§ 217г. Искусственные радиоактивные продукты

Наиболее значительное количество радиоактивных продуктов получается в ядерных реакторах. Управлять этим процессом в сторону получения желательных продуктов мы не можем, и каждый час работы реактора приносит определенное количество продуктов деления атомных ядер. К числу таких «обязательных» продуктов деления с относительно большим (достаточным для практического использования) периодом полураспада относятся и некоторые другие.

В настоящее время радиоактивные продукты деления применяются в научно-исследовательских работах, в технике для контроля производственных процессов и качества продукции, для лечебных целей и в других случаях.

Интересной областью применения радиоактивных изотопов является радиография. Рентгеновские аппараты заменяются в области дефектоскопии металлов кобальтом-60 и цезием-137.

Чтобы получить определенный радиоизотоп, имеются две возможности: использование ядерного реактора и использование ядерной бомбардировки при помощи ускорителей частиц.

Помещая любое вещество в реактор, мы подвергаем его действию нейтронов. Реакции с нейтронами осуществляются наиболее легко и позволяют получить радиоактивные изотопы почти всех химических элементов. Поэтому в производстве радиоизотопов применение ядерных реакторов играет основную роль.

Радиоизотопы образуются в реакторе либо благодаря захвату нейтронов, либо в результате выбивания нейтронами из бомбардируемых ядер протонов или (реже) -частиц.

Следует отметить, что ядерный реактор не может производить такой разнообразный ассортимент изотопов, как циклотрон. Это вполне понятно, так как в реакторе условия бомбардировки атомных ядер ограничены сортом частицы (нейтрон) и диапазоном энергий. Однако и в получении больших количеств, например, изотопа применение реакторов имеет недостатки. Вводимый для получения исходный материал сильно поглощает нейтроны, и поэтому его нельзя вводить в реактор в больших количествах. Таким образом, ускорители частиц занимают вполне определенное самостоятельное место в производстве радиоизотопов.

Производительность ускорителя определяется энергией и количеством ядер, выбрасываемых из него в единицу времени. Число это нетрудно подсчитать по данным о среднем ионном токе, сила которого равна Зная заряд иона, легко найдем, что за 1 с циклотрон дает 108 ядер, т. е. для дейтерия

Если эти данные известны, то для расчета скорости, с которой под действием пучка ядер будет образовываться то или иное радиоактивное вещество, надо знать еще «эффективное поперечное сечение» реакции. Эта величина измеряется в квадратных сантиметрах, обозначается а и имеет следующий смысл. Если площадь бомбардируемого образца, то есть вероятность попадания ядра-снаряда в ядро-мишень и осуществления соответствующей реакции. Обычно значения а близки по порядку величины к

Резко увеличенное поглощение имеет место у некоторых ядер при определенных скоростях нейтронов. Например, кадмий сильно поглощает медленные нейтроны с энергией эффективное поперечное сечение этой реакции порядка

Поперечное сечение существенно зависит от энергии налетающей частицы. Если кривая зависимости поперечного сечения от

энергии падающей частицы имеет резкий пик, то говорят о резонансном сечении.

Радиоактивные элементы, получаемые в реакторах, так же как и в циклотронах, имеют широкое применение в качестве индикаторов (отсюда название «меченые атомы») почти во всех отраслях науки и техники.

Из изотопов, имеющих наиболее широкое применение, можно отметить следующие. Кобальт-60, -радиоактивен с периодом полураспада 5,2 года; сильное у-излучение обеспечивает ему широкое применение для целей просвечивания и облучения. Углерод радиоактивен с периодом полураспада 6360 лет; широко используется в биологической химии, геохимии, а также при изучении кинетики химических реакций. Широко применяются с периодами 14,3 дня и 87 дней. Оба изотопа -радиоактивны. Одно из распространенных применений — в сельском хозяйстве для изучения усвоения удобрений растениями.