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

Самый большой линейный ускоритель электронов построен в Стэнфорде. Он имеет длину более 3 км и ускоряет электроны до энергии 20 ГэВ.

Для ускорения протонов высокой энергии используют протонные синхротроны. В протонных синхротронах частота ускоряющего напряжения увеличивается синхронно с величиной магнитного поля так, что протоны двигаются по круговой траектории постоянного радиуса. Преимуществом синхротронов является то, что в этих ускорителях магнитное поле создаётся в виде узкой кольцевой дорожки. В 1972 г. наибольшая энергия была получена на ускорителе ИФВЭ (Серпухов) - 76 ГэВ. В 1987 г. на протонном синхротроне лаборатории Э.Ферми (США) была получена энергия ~1000 ГэВ.

В таблице приведено несколько примеров ускорителей протонов и электронов с энергией больше 1 ГэВ. Во всех случаях за исключением ускорителя SLAC это синхротроны. Ускоритель SLAC является линейным ускорителем. В Табл. 9 приведены типы ускоряемых частиц и энергии. Табл. 9. Некоторые известные ускорители

Ускоритель

Ускоряемые частицы

Энергия пучка, ГэВ

KEK, Tokyo

p

12

SLAC, Stanford

p

25

PS, CERN

e-

28

ИФВЭ, Серпухов, Россия

p

76

SPS, CERN

p

450

Tevatron, Fermilab

p

1000

В этих ускорителях ускоряемый пучок падает на неподвижную мишень. Однако по мере увеличения энергии налетающих частиц все большая часть энергии пучка бесполезно расходуется на движение центра масс образующейся системы. Если же сталкиваются между собой два пучка этого можно избежать, так как при лобовом столкновении двух пучков частиц с одинаковыми массами и одинаковыми энергиями центр масс будет оставаться неподвижным. Однако, чтобы при этом сталкивающиеся пучки эффективно взаимодействовали, необходимо создать в области столкновения высокую плотность частиц. Ускорители такого типа были созданы и получили название ускорителей на встречных пучках или коллайдеров. Первые электронные коллайдеры были построены в 1965 году в ИЯФ (Новосибирск) и Стенфордской национальной лаборатории. В 1971 году был построен первый протонный коллайдер, а в 1985 году – протон-антипротонный коллайдер. Основной недостаток ускорителей на встречных пучках малая плотность сталкивающихся частиц по сравнению с ускорителями с неподвижной мишенью. На ускорителе HERA (Германия) сталкиваются встречные пучки электронов (позитронов) с энергией 30 ГэВ и протонов с энергией 820 ГэВ. Для повышения интенсивности сталкивающихся пучков используют накопительные кольца, в которых ускоренные пучки перед столкновением накапливаются в течение сотен циклов ускорения.

Лекция 8а. 

Действие ионизирующих излучений на живые организмы.

 Радиочувствительность живых организмов. Понятие “критического” органа. Радиационные синдромы. Кроветворный синдром. Клеточные обновления при поражениях красного костного мозга. Желудочно-кишечный и церебральный синдромы.

Биологическая эффективность ионизирующих излучений чрезвычайно высока. По эффективности воздействия на живые системы ионизирующая радиация превосходит все виды физических воздействий, в т.ч. все известные виды излучений. На Земле нет ни одного организма, которого нельзя было бы убить действием ионизирующего излучения, и нет какой-либо биологической функции, которая не подавлялась бы в результате действия радиации. В то же время, результаты многочисленных экспериментов показывают, что различные организмы обладают неодинаковой устойчивостью (чувствительностью) к действию ионизирующих излучений.

Наиболее интегральными показателями для выражения радиочувствительности живых организмов является поглощенная или эквивалентная дозы ионизирующего излучения, при которой погибает 100 % или 50 % особей облученной популяции. Соответственно, эти дозы получили название летальной (LD100) или полулетальной ( LD50 ) дозы. Оценку выживаемости облученных организмов проводят через промежуток времени после облучения, соотносимый со временем жизни этих организмов. При определении радиустойчивости живых объектов необходимо также  учитывать и время, необходимое для проявления патологических симптомов радиационного облучения. Так, при определении радиочувствительности млекопитающих, подсчет выживших особей производят через 30 суток после облучения. За это время у выживших животных заканчивается острый период лучевой болезни, и они начинают выздоравливать. В этом случае, в символ для обозначения летальной и полулетальной доз ставят индекс,  выражающий количество суток после облучения, например, LD100/30. Для определения выживаемости микроорганизмов подбирают такой временной интервал, который необходим для образования колоний клеток определенного размера. О выживаемости вирусов после облучения судят по их способности размножаться в клетках.

Исследования радиоустойчивости представителей различных видов живых организмов позволили выявить следующую закономерность: чем выше в эволюционном отношении вид, тем выше радиочувствительность особей - представителей этого вида. В таблице 1 приведены значения поглощенной дозы рентгеновского излучения, приводящих к гибели представителей различных филогенетических групп живых организмов. Как видно, наиболее устойчивы к действию ионизирующих излучений одноклеточные организмы. Радиоустойчивость млекопитающих животных в сотни и тысячи раз меньше, чем устойчивость одноклеточных.

Таблица 1.

Интервалы летальных доз рентгеновского излучения для живых организмов - представителей различных филогенетических групп

Группа

организмов

Интервал летальной поглощенной

  дозы (LD100)) 

Одноклеточные

(прокариоты, эукариоты)

10-105 Гр

Беспозвоночные

10-104 Гр

Позвоночные

0,5 – 100 Гр

Млекопитающие

0,1 -10 Гр


На главную