Андрей Несмеянов - Радиоактивные изотопы и их применение

Размеры ядерного реактора зависят от его мощности и употребляемого в нем ядерного горючего. Установки большой мощности на естественном уране громоздки. Они весят много тонн. В то же время могут быть сконструированы реакторы небольших размеров, которые можно устанавливать, например, на больших судах, самолетах и т. п. На судовых атомных силовых установках такие реакторы расходуют свое тепло на парообразование. Пар приводит в движение турбину, которая передает это движение, например, гребному винту судна. Установка ядерного реактора на подводной лодке дает возможность ей находиться длительное время под водой без всплывания, так как для сжигания ядерного горючего не нужен воздух. Такие подводные лодки могут длительное время плавать в морях северного и южного полюсов, пересекая их подо льдом.

Будущее трансконтинентальных и межпланетных перелетов связано с ядерным горючим. Можно представить себе примерные конструкции двигателей для самолетов и ракет, которые работают, потребляя самое концентрированное топливо — атомное топливо.

Межпланетный корабль должен развить огромную скорость, чтобы вырваться из сферы притяжения Земли. Такую скорость можно получить в ракете, которая использует ядерное горючее. Ракета двигается под действием силы отдачи, такой же силы, которая появляется при выстреле орудия или винтовки. Газы в ракете создаются при горении. Для этого ракета снаряжается порохом или горючей жидкостью и жидким кислородом. Жидкость, сгорая, превращается в газ, который с большой силой вырывается из сопла (дюзов) ракеты и заставляет ее двигаться. Деление урана 235 или плутония может заменить в ракете процесс горения. В этом случае достаточно небольшого количества делящегося материала по сравнению с горючим материалом и жидким кислородом, чтобы ракета приобрела большую скорость. Трудность конструирования такого рода ракеты заключается в том, что камера сгорания и выходные отверстия должны выдерживать очень высокую температуру. Ракета на атомном (ядерном) горючем может работать и иначе, например на принципе испарения жидкости. В качестве такой жидкости может быть взят сильно охлажденный и сжатый большим давлением газ водород, которой при таких условиях представляет собой жидкость. Жидкий водород из специального резервуара под давлением устремляется в ядерный реактор, где он превращается в пар, сильно нагревается и устремляется к выходному отверстию ракеты, двигая ее вперед с огромной скоростью. Ядерный реактор может быть использован и в реактивном двигателе самолета.

Использование атомной энергии может идти и другим путем.

Атомная энергия, высвобождающаяся при радиоактивном распаде в виде излучения, дает возможность широко использовать радиоактивные изотопы в различных областях науки, техники и в военном деле. Этим вопросам и будут посвящены последующие главы книги.

При радиоактивном распаде происходит излучение альфа- или бета- (электроны, позитроны) и гамма-лучей. Из опытов Беккереля мы знаем, что эти лучи действуют на фотографическую пластинку так же, как действует на нее свет. Обнаружение радиоактивных излучений с помощью фотопластинок начало развиваться на заре исследований радиоактивности.

Уже в 1904 году русский врач Лондон применял фотопластинки для регистрации наведенной радиоактивности тела животных, помещенных в сосуды с газом радоном. Эта активность на теле животных получалась за счет осаждения радиоактивных изотопов — продуктов распада радона.

Теперь ученые широко используют фотографический способ для обнаружения радиоактивных изотопов. Этот метод получил название радиографии, а снимок — радиоавтографа. Для получения радиоавтографа предмет, содержащий радиоактивный изотоп, прикладывается в темноте к фотопластинке и выдерживается некоторое время. Далее пластинка проявляется. В местах, на которые действовало радиоактивное излучение, появляется потемнение. С полученного таким образом негатива печатается снимок. На снимке светлые места соответствуют участкам, где скапливается радиоактивный элемент. На рис. 13 показан негатив и позитив коренных зубов собаки, концентрировавших радиоактивный натрий, а на рис. 14 — радиоавтограф минерала, содержащего уран.