Ядерные технологии
С середины ХХ века ядерные технологии вносят все больший вклад в ключевые области жизнедеятельности человека. И это не только ядерная энергетика. Неэнергетические применения ядерных технологий распространяются все шире, темпы их внедрения выше, чем в энергетике. Врачи и технический персонал, работающие в области ядерной медицины, проводят по всему миру миллиарды процедур в год. Объем обработанных ионизирующим излучением продуктов питания достигает миллиарда тонн в год и продолжает расти. Ядерные технологии находят все большее применение в селекции сельхозкультур и борьбе с сельскохозяйственными вредителями, рациональном водопользовании, разведке полезных ископаемых, защите общественной безопасности и многих других областях.
1. Атомная энергетика
1.1. Атомные реакторы
В 2016 году в мире на атомных (ядерных) электростанциях производилось 10.8% всей электроэнергии. Доля электричества, производимой на атомных станциях в различных странах, заметно различается. Около половины всемирной выработки электроэнергии на АЭС приходится на США и Францию. Данные по десяти странам – лидерам на 2017 год приведены в таблице.
Таблица 1.
Объемы выработанной на АЭС электроэнергии в 2017 году
Страна
|
Объем электроэнергии АЭС
|
% от выработанной в стране электроэнергии
|
США
|
804 млрд кВт·ч/год
|
20 %
|
Франция
|
379 млрд кВт·ч/год
|
71.6%
|
Китай
|
210 млрд кВт·ч/год
|
3.6%
|
Россия
|
203 млрд кВт.ч/год
|
18.9%
|
Южная Корея
|
141 млрд кВт·ч/год
|
27.1%
|
Канада
|
96 млрд кВт·ч/год
|
14.6%
|
Украина
|
85 млрд кВт·ч/год
|
55.1%
|
Германия
|
72 млрд кВт·ч/год
|
11.6%
|
Великобритания
|
65 млрд кВт·ч/год
|
19.3%
|
Швеция
|
63 млрд кВт·ч/год
|
39.6%
|
На сегодняшний день большинство промышленных реакторов в мире – это урановые реакторы на медленных нейтронах. Уран является распространенным элементом в земной коре, однако, природный уран состоит в основном из изотопа 238U и только 0.7% приходится на 235U, который делится под действием тепловых нейтронов.
Реакторы на медленных нейтронов работают на слабо обогащенном 235U топливе (степень обогащения 4 − 5%). В качестве теплоносителя обычно используется обычная вода. Вода служит также замедлителем. Существуют также реакторы на тяжелой воде (D2O), которые способны работать на естественном уране.
1.2. Топливный цикл
Сегодня на большинстве реакторов используется однократный топливный цикл, который позволяет использовать только 1% энергии добытого урана. В то же время в отработавшем ядерном топливе (ОЯТ) при однократном цикле содержится 235U с обогащением выше природного, а также 0.6% нечетных изотопов плутония Pu, которые тоже делятся под действием тепловых нейтронов.
Для того, чтобы повысить эффективность использования энергии потенциально содержащейся в добываемом уране, ОЯТ необходимо переработать для извлечения делящихся материалов. Кроме того, переработка позволяет уменьшить накопленные тепловыми реакторами объемы ОЯТ, которые непрерывно увеличиваются, а расходы на их хранение постоянно растут. В результате переработки объем отходов может быть сокращен приблизительно в 10 раз. Уровень радиоактивности в отходах после переработки намного меньше и падает намного быстрее, чем в ОЯТ без переработки.
При переработке из ОЯТ извлекают плутоний и смешивают его с природным, обогащенным или обедненным ураном. Таким образом, получают MOX-топливо (англ. Mixed-Oxide fuel). Доля MOX-топлива в большинстве использующих его реакторов около одной трети, но иногда достигает и 50%. Причем, чем больше доля MOX-топлива, тем более существенной модификации должен подвергаться реактор. Однократное извлечение плутония из отработавшего топлива и его использование в MOX-топливе, а также повторное использование урана увеличивает на 25% энергетический выход на тонну добытого урана. В тепловых реакторах обычно используется только однократное использование MOX-топлива, т.к. после одного или двух прохождений через реактор, плутоний настолько загрязняется изотопами тяжелее 239Pu, что его выделение становится сложной технической задачей. Доля MOX-топлива в ядерном топливе, использовавшемся в 2017 г. была около 5%.
Другим подходом, позволяющим частично использовать топливный потенциал ОЯТ, является REMIX-топливо (от англ. regenerated mixture). REMIX-топливо производится из уран-плутониевой смеси, выделенной из отработавшего ядерного топлива, куда добавляют обогащенный уран. REMIX можно многократно перерабатывать в действующих тепловых реакторах.
Частичная переработка ОЯТ реакторов на тепловых нейтронах позволяет эффективней использовать природный уран. MOX/REMIX технологии позволяют извлечь из него приблизительно на 25-30% больше энергии, чем в однократном топливном цикле, и экономить природный уран. При этом существенно сокращается объем отходов, быстрее спадает их активность.
1.3. Утилизация отходов
Одной, если не самой существенной проблемой при использовании энергии деления атомных ядер является проблема утилизации отходов атомной энергетики и их радиотоксичность. В течении десятилетий в результате работы реакторов на тепловых нейтронов в мире накопилось около 300 тысяч тонн ОЯТ. Предполагается, что к 2030 году накопится уже 400 тысяч тонн. Частичная переработка облученного топлива позволяет снизить объемы отходов, но она производится далеко не всегда. В отходах тепловых реакторов содержатся уран, в частности большое количество 238U, плутоний, минорные актиниды, продукты деления. Радиотоксичность продуктов деления относительно быстро спадает и через
200 лет активность отходов почти полностью определяется изотопами плутония и америция. В тепловых реакторах не происходит сжигания четных изотопов плутония и минорных актинидов, поскольку для их эффективной трансмутации необходимы нейтроны с энергией > 0.75 МэВ.
В реакторах на тепловых нейтронах используется только небольшое количество 238U. Кроме того, в результате работы обогатительных фабрик в мире накопилось большое количество (около 1,5 млн. тонн в 2015 г.) обедненного урана, в котором содержится всего 0.2 – 0.4 % 235U. Доза внешнего облучения от обеднённого урана на 60 % меньше чем от природного урана и сегодня он в основном используется для радиационной защиты и в производстве бронебойных снарядов. Однако, применение таких боеприпасов вызывает химическое заражение местности, поскольку химическая токсичность обеднённого урана в естественных условиях примерно в миллион раз более опасна, чем его радиотоксичность.
1.4. Реакторы на быстрых нейтронах
Промышленное использование реакторов на быстрых нейтронах позволило бы использовать не только ОЯТ из современных реакторов, но и большие запасы обедненного урана, что расширило бы запасы ядерного топлива многократно.
Реакторы на быстрых нейтронах гораздо эффективнее используют уран (приблизительно в 60 раз). Этот тип реакторов может работать на плутониевом топливе, произведенном на тепловых реакторах, и эксплуатироваться в замкнутом цикле с собственным заводом по переработке отработанного топлива. Они могут быть сконструированы так, чтобы производить больше делящихся изотопов (239Pu, 241Pu), чем используют реакторы - размножители (бридеры). Использование бридеров позволит обеспечить нас энергией на многие миллионы лет. Однако быстрые реакторы дороже и в постройке, и в эксплуатации. Их неоспоримое преимущество перед реакторами на тепловых нейтронах заключается в том, что они позволяют сжигать актиниды, которые составляют долгоживущую и высокоактивную часть ядерных отходов реакторов на медленных нейтронах.
1.5. Радиоизотопные источники электричества и тепла
Радиоизотопные источники преобразуют энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов, в электроэнергию или используют ее для нагрева теплоносителя. Мощность радиоизотопных источников обычно не больше нескольких киловатт. Время эксплуатации источника 10−20 лет. Радиоизотопные источники энергии применяются там, где необходимо обеспечить автономность работы оборудования. Сегодня они применяются в космосе (на спутниках и межпланетных станциях), в глубоководных аппаратах, на удалённых территориях для энергопитания маяков и бакенов, в медицине для питания кардиостимуляторов.
2. Ядерная медицина
Формально название «ядерная медицина» относится к разделу клинической медицины, занимающемуся применением радионуклидных фармацевтических препаратов (РФП) в диагностике и лечении. Также к ядерной медицине часто относят методы дистанционной лучевой терапии. Однако круг медицинских подходов и методов, использующих явления и процессы ядерной физики, гораздо шире.
2.1. Диагностика
Радионуклидная диагностика осуществляется с помощью радиофармацевтических препаратов (РФП) в качестве меченых атомов. Введение радиационного препарата в организм и последующее детектирование распада позволяет изучать состояние органов и функциональных систем как в статике, так и в динамике.
Чаще всего используют внутривенное введение РФП. При этом препарат первоначально равномерно распределяется с кровью по всему организму, а затем начинает концентрироваться в отдельных (критических) органах. Так, при радиометрии определяют радиоактивность части тела (органа), находящейся в поле зрения детектора радиодиагностического прибора. Это позволяет установить количество радионуклида, заключенного в исследуемом участке.
С помощью радиографии изучают динамику радиоактивности в части тела (органе) и таким образом судят о сроках накопления и выведения радионуклида. С помощью таких исследований судят, например, о движении крови по камерам сердца и по сосудам, о некоторых функциях печени, легких и почек.
Гамма-топография дает возможность изучить распределение радионуклида в органе. По полученным изображениям можно судить о локализации, величине и положении органа, и о распределении в нем здоровой функционирующей части (паренхимы). Голограммы дают возможность обнаружить патологические очаги в органе и тем самым определить его функциональное состояние.
Широкое распространение в радионуклидной диагностике получили радионуклиды технеция 99Тс (распознавание опухолей головного мозга, изучение центральной и периферической гемодинамики, исследование щитовидной железы, костной системы и др.), йода 131I и его соединения (исследование йодного обмена, функции печени, почек), хрома 51Cr − в гематологии; натрий 24Na, калий 42K, рубидий 86Rb, бром 82Br − для изучения водно-солевого обмена. Коллоидные растворы 99Тс, 198Au, 131I, индия 111In и других изотопов используются при исследовании печени, легких, головного мозга, газообразный радионуклид ксенона 133Xe применяется при исследовании функции легких, центральной и периферической гемодинамики, уровня блокады субарахноидального пространства спинного мозга, соединения, меченные селеном 75Se и технецием 99Тс используются в онкологии, 24Na − при диагностике сердечно-сосудистых заболеваний и т.д.
Томография основана на получении послойных изображений объекта исследований. Современная томография позволяет с помощью математической обработки производить трехмерную реконструкцию изображения исследуемого органа. В медицине используется различные методы томографии: компьютерная томография (КТ), магнито-резонансная томография (МРТ), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОЭФКТ) и позитронная эмиссионная томография (ПЭТ).
Компьютерная томография (КТ) измеряет ослабление рентгеновских лучей, проходящих через участки тела из сотен различных углов, получая срезы, а затем, с помощью компьютерной, большой серии двумерных рентгенографических снимков, сделанных вокруг одной оси вращения, получается трехмерное изображение. КТ на сегодняшний день − ведущий метод диагностики многих заболеваний головного мозга, позвоночника, легких и средостения, печени, почек, поджелудочной железы, надпочечников, аорты и легочной артерии, сердца и ряда других органов. КТ можно использовать и как метод первичной диагностики, и как уточняющую методику, когда предварительный диагноз уже поставлен с помощью УЗИ или клинического обследования.
Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОЭФКТ). В этих томографах трехмерное изображение получается путём компьютерной обработки серии плоскостных сцинтиграмм. (Сцинтиграфия — метод функциональной визуализации, заключающийся во введении в организм радиоактивных изотопов и получении двумерного изображения путём определения испускаемого ими излучения.) При исследованиях щитовидной железы, например, используется 131I или 99mТс, а при исследованиях сердца 201Tl, пирофосфат 99mТс, 67Ga.
Магниторезонансная томография (МРТ) − способ получения томографических медицинских изображений для исследования внутренних органов и тканей с использованием явления ядерного магнитного резонанса. Вначале этот метод назывался ядерно-магнитно резонансная томография (ЯМР-томография). Но потом, чтобы не пугать пациентов, убрали упоминание о "ядерном" происхождении метода, тем более, что ионизирующие излучения в этом методе не используются.
МРТ хорошо отображает мягкие ткани, тогда как КТ лучше визуализирует костные структуры. Нервы, мышцы, связки и сухожилия наблюдаются гораздо более четко в МРТ, чем в КТ. Кроме того, магнитно-резонансный метод незаменим при обследовании головного и спинного мозга. Благодаря высокой точности и четкости полученных изображений магнитно-резонансная томография успешно используется в диагностике воспалительных, инфекционных, онкологических заболеваний, при исследовании суставов, всех отделов позвоночника, молочных желез, сердца, органов брюшной полости, малого таза, сосудов. Современные методики МРТ делают возможным исследовать функцию органов – измерять скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, наблюдать структуру и активацию различных участков коры головного мозга.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Пациенту вводят радиофармпрепарат, содержащий β+-активный изотоп. В ПЭТ использую РФП, содержащие изотопы с небольшим периодом полураспада: 15O (период полураспада 2.04 мин), 13N (9.96 мин). 11С (20.4 мин). 18F (110 мин) и др. Позитроны, испущенные радионуклидами, имеют в биологических тканях очень короткий пробег (несколько мм). В результате аннигиляции позитронов образуются два γ-кванта с энергиями 511 кэВ. Пара датчиков располагается на одной прямой с различных сторон пациента, и оба γ-кванта попадают на свои датчики одновременно. В результате регистрации такого события можно построить прямую линию, проходящую через область концентрации радионуклида. Зарегистрировав большое число пар γ-квантов и построив область пересечения их траекторий, можно получить изображение распределения РФП и таким образом визуализировать исследуемый орган. Технология ПЭТ используется в первую очередь для зондирования структуры мозга.
Рентгеновская, ультразвуковая, и магнитно-резонансная томография проявляют структуру органа на стадии её патологического изменения. ПЭТ же способен зарегистрировать изменения в обменных процессах, которые этому предшествуют. ПЭТ применяется в онкологии, кардиологии и неврологии, при изучении метаболических процессов в мозге и других органах, механизмов действия лекарственных препаратов.
2.2. Лучевая терапия
Лучевая терапия – это использование радиации для воздействия на пораженный орган. Данное воздействие может осуществляться как контактным, так и дистанционным способом.
Контактная лучевая терапия (брахитерапия) − лучевая терапия, при которой источник излучения располагается как можно ближе к патологическому очагу (опухоли) или непосредственно в опухоли. Брахитерапия бывает аппликационная, внутриполостная, внутритканевая и внутрисосудистая.
Аппликационную брахитерапию осуществляют путем наложения аппликатора, изготовленного из органических материалов. В аппликаторе находятся β-активные (32Р, 204Tl и др.) реже γ-активные изотопы. Аппликационную терапию применяют при поверхностных формах рака кожи, опухолевых поражениях роговицы и склеры и др.
Внутриполостная брахитерапию используют при поражениях полых органов и проводят путем введения в полости тела коллоидного раствора β-активного нуклида (90Y, 32Р, 198Au) с относительно коротким периодом полураспада, что создает возможность практически полного распада радионуклида в течение курса лечения.
Внутритканевая брахитерапия проводится введением в организм (перорально или инъекциями) короткоживущих β-активных препаратов (131I, 32Р, 198Au и др.). Данная методика применяется при раке щитовидной железы, при лечении множественных метастазов в костях, раке простаты.
Внутрисосудистая брахитерапия позволяет заметно уменьшить появление повторного сужения просвета коронарных сосудов после стентирования. Для этого непосредственно после баллонной ангиопластики по коронарной артерии к атеросклеротической бляшке продвигаются радиоактивные «зерна» (32P, 90Sr/90Y, 192Ir), которые в течении 15−20 минут облучают бляшку.
Дистанционная лучевая терапия осуществляется с помощью источников γ-излучения (обычно 137Cs, 60Со), электронных и ионных ускорителей. При электронной лучевой терапии облучении патологического очага осуществляется дистанционно на линейных ускорителях, бетатронах и микротронах, генерирующих электроны с энергиями в диапазоне от 1 до 45 МэВ. Для нейтронной терапии используют терапевтические каналы ядерных реакторов, нейтронные генераторы. Для терапии быстрыми нейтронами применяются сильноточные циклотроны (энергия протонов
42 − 66 МэВ). В протонной и ионной терапии в основном используют циклотроны и синхротроны. Преимуществом ионной терапии по сравнению с гамма, электронной и нейтронной терапиями является тот факт, что основные потери энергии происходят на последних миллиметрах пробега иона перед остановкой (брэгговский пик). Таким образом, варьируя энергию ионов, можно добиться чтобы максимальное энерговыделение происходило по всей глубине опухоли с минимальным ущербом для окружающей здоровой ткани. Максимальная глубина проникновения частиц ограничивается 30 см, что соответствует энергии протонов
250 МэВ. По сравнению с протонами лучшими характеристиками для терапии обладают более тяжелые ионы. Они рассеиваются хуже, а ширина брэгговского пика также примерно в 4 раза уже, при этом отношение дозы в брэгговском пике и на плато у них выше.
2.3. Радиационная стерилизация медицинских изделий
В настоящее время радиационным методом стерилизуется в процессе производства более 50% медицинских изделий одноразового пользования. Для стерилизации применяют как γ-излучение, так и электронные пучки. В последние годы расширяется применение для стерилизации электронного излучения по сравнению с γ-излучением. Это связано как с большей безопасностью при работе, так и с большей мощностью и, как следствие, меньшим временем облучения. Радиационной стерилизации подвергаются медицинских изделий одноразового пользования (шприцы, иглы, хирургические принадлежности, имплантируемые материалы и ткани, анестезиологические и акушерские наборы, оборудование для ингаляции, диализа и переливания крови, перевязочный материал, маски, бандажи, пипетки и т.д.), а также некоторые фармацевтические препараты (глазные мази и капли, мази от ожогов, солевые растворы, ветеринарные продукты и др.).
3. Применение радиационных технологий в науке, промышленности и сельском хозяйстве
3.1. Активационный анализ
Активационный анализ — это метод элементного анализа вещества по характеру излучения радиоактивных изотопов, образующихся при бомбардировке исследуемого вещества нейтронами, гамма-квантами, протонами или другими частицами. Данная методика обладает высокой чувствительностью. Широкое распространение получил нейтронно-активационный анализ, позволяющий производить качественный и количественный анализ практически всех химических элементов. Основные сферы применения активационного анализа: анализ особо чистых веществ, геологических объектов и объектов окружающей среды; экспресс-анализ металлов и сплавов в промышленности; определение содержания микроэлементов в биологических объектах при экологических и медицинских исследованиях; судебно-медицинская экспертиза.
3.2. Ядерная хронология
Для определения возраста образца этим методом измеряется отношение содержания в образце материнского радиоактивного изотопа к дочернему продукту его распада и сравнивается с аналогичным отношением в момент образования образца. Выбирая различные изотопы с помощью ядерной хронологии был определен возраст солнечной системы, возраст Земли, им определяют также возраст пород и минералов. Широко известен радиоуглеродный метод, который позволяет определять время образования образцов до 50 тыс. лет.
3.3. Радиоактивные трассеры (индикаторы)
Изотопные индикаторы (меченые атомы) – изотопы, при добавлении в исследуемые объекты способные выполнять роль индикаторов, выявляющих особенности поведения атомов химических элементов, молекул и других химических соединений в этих объектах. В качестве изотопного индикатора часто используются радиоактивные изотопы исследуемого элемента. Регистрируя излучение радиоактивного изотопа легко установить локализацию данного элемента и проследить круговорот какого-либо элемента в природе, в процессе обмена веществ в организме, в химических реакциях, в производственных процессах. Изотопные индикаторы используются в научных исследованиях в химии и биологии, а также в медицине и металлургии.
3.4. Ядерные технологии в сельском хозяйстве
Борьба с насекомыми – вредителями. Гамма-излучение используется для стерилизации больших популяций насекомых. Благодаря этому методу удалось успешно контролировать популяции американской тропической мясной мухи (Cochliomyia hominivorax), средиземноморской плодовой мухи (Ceratitis capitata), мексиканской плодовой мухи (Anastrepha ludens), мухи цеце (Glossina).
Радиационная обработка пищевых продуктов осуществляется с использованием как γ-излучения, так и электронных пучков. Радиационная обработка приводит к замедлению прорастания картофеля и лука при хранении, удлинению срока хранения мяса и рыбы в замороженном состоянии, дезинсекции зерна и фруктов, стерилизации мяса и мясных продуктов с целью хранения в не замороженном состоянии и т.д. Широко используются установки по радиационной обработке пищевых продуктов: овощей, фруктов, мясной и рыбной продукции и др. Тщательные химические и биологические исследования, испытания питательных свойств облученных продуктов показали, что радиационная обработка не оказывает какого-либо вредного воздействия на продукты.
Радиационная обработка повышает прочность пластиковой пленки, используемой для упаковки фруктов и других продуктов. Запечатанные, обработанные продукты могут храниться при комнатной температуре в течение долгого времени, как консервы.
3.5. Системы безопасности
Инспекционно-досмотровые комплексы (ИДК)
Для досмотра перевозимых грузов в ИДК используются два основных метода:
сканирование с помощью высокоэнергетического тормозного γ-излучения, создаваемого ускорителем электронов;
сканирование с использованием γ-излучения радиоактивных изотопов кобальта или цезия (60Co, 137Cs).
Основной принцип, лежащий в основе использования γ-излучения состоит в том, что γ-кванты, генерируемые источником излучения, поглощаются и рассеиваются на своем пути в зависимости от плотности и атомной структуры материала, через который они проходят. Детекторная система на приемной стороне содержит элементы, преобразующие дошедшие до них фотоны в электрический сигнал.
Извещатели дыма
В ионизационных (радиоизотопных) извещателях дыма для ионизации воздуха используется альфа-активный изотоп америция 241Am.
3.6. Применения ядерных технологий в промышленности
Регистрация и количественное измерение прошедшего, рассеянного или вторичного излучения позволяет определять физические свойства, геометрические размеры и другие параметры среды. Например, толщину железа до 10 см можно измерять, используя γ-источники 137Cs или 60Co. Для измерения толщин порядка доли миллиметра используются β-источники 90Sr, 85Kr и др. Измерение интенсивности прошедшего через материал излучения и сравнение с калибровочной зависимостью интенсивности от толщины или плотности позволяет определять толщину или плотность материала. В измерителях уровня жидкости, расплавов металлов и сыпучих веществ часто используются γ-излучатели 137Cs и 60Co. В расходомерах газов, жидкостей и сыпучих веществ также используются радиоактивные излучения. На поточных линиях радиоактивные излучения применяют для автоматического учета штучной продукции.
Радиационная дефектоскопия основана на зависимости поглощения проникающего излучения от длины пути, пройденного им в материале изделия, от плотности материала и атомного номера элементов, входящих в его состав. Регистрируя распределение интенсивности прошедшего излучения, можно получить информацию о внутренней структуре изделия, в том числе судить о наличии, конфигурации и координатах дефектов.
В радиационной дефектоскопии используется рентгеновское излучение, тормозное излучение от электронных ускорителей, радиоизотопное излучение, нейтронное излучение. Для радиационной дефектоскопии изделий большой толщины единственным инструментом являются электронные ускорители, использование которых позволяет контролировать изделия толщиной в стальном эквиваленте до 600 мм.
Радиационная дефектоскопия используется в промышленности строительных материалов и при производстве строительных работ для контроля железобетонных деталей, сварных швов металлических конструкций и трубопроводов, а также сварных соединений стыков арматуры железобетонных конструкций.
Ионная имплантация. Суть этого процесса заключается в облучении какого-либо материала ускоренными ионами примесного вещества, которые имплантируются (внедряются) в поверхностный слой материала.
Очистка дыма тепловых электростанций. При сжигании угля и углеводородов образуются токсичные газы − диоксид серы (S02) и оксиды азота (NOX). Облучение отходящих газов с добавлением к ним аммиака электронами высокой энергии приводит к образованию порошкообразного продукта, являющегося смесью (NH4)2SO4 и NH4NO3, который может быть использован в качестве сельскохозяйственного удобрения.
Гамма и нейтронный каротаж. В скважину помещается источник γ-квантов или нейтронов. Регистрируя интенсивность рассеянного излучения, идентифицируют угольные или нефтяные пласты.
Повышение качества материалов. Ионизирующее излучение применяется для модификации полимеров, например, для вулканизации компонентов шин. В Японии с помощью электронных ускорителей радиационной обработке подвергается 90% производимых шин. Радиационная вулканизация натурального каучукового латекса придает прочность и эластичность, что делает его идеальным материалом для производства хирургических перчаток, катетеров и баллонов, используемых в кардиологических операциях.
Снятие статического электричества. Чтобы избежать нарастания статического электричества при производстве бумаги, пластмасс, синтетических тканей и т. д., α-излучатель 241Аt или 210Ро размещается вблизи материала в конце производственной линии. Источник ионизирует воздух для удаления электрических зарядов на материале.
Трековые мембраны (ядерные фильтры). Трековые (ядерные) мембраны изготавливаются из полимерных пленок толщиной 12—23 микрона посредством бомбардировки их ускоренными ионами инертных газов криптона или аргона пробивающими пленку насквозь. В местах прохождения отдельных ионов образуются треки. При последующем травлении пленки в растворе щелочи на месте треков образуются строго одинаковые сквозные отверстия. Диаметр этих пор может варьироваться в диапазоне от 0.05 до 5 мкм в зависимости от условий травления.
Трековые мембраны используются для фильтрация различных жидкостей и газов; фильтрация питьевой воды; фильтрация крови при плазмофорезе; при определении дисперсного, элементного и микробиологического состава воды и воздуха; для разделения компонентов крови и для медицинской диагностики; для стерилизации жидких пищевых продуктов и лекарственных препаратов
Литература
В.И. Бойко, Ф.П. Кошелев. Ядерные технологии в различных сферах человеческой деятельности, Томск: Изд-во ТПУ, 2008.
Б.С. Ишханов. Радиоактивность. М.: Университетская книга, 2011.
Э. Кэбин. Ядерная медицина.
Э. Кэбин. Атомная энергетика.
А. Алимов. Ускорители электронов нового поколения и их использование
А.С. Алимов. Практическое применение электронных ускорителей. Препринт НИИЯФ МГУ № 2011 – 13/877.
Маленькое чудо из Дубны. Интервью П.Ю. Апеля // Дубна: наука, содружество, прогресс. № 16, 2009.
Дж. Лоуренс, К. Тобиаш, Дж. Лиифут, и др. Тяжелые частицы и брегговский пик для лучевой терапии // УФН, Том 92, вып. 3
Применение ускорителей и детекторов в медицине. Материалы сайта «Элементы».
Б.С. Ишханов, И.М. Капитонов, Э.И. Кэбин. Частицы и атомные ядра. Основные понятия. — М.: НИИЯФ МГУ, 2008.
Т. Ю. Третьякова. Ионно-трековые технологии
И. Владимиров. Эффект Мессбауэра и его применение
|
Скачать 33.63 Kb.