hufuata kutokana na matokeo chanya katika utafiti.

Kwa kuongezea, inafaa kutaja utaalam mdogo sana kama udhibiti wa wadudu katika vitu vya zamani vya sanaa, na vile vile utumiaji wa isotopu asilia katika r/a. bafu ya radon na matope wakati wa matibabu ya sanatorium-mapumziko.

Mwishoni mwa maisha yao ya huduma, vyanzo vya mionzi lazima vipelekwe kwa njia iliyoagizwa kwa mimea maalum kwa ajili ya usindikaji (kuweka kiyoyozi) na utupaji unaofuata kama taka za mionzi.

Taka za mionzi, shida za utupaji wao

Tatizo la taka za mionzi ni kesi maalum ya tatizo la jumla la uchafuzi wa mazingira na uchafu wa binadamu. Lakini wakati huo huo, maalum iliyotamkwa ya taka ya mionzi inahitaji matumizi ya mbinu maalum ili kuhakikisha usalama kwa wanadamu na biosphere.

Uzoefu wa kihistoria wa kushughulikia taka za viwandani na kaya ziliundwa katika hali wakati ufahamu wa hatari ya taka na mipango ya kutokujali kwake ilitokana na hisia za moja kwa moja. Uwezo wa mwisho ulihakikisha utoshelevu wa ufahamu wa miunganisho kati ya mvuto unaotambuliwa moja kwa moja na hisia na matokeo yanayokuja. Kiwango cha ujuzi kilifanya iwezekanavyo kuwasilisha mantiki ya taratibu za athari za taka kwa wanadamu na biosphere, ambayo iliendana kwa usahihi kabisa na michakato halisi. Mawazo ya kitamaduni yaliyotengenezwa kivitendo juu ya njia za utupaji taka yameunganishwa kihistoria na njia tofauti za ubora zilizotengenezwa na ugunduzi wa vijidudu, na kutengeneza sio tu kwa nguvu, lakini pia msaada wa kisayansi wa kisayansi kwa usalama wa wanadamu na makazi yao. Katika dawa na mifumo ya usimamizi wa kijamii, sekta ndogo zinazolingana ziliundwa, kwa mfano, masuala ya usafi na epidemiological, usafi wa manispaa, nk.

Pamoja na maendeleo ya haraka ya kemia na uzalishaji wa kemikali, vipengele vipya ambavyo havikujumuishwa ndani yao vilionekana kwa wingi katika taka za viwanda na kaya. misombo ya kemikali, ikiwa ni pamoja na wale ambao hawapo katika asili. Kwa kiwango kikubwa, jambo hili limekuwa kulinganishwa na michakato ya asili ya kijiografia. Ubinadamu umejikuta ukikabiliwa na hitaji la kufikia kiwango kingine cha tathmini ya shida, ambapo, kwa mfano, athari limbikizo na zilizocheleweshwa, njia za kutambua kipimo cha mfiduo, hitaji la kutumia mbinu mpya na vifaa maalum nyeti sana vya kugundua hatari, n.k. kuzingatiwa.

Hatari tofauti kimaelezo, ingawa ni sawa na ile ya kemikali katika baadhi ya sifa zake, ililetwa kwa wanadamu na "radioactivity" , kama jambo ambalo halitambuliki moja kwa moja na hisi za binadamu, haliharibiwi na mbinu zinazojulikana kwa wanadamu, na bado kwa ujumla halijasomwa vya kutosha: ugunduzi wa mali mpya, athari na matokeo ya jambo hili hauwezi kutengwa. Kwa hivyo, wakati wa kuunda kazi za jumla na maalum za kisayansi na za vitendo "kuondoa hatari ya taka zenye mionzi" na, haswa, wakati wa kutatua shida hizi, shida za mara kwa mara huibuka, kuonyesha kwamba uundaji wa jadi hauonyeshi kwa usahihi asili ya kweli, ya lengo la "tatizo la maji taka". Walakini, itikadi ya taarifa kama hiyo imeenea katika hati za kisheria na zisizo za kisheria za asili ya kitaifa na ya kati, ambayo, kama inavyoweza kudhaniwa, inashughulikia maoni mengi ya kisasa ya kisayansi, mwelekeo, utafiti na shughuli za vitendo; kuzingatia maendeleo ya mashirika yote yanayojulikana ya ndani na nje ya nchi yanayohusika na "tatizo la maji taka".

Amri ya Serikali ya Shirikisho la Urusi ya tarehe 23 Oktoba 1995 Na. 1030 iliidhinisha Mpango wa Lengo la Shirikisho "Udhibiti wa Taka zenye Mionzi na Nyenzo za Nyuklia Zilizotumiwa, Usafishaji na Utupaji Wao kwa 1996-2005."

Taka zenye mionzi huzingatiwa ndani yake "kama vitu visivyo chini ya matumizi zaidi (kwa yoyote hali ya mkusanyiko), vifaa, bidhaa, vifaa, vitu vya asili ya kibiolojia, ambayo maudhui ya radionuclides huzidi viwango vilivyowekwa na kanuni. Programu ina sehemu maalum "Hali ya shida", iliyo na maelezo ya vitu maalum na nyanja za umma, ambapo "usimamizi wa taka ya mionzi" hutokea, pamoja na sifa za jumla za kiasi cha "tatizo la radwaste" nchini Urusi.

"Kiasi kikubwa cha taka zilizokusanywa za mionzi zisizo na masharti, hazitoshi njia za kiufundi ili kuhakikisha usimamizi salama wa taka hizi na mafuta yaliyotumika ya nyuklia, ukosefu wa vifaa vya kuaminika vya kuhifadhi kwa muda mrefu na (au) utupaji huongeza hatari ya ajali za mionzi na husababisha tishio la kweli la uchafuzi wa mazingira wa mionzi, mfiduo wa kupita kiasi. idadi ya watu na wafanyikazi wa mashirika na biashara ambao shughuli zao zinahusiana na kutumia nishati ya atomiki na vifaa vya mionzi."

Vyanzo vikuu vya taka za kiwango cha juu cha mionzi (RAW) ni nishati ya nyuklia (mafuta ya nyuklia yaliyotumiwa) na programu za kijeshi (plutonium kutoka kwa vichwa vya nyuklia, mafuta yaliyotumiwa kutoka kwa vinu vya usafirishaji vya manowari za nyuklia, taka za kioevu kutoka kwa mimea ya radiochemical, nk).

Swali linazuka: je, taka zenye mionzi zinapaswa kuzingatiwa kama upotevu au kama chanzo cha nishati? Jibu la swali hili huamua ikiwa tunataka kuzihifadhi (in fomu inayopatikana) au kuzika (yaani fanya isiweze kufikiwa). Jibu linalokubaliwa kwa ujumla sasa ni kwamba taka zenye mionzi ni taka, isipokuwa plutonium inayowezekana. Plutonium inaweza kutumika kinadharia kama chanzo cha nishati, ingawa teknolojia ya kuzalisha nishati kutoka humo ni ngumu na ni hatari sana. Nchi nyingi, ikiwa ni pamoja na Urusi na Marekani, sasa ziko katika njia panda: "kuzindua" teknolojia ya plutonium kwa kutumia plutonium iliyotolewa wakati wa kupokonya silaha, au kuzika plutonium hii? Hivi majuzi, serikali ya Urusi na Minatom walitangaza kwamba wanataka kuchakata tena plutonium ya kiwango cha silaha pamoja na Marekani; hii ina maana uwezekano wa kuendeleza nishati ya plutonium.

Kwa miaka 40, wanasayansi wamekuwa wakilinganisha chaguzi za utupaji wa taka zenye mionzi. Wazo kuu ni kwamba lazima ziwekwe mahali ambazo haziwezi kuingia kwenye mazingira na kuwadhuru wanadamu. Uwezo huu wa kudhuru taka zenye mionzi huhifadhiwa kwa makumi na mamia ya maelfu ya miaka. Mafuta ya nyuklia yaliyoangaziwa, ambayo tunatoa kutoka kwa kinu radioisotopu na nusu ya maisha kutoka masaa kadhaa hadi miaka milioni (nusu ya maisha ni wakati ambapo kiasi cha dutu ya mionzi hupunguzwa, na katika hali nyingine vitu vipya vya mionzi vinaonekana). Lakini mionzi ya jumla ya taka hupungua kwa kiasi kikubwa baada ya muda. Kwa radium, nusu ya maisha ni miaka 1620, na ni rahisi kuhesabu kwamba baada ya miaka elfu 10 kuhusu 1/50 ya kiasi cha awali cha radium itabaki. Kanuni za nchi nyingi hutoa usalama wa taka kwa kipindi cha miaka elfu 10. Kwa kweli, hii haimaanishi kuwa baada ya wakati huu, taka za mionzi hazitakuwa hatari tena: tunahamisha jukumu zaidi la taka za mionzi kwa vizazi vya mbali. Ili kufanya hivyo, ni muhimu kwamba mahali na fomu ya kuzikwa kwa taka hii ijulikane kwa kizazi. Kumbuka kwamba historia nzima iliyoandikwa ya wanadamu ina umri wa chini ya miaka elfu 10. Changamoto zinazotokea wakati wa utupaji wa taka zenye mionzi hazijawahi kutokea katika historia ya teknolojia: watu hawajawahi kujiwekea malengo ya muda mrefu kama haya.

Kipengele cha kuvutia cha tatizo ni kwamba ni lazima si tu kulinda watu kutokana na taka, lakini wakati huo huo kulinda taka kutoka kwa watu. Katika muda uliowekwa kwa ajili ya mazishi yao, mifumo mingi ya kijamii na kiuchumi itabadilika. Haiwezi kutengwa kuwa ndani hali fulani Taka zenye mionzi zinaweza kuwa shabaha ya magaidi, malengo ya mashambulizi katika vita vya kijeshi Nakadhalika. Ni wazi kwamba, tukifikiria juu ya milenia, hatuwezi kutegemea, kusema, udhibiti na ulinzi wa serikali - haiwezekani kutabiri mabadiliko gani yanaweza kutokea. Huenda ikawa bora zaidi kufanya taka isiweze kufikiwa na wanadamu, ingawa kwa upande mwingine hii ingefanya kuwa vigumu kwa wazao wetu kuchukua hatua zaidi za usalama.

Ni wazi kwamba hakuna suluhisho moja la kiufundi, hakuna nyenzo moja ya bandia inaweza "kufanya kazi" kwa maelfu ya miaka. Hitimisho la wazi ni kwamba mazingira ya asili yenyewe lazima yatenge taka. Chaguzi zilizingatiwa: kuzika taka zenye mionzi kwa kina unyogovu wa bahari, katika mchanga wa chini wa bahari, katika kofia za polar; wapeleke kwa nafasi; waweke ndani tabaka za kina za ukoko wa dunia. Sasa inakubalika kwa ujumla kuwa njia bora ni kuzika taka kwa kina miundo ya kijiolojia.

Ni wazi kwamba taka ngumu za mionzi hazielekei kupenya kwenye mazingira (uhamaji) kuliko taka za kioevu zenye mionzi. Kwa hiyo, inachukuliwa kuwa taka ya kioevu ya mionzi itabadilishwa kwanza kuwa fomu imara (vitrified, kubadilishwa kuwa keramik, nk). Walakini, nchini Urusi, sindano ya taka ya kioevu yenye nguvu ya mionzi kwenye upeo wa chini wa ardhi bado inafanywa (Krasnoyarsk, Tomsk, Dimitrovgrad).

Hivi sasa, kinachojulikana "vizuizi vingi" au Dhana ya mazishi "iliyowekwa kwa kina". Taka ni ya kwanza iliyo na tumbo (kioo, keramik, pellets za mafuta), kisha chombo cha madhumuni mbalimbali (kutumika kwa usafiri na utupaji), kisha kujaza sorbent karibu na vyombo, na hatimaye kwa mazingira ya kijiolojia.

Kwa hivyo, tutajaribu kuzika taka za mionzi katika sehemu za kina za kijiolojia. Wakati huo huo, tulipewa sharti: kuonyesha kwamba mazishi yetu yatafanya kazi, kama tunavyopanga, kwa miaka elfu 10. Wacha sasa tuone ni shida gani tutakutana nazo kwenye njia hii.

Shida za kwanza huibuka katika hatua ya kuchagua tovuti za kusoma.

Huko USA, kwa mfano, hakuna jimbo moja linalotaka. Ili eneo la mazishi ya kitaifa liko kwenye eneo lake. Hii ilisababisha ukweli kwamba, kupitia juhudi za wanasiasa, maeneo mengi yanayoweza kufaa yalitolewa kwenye orodha, na sio kwa msingi. mbinu ya kisayansi, lakini kutokana na michezo ya kisiasa.

Inaonekanaje nchini Urusi? Hivi sasa, nchini Urusi bado inawezekana kusoma maeneo bila kuhisi shinikizo kubwa kutoka kwa serikali za mitaa (ikiwa hauhusishi mazishi karibu na miji!). Ninaamini kwamba uhuru wa kweli wa mikoa na masomo ya Shirikisho unaongezeka, hali itabadilika kuelekea hali ya Marekani. Tayari sasa kuna tabia ya Minatom kuhamisha shughuli zake kwa vifaa vya kijeshi ambavyo hakuna udhibiti wowote: kwa mfano, kisiwa cha visiwa kinapendekezwa kwa kuunda eneo la mazishi. Dunia Mpya(Uwanja wa upimaji wa Kirusi No. 1), ingawa kwa suala la vigezo vya kijiolojia hii ni mbali na mahali pazuri zaidi, ambayo itajadiliwa baadaye.

Lakini hebu tufikiri kwamba hatua ya kwanza imekwisha na tovuti imechaguliwa. Inahitajika kuisoma na kutoa utabiri wa utendakazi wa mazishi kwa miaka elfu 10. Hapa shida mpya inaonekana.

Ukosefu wa maendeleo ya njia.

Jiolojia ni sayansi ya maelezo. Matawi fulani ya jiolojia yanahusika na utabiri (kwa mfano, jiolojia ya uhandisi hutabiri tabia ya udongo wakati wa ujenzi, n.k.), lakini jiolojia haijawahi kupewa jukumu la kutabiri tabia ya mifumo ya kijiolojia kwa makumi ya maelfu ya miaka. Kutoka kwa miaka mingi ya utafiti katika nchi mbalimbali Kulikuwa na mashaka hata ikiwa utabiri wa kuaminika zaidi au chini wa vipindi kama hivyo uliwezekana.

Wacha tufikirie, hata hivyo, kwamba tuliweza kuunda mpango mzuri wa kusoma tovuti. Ni wazi kwamba itachukua miaka mingi kutekeleza mpango huu: kwa mfano, Mlima Yaka huko Nevada umesomwa kwa zaidi ya miaka 15, lakini hitimisho juu ya kufaa au kutofaa kwa mlima huu haitafanywa mapema zaidi ya miaka 5. . Wakati huo huo, mpango wa ovyo utakuja chini ya shinikizo la kuongezeka.

Shinikizo kutoka kwa hali ya nje.

Katika miaka vita baridi hakuna tahadhari ililipwa kwa kupoteza; walikusanya, walihifadhiwa kwenye vyombo vya muda, walipotea, nk. Mfano ni kituo cha kijeshi cha Hanford (kinachofanana na "Beacon" yetu), ambapo kuna mizinga mia kadhaa kubwa yenye taka ya kioevu, na kwa wengi wao haijulikani ni nini ndani. Sampuli moja inagharimu dola milioni 1! Huko, huko Hanford, mapipa ya kuzikwa na "kusahaulika" au masanduku ya taka yanagunduliwa mara moja kwa mwezi.

Kwa ujumla, zaidi ya miaka ya maendeleo ya teknolojia ya nyuklia, taka nyingi zimekusanya. Vituo vya uhifadhi wa muda katika mitambo mingi ya nguvu za nyuklia viko karibu na kujazwa, na katika majengo ya kijeshi mara nyingi huwa karibu na kushindwa kwa sababu ya uzee au hata zaidi ya hatua hii.

Kwa hivyo, shida ya mazishi inahitaji haraka ufumbuzi. Uhamasishaji wa uharaka huu unazidi kuwa mkali, haswa tangu vinu 430 vya nguvu, mamia ya vinu vya utafiti, mamia ya vinu vya usafirishaji vya manowari za nyuklia, meli na vivunja barafu vinaendelea kukusanya taka zenye mionzi. Lakini watu walio na migongo yao ukutani si lazima waje na suluhu bora za kiufundi na wana uwezekano mkubwa wa kufanya makosa. Wakati huo huo, katika maamuzi yanayohusiana na teknolojia ya nyuklia, makosa yanaweza kuwa ghali sana.

Wacha tuchukue mwishowe kwamba tulitumia dola bilioni 10-20 na miaka 15-20 kusoma tovuti inayowezekana. Ni wakati wa kufanya uamuzi. Kwa wazi, hakuna maeneo bora duniani, na mahali popote patakuwa na mali nzuri na hasi kutoka kwa mtazamo wa mazishi. Ni wazi, itabidi uamue ikiwa sifa chanya zinazidi zile hasi, na kama hizi sifa chanya hutoa usalama wa kutosha.

Kufanya maamuzi na utata wa kiteknolojia wa tatizo

Tatizo la utupaji ni ngumu sana kitaalam. Kwa hivyo, ni muhimu sana kuwa, kwanza, sayansi ya hali ya juu, na pili, mwingiliano mzuri (kama wanasema huko Amerika - "interface") kati ya sayansi na wanasiasa wanaofanya maamuzi.

Dhana ya Kirusi ya kutengwa kwa chini ya ardhi ya taka za mionzi na mafuta ya nyuklia yaliyotumiwa katika miamba ya permafrost ilitengenezwa katika Taasisi ya Teknolojia ya Viwanda ya Wizara ya Nishati ya Atomiki ya Urusi (VNIPIP). Iliidhinishwa na Utaalamu wa Mazingira wa Serikali wa Wizara ya Ikolojia na Maliasili ya Shirikisho la Urusi, Wizara ya Afya ya Shirikisho la Urusi na Gosatomnadzor ya Shirikisho la Urusi. Msaada wa kisayansi kwa dhana hiyo hutolewa na Idara ya Sayansi ya Permafrost ya Moscow chuo kikuu cha serikali. Ikumbukwe kwamba dhana hii ni ya pekee. Nijuavyo, hakuna nchi yoyote duniani inayozingatia suala la kuzika taka zenye mionzi kwenye permafrost.

Wazo kuu ni hili. Tunaweka taka zinazozalisha joto kwenye permafrost na kuitenganisha na miamba yenye kizuizi kisichoweza kupenyezwa. Kutokana na kutolewa kwa joto, permafrost karibu na mazishi huanza kufuta, lakini baada ya muda fulani, wakati kutolewa kwa joto kunapungua (kutokana na kuoza kwa isotopu za muda mfupi), miamba itafungia tena. Kwa hiyo, inatosha kuhakikisha kutoweza kwa vikwazo vya uhandisi kwa kipindi ambacho permafrost hupungua; Baada ya kufungia, uhamiaji wa radionuclides hauwezekani.

Dhana ya kutokuwa na uhakika

Kuna angalau matatizo mawili makubwa na dhana hii.

Kwanza, dhana inadhani kwamba miamba iliyohifadhiwa haiwezi kupenya kwa radionuclides. Kwa mtazamo wa kwanza, hii inaonekana kuwa ya busara: maji yote yamehifadhiwa, barafu kawaida haina mwendo na haina kufuta radionuclides. Lakini ikiwa unafanya kazi kwa uangalifu na fasihi, zinageuka kuwa nyingi vipengele vya kemikali Wanahamia kikamilifu katika miamba iliyohifadhiwa. Hata kwa joto la 10-12ºC, isiyo ya kufungia, kinachojulikana kama filamu, maji yapo kwenye miamba. Jambo muhimu zaidi ni kwamba mali ya vipengele vya mionzi vinavyotengeneza taka ya mionzi, kutoka kwa mtazamo wa uhamiaji wao iwezekanavyo katika permafrost, haijasomwa kabisa. Kwa hiyo, dhana kwamba miamba iliyoganda haiwezi kupenyeza kwa radionuclides haina msingi wowote.

Pili, hata ikitokea kwamba permafrost ni insulator nzuri ya taka ya mionzi, haiwezekani kuthibitisha kwamba permafrost yenyewe itadumu kwa muda wa kutosha: tukumbuke kwamba viwango vinatoa utupaji kwa muda wa miaka elfu 10. Inajulikana kuwa hali ya permafrost imedhamiriwa na hali ya hewa, na hizo mbili zaidi vigezo muhimu- joto la hewa na kiasi cha mvua. Kama unavyojua, joto la hewa linaongezeka kwa sababu ya mabadiliko ya hali ya hewa duniani. Kiwango cha juu cha ongezeko la joto hutokea katikati na latitudo za juu za ulimwengu wa kaskazini. Ni wazi kwamba ongezeko la joto kama hilo linapaswa kusababisha kuyeyuka kwa barafu na kupunguza permafrost.

Mahesabu yanaonyesha kuwa kuyeyusha kwa kazi kunaweza kuanza ndani ya miaka 80-100, na kiwango cha kuyeyusha kinaweza kufikia mita 50 kwa karne. Kwa hivyo, miamba iliyohifadhiwa ya Novaya Zemlya inaweza kutoweka kabisa katika miaka 600-700, na hii ni 6-7% tu ya muda unaohitajika kutenganisha taka. Bila permafrost Miamba ya kaboni ya Novaya Zemlya ina mali ya chini sana ya kuhami kwa heshima na radionuclides.

Tatizo la uhifadhi na utupaji wa taka za mionzi (RAW) ni tatizo muhimu zaidi na ambalo halijatatuliwa la nishati ya nyuklia.

Hakuna mtu ulimwenguni bado anayejua wapi na jinsi ya kuhifadhi taka za kiwango cha juu cha mionzi, ingawa kazi katika mwelekeo huu inaendelea. Kufikia sasa tunazungumza juu ya kuahidi, na kwa njia yoyote hakuna teknolojia za viwandani za kuziba taka zenye mionzi amilifu kwenye glasi ya kinzani au misombo ya kauri. Walakini, haijulikani jinsi nyenzo hizi zitafanya chini ya ushawishi wa taka ya mionzi iliyomo ndani yao kwa mamilioni ya miaka. Maisha marefu ya rafu kama haya ni kwa sababu ya nusu ya maisha ya idadi ya vitu vya mionzi. Ni wazi kwamba kutolewa kwao kwa nje ni kuepukika, kwa sababu nyenzo za chombo ambacho watakuwa wamefungwa "haiishi" sana.

Teknolojia zote za usindikaji na kuhifadhi taka zenye mionzi ni za masharti na zinatia shaka. Na ikiwa wanasayansi wa nyuklia, kama kawaida, wanapinga ukweli huu, basi itakuwa sawa kuwauliza: "Ni wapi dhamana ya kwamba vifaa vyote vya kuhifadhia na maeneo ya mazishi tayari sio wabebaji wa uchafuzi wa mionzi, kwani uchunguzi wao wote umefichwa kutoka. umma?”

Kuna misingi kadhaa ya mazishi katika nchi yetu, ingawa wanajaribu kukaa kimya juu ya uwepo wao. Kubwa zaidi iko katika eneo la Krasnoyarsk karibu na Yenisei, ambapo taka kutoka kwa vinu vingi vya nyuklia vya Urusi na taka za nyuklia kutoka kwa idadi ya nchi za Ulaya huzikwa. Wakati wa kufanya kazi ya utafiti wa kisayansi kwenye kituo hiki cha kuhifadhi, matokeo yaligeuka kuwa mazuri, lakini uchunguzi wa hivi karibuni umeonyesha ukiukaji wa mazingira ya Mto Yenisei, kwamba samaki wa mutant wameonekana, na muundo wa maji katika maeneo fulani umeonekana. iliyopita, ingawa data ya mitihani ya kisayansi imefichwa kwa uangalifu.

Ulimwenguni, utupaji wa taka za kiwango cha juu cha mionzi bado haujafanywa; kuna uzoefu tu katika uhifadhi wao wa muda.

Bibliografia

1. Vershinin N.V. Mahitaji ya usafi na kiufundi kwa vyanzo vya mionzi iliyofungwa.

Katika kitabu. "Mijadala ya Kongamano". M., Atomizdat, 1976

2. Frumkin M. L. et al. Misingi ya kiteknolojia usindikaji wa mionzi ya bidhaa za chakula. M., Sekta ya chakula, 1973

3. Breger A. Kh. Isotopu za mionzi - vyanzo vya mionzi katika teknolojia ya mionzi-kemikali. Isotopu katika USSR, 1975, No. 44, ukurasa wa 23-29.

4. Pertsovsky E. S., Sakharov E. V. Vifaa vya Radioisotopu katika tasnia ya chakula, mwanga na massa na karatasi. M., Atomizdat, 1972

5. Vorobyov E.I., Pobedinsky M.N. Insha juu ya maendeleo ya dawa za mionzi ya ndani. M., Dawa, 1972

6. Uteuzi wa tovuti kwa ajili ya ujenzi wa kituo cha kuhifadhia taka zenye mionzi. E.I.M., TsNIIatominform, 1985, No. 20.

7. Hali ya sasa ya tatizo la utupaji taka zenye mionzi nchini Marekani. Teknolojia ya nyuklia nje ya nchi, 1988, No. 9.

8. Heinonen Dis, Disera F. Utupaji wa taka za nyuklia: michakato inayotokea katika vituo vya kuhifadhia chini ya ardhi: IAEA Bulletin, Vienna, 1985, gombo la 27, nambari 2.

9. Uchunguzi wa kijiolojia wa maeneo ya utupaji wa mwisho wa taka zenye mionzi: E.I.M.: TsNIIatominform, 1987, No. 38.

10. Bryzgalova R.V., Rogozin Yu.M., Sinitsyna G.S. et al.. Tathmini ya baadhi ya vipengele vya radiokemikali na kijiokemia ambavyo huamua ujanibishaji wa radionuclides wakati wa maziko ya taka zenye mionzi katika miundo ya kijiolojia. Mijadala ya Kongamano la 6 la CMEA, gombo la 2, 1985.

Rudi