Канальный кипящий графитовый реактор Реакторы водо-водяного типа Реакторы на быстрых нейтронах Задачи по физике ядра Испытания ядерного оружия Атомные батареи Физика ядерного реактора

Радиоактивное излучение Атомные реакторы и батареи

Ускорители электронов

Более мощными источниками электронов являются ускорители. В отличие от изотопных источников бета-излучения, дающих непрерывный спектр электронов, ускорители дают пучок электронов строго фиксированной энергии, причём и поток и энергия электронов могут варьироваться в широких интервалах. В настоящее время в промышленности и технологических центрах всего мира используется 1100 ускорителей с энергией электронов (0.4-5) МэВ и мощностью (10-200 кВт). Более 70% всех ускорителей во всем мире применяются для радиационно-химических технологий, используемых при производстве кабельной продукции с термостойкой изоляцией, полимерных труб горячего водоснабжения, термоусаживаемых труб, манжетов и пленок, хладостойких полимеров, полимерных рулонных композитных материалов.

Рис.1.  Ускоритель типа ЭЛВ-8 (Новосибирск)

В России сейчас выпускаются промышленные  ускорители прямого действия двух типов: - серии ЭЛВ (выпрямительного типа) с энергией (0.2-2.5) МэВ, мощностью от 20 до 400 кВт, имеющие коэффициент полезного действия от розетки более 90% и серии ИЛУ (высокочастотного типа) с энергией (0.7-5) МэВ, мощностью от 10 до 50 кВт. Машины рассчитаны на непрерывную работу в промышленных условиях (до 7000 часов в году), снабжены разнообразными системами развертки пучка электронов для облучения различных продуктов.

Рис.2. Ускоритель электронов типа ЭЛВ-12

Электроны фокусируются на аноде с помощью электрода особой формы, окружающего катод. Этот электрод называется фокусирующим и вместе с катодом образует «электронный прожектор» трубки. Подвергаемый электронной бомбардировке анод должен быть изготовлен из тугоплавкого материала, поскольку большая часть кинетической энергии бомбардирующих электронов превращается в тепло. Кроме того, желательно, чтобы анод был из материала с большим атомным номером, т.к. выход рентгеновского излучения растет с увеличением атомного номера. В качестве материала анода чаще всего выбирается вольфрам, атомный номер которого равен 74.

Этапы развития радиобиологии

Огромные возможности рентгеновских лучей были оценены буквально в считанные месяцы, и рентгеновская техника стала развиваться очень быстро. Рентгеновские аппараты начали широко использовать медицинской практике. Так, уже летом 1898 года Британскую армию в Судане сопровождала передвижная рентгеновская установка, предназначенная для определения локализации пуль и осколков у раненых солдат. Сразу же после открытия Рентгена, начались интенсивные исследования действия рентгеновских лучей на живые организмы. Одним из первых исследователей в этой области является наш соотечественник И.Ф. Тарханов. Он показал, что рентгеновские лучи изменяют различные физиологические показатели животных и насекомых. Он же выдвинул предположение, что рентгеновские лучи можно использовать для лечения различных заболеваний. Уже 1896 году появились первые сообщения о различных поражениях кожи у лиц, облученных рентгеновскими аппаратами. Немецкий ученый - врач Г. Фрибен описал первый случай рака кожи вызванный облучением. Американец  Дж. Джилман впервые использовал рентгенотерапию для лечения рака. К нему обратился ученый-физик И. Груббе, получивший сильные ожоги рук при повторении опытов К.  Рентгена. Врача сильно заинтересовало поражающее действие рентгеновских лучей на человеческие ткани и клетки. Он предположил, что рентгеновские лучи могут подавлять  и развитие опухолевых клеток. Дж. Джилман отправил к физику безнадежную больную раком женщину для облучения рентгеновскими лучами. Этот сеанс лечения был проведен 29 декабря 1896 года, т.е. через год после открытия рентгеновского излучения. Эффект лечения, по-видимому, был положительным, так как И. Груббе прекратил свои исследования в области физики и начал заниматься рентгенотерапией раковых заболеваний. Поражение кожных покровов возникали и после воздействия лучами радия. Пьер Кюри, желая выяснить их влияние на кожу, специально облучил радием свою руку. В сообщении, сделанном имв Парижской Академии наук, он подробно описал процесс поражения кожи.

Долгое время объектом наблюдения и экспериментов были покровные ткани животных и человека (кожа), так никто не знал, что излучение влияет и на более глубоко расположенные ткани. Одним из первых ученых, исследовавших действие ионизирующих излучений на различные органы животных, был наш соотечественник Е.С. Лондон. Он впервые обнаружил летальный эффект радия на мышей при исследовании его действия на различные органы этих животных. Результаты своих исследований Е. Лондон обобщил в работе «Радий в биологии и медицине», которая была опубликована 1911 году. Эта книга является первой в мире монографией по радиобиологии. Публикация этой работы ознаменовала конец 1 этапа развития радиобиологии, характеризующегося преимущественно работами описательного характера. Тем не менее, на этом этапе развития, были обнаружены два очень важных факта. Первый факт- торможение клеточного деления при облучении  ( М.Корнике, 1905 год), второй - различные реакции (по степени выраженности) различных клеток на облучение. Этот факт обнаружили французские ученые И. Бергонье и Л. Трибондо в 1906 году. В современной радиобиологии их выводы называют законом (правилом) Бергонье и Трибондо. Суть этого правила заключается в том, что клетки обладающие способностью к делению (менее дифференцированые), более радиочувствительны, чем созревшие, дифференцированные клетки. Или говоря иначе, развитые дифференцированные клетки тканей более устойчивы к действию радиации, чем молодые, делящиеся клетки.


На главную