Атомная проблема

Рэн Филлип

а) Применение радиоактивных изотопов в медицине.

Радиоактивные изотопы играют в медицине большую роль. Они позволяют установить диагноз, излечить от болезни или по крайней мере замедлить ее развитие, а главным образом — лучше понять физиологические процессы, происходящие в организме.

Благодаря применению радиоактивных изотопов удалось достигнуть значительных успехов в борьбе против рака. Наиболее эффективным способом лечения рака является внутреннее облучение. При старых методах радиотерапии под действием радиоактивных излучений могли поражаться — а иногда даже совсем разрушаться — и здоровые клетки. В настоящее время удается вводить источник радиоактивности непосредственно в опухоль, не поражая при этом нормальной ткани.

Одним

из наиболее наглядных методов лечения рака радиоактивными изотопами является облучение при помощи так называемой кобальтовой пушки. Кобальтовая пушка заменяет лечение рентгеновскими лучами и радием и является более экономичной и практичной по сравнению с ними. Тридцать граммов радиоактивного кобальта стоимостью 17 500 долларов испускают такое же количество излучения, как и кусок радия стоимостью 50 млн. долларов, или 17,5 млрд. франков. Кроме того, радий — очень редкий элемент. За 50 лет во всем мире было получено лишь около 2,5 кг радия. Напомним, что этот ценный металл был открыт в 1898 году Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри совместно с сотрудничавшим с ними Бемоном. Для того чтобы получить 1 г радия, нужно переработать 3 т урановой руды. Кобальт 60 очень сильно отличается от радия периодом полураспада: он имеет период полураспада примерно 5,5 лет, в то время как радий — 1622 года. Кобальт может применяться либо для местного облучения, например в форме игл, подобных радиевым, либо для общего облучения (кобальтовая пушка).

Для лечения заболеваний различных желез употребляются радиоактивные изотопы тех элементов, которые поглощаются этими железами. Так, для лечения рака щитовидной железы применяется радиоактивный иод, который поглощается этой железой.

Некоторые заболевания, например рак мозга, можно лечить радиоактивным золотом. Маленькие шарики из смеси радиоактивного золота с радиоактивным фосфором вводятся в опухолевую ткань, которая разрушается под действием радиоактивных излучений, причем соседние ткани остаются невредимыми.

Скорость тока крови в организме можно измерять, добавляя в кровь красные кровяные тельца, меченные радиоактивным фосфором. При помощи радиоактивного фосфора можно также обнаружить белокровие. Если организм здоров, то через 4–5 дней с мочой уходит 50 % радиоактивного фосфора, а если болен — то лишь 10 %.

Наконец, благодаря радиоактивным изотопам удалось установить, что прежнее представление об обмене веществ в организме было ошибочным. Ученые заметили, что живой организм не сразу выбрасывает неусвоенные питательные вещества. Обновление веществ происходит непрерывно: новые клетки врастают в ткань, в то время как умершие и, следовательно, ненужные клетки разрушаются. Так, например, радиоактивный кальций позволил установить, что костные ткани человека постоянно обновляются.

Эти открытия проливают новый свет на процесс самой жизни и ставят новые вопросы, над которыми раньше даже не задумывались. В самом деле, если клетки мозга и других тканей непрерывно обновляются, чем можно объяснить тот факт, что характер и поведение человека в течение долгих лет жизни остаются неизменными, хотя физически он никогда не бывает одним и тем же?

б) Применение радиоактивных изотопов в сельском хозяйстве.

Большую помощь оказал науке метод, заключающийся в том, что радиоактивные вещества вводят в растения с целью проследить процесс их питания. Этот метод помог, в частности, повысить урожайность сельскохозяйственных культур, а следовательно, увеличить количество производимых в мире продуктов.

Так, было установлено, что если фосфатом посыпать листья растений, то усвоение его происходит на 95 %, в то время как при введении фосфата в землю оно не превышает 10 %.

Этот метод помог получить новые виды растений, более стойкие к некоторым заболеваниям, а также различные интересные гибриды.

Метод «меченых атомов» позволил уточнить множество деталей. Теперь известно, например, что протеины куриных яиц образуются не из тех веществ, которыми курицу кормили недавно, а из тех, которыми ее кормили месяц тому назад. Стали известны также продолжительность жизни комаров и расстояния, которые они могут пролетать.

Интересные результаты были получены также в области хранения продовольственных товаров. Например, картофель после облучения его гамма-лучами может с успехом храниться при постоянной температуре 10 °C в течение двух лет. Это позволяет обойтись без дорогих холодильников. Разработанный недавно в США метод облучения продовольствия гамма-лучами позволяет облучать до 15 т продуктов в день. Такие же интересные результаты были получены в области хранения медикаментов.

Радиоактивные изотопы помогают также уничтожать сельскохозяйственных вредителей при хранении зерна. Подвергая облучению целые зернохранилища, можно, не прибегая к вредным для человеческого организма химическим препаратам, полностью уничтожить насекомых и их личинки, в том числе и долгоносика. Если учесть, что потери зерна от таких вредителей составляют 15 % урожая, станет ясно, что применение этого нового метода дает значительную экономию. Член американской Комиссии по атомной энергии доктор Либби в докладе, сделанном в начале 1956 года, заявил, что экономия, полученная в США в результате применения радиоактивных изотопов только в этой области, достигла 30 млрд. долларов.

Наконец, следует отметить, что радиоактивные изотопы помогут решить проблему фотосинтеза. Фотосинтез, или синтез под действием света, — это современное название процесса усвоения растениями хлорофилла, в котором участвует световая энергия. Изучение роста живых организмов позволяет надеяться, что в скором времени эта проблема будет решена.

Получение органической материи путем фотосинтеза является самой важной задачей современной химии.

Ученые подсчитали, что кукуруза на площади в 1 га связывает в год от 1,5 до 2 т углерода.

Общее количество углерода, связываемого ежегодно всей растительностью земного шара, оценивается в 35 млрд. т, а количество связываемой в результате фотосинтеза световой энергии в переводе на тепловую составляет миллиард миллиардов больших калорий!

в) Применение радиоактивных изотопов в промышленности.

Способы применения радиоактивных изотопов в промышленности многочисленны и разнообразны. Их использование позволяет, например, американской промышленности экономить ежегодно миллиарды долларов. Среди многочисленных способов применения радиоактивных изотопов ведущее место в настоящее время занимает гамма-дефектоскопия. Это не что иное, как разновидность рентгеновской дефектоскопии, в которой рентгеновская трубка заменена источником радиоактивного кобальта. Излучаемые радиоактивным кобальтом гамма-лучи обладают большей проникающей способностью, чем рентгеновские лучи. Они проходят сквозь проверяемую деталь и, если в ней есть пустоты или трещины, вызывают в соответствующих местах почернение фотопластинки. Так получается отпечаток, на котором отчетливо видны все дефекты. Этим способом можно контролировать качество литья и сварных швов на глубину 10–15 см, в то время как рентгеновские лучи позволяют осуществлять такой контроль на глубину не более 1 см.

Можно назвать также и другие способы применения радиоактивных изотопов: контроль износа поршневых колец и шин, обнаружение утечек в подземных трубопроводах, измерение уровня жидкостей в закрытых резервуарах, измерение толщины различных материалов, производимых в листах или рулонах, улучшение производства бензина в лабораторных условиях путем облучения гамма-лучами сырой нефти, снятие статических зарядов и, наконец, решение различных специальных проблем в области гидрологии (поиски источников водоснабжения и контроль за обмелением портов в результате наноса песка). О каждом из вышеназванных способов применения радиоактивных изотопов можно было бы, конечно, говорить очень долго.