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

Другой тип радионуклидного источника нейтронов строится на калифорний-бериллиевой смеси. Калифорний-252 имеет период полураспада 2,6 года. При этом самопроизвольно делится 3 % всех атомов и при каждом делении выделяется четыре нейтрона. Вот именно такая нейтронная эмиссия и делает 252Сf интересным, ибо 1 г в секунду выделяет 2,4*1012 нейтронов. Это соответствует нейтронному потоку среднего ядерного реактора! Если бы такое нейтронное излучение захотели получить классическим путем из радиево-бериллиевого источника, то для этого потребовалось бы 200 кг радия. Столь огромного запаса радия не существует на Земле. Даже такое невидимое глазом количество, как 1 мкг 252Cf, дает более 2 миллионов нейтронов в секунду. Поэтому 252Cf в последнее время используют в медицине в качестве точечного источника нейтронов с большой плотностью потока для локальной обработки злокачественных опухолей.

Изотопный источник 252Сf обладает следующими преимуществами: постоянство величины потока (не требуется мониторинг); длительный ресурс (более трех лет); сравнительно низкая стоимость (примерно 3000 долларов США) и “точечность” источника (его габариты малы по сравнению с геометрией облучения и измерения). Среди недостатков 252Сf ограничения по порогу реакции взаимодействия и по измерительным возможностям; радиационная опасность в эксплуатации (постоянно действующий излучатель) и необходимость мер радиационной защиты при хранении. Кроме того, 252Cf принадлежит к ядерным материалам, которые являются федеральной собственностью, стратегически значимы в проблеме ядерного нераспространения и, следовательно, требуют особых мер государственного учета, контроля и физической защиты.

Во многих случаях калифорний может теперь заменить атомный реактор, например для таких специальных аналитических исследований, как нейтронная радиография или активационный анализ. С помощью нейтронной радиографии просвечиваются детали самолетов, части реакторов, изделия самого различного профиля. Повреждения, которые обычно невозможно обнаружить, теперь легко находят. Для этой цели в СССР и США разработана транспортабельная нейтронная камера с 252Cf в качестве источника излучения. Она позволяет вести работу вне зависимости от стационарного атомного реактора. В борьбе с преступностью в США такая нейтронная камера показала свой превосходный "нюх". Таблетки ЛСД и марихуана, спрятанные в патронных гильзах, были сразу обнаружены. С помощью рентгеновских лучей контрабандные наркотики найти не удавалось.

В настоящее время нейтронные источники всё шире применяются для решения проблемы противодействия незаконному обороту взрывчатых, химических, биологических и других опасных веществ, как составляющая часть борьбы с терроризмом и преступностью

При облучении растворенных молекул попадание ионизирующей частицы в мишень вносит меньший вклад в поражающее действие излучения, чем активные продукты, появляющиеся в растворителе вследствие его облучения (косвенное действие ионизирующего излучения).

При облучении живых систем биологический эффект обуславливается попаданием в различные мишени, параметры которых зависят от физиологического состояния объекта (например, молодые делящиеся клетки и взрослые дифференцированные клетки).

В живых системах (клетках и организмах) существуют системы репаративных и компенсаторных реакций, обеспечивающих пострадиационное восстановление клеток и повышающих число выживших особей.

Вследствие названных и других причин вид кривых «доза-эффект» может быть самым разнообразным и может изменяться в зависимости от физиологических особенностей объекта, условий и параметров облучения.

 В настоящее время существуют еще несколько гипотез (моделей) рассматривающих механизмы биологического действия ионизирующих излучений. 

Стохастическая теория О.Хуга и А, Келлера (60-ые годы 20 века), описывающая радиобиологические эффекты с позиций динамической биохимии. Она предполагает, что радиобиологический эффект возникает в результате поражения множества случайных событий, индуцированных облучением. Эта теория предлагает более «биологическую интерпретацию» дозовых кривых.

Вероятностная модель радиационного поражения клетки предложена Ю.Г. Капульцевичом в 1978 году. Согласно этой модели, разные клетки, облученные одинаковой доз поражаются в различной степени вследствие неодинакового попадания энергии излучений в мишени и вследствие того, что у разных клеток появляются потенциальные повреждения, которые реализуются позднее или вообще не реализуются.

Гипотеза липидных радиотоксинов и цепных реакций основана на экспериментах Ю.Б Кудряшова, Б.Н. Тарусова в 50-ых годах 20 века. В соответствии с ней, решающую роль в радиационном поражении клетки играют цепные реакции окисления молекул липидов с участием высокореакционных свободных радикалов. Цепные реакции инициируются нарушениями структуры молекул при облучении, и их интенсивному протеканию способствует ингибирование антиоксидантных систем  клетки.

Структурно-метаболическая теория разработана А.М.Кузиным в 70-ых годах 20 века. Она предполагает, что под влиянием ионизирующих излучений в клетках возникают не только радиационно-химические повреждения, но и синтезируются высокореакционные продукты, приводящие к дополнительному повреждению биологически важных макромолекул и образованию высокотоксичных низкомолекулярных метаболитов. Особая роль в гипотезе Кузина отводится к так называемым «первичным радиотоксинам».

Нужно отметить, что, несмотря на различные подходы авторов этих гипотез для объяснения радиобиологических эффектов и даже критику теории мишеней, все они не отвергают эту теорию. Более того, изложенные выше гипотезы опираются на основные принципы теории мишеней: дискретность действия ионизирующего излучения, структурно-функциональная негомогенность биологического объекта.


На главную