Радиоактивті изотоптарды шығарып алу және оларды

Табиғатта кездеспейтін элементтер. Жоғарыда айтылғандай ядролық реакцияның жәрдемімен табиғатта тек тұрақты күйде кездесетін химиялық элементтердің радиоактивті изотоптары алынған. Нөмірлері 43, 61, 85 және $7 элементтердің тұрақты изотоптары жалпы кездеспейді, олар жасанды түрде бірінші рет алынған. Ал, технеций деп аталған 2 = 43 элементтің ең ұзақ өмір сүретін изотопы бар, оның жартылай ыдырау периоды мил-лион жылға жуық.

Сондай-ақ, ядролық реакциялар және жасанды радиоактив-тіктің көмегімен трансурандық элемеңттер алынған. Нептуний мен плутоний туралы сендер білесіңдер. Олардан басқа тағы мынадай элементтер алынған: америций (Z = 95), кюрий (Z = 96), берклий (Z = 97), калифорний (Z = 98), эйнштейний (Z = 99), фермий (Z = 100), менделевий (Z = 101), нобелий (Z = 102), лоуренсий (Z = 103), курчатовий (Z = 104), нильсборий (Z = 105). Курчатовий, нильсборий және қазірше жалпы қабылданған атауы жоқ 106, 107 және 108-элементтер алғашқы рет СССР-де Дубна қаласында синтезделген. (Элемент 108 бір мезгілде ФРГ-де синтезделген.)

Таңбаланған атомдар. Қазіргі уақытта әр түрлі химиялық элементтердің радиоактивті изотоптарын ғылымда да, өндіріс те де қолданудың маңызы артып келеді. Әсіресе, таңбаланған атомдар методының маңызы зор. Бұл метод радиоактивті изо-топтардың химиялық қасиеттерінің сол химиялық элементтердің радиоактивті емес изотоптарының қасиеттерінен айырма-шылығы болмайтындығына ңегізделген.

Радиоактивті изотоптарды олардың сәуле шығаруына қарай өте оңай байқауға болады. Радиоактивтік — түрліше химиялық реакциялар мен заттардың физикалық түрленуіндегі элементтерді қадағалаудағы таңба сияқты. Таңбаланған атомдар методы биологиянын, физиологияның, медицинаның т. б. көптеген мәселелерін шешудегі ен. бір пәрмендісі болып алды. Оның жәрдемімен басқа методтармен шешуге мүмкін болмайтын көпте-ген мәселелер айқындалды.

Радиоактивті изотоптар — сәуле шыгарушы көздер. Радио-активтігі изотоптар ғылымда, медицинада және техникада зор энергия шығаратын шағын көздер ретінде кең түрде қолданылады. Негізгі қолданылатыны — радиоактивті колбальт 27 Со, сондай-ақ ү-сәулелер көзі ретінде басқа изотоптар да пайдаланылады.

Радиоактивті изотоптар шығарып алу. Радиоактивті изотоптар атомдық реакторларда және элементар бөлшектер үдеткіштерінде дайындалады. Қазіргі кезде өнеркәсіптің үлкен саласы изотоптар өндірумен шұғылданады. Бүкіл атомдық индустрияда адамзат үшін ең бағалысы, сірә радиоактивті изотоптарды шығарып алу және пайдалану болар.

Биология мен медицинадагы радиоактивті изотоптар. Таңбаланған атомдар жәрдемімен жүргізілген теқдесі жоқ зерттеулердің бірі — организмдегі зат алмасуын зерттеу. Аз уақыттың ішінде организм түгел жаңарып отыратындығы дәлелденген. Оны құрастыратын атомдар жаңаларымен алмастырылған.

Қанды изотоптық зерттеу жөнінен жасаған тәжірибелер көрсеткендей, бұл ережеге тек темір ғана барынбайды. Темір гемоглобиннің қызыл қан түйіршіктерінің құрамына енеді. Тамаққа темірдің Ғе изотопты атомдарын ендіргенде олардыц қанға мүлдем косылмайтындығы байқалған. Тек организмдегі темір қоры таусыла бастағанда ғана организм темірді сіңіре бастайды.

Мәсалы; оттегі мен азоттыкіндей жеткілікті ұзақ өмір сүретін радиоактивті изотоп болмаған жағдайда, тұрақты элементтердің изотоптық құражын өзгертеді. Мысалы, оттегі O изотопын біртіндеп қосу арқылы, фотосинтез кезінде бөлініп шығатын, еркін оттегі алғашында көмір қышқыл газдың емес, судың құрамына енгендігі анықталған.

Радиоактивті изотоптар медицинада диагноз қою үшін де, терапевтік мақсаттар үшін де қолданылады.

Аз мөлшерде қанға енгізілетін радиоактивті натрий қан айналысын зерттеу үшін пайдаланылады.

Иод қалқанды безде, әсіресе базед ауруына ұшыраған кезде бөлінеді. Счетчиктің жәрдемімен радиоактивті иодтың жиналуына қарап, диагнозды жылдам қоюға болады. Радиоактивті иодтың көптеген дозасы аномальды дамитын тканьніқ біршама ыдырауын туғызады, сондықтан базед ауруын емдеу үшін радиоактивті изотоп пайдаланылады.

Қобальттың интенсивті үсәуле шығаруы түрліше рак ауру-ларын емдеуге пайдаланылады (кобальт зеңбірегі).

Өнеркэсіптегі радиоактивті изотоптар. Радиоактивті изотоптардың өнеркәсіпте пайдаланылуы бұдан кем емес. Бұған бір мысал ретінде іштен жанатын двигательдердегі поршеньдік сақиналардың тозуын анықтау тәсілін.келтіруге болады. Поршеньдік сақинаны нейтрондармен сәулелеу арқылы ядролық реакциялар туғызып, оны радиоактивті етеді.

Двигатель жұмыс істегенде сақина бөлшектері жағар майға түседі. Двигательдің белгілі бір жұмыс уақыты өткендёгі майдың радиоактивтігін зерттеп, сақинаның, тозуын анықтайды.

Радиоактивті изотоптар домна пештеріндегі процестер, металл диффузиясы т. б. жөнінде пікір айтуға мүмкіндік береді. Радиоактивті препараттың қуатты сәуле шығаруы металл құймалары-ның ішкі құрылымын зерттеуде ақауларды байқау үшін пайдаланылады.

Ауыл шаруашылығындагы радиоактивті изотоптар. Радиоактивті изотоптар ауыл шаруашылығында біртіндеп кең түрде қолдану тауып келеді. Радиоактивті препараттардық үсәулеле-рінің аздаған дозаларымен сәулелендірілген өсімдік ұрықтары (мақта, капуста т. б.) өнімді айтарлықтай жоғарылатады.

Радиацияның көп дозасы өсімдіктер мен микроорганизмдерде мутация туғызады, бұл жеке жағдайларда жаңа бағалы қасиеттері бар мутанттардың пайда болуына (радиоселекция) әсерін тигізеді. Осылайша бидайдың, үрме бұршақтын, т. б. дақылдардың бағалы сорттары шығарылған, сондай-ақ антибиотиктер өнеркәсібінде пайдаланылатын жоғары өнімді микроорганизмдер алынған. Радиоактивті изотоптардың үсәулесі, сондай-ақ зиянды насекомдарға қарсы күресте және тамақ продуктыларын консервілеу үшін пайдаланылады.

Таңбаланған атомдар агротехникада кең қолданыс тапты. Мысалы, өсімдік фосфор тыңайтқыштарының қайсысын жақсы сіңіретінін анықтау үшін әр түрлі тыңатқыштарды радиоактивті ІбР фосформен тақбалайды. Сонан соң өсімдіктің радиоактивтігін зерттеп, тыңайтқыштың әр түрлі сорттарынық ішінен олар сіңірген фосфордың мөлшерін анықтауға болады.

Археологиядагы радиоактивті изотоптар. Байырғы органикалық заттардың (ағаштың, ағаш көмірінің, тканьнің т. б.) жасын анңқтау үшін радиоактивті көміртегі әдісі қызық қолдану тапты. Өсімдіктерде жартылай ыдырау периоды Т = 7500 жыл (5-радиоактивті “С көміртегінің изотопы әрқашан болады. Ол Жер атмосферасында нейтрондардың әсерімен азоттан аздаған мөлшерде пайда болады. Нейтрондар космостан атмосфераға келіп жететін (космос сәулелері) шапшаң бөлшектер туғызатын ядролық реакциялардың есебінен пайда болады. Бұл көміртегі оттегімен қосылып, өсімдіктер, олар арқылы жануарлар алатын, көмір қышқыл газды түзеді. Жас орманнан үлгі ретшде алынған 1 г. көміртегі секундына 15-ке жуық ү-бөлшектер шығарады.

Организм өлген соң оның радиоактивті көміртегімен толықтырылуы тоқтайды. Бұл изотоптын, қалғаны радиоактивтіктің есебінен азаяды. Органикалық қалдықтардағы көміртегінің про-центін таба отырып, оның жасын, егер ол 1000-нан 50 000, тіпті 100000 жыл шамасында жатқан болса да анықтауға болады. Осындай жолмен Египет мумияларының, ерте заманры ошақ отынның қалдықтарының т. б. жасы анықталған.

Радиоактивті сәулелердің биологиялық әсері

Радиоактивті заттардың сәуле шығарулары тірі организмдердің бәріне орасан зор әсер етеді. Толық жұтылғанда дененің жалпы температурасын 0,00 ГС жоғарылататын әлсіз сәуленің өзі организм клеткаларының тіршілігін бұзуға жеткілікті.

Тірі клетка — бұл тіпті жеке бөліктері азғана за.қымдалғанның өзінде өзінің қалыпты тіршілігін әрі қарай жалғастыра ал-майтын күрделі механизм. Ал әлсіз сәуле шығарудың өзі-ақ клеткаға елеулі зақым келтіруге және қауіпті дертке шалдықтыруға (сәуле ауруына), жеткілікті. Көп дозалы сәуле шығарудың нәтижесінде тірі организмдер өледі. Сәуле шығарудық қауіптілігі сол, олар тіпті өлтірерлік дозаның өзінде де ешқандай ауырғандық сезімін туғызбайды.

Сәуле шығарудың биологиялық объектілерді бүлдіру механизмі әлі жеткілікті зерттелмегең. Бірақ олардың атомдар мен молекулаларды иондайтындыры және бұл олардың химиялық активтілігін өзгертетіндігі анық. Сәуле шығаруға клеткалардың, әсіресе тез бөлінетін клеткалардың, ядросы өте сезімтал. Сондықтан сәуле шығару организмде ең алдыМен жұлынға зақым келтіреді, соның салдарынан қанның пайда болу процесі бұзы-лады. Одан әрі ас қорыту жолының және тағы басқа органдардың бүлінуі басталады.

Сәулелену тұқым. қуалауға күшті әсерін тигізеді. Көбінесе бұл әсер жағымсыз болады.

Тірі организмдерді сәулелендіру белгілі бір пайда да келтіре алады. Қатерлі ісіктін. (рактың) тез көбейетін клеткалары сәулеленуге, қалыпты клеткалардан гөрі, сезімтал болады. Радиоактивті препараттық ү-сәулелерінің рак ісіктерін қайтаруы осыған негізделген. Мұндай мақсаттар үшін, бұрын пайдаланып келген рентген сәулелерінен гөрі, бұлар анағұрлым тиімді.

Сәуле шығару дозасы. Сәуле шығарудың тірі организмдерге тигізетін әсері шығарылған сэуленің дозасымен сипатталады. Шығарылған сэуленіқ жұтылғак О дозасы деп ионданғаң сәуле шығарудың жұтылған Е энергиясының сәулеленген заттың т массасына қатынасын айтады:

Бірліктер жүйесінде сәуле шығарудың жұтылған дозасын грэймен (қысқаша: Гр) өрнектейді. Массасы 1 кг сәулеленген затқа йонданған сәуле шығарудың 1 Дж энергиясы берілгендегі сәуле шығарудың жұтылған дозасы 1 Гр-ге тең:

Радиацияның табиғи фонының (космос сәулелері, айналадағы орта мен адам денесінің радиоактивтігі) бір жыл ішіндегі сәуле шығару дозасы әр адамға 2-10~3 Гр шамалас болады. Радиациядан қорғаудың халықаралық комиссиясы сәуле шығарумен жұмыс істейтін адамдар үшін бір жыл ішіндегі шектік мүмкін дозасын 0,05 Гр деп тағайындайды. Қысқа мерзім ішінде алынған 3—10 Гр сәуле шығару дозасы өлім қаупін туғызады.

Организмді сәулеленуден сақтау. Қез келген радиация көзімен (радиоактивті изотоптар, реакторлар т. б.) жұмыс істегенде сәуле әсерінің зонасына кездесіп қалу мүмкіндігі бар адам-дардың бәрінің радиациядан қорғаныс шаралары орындалуы талап етілуі қажет.

Қорғаныстың ең жабайы әдісі— қызметшіні сәуле шығару көзінен жеткілікті қашықтыққа алыстату. Тіпті ауадағы жұты-луды есептемегеннің өзінде радиацияның интенсивтігі жарық көзінен қашықтықтың квадратына кері пропорционал болып кемиді. Сондықтан радиоактивтік препараттары бар ампуланы қолмен ұстамау керек. Ұзын сабы бар арнаулы қысқыштарды пайдаланған жөн.

Сәуле шығару көзінен өте алыстап кетуге мүмкіндік болмаған жағдайда сәулелерден сақтануға арналған бөгетті жұтатын (сіңіргіш) материалдардан жасайды.

Өтімділік қабілеті күшті болғандықтан, ү-сәулелер мен нейтрондардан қорғану анағұрлым күрделі, ү-сәулелерді ең жақсы жұтқыш қорғасын болып табылады. Баяу нейтрондарды бор мен кадмий жақсы жұтады. Шапшаң нейтрондар алдын ала графиттің жәрдемімен баяулатылады.