Где применяют ядерные технологии?

Радиоактивное вещество обладает четырьмя основными свойствами. Во-первых, оно всегда теплое, так как энергия излучения превращается в тепло. Во-вторых, радиация способна проникать сквозь материалы. В-третьих, излучение вызывает химические реакции в среде, через которую проходит. И наконец, объект, который облучается, сам становится радиоактивным. О том, какое применение ученые нашли каждому из этих качеств, «Мегабайт» узнал на лекции «Новые технологии в атомной энергетике» Андрея Акатова, старшего преподавателя кафедры радиоэкологии СПбГТИ.

САМОРАЗОГРЕВ

Атомные станции используют это свойство: образовавшееся тепло нагревает воду, которая превращается в пар, вращающий турбину, которая вырабатывает электроэнергию. Сегодняшние электростанции на 4 порядка безопаснее, чем Чернобыльская АЭС. Они готовы к внешним и внутренним опасностям. А последствия аварии не выйдут за пределы блока. (Подробнее о том, как работает Ленинградская АЭС, читайте в репортаже).

На атомных реакторах ледокольного типа не было тяжелых аварий, поэтому решили построить в России первую в мире плавучую АЭС. На сегодняшний день она уже готова и идет в Певек, самый северный город России. Сейчас строится новый тип ледоколов «ЛК-60Я», которые оснащены двумя ядерными установками.

Космические реакторы в свое время отработали очень успешно, поэтому появилась идея на их основе сделать ракетный двигатель, заменяя сжигание топлива на разогрев. Конструкторское бюро химавтоматики (Воронеж) сделало подобный аппарат. Но выхлоп у такого реактора очень радиоактивный. Поэтому решили создать не двигатель, а ядерную батарейку, где реактор нагревает теплоноситель, который вращает турбину, производящую электроэнергию. Она идет на работу ионных двигателей. Роскосмос и Росатом занимаются этим проектом, но результаты пока прогнозировать сложно.

Сейчас ведутся исследования, посвященные созданию ядерных батареек, которые можно использовать в ответственных объектах электроники. Пока мощность у них слишком маленькая, поэтому для мобильных телефонов они не годятся. Однако можно сделать аккумулятор с «запасом», если соединить обычный аккумулятор с ядерным. 

ПРОНИКНОВЕНИЕ СКВОЗЬ МАТЕРИАЛЫ

Для проверки качества строений на АЭС берется гамма-источник. Он направляется на металл, под которым находится детектор, например, фотопленка. Излучение засвечивает ее. Все дефекты постройки длиной в доли миллиметра, из-за которых не поглощается излучение, видны пятнышками. Есть томографы, которые позволяют снимать внутреннее устройство объектов. 

Просвечивание используют и искусствоведы. Например, под исходным «Черным квадратом» Малевича специалисты с помощью рентгена нашли еще две картины. А «Натюрморт с полевыми цветами и розами» Ван Гога скрывал картину «Борцы». 

В некоторых буддийских статуях можно обнаружить мумифицированных людей. Томограф создает картину внутреннего устройства изваяния и его 3D-модель, не разрушая памятник. Такой же метод использовали археологи, чтобы прочитать письмена, погребенные Везувием.

Позитронно-эмиссионная томография определяет опухоли, причисляемые к первой стадии. Берется молекула, которую «едят» раковые клетки. К ней пришивается радиоактивный атом. Эта метка вводится человеку через вену. Там, где есть нарушения, вещество накапливается, а термоэмиссионный томограф обнаруживает их.

ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

Существует возможность некоторые виды пищи обрабатывать так, чтобы гибли только вредители. В результате можно менять условия хранения продуктов. Срок годности увеличивается. В Кодексе Алиментариус, своде пищевых международных стандартов, установлены 10 кГр как предельная величина, после которой пища все еще безопасна после облучения.

Грей (Гр) — единица СИ, характеризующая величину поглощенной дозы ионизирующего излучения. Поглощенная доза равна одному грею, если в результате поглощения ионизирующего излучения вещество получило один джоуль энергии в расчете на один килограмм массы.

70% сортов растений, которые мы используем сейчас были выведены с помощью радиационной селекции. При облучении возникают мутации в ДНК, изменяя внешние и внутренние признаки. В 10 раз ускоряется процесс селекции. Ученые придумали атомный сад, где высаживаются по секторам растения от центра до периферии, а в центре располагается излучатель. Растения, которые наиболее близки к нему, гибнут, которые на периферии, не получают серьезных изменений, а вот в середине можно проводить селекцию. 

С помощью радиации борются с вредителями. Происходит стерилизация насекомых, после чего их выпускают на волю. Они взаимодействуют с половозрелыми особями, но потомства у них не может быть. За 2 года можно снизить до 5 % исходной популяции. Доза должна быть такой, чтобы не возникало болезней, мешающих насекомому летать. 

АКТИВАЦИЯ

Есть теория, что незадолго до гибели динозавров на Землю упал астероид. Подтвердить ее помог нейтронно-активационный анализ. Оказывается, где-то на границе мел-палеогеновых отложений есть очень тонкий глинистый слой. В нем в разных частях мира было обнаружено повышенное содержание иридия, который мог попасть только через космическое тело.

Такой же анализ был проведен на волосах Наполеона для подтверждения теории об отравлении ртутью. Выяснилось, что в них ее содержание до 500 раз превышает норму. Но волосы детские и среднего возраста показали те же результаты, поэтому гипотеза считается недоказанной.

Криминалисты также используют этот метод, так как у каждого человека содержание микроэлементов в волосах абсолютно индивидуальное.