Ефим Балабанов - Ядерные реакторы

Получение радиоактивных веществ в ядерных реакторах.Почти все химические элементы при облучении их в ядерном реакторе поглощают тепловые нейтроны и превращаются в радиоактивные изотопы. Так, например, могут быть получены радиоактивные углерод и фосфор:

Периоды полураспада углерода 14и фосфора 32соответственно равны 5700 лет и 14,3 дня.

Сильной радиоактивностью обладает кобальт 60, который может быть получен в больших количествах в работающем ядерном реакторе. Если положить в активную зону реактора средней мощности пластинку кобальта, имеющую площадь 10 квадратных дециметров, то через сутки в пластинке накопится около двух граммов радиоактивного кобальта. Надо иметь в виду, что два грамма кобальта 60эквивалентны по своей радиоактивности примерно двум килограммам радия. Подобным путем можно получить радиоактивные изотопы железа, кальция, натрия и других веществ.

Шлак, получающийся при работе ядерного реактора («осколки» деления ядер урана), содержит также большое количество радиоактивных веществ. Эти продукты представляют собой смесь различных радиоактивных изотопов с различным временем жизни. Радиохимики научились их «сортировать», выделяя наиболее ценные компоненты смеси. Количество различных радиоактивных изотопов и их активность наглядно иллюстрированы табл. 4.

Остальные продукты деления составляют изотопы с очень малым периодом полураспада.

Таким образом, один грамм радиоактивного шлака эквивалентен по своей активности 44,4 килограмма радия.

Радиоактивность продуктов деления, полученных в ядерном реакторе, уменьшается со временем, однако, как показано в табл. 5, она остается высокой даже через два года после выгруза шлака из ядерного реактора.

За одну неделю даже маломощный ядерный реактор может произвести столько радиоактивных веществ, что их радиоактивность будет эквивалентна нескольким килограммам радия.

На службе человеку.Естественные радиоактивные вещества, такие, например, как радий, уже сравнительно давно находят применение в медицине и технике. Сейчас, когда мы имеем возможность получать радиоактивные препараты в очень больших количествах, они с каждым днем все шире используются в самых различных областях народного хозяйства: в промышленности, сельском хозяйстве, биологии, медицине и т. д.

Рассмотрим некоторые примеры использования радиоактивных изотопов.

Радиоактивный изотоп кобальт 60испускает глубоко проникающие гамма-лучи, которые могут просвечивать толстые стальные детали. На рис. 85 приведен советский аппарат для просвечивания ГУП-Со-50.

Здесь используется препарат кобальта 60с активностью, равноценной 50 граммам радия. Эта установка сейчас широко применяется для контроля качества выпускаемых изделий на машиностроительных заводах. Она позволяет находить совершенно незаметные на глаз раковины и трещины в ответственных деталях. Эти дефекты, если их вовремя не обнаружить и не устранить, могут привести к серьезным авариям и поломкам станков и машин.

Маленькие ампулы кобальта 60не только заменяют громоздкие рентгеновские установки, но и дают возможность исследовать внутреннее строение сложных конструкций. Ампулу с препаратом кобальта 60можно поместить в канале толстостенных труб, в узком пространстве между стальными плитами и в других местах: ампула очень мала по сравнению с высоковольтной рентгеновской трубкой.

С помощью радиоактивного препарата можно не только находить изъяны в металлических изделиях, но и контролировать заполнение баков, цистерн, трубопроводов.

Можно, например, по поглощению гамма-лучей радиоактивного кобальта определить уровень заполнения большого бака (рис. 86).