Что не пропускает радиацию свинец бетон железо

Обновлено: 26.01.2025

Что не пропускает радиацию

Радиационная защита — комплекс мероприятий, направленный на защиту живых организмов от ионизирующего излучения, а также, изыскание способов ослабления поражающего действия ионизирующих излучений; одно из направлений радиобиологии.

Содержание

физическая: применение различных экранов, ослабляющих материалов и т. п.
биологическая: представляет собой комплекс репарирующих энзимов и др.

Основными способами защиты от ионизирующих излучений являются:

защита расстоянием;
защита экранированием:

от альфа-излучения — лист бумаги, резиновые перчатки, респиратор;
от бета-излучения — плексиглас, тонкий слой алюминия, стекло, противогаз;
от гамма-излучения — тяжёлые металлы (вольфрам, свинец, сталь и пр.); гамма-излучение поглощается тем эффективнее, чем больший средний Z материалов, поэтому тонна свинца может быть эффективнее, чем тонна железа.
от нейтронов — вода, полиэтилен, другие полимеры, бетон; по закону сохранения энергии нейтроны эффективно рассеивают энергию на лёгких ядрах, поэтому слой воды или полиэтилена для защиты от нейтронов будет гораздо эффективнее, чем той же толщины броневая сталь;

защита временем;
химическая защита.

Толщина слоя заданного материала, уменьшающая уровень радиации в два раза, называется слоем половинного ослабления. Соотношение уровня радиации до и после защиты называется коэффициентом защиты.

С увеличением толщины слоя противорадиационной защиты количество пропущенной радиации падает экспоненциально. Так, если слой половинного ослабления слежавшегося грунта составляет для гамма-излучения осколков деления 9,1 см, то насыпь толщиной 91 см (типичная насыпь над противорадиационным убежищем) уменьшит количество радиации в 2 10 , или 1024 раза.

Показатель поглощения (стоящий в экспоненте), зависит от энергии. Например, слой половинного ослабления для излучения цезия-137 в разы меньше, чем для излучения кобальта-60.

В таблице ниже указаны характеристики слоя половинного ослабления гамма-излучения осколков деления некоторых материалов (в единицах системы СГС) [1] :

Материал защиты	Слой половинного ослабления, см	Плотность, г/см³	Масса 1 см² слоя половинного ослабления, г
Свинец	1,8	11,3	20
Бетон	6,1	3,33	20
Сталь	2,5	7,86	20
Слежавшийся грунт	9,1	1,99	18
Вода	18	1,00	18
Древесина	29	0,56	16
Обеднённый уран	0,2	19,1	3,9
Воздух	15000	0,0012	18

Химическая защита от ионизирующего излучения — это ослабление результата воздействия излучения на организм при условии введения в него химических веществ, называемых радиопротекторами.

Что же такое радиация? Так называют различные виды ионизирующего излучения, то есть того, которое способно отрывать электроны от атомов вещества. Три основных вида ионизирующего излучения принято обозначать греческими буквами альфа, бета и гамма. Альфа-излучение — это поток ядер гелия-4 (практически весь гелий из воздушных шариков когда-то был альфа-излучением), бета — поток быстрых электронов (реже позитронов), а гамма — поток фотонов высокой энергии. Еще один вид радиации — поток нейтронов. Ионизирующее излучение (за исключением рентгеновского) — результат ядерных реакций, поэтому ни мобильные телефоны, ни микроволновые печи не являются его источниками.

Заряженное оружие

Из всех видов искусства для нас важнейшим, как известно, является кино, а из видов радиации — гамма-излучение. Оно обладает очень высокой проникающей способностью, и теоретически никакая преграда не способна защитить от него полностью. Мы постоянно подвергаемся гамма-облучению, оно приходит к нам сквозь толщу атмосферы из космоса, пробивается сквозь слой грунта и стены домов. Обратная сторона такой всепроникаемости — относительно слабое разрушающее действие: из большого количества фотонов лишь малая часть передаст свою энергию организму. Мягкое (низкоэнергетическое) гамма-излучение (и рентгеновское) в основном взаимодействует с веществом, выбивая из него электроны за счет фотоэффекта, жесткое — рассеивается на электронах, при этом фотон не поглощается и сохраняет заметную часть своей энергии, так что вероятность разрушения молекул в таком процессе значительно меньше.

Бета-излучение по своему воздействию близко к гамма-излучению — оно тоже выбивает электроны из атомов. Но при внешнем облучении оно полностью поглощается кожей и ближайшими к коже тканями, не доходя до внутренних органов. Тем не менее это приводит к тому, что поток быстрых электронов передает облученным тканям значительную энергию, что может привести к лучевым ожогам или спровоцировать, например, катаракту.

Альфа-излучение несет значительную энергию и большой импульс, что позволяет ему выбивать электроны из атомов и даже сами атомы из молекул. Поэтому причиненные им «разрушения» значительно больше — считается, что, передав телу 1 Дж энергии, альфа-излучение нанесет такой же ущерб, как 20 Дж в случае гамма- или бета-излучения. К счастью, проникающая способность альфа-частиц чрезвычайно мала: они поглощаются самым верхним слоем кожи. Но при попадании внутрь организма альфа-активные изотопы крайне опасны: вспомните печально известный чай с альфа-активным полонием-210, которым был отравлен Александр Литвиненко.

Нейтральная опасность

Но первое место в рейтинге опасности, несомненно, занимают быстрые нейтроны. Нейтрон не имеет электрического заряда и поэтому взаимодействует не с электронами, а с ядрами — только при «прямом попадании». Поток быстрых нейтронов может пройти через слой вещества в среднем от 2 до 10 см без взаимодействия с ним. Причем в случае тяжелых элементов, столкнувшись с ядром, нейтрон лишь отклоняется в сторону, почти не теряя энергии. А при столкновении с ядром водорода (протоном) нейтрон передает ему примерно половину своей энергии, выбивая протон с его места. Именно этот быстрый протон (или, в меньшей степени, ядро другого легкого элемента) и вызывает ионизацию в веществе, действуя подобно альфа-излучению. В результате нейтронное излучение, подобно гамма-квантам, легко проникает внутрь организма, но там почти полностью поглощается, создавая быстрые протоны, вызывающие большие разрушения. Кроме того, нейтроны — это то самое излучение, которое вызывает наведенную радиоактивность в облучаемых веществах, то есть превращает стабильные изотопы в радиоактивные. Это крайне неприятный эффект: скажем, с транспортных средств после пребывания в очаге радиационной аварии альфа-, бета- и гамма-активную пыль можно смыть, а вот от нейтронной активации избавиться невозможно — излучает уже сам корпус (на этом, кстати, и был основан поражающий эффект нейтронной бомбы, активировавшей броню танков).

Доза и мощность

При измерении и оценке радиации используется такое количество различных понятий и единиц, что обычному человеку немудрено и запутаться.
Экспозиционная доза пропорциональна количеству ионов, которые создает гамма- и рентгеновское излучения в единице массы воздуха. Ее принято измерять в рентгенах (Р).
Поглощенная доза показывает количество энергии излучения, поглощенное единицей массы вещества. Ранее ее измеряли в радах (рад), а сейчас — в греях (Гр).
Эквивалентная доза дополнительно учитывает разницу в разрушительной способности разных типов радиации. Ранее её измеряли в «биологических эквивалентах рада» — бэрах (бэр), а сейчас — в зивертах (Зв).
Эффективная доза учитывает ещё и различную чувствительность разных органов к радиации: например, облучать руку куда менее опасно, чем спину или грудь. Ранее измерялась в тех же бэрах, сейчас — в зивертах.
Перевод одних единиц измерения в другие не всегда корректен, но в среднем принято считать, что экспозиционная доза гамма-излучения в 1 Р принесёт организму такой же вред, как эквивалентная доза 1/114 Зв. Перевод рад в греи и бэров в зиверты очень прост: 1 Гр = 100 рад, 1 Зв = 100 бэр. Для перевода поглощённой дозы в эквивалентную используют т.н. «коэффициент качества излучения», равный 1 для гамма- и бета-излучения, 20 для альфа-излучения и 10 для быстрых нейтронов. Например, 1 Гр быстрых нейтронов = 10 Зв = 1000 бэр.
Природная мощность эквивалентной дозы (МЭД) внешнего облучения обычно составляет 0,06 — 0,10 мкЗв/ч, но в некоторых местах может быть и менее 0,02 мкЗв/ч или более 0,30 мкЗв/ч. Уровень более 1,2 мкЗв/ч в России официально считается опасным, хотя в салоне самолёта во время перелёта МЭД может многократно превышать это значение. А экипаж МКС подвергается облучению с мощностью примерно 40 мкЗв/ч.

В природе нейтронное излучение весьма незначительно. По сути, риск подвергнуться ему существует лишь при ядерной бомбардировке или серьезной аварии на АЭС с расплавлением и выбросом в окружающую среду большей части активной зоны реактора (да и то лишь в первые секунды).

Газоразрядные счетчики

Радиацию можно обнаружить и измерить с помощью различных датчиков. Самые простые из них — ионизационные камеры, пропорциональные счетчики и газоразрядные счетчики Гейгера-Мюллера. Они представляют собой тонкостенную металлическую трубку с газом (или воздухом), вдоль оси которой натянута проволочка — электрод. Между корпусом и проволочкой прикладывают напряжение и измеряют протекающий ток. Принципиальное отличие между датчиками лишь в величине прикладываемого напряжения: при небольших напряжениях имеем ионизационную камеру, при больших — газоразрядный счетчик, где-то посередине — пропорциональный счетчик.

Сфера из плутония-238 светится в темноте, подобно одноваттной лампочке. Плутоний токсичен, радиоактивен и невероятно тяжел: один килограмм этого вещества умещается в кубике со стороной 4 см.

Ионизационные камеры и пропорциональные счетчики позволяют определить энергию, которую передала газу каждая частица. Счетчик Гейгера-Мюллера только считает частицы, зато показания с него очень легко получать и обрабатывать: мощность каждого импульса достаточна, чтобы напрямую вывести ее на небольшой динамик! Важная проблема газоразрядных счетчиков — зависимость скорости счета от энергии излучения при одинаковом уровне радиации. Для ее выравнивания используют специальные фильтры, поглощающие часть мягкого гамма- и всё бета-излучение. Для измерения плотности потока бета- и альфа-частиц такие фильтры делают съемными. Кроме того, для повышения чувствительности к бета- и альфа-излучению применяются «торцевые счетчики»: это диск с донышком в качестве одного электрода и вторым спиральным проволочным электродом. Крышку торцевых счетчиков делают из очень тонкой (10−20 мкм) пластинки слюды, через которую легко проходит мягкое бета-излучение и даже альфа-частицы.

Как защитить себя от радиации?

Практически любой источник радиации несёт высокую опасность для окружающей среды и всего живого. Но существуют методы и средства для защиты от облучения. Способы защиты от радиационного облучения можно условно разделить на три вида: время, расстояние, специальные средства.

Время защитит от радиации

Это скорее не защита, а фактическое уменьшение времени пребывания у источника радиации. Чем меньше времени человек находится вблизи источника радиации, тем меньше вреда здоровью он причинит. Данный метод защиты использовался, к примеру, при ликвидации аварии на АЭС в Чернобыле. Ликвидаторам последствий взрыва на атомной электростанции отводилось всего несколько минут на то, чтобы сделать свою работу в пораженной зоне и вернуться на безопасную территорию. Превышение времени приводило к повышению уровня облучения и могло стать началом развития лучевой болезни и других последствий, которые может вызывать радиация.

Защита от радиации расстоянием

Самый надёжный способ защититься от радиоактивного излучения это как можно скорее удалиться на большое расстояние от источника излучения. Расстояние зависит от интенсивности излучения, климатических условий и рельефа местности. Например в горах распространение излучения заметно меньше чем на равнине, так как горы являются естественным барьером для излучения и существенно уменьшают его. А при ветре нужно уходить против ветра, так как большая часть радиоактивной пыли распространяется именно при помощи ветра. А если есть возможность, то можно вывести источник радиации в безопасную зону или для захоронения.

Защита от радиации специальными средствами

В особых случаях необходимо осуществлять защитную деятельность в зоне с повышенным радиационным фоном. Примером может быть устранение последствий аварии на атомных электростанциях или работы на промышленных предприятиях, где существуют источники радиоактивного излучения. Находиться в таких зонах без использования средств индивидуальной защиты опасно не только для здоровья, но и для жизни. Специально для таких случаев были разработаны средства индивидуальной защиты от радиации. Они представляют собой защитные экраны из материалов, которые задерживают различные виды радиационного излучения и специальную одежду.

Средства защиты от излучения

Радиация классифицируется на несколько видов в зависимости от характера и заряда частиц излучения. Чтобы противостоять тем или иным видам радиационного излучения средства защиты от него изготавливаются с использованием различных материалов.

Защита от альфа излучения

Альфа-частицы проникают в ткани человеческого тела лишь на малую глубину, повреждая только поверхность кожи. Внешнее α-облучение не особо опасно. Но попадание этих достаточно массивных частиц внутрь организма (с пищей, водой или через повреждённую кожу) чревато серьёзным отравлением из-за их сильного ионизирующего действия, образования окислителей, свободного водорода и кислорода.Обезопасить человека от излучения альфа, помогают резиновые перчатки и обычный респиратор, хлопчатобумажная одежда, полиэтиленовый плащ, бумага, оргстекло.

Защита от бета излучения

Защититься от бета излучения сложнее чем от альфа. Если в зараженной зоне преобладает бета-излучение, то для того защиты организма от его вредного воздействия потребуется экран из стекла, алюминиевого листа или плексигласа. Для защиты от бета-излучения органов дыхания обычный респиратор уже не подойдет. Для этого необходим противогаз.

Находясь в кирпичном или бетонном здании, с плотно закрытыми окнами и дверьми, Вы будете в относительной безопасности от этих двух видов излучения. Сложнее дело будет обстоять с гамма излучением.

Защита от гамма излучения

Сложнее всего защитить себя от гамма излучения. Обмундирование, которое обладает экранирующим действием от такого рода радиации, изготавливают из свинца, чугуна, стали, вольфрама и других металлов с высокой массой. Именно одежда из свинца использовалась при проведении работ на Чернобыльской АЭС после аварии.

Всевозможные барьеры из полимеров, полиэтилена и даже воды эффективно предохраняют от вредного воздействия нейтронных частиц. Для лучшей эффективности, особенно когда не известно на 100% от какого именно излучения нужно в данный момент защищаться, лучше использовать комбинированные средства защиты. Например кирпичные стены обшитые полиэтиленом и листами из металлов с тяжелой массой дадут хорошую защиту от всех видов излучений.

Необходимая толщина материалов для уменьшения гамма излучения в 1000 раз:

древесина 2900 см

защита от излучения

Пищевые добавки для защиты от радиации

Совместно со спецодеждой и экранами для обеспечения защиты от радиации используются пищевые добавки. Они принимаются внутрь до или после попадания в зону с повышенным уровнем радиации и во многих случаях позволяют снизить токсическое воздействие радионуклидов на организм. Кроме того, снизить вредное воздействие ионизирующего излучения позволяют некоторые продукты питания.

1) Продукты питания, естественно снижающие действие радиации . Орехи, белый хлеб, пшеница, редиска способны в небольшой степени снижать последствия радиационного воздействия на человека. Содержание в этих продуктах селена, препятствует образованию опухолей, которые могут быть вызваны радиационным облучением. Очень хороши в борьбе с радиацией и биодобавки на основе водорослей (ламинарии, хлорелле). Частично избавить организм от проникших в него радиоактивных нуклидов позволяет даже лук и чеснок.

2) Фармацевтические растительные препараты против радиации. Против радиации эффективное действие оказывает препарат "Корень женьшеня", который можно купить в любой аптеке. Его применяют в два приема перед едой в количестве 40-50 капель за один раз. Также для снижения концентрации радионуклидов в организме рекомендуется употреблять экстракт элеутерококк в объеме от четверти до половины чайной ложки в день вместе с выпиваемым утром и в обеденное время чаем. Левзея, заманиха , медуница также относятся к категории радиопротекционных препаратов.

Но никакой препарат не может полностью противостоять воздействию радиации.

Какие материалы не пропускают радиацию?

Я слышал версию, что чем плотнее материал, тем он хуже пропускает радиацию. Тогда хуже всех радиацию должно пропускать золото. Это правда?

Голосование за лучший ответ

свинец (хрю хрю хрю)

Насчёт золота не знаю, но бетон точно. Возможно, свинец.

На практике используют свинец. Но, к примеру, нейтрино совершенно спокойно может преодолеть 10в 15 степени км свинца. Так что сложновато защититься.

Свинец. В поликлиниках при прохождении рентгена на пациента надевают свинцовую рубашку (типа бронежилета)

Смотря какое излучение. Альфа-лучи можно остановить любым материалом выше определенной плотности.
. (потом не помню какие, Бета? так тоже)
Самые опасные лучи: Гамма. их можно остановить свинцом и железобетонными конструкциями (панели, плиты из бетона, но они должны быть определенной толщины) .
Но рекодсменом все еще считаеться свинец.

Источник: йАд By dreammag-corp ©

свинцом радиацию гасят только папуасы!
Весь образованный мир для этого использует обеднённый уран.

0,1 мм. фольги радиация не может пробить никаким образом.

Свинец, резина. Противогаз не пропускает радиацию а противогаз резиновый а свинец не пропускает радиацию потому что, хз как это роботает и так мы получили то что мы можем из резины и свинца сделать силовую броню из фулаут

Почему свинец не пропускает радиацию?

Свинец пропускает радиацию.
Защита - кратко-временная.

Учитываю силу радиации и конечность защиты свинца - время.

Ничточно мало. 1 дециметр свинца удерживает излучение не более 46 минут до того состояния, когда излучение радиации превышает допустимые пределы для жизни человека.

Именно проникающая радиация при взрыве атомной бомбы в первые часы защищает, но уже само, защита свинца, начинает излучать при радиактивном заражении!

Как защитить свою квартиру от радиационной катастрофы. Способы защиты в домашних условиях.

Начать нужно с того, что безопасных доз радиации нет. Существуют допустимые дозы облучения. Следует отметить, что доза проникшая внутрь организма, считается самой опасной.

Естественный радиационный фон, или такой радиационный фон, про который говорят - "радиационный фон в норме". В микрозивертах общепринятая норма для человека составляет 0,2 мкЗв/час или 20 мкР/час.

Естественная радиация: космическое излучение, вещества в составе недр земли, радионуклиды в воде, воздухе, стройматериалах, продуктах.

Также существуют источники радиации созданные человеком (искусственные): мусорные свалки, атомная энергетика, ядерный взрыв, медицинские процедуры, сжигаемое топливо, компьютерная техника, телевизоры, бытовая техника, строительные материалы.

Больше 50% всей естественной радиации приходится на газ радон. Который который выходит на поверхность и накапливается в подвалах домов, в том числе, поступая на первые этажи.

Если говорить о радиационном фоне созданном человеком, то чаще всего он возникает в следствии аварий (радиоактивных), атомных взрывах, использовании медицинского оборудования.

Как же защититься себя и свою квартиру от радиации или радиационной катастрофы.

Вы вероятнее спасётесь от радиации в квартире, чем в каком-либо общественном месте или на улице.

В первую очередь следует знать:

помещение без окон будет безопаснее, так как радиации труднее будет проникнуть в него;
все сменные вещи и продукты питания должны быть герметично упакованы. Запасов еды и воды должно хватать минимум на месяц;
избегайте попадания радиоактивной пыли на открытые участки тела. Самое опасное - попадание радиоактивных элементов внутрь организма, через воздух или еду;
используйте респиратор или противогаз для дыхания, и наденьте плотную одежду прикрывающую всё тело.

Если удалось выжить при первичной радиационный катастрофе, то следует покинуть место аварии или эпицентр взрыва. В данном случае нужно помнить, что существует вторичная радиация, ввиду выпадающих осадков или разносящейся по ветру радиационной пыли. Лучше всего двигаться в направлении отличающемся от направления розы ветров.

Для снижения негативного влияния радиации нужно употреблять пищевые добавки (йодистый калий) и продукты питания такие как: черника, клюква, вишня, виноград, свекла, редис, овес, гречка, брокколи. Употреблять следует дополнительно витамины.

Средства защиты от радиации.

Радиационные излучение задерживают: свинец, бетон, плотный грунт, вода, кирпич.

Опасность для всего живого представляют гамма-лучи и нейтронное излучение. Для того, чтобы защититься от вредных излучений, используют радиационно-защитные бетоны. Их эффективность достигается в том случае, если материал, из которого они изготовлены, характеризуется высоким содержанием водорода. Используемые в конструкциях защитных экранов, установленных возле ядерных реакторов, они имеют высокую термостойкость и хорошую теплопроводность, а также низкие показатели коэффициента термического расширения.

Бетон защищает все живое от радиационного излучения. В нем соединяется высокая плотность и достаточно большое количество водорода. Чтобы уменьшить действие радиации возле атомных электростанций, применяют тяжелые бетоны, плотность которых не меньше 2500—7000 кг/м3.

Содержание

Какие бетоны не пропускают радиацию?

Используя атом в мирных целях, нужно, в первую очередь, полностью обеспечить безопасность персонала, работающего на атомных электростанциях возле ядерных реакторов, а также на других вредных предприятиях. В качестве надежной защиты использовали бетоны с наполнителями из материалов с высокой плотностью, а именно: портландцементы, шлакопортцементы, глиноземистые цементы.

Создание новых материалов стало возможным из-за увеличенной доли водорода в ходе производства.

Благодаря увеличению содержания водорода, что способствовало использование большого количества воды вместе с связующим элементом, например, гидросульфоалюминатом кальция, создавались новые соединения. Чтобы улучшить их защитные свойства, начинают вводить добавки, включающие борсодержащие вещества.

Характеристики защитных свойств бетонов

Как основную защиту от радиационного облучения, давно используют тяжелые гидратные бетоны. Для их наполнителей берут следующие материалы:

Барит — природный минериал белого цвета — сернокислый барий (BaSO4);
Железные руды:
- магнетит (Fe304);
- красный железняк (Fe203);
- лимонит (2Fe203).
Плотность на заполнителе из барита — 38000 кг/м3, на песке и щебне — 2600—4000 кг/м3, а на отходах из чугуна, стали, крупного лома (дробь, крошка, скрап) — 5000—7000 кг/м3. Поэтому, изготовляя их, нужно учитывать влияние облучения на разные материалы. Существует вероятность, что это может нарушить состав и привести к разрушению всей конструкции. Это нужно учитывать еще при планировке и проектировании. Конструкционные, жаростойкие и теплоизоляционные бетоны, которые используют при строительстве атомных станций, тоже должны соответствовать этим требованиям.

Как влияет радиация?

Известно, что радиация способна уничтожить не только все живое, но и защиту, которая была возведена для безопасности. Цемент, вода, щебень, песок, камень, минеральные заполнители не могут создать 100% защиты, именуемой «иммунитет». Излучение способно изменить даже атомную структуру, снизить стойкость к химическим разрушениям использованого материала, привести к дефомации, а затем — к полному уничтожению. Это касается не только прочности какого-то одного материала, а и балок, перекритий, что поставит под угрозу всю структурную целостность сооружения.

В чем полетим на Марс? Какая существует защита от ядерного излучения? Методы и материалы!

Чернобыль, Фукусима… Последствия этих крупнейших атомных катастроф до сих пор окончательно не оценены. От радиационного заражения на Земле пострадали тысячи квадратных километров суши и значительная часть Тихого океана. Но с ионизирующим излучением мы сталкиваемся не только на атомных объектах – достаточно просто пройти флюорографию, чтобы получить свою дозу, пусть и небольшую. Для того чтобы мирный атом не погубил тех, кто с ним сталкивается, существует целая система защиты. И продукты нефтехимии в ней играют существенную роль.

С сыном Алевтины Мироновой Владимиром случилась беда. В 23 года у него диагностировали опухоль головного мозга – невриному. При отсутствии лечения молодому человеку грозили глухота, нарушение зрения и изменения в психическом состоянии.

«Наш лечащий врач посоветовал искать гамма-нож, – рассказывает Алевтина. – Другие способы лечения не помогали, размеры невриномы не уменьшались».
Гамма-нож – устройство, в котором используются новейшие достижения медицинской радиологии Гамма-нож – устройство, в котором используются новейшие достижения медицинской радиологии
Современный гамма-нож – это высокотехнологичное компьютеризированное устройство, в котором используются новейшие достижения медицинской радиологии, нейрохирургии и робототехники. Подобно нейрохирургической операции, процедура лечения проводится однократно, однако при этом нет необходимости проводить трепанацию черепа. Под действием высокой дозы облучения происходит разрушение ДНК опухолевых клеток, которые теряют способность к делению и постепенно погибают. Некоторые опухоли полностью рассасываются и исчезают, некоторые остаются в прежних размерах либо уменьшаются и больше никогда не растут.

«Процедуру провели в Санкт-Петербургском онкологическом центре Медицинского института имени Березина Сергея, – продолжает счастливая мама Владимира. – Сына ждали 54 минуты, после чего он вернулся с доктором, который сказал, что все прошло успешно, и дал свои рекомендации по дальнейшему лечению».

Так ядерная медицина спасла здоровье, а может быть, и жизнь молодого человека. И таких примеров сегодня тысячи.

На земле, в небесах и на море

Мирный атом широко используется во многих сферах деятельности. Реакторы АЭС питают электричеством целые города и области. Менее мощные установки делают автономными ледоколы и подводные лодки. Современная наука обещает нам даже космические корабли с мобильными ядерными реакторами. Опасное излучение решает самые разные задачи, например, в медицине. Помимо флюорографии и рентгенографии, существует целое направление – ядерная медицина, где энергия заряженных частиц используется для лучевой диагностики и терапии в борьбе с раком. Радиоизотопы применяются в кардиостимуляторах, томографах, при стерилизации инструментов. В археологии с помощью радиоуглеродного анализа оценивается возраст находок. Радиоактивные элементы применяются в пожарных детекторах и измерительных инструментах, при досмотре багажа и при исследованиях строения вещества, в работе орбитальных телескопов и так далее.

Что это такое?

Радиация – это ионизирующее излучение, выбивающее один или несколько электронов, придавая атому положительный заряд. Это, в свою очередь, меняет химические свойства молекулы, в которую входит атом, зачастую делая ее агрессивной по отношению к другим частицам. Таким эффектом обусловлено вредное воздействие радиации на живые клетки и организмы: она нарушает их структуру, вызывая мутации, приводя к заболеваниям сердечно-сосудистой и нервной систем, зачастую к раку.

Нефтехимия защиты
Сопла из углепластика (полимеров, армированных углеродным волокном с добавлением разных добавок) Сопла из углепластика (полимеров, армированных углеродным волокном с добавлением разных добавок)
По словам доцента кафедры радиационной физики и безопасности атомных технологий МИФИ Михаила Панина, нефтехимические материалы хорошо защищают от нейтронного излучения, так как содержат легкие атомы: углерод и водород.

«Самой лучшей защитой от нейтронного излучения является вода, – говорит Михаил Панин, – а из продуктов нефтехимии еще с 50-х годов прошлого века используется парафин».

В космосе для экранирования широко используются полиэтиленовые материалы.

«Полиэтилен лучше защищает от космического излучения, чем алюминий, – уверен ведущий научный сотрудник Института медико-биологических проблем РАН Александр Шафиркин. – Он легкий, в нем много водорода, а именно водород защищает от протонов, из которых на 85–99% и состоит галактическое и солнечное излучение. Есть еще ряд композитных материалов с углеродом, которые могут улучшить защитные свойства кораблей для дальних перелетов и радиационных убежищ, например, на Луне».

Из углепластика (полимеров, армированных углеродным волокном с добавлением разных добавок), например, производят обтекатели, сопла, корпуса ступеней ракет. Они наделяют изделия высокой стойкостью к нагрузкам, воздействию высоких температур, электромагнитного излучения и радиации.

«Под стойкостью подразумевается свойство материала, которое позволяет ему, находясь под действием солнечной радиации или другого излучения, не деградировать со временем, – объясняет Виктор Малецкий, руководитель направления продаж в авиацию UMATEX Group (компания производит материалы для атомной энергетики). – Ведь зачастую материал, попадая на солнце, быстро приходит в негодность в течение короткого времени». Использование же композитов позволяет решить эту проблему.
На бывшей железорудной шахте «Конрад» немецкого Зальцгиттера продолжается строительство хранилища ядерных отходов На бывшей железорудной шахте «Конрад» немецкого Зальцгиттера продолжается строительство хранилища ядерных отходов
В медицине в рамках борьбы с последствиями ионизирующего излучения нашли свое применение полимеры. По словам ведущего научного сотрудника Федерального медицинского биофизического центра им. Бурназяна Владимира Климанова, например, просвинцованными пластиковыми фартуками при проведении рентгенологических исследований накрывают места на теле пациента, облучение которых нежелательно.

Углеродные волокна применяются при производстве столов в томографах, где материал не должен разрушаться под регулярным воздействием излучения. Защита медицинских кабинетов с рентген-оборудованием от других помещений долгое время обеспечивалась материалами на основе свинца, например свинцовой фольгой, или листами с нанесенным свинцовым покрытием. Однако такие листы неудобны в использовании, их трудно резать и утилизировать. Сегодня им на смену приходят не содержащие свинец рентгенозащитные гипсовые панели с добавлением сульфата бария.

В строительстве защита от радиации обеспечивается в основном за счет добавления в бетон различных вяжущих материалов. Для противостояния гамма-излучению применяют бетоны на тяжелых природных и искусственных заполнителях, содержащих элементы с большим атомным номером: баритовые, железорудные, чугунные, феррофосфорные и другие. На объектах атомной энергетики и в лабораториях для наблюдения за радиоактивными материалами используют радиационно-защитные окна, выполненные из специального стекла.

Виды защиты от радиации

1. Время. Чем меньше человек проводит у источника излучения, тем меньшую дозу радиации он получит.
2. Расстояние. Самый надежный способ защиты – как можно дальше удалиться от источника загрязнения.
3. Экранирование. Специальные экраны и защитные костюмы обеспечат человеку безопасное пребывание в зоне излучения.
4. Химическая защита. Введение специальных медицинских препаратов, снижающих действие радиации.

К Марсу без радиации
Стимуляция стрессоустойчивости может помочь будущим колонизаторам Марса Стимуляция стрессоустойчивости может помочь будущим колонизаторам Марса
Однако существующие методы защиты не всегда удобны. Захоронение отработанного ядерного топлива (ОЯТ) , экранирование при работе с ядерными установками – эти сферы требуют более качественных решений. Особняком в этом ряду стоят полеты в космос, особенно путешествия к дальним планетам, о которых столь много говорят в последнее время. В 2018 году ученые 30 научных организаций со всего мира (в том числе и из России) создали коллаборацию по борьбе с последствиями космической радиации. Среди способов борьбы со смертельным излучением предлагается использовать самые разные, но наиболее спорный из них – модификация ДНК.

Пока космонавт находится в магнитном поле Земли, космическая радиация не может нанести большого урона, так как наша планета опасное излучение отклоняет. Совсем другое дело – полет в открытом космосе. Помимо солнечного ветра, на космонавта начинают воздействовать и частицы из-за пределов Солнечной системы, возникающие в результате космических катастроф (взрывов сверхновых, возникновения нейтронных звезд и так далее). Это набор самых разных частиц с очень большими зарядами и энергиями. Они легко разрывают молекулярные связи в ДНК человека, нанося ущерб организму.

Однако, по мнению ряда ученых, подобные повреждающие воздействия в малых дозах способны стимулировать защитные системы организма. Такая стимуляция стрессоустойчивости может помочь будущим колонизаторам Марса. Кроме того, по мнению заведующего лабораторией генетики продолжительности жизни и старения Московского физико-технического института (МФТИ, входит в международную коллаборацию) Алексея Москалева, повреждения ДНК, вызываемые радиацией, схожи с теми, что происходят во время процесса естественного старения. Поэтому в дальних космических перелетах космонавтам могут помочь геропротекторы – препараты, снижающие скорость старения.

Однако далеко не все ученые (даже внутри МФТИ) согласны с тем, что такой метод действительно поможет. «Гены – такая штука: измените один, и начнется цепочка мутаций, которая приведет непонятно к чему, – считает директор по научной работе Центра живых систем МФТИ Сергей Леонов. – Лучше работать в области физической защиты космонавтов, снижать уровень облучения за счет материаловедения».
Среди способов борьбы с радиацией предлагается использовать самые разные, вплоть до модификации ДНК Среди способов борьбы с радиацией предлагается использовать самые разные, вплоть до модификации ДНК
По его словам, более щадящий способ повышения радиорезистентности возможен за счет использования химических препаратов или пищевых добавок, которые могут снизить риск появления мутаций.

«Есть целый ряд химических соединений природного и синтетического происхождения, которые повышают радиорезистентность клеток или снижают последствия накопления свободных радикалов», – уверен он. Как бы то ни было, возможный успех научной деятельности коллаборации может стать причиной появления людей, способных работать в агрессивной радиоактивной среде. Биологические разработки могут быть полезны, например, при ликвидации последствий радиационного заражения или при работе с радиоактивными веществами.

Еще один радикальный метод борьбы с ионизирующим излучением, который разрабатывают ученые, – создание искусственных магнитных полей.

«Самая большая опасность дальних экспедиций – это отсутствие магнитного поля либо магнитное поле на несколько порядков ниже, – говорит Александр Шафиркин. – Мы считаем, что возможность создать внутри корабля магнитное поле, как на Земле, имеется. Даже для скафандра это возможно. И этими расчетами сейчас занимаются наши сотрудники».

Тема магнитных полей – одна из самых актуальных в науке. Например, весной 2017 года NASA выдвинуло идею создания в будущем искусственного магнитного поля на орбите Марса. Подобная защита, по мнению американцев, в будущем позволит сделать Красную планету частично пригодной для колонизации.

Кстати

Российские ученые создали материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с изотопами бора-10, которым можно покрывать скафандры. «Изотоп бор-10 позволяет обеспечить высокоэффективную нейтронную защиту, в сотни раз превосходящую бетон. А сверхвысокомолекулярный полиэтилен в качестве базового материала хорошо совместим с соединениями бора, используемыми для усиления поглощающей способности нейтронной защиты», – заявляют производители материла ТД «Пластмасс Групп».

Защита математикой

Однако в целом эксперты довольно скептично относятся к возможности создать какие-то принципиально новые способы защиты.

«Я не думаю, что мы способны создать новые защитные материалы, – уверен Михаил Панин. – Заслуги химии заключаются в том, что она создает новые молекулы. Но молекулярные связи с точки зрения защиты от излучения никакого значения не имеют. Излучение взаимодействует либо с атомами, либо с их ядрами». По его мнению, интересные задачи лежат, скорее, в области математики: как рассчитать оптимальную конструкцию защиты, например, на летательный аппарат с ядерным двигателем, где каждый килограмм на вес золота?

Что же касается нефтехимии, то здесь интерес представляют тканеэквивалентные пластмассы, атомный состав которых близок к человеческому телу. «Это не защитный материал, а исследовательский, – продолжает эксперт. – Чтобы не вредить человеку, созданный из такого пластика «фантом» можно облучить и посмотреть, какие органы тела получают определенные дозы при облучении».

Еще один пласт задач, которые будут решать ученые, связан с обращением с (ОЯТ). Ключевой тренд – это не просто захоронение, а разделение их на фракции. По словам заведующего лабораторией радиохимии Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН Сергея Винокурова, если раньше после выделения из ОЯТ остаточных ядерных материалов всю остальную массу отходов остекловывали и захоранивали, то теперь принята концепция по глубокой переработке таких отходов. Их хотят фракционировать на короткоживущие (с перио дом распада до 1 тыс. лет) и долгоживущие, которые могут фонить сотни тысяч, а то и миллионы лет.
После аварии на японской АЭС «Фукусима» требования к безопасности ужесточены После аварии на японской АЭС «Фукусима» требования к безопасности ужесточены
«Основная масса отходов – короткоживущие, их можно отверждать в цементе и хранить приповерхностно. Через тысячу лет над ними можно будет разбить лужайку, – считает Сергей Винокуров. – Что делать с долгоживущими отходами, пока непонятно, но их на самом деле очень мало». Стоит отметить, что сами методы захоронения ОЯТ пока не до конца изучены, особенно на временных периодах в тысячи лет.

Кроме того, ученые бьются над тем, чтобы найти экономичный способ извлечения из ОЯТ ценных веществ: кобальта, из которого можно сделать, например, гамма-нож в медицине, изотопа никель-63, который подойдет для создания ядерной батарейки. Подобное изделие смогло бы служить 50 лет и больше. Из ОЯТ возможно добывать молибден, являющийся источником технеция-99м, который применяется в ядерной медицине. «Если найдется эффективный способ, то мы не будем утилизировать то, что еще можно использовать», – уверен эксперт.

В общем, ученые ищут новые способы защиты: кто – в физике, кто – в химии, кто – в генетике и даже в математике. Американские ученые, например, предлагают использовать для защиты даже глину астероидов, богатую водородом, создав на ее основе композитный материал. Идей у ученых много, так что не исключено, что через 20-50 лет человечество научится использовать все возможности ядерной энергетики и радиационного излучения, надежно защитив себя от его последствий.

Вам понравится наша статья о том , Что происходит в медицинских лабораториях с анализами? Диагностика будущего - какая она?

А здесь мы собрали Обзор новейших разработок в области нефтехимии - электробус, умные очки, футбольное поле и другие!

Друзья! Нам очень важно понимать, что мы пишем нужные и полезные статьи - пожалуйста, делитесь с нами вашими комментариями, что вы думаете, чтобы вы хотели еще прочитать о научных изобретениях, химических процессах и продуктах! А еще мы пишем о том, как нефтехимия влияет на окружающую среду - будьте с нами! На нашем канале интересно!

Нижегородские ученые открыли металлорганические соединения, которые не пропускают радиацию

Фото iStockНижегородские ученые открыли металлорганические соединения, которые не пропускают радиациюУченая группа нижегородского Института органометаллической химии РАН и Нижегородского государственного университета обнаружили металлорганические соединения, которые не пропускают радиацию. Эта технология совершит прорыв в работе АЭС и космических станций.
Фото: iStock iStock
Об открытии сообщили на официальном сайте Российского научного фонда. Работа нижегородских ученых была опубликована в научном журнале Scientific Reports, после чего о ней узнал весь мир.

До этого считалось, что радиацию хорошо поглощают только особые неорганические соединения. Нижегородские ученые решили найти новые, устойчивые к ионизирующим излучениям вещества, составной частью которых была бы органика. В ходе опытов они выяснили, что радиацию также хорошо поглощают соединения редкоземельных элементов и органики. Они выдержали облучение в тысячу раз больше смертельной дозы для человека.

Это открытие позволит вывести работу космических станций и АЭС на новый уровень.

Сейчас космические корабли и спутники защищены от перепадов температур и нагрузок, но остаются уязвимыми к ионизирующему излучению. Теперь с помощью нового химического соединения можно значительно защитить не только аппараты, но и космонавтов.

Уберечь от радиационного излучения также можно будет и работников АЭС и других опасных объектов, где люди могут подвергнуться облучению.

Единственным недостатком этих соединений является тот факт, что они сами постепенно становятся радиоактивными в случае, если доза облучения слишком высока.

Читайте также: