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

СССР использовал атомные батареи в спутниках типа «Космос». В сентябре 1965 в составе аппаратов «Космос-84» и «Космос-90» были запущены радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) «Орион-1» электрической мощностью 20 Вт. Вес РИТЭГ составлял 14,8 кг, расчётный ресурс - 4 месяца. Ампулы РИТЭГ, содержащие полоний-210, были сконструированы в соответствии с принципом гарантированного сохранения целостности и герметичности при всех авариях. Этот принцип оправдал себя при авариях ракет-носителей в 1969, когда, несмотря на полное разрушение объектов, топливный блок, содержащий 25000 кюри полония-210, остался герметичным.

Исследовательский корабль «Луноход-1», спущенный на поверхность Луны Советским Союзом в ноябре 1970 года, был обеспечен радиоактивными изотопами (полоний-210) для регулировки температуры. «Луноход-1» функционировал в течение 322 дней. За 11 лунных суток он прошёл 10,5 км, исследуя район Моря Дождей, осуществил детальное топографическое обследование 80000 кв.м. лунной поверхности. За это время был проведён 171 сеанс связи, с помощью радиотелесистем «Лунохода-1», на Землю было передано свыше 200 тысяч снимков лунной поверхности». Успешно работал радиоизотопный термоэлектрический генератор тока и на аппарате «Луноход-2».

Источники энергии, снабженные долгоживущими изотопами, особенно необходимы для космических зондов, находящихся в "дальних странствиях" к удаленным планетам. Поэтому американские зонды «Викинг», которые были высажены на Марс в июле и сентябре 1976 с целью поисков там разумной жизни, имели на борту два радиоизотопных генератора для обеспечения энергией спускаемого аппарата. Космические станции вблизи Земли, такие, как «Салют» (СССР) и «Скайлэб» (США), получают энергию от солнечных батарей, питаемых энергией Солнца. Однако зонды для Юпитера нельзя оснащать солнечными батареями. Излучения Солнца, которое получает зонд вблизи далекого Юпитера, совершенно недостаточно для обеспечения прибора энергией. Кроме того, при космическом перелете Земля - Юпитер требуется преодолеть огромные межпланетные расстояния при продолжительности полета от 600 до 700 дней. Для таких космических экспедиций основой удачи является надежность энергетических установок. Поэтому американские зонды планеты Юпитер – «Пионер 10», который стартовал в феврале 1972 года, а в декабре 1973 года достиг наибольшего приближения к Юпитеру, а также его преемник «Пионер-2» - были оснащены четырьмя мощными батареями с плутонием-238, помещенными на концах кронштейнов длиной в 27 м. В 1987 году «Пионер 10» пролетел мимо самой удаленной от Земли

Рис. 2 КЯЭУ «SNAP-10A» 1 – узлы крепления ЯЭУ к ракете-носителе; 2 – компенсационный бак ЖМК; 3 – ХИ-ТЭГ; 4 – ЯР; 5 – ЭМН; 6 – РЗ; 7 – силовой каркас; 8 - коллектор контура теплоносителя; 9 – аппаратурный отсек.

Лекция 6 а

Прямое и непрямое действие ионизирующих излучений на молекулы.

 

Ионизация молекул при действии на них ионизирующих излучений приводит к инактивации или говоря иначе, полной или частичной утрате функциональной активности биологических молекул. Инактивация органических молекул, в т.ч. макромолекул, может происходить в результвате прямого или косвенного (опосредованного) воздействия на них ионизирующих излучений. Если инактивация молекулы произошла в результате непосредственного поглощения ею энергии кванта или частицы, то говорят о прямом действии ионизирующего излучения. Если инактивация макромолекулы происходит в результате химического взаимодействия ее с высокореакционными продуктами, возникшими в ее окружении при действии радиации, говорят о непрямом действии ионизирующего излучения.

Прямое действие ионизирующих излучений на макромолекулы заключается в сложной последовательности событий, происходящих от момента поглощения энергии молекулой и до появления стойких изменений в ее структуре и функционировании. Условно этот процесс можно разделить на 3 стадии. На первой, физической стадии происходит поглощение энергии кванта или частицы молекулой, появление возбужденных и ионизированных молекул, неравномерно распределенных в пространстве. Эти процессы протекают очень быстрои завершаются за 10-16 - 10-13 с. Вторая, физико-химическая стадия, включает различные реакции трансформации и перераспределения избыточной энергии молекул. На этой стадии появляются высокореакционные продукты радиолиза  различных соединений: ионы, радикалы. Время протекания второй стадии составляет за 10-13 - 10-10 с. В течение третьей, химической стадии, ионы и радикалы взаимодействуют друг с другом и с окружающими молекулами, образуя различные типы структурных повреждений. Эти реакции протекают в течение 10-6 - 10-3 с.

Повреждения структуры молекул приводят к изменениям функциональных свойств соответствующих макромолекул: белков, нуклеиновых кислот, липидов. Например, повреждение структуры нуклеотида в молекуле ДНК, может остановить процесс репликации, аминокислоты в молекуле белка- потере ферментативной активности. Конечно, к настоящему этапу развития биологии мы пока не в состоянии описать весь круг функциональных признаков, определяющих роль всех макромолекул в жизнедеятельности клетки и организма. Однако, в любом классе макромолекул (белках, НК, липидах, полисахаридах) есть четко охарактеризованные представители, обладающие четко определенными функциями. В качестве примера среди белков можно привести ферменты трипсин, химотрипсин, рибонуклеаза А, для которых известны мельчайшие детали структурной организации и четко определены выполняемые функции.

Анализируя  инактивирующее влияние ионизирующих излучений на ферменты, прежде всего, определяются  такие их свойства, как активность, субстратная специфичность, чувствительность к модификаторам активности. Изменение этих и некоторых других показателей в результате облучения означает инактивацию фермента. В опытах с молекулами нуклеиновых кислот критерием инактивации служит изменение инфекционности этих молекул, их трансформирующей активности и способности служить матрицей для синтеза полинуклеотидов.


На главную