Радиоактивные изотопы и их применение

ВВЕДЕНИЕ

Конец XⅨ и начало XX веков ознаменованы большими научными открытиями в физике и химии. К этому периоду относится открытие лучей Рентгена, электронов и, наконец, радиоактивности.

Не прошло и полстолетия со времени открытия радиоактивных изотопов, как в результате бурного развития физики и химии они нашли самое широкое применение в науке и технике.

Можно наметить три основных вида применения радиоактивных изотопов. Они используются, во-первых, в качестве нового оружия научного исследования — меченых атомов в различных областях науки — физике, химии, биологии, медицине, геологии, археологии и т. д. Во-вторых, как излучатели — наряду с лучами Рентгена для просвечивания материалов, устройства приборов автоматического контроля производства, изготовления измерительных приборов и т. п. В-третьих, радиоактивные изотопы могут использоваться в качестве источников ядерной энергии.

Получение и использование радиоактивных изотопов — великое достижение человеческого гения, открывающее огромные перспективы в дальнейшем развитии производительных сил. Жизненные интересы народов требуют того, чтобы использование радиоактивных изотопов для целей разрушения и массового уничтожения людей было запрещено, чтобы эта могучая сила природы использовалась исключительно в интересах созидания, в интересах прогресса человечества. Однако не секрет, что влиятельные круги США и некоторых других капиталистических стран задались целью поставить радиоактивные изотопы и атомную энергию на службу планам войны.

Известно, что в развитии вооруженных сил крупнейших капиталистических государств главное внимание уделяется атомному оружию, разработке целой серии его образцов, отличающихся различной взрывной мощностью, а также разработке способов использования атомного оружия авиацией, флотом, артиллерией и реактивными средствами. Новые планы правительства США относительно создания и размещения на территориях других государств специальных военных частей, вооруженных атомным оружием, свидетельствует об усилении американскими правящими кругами подготовки к атомной войне. Соединенные Штаты продолжают также усиленно вооружать союзников по агрессивным блокам. Сессия Совета НАТО приняла решение об укреплении военного сотрудничества внутри этого союза и об оснащении Соединенными Штатами вооруженных сил своих европейских партнеров, включая Западную Германию, атомным и ракетным оружием.

Происходящая сейчас гонка вооружений и особенно состязание в производстве атомного, водородного и ракетного оружия угрожающим образом ухудшают международную обстановку. Расширение масштабов и наращивание темпов гонки атомных вооружений, усилившиеся за последнее время приготовления стран НАТО к атомной войне вызывают вполне понятное и законное беспокойство во всем мире. Много ли сейчас найдется людей, которые не осознают, какими неисчислимыми бедствиями грозит человечеству война с применением атомного и водородного оружия?

Нетрудно себе представить, какой губительный характер приняла бы война при современном развитии ядерной и ракетной техники, которая к тому же каждый день приносит что-либо новое. Без преувеличений можно сказать, что взрыв только одной водородной бомбы способен вызвать такие тяжелые последствия на огромных территориях, каких не несли с собой десятки тысяч снарядов и бомб, применявшихся в прошлых мировых войнах. Нескольких водородных бомб вполне достаточно, чтобы превратить в зону пустыни огромные территории. А ведь ни для кого не секрет, что если дело дойдет до применения ядерного оружия, то будет взорвано немало таких водородных бомб.

Хорошо известно также, что существуют не только атомные и водородные бомбы, но существует колоссальной разрушительной силы ракетное оружие (с атомными и водородными зарядами), применение которого в войне способно в течение нескольких часов посеять смерть и опустошения на территории целых государств. При современной технике все точки земного шара одинаково доступны для атомной бомбардировки, а ответные выстрелы могут быть произведены еще во время полета к цели снарядов, пущенных поджигателем войны. Атомная война неизбежно приведет к значительному заражению всей нашей атмосферы, и, таким образом, выстрел по противнику неизбежно отразится не только на том, кто производит выстрел, а также и на народах, не втянутых в войну.

За последние годы опасность атомной войны не только не уменьшилась, но, наоборот, возросла во много раз. Запасы ядерного оружия увеличились. К числу государств, производящих или пытающихся производить атомное оружие, присоединяются новые государства. В результате проведенных взрывов атомных и водородных бомб вся поверхность Земли и особенно северное полушарие оказались загрязненными радиоактивными веществами, образующимися при каждом взрыве.

Основной опасностью от продолжающихся испытаний ядерного оружия является выпадание радиоактивных осадков и особенно радиоактивного стронция 90. Так как во время взрыва радиоактивные продукты деления образуются в очень мелко распыленном состоянии, они увлекаются в верхние слои тропосферы и даже в стратосферу, передвигаются с воздушными течениями на большие расстояния от места взрыва, медленно оседая или выпадая с атмосферными осадками на поверхность Земли. Расчеты ученых были сделаны по данным об уровнях радиоактивного загрязнения на конец 1956 г. Последующие испытания, несомненно, снова повысили содержание радиоактивного стронция 90, что вызывает еще бóльшую настороженность к проводимым испытаниям атомных и водородных бомб.

В случае возникновения войны с применением ядерного оружия бедствия человечества будут неизмеримо бóльшими. Многие миллионы людей могут погибнуть непосредственно от взрыва, высокой температуры и радиации во время взрыва вне зависимости от типа применяемых бомб.

Так называемые «чистые» бомбы, о которых так много говорят за последнее время в США и которые, должны давать меньше радиоактивных осадков, чем испытанные ранее, также принесут неисчислимые страдания человечеству.

В случае возникновения новой мировой войны с применением атомного и водородного оружия народы воюющих стран понесут колоссальные потери. Надо прямо смотреть правде в глаза, а не отмахиваться от угрозы. Атомная война опустошит огромные районы земной поверхности, которые на длительный период времени станут непригодными для жизни, миллионы людей далеко за пределами районов военных действий могут быть поражены радиоактивными осадками, а многие из оставшихся в живых дадут генетически неполноценное потомство с повышенной смертностью, с укороченным периодом жизни и с большим процентом уродств и аномалий[1].

Водородная и атомная война может привести к большим разрушениям и бедствиям для человечества, но она не может привести к уничтожению человечества или его цивилизации. Если агрессорам удастся развязать новую мировую войну, мы твердо знаем, что социализм в этой схватке устоит, а капитализм неизбежно будет уничтожен потому, что народы в этой схватке поднимутся и раз навсегда положат конец империалистической системе, которая за последние десятилетия несколько раз ввергала человечество в пучину кровопролитных войн. Народы уничтожат устаревший строй — капитализм на его империалистической стадии.

Решающее средство обеспечить прочный мир — это разоружение, уничтожение водородных и атомных бомб, мирное сосуществование, за что СССР борется и будет бороться. Это позволило бы направить использование атомной энергии исключительно на мирные цели.

Советское правительство предлагает запретить атомное и водородное оружие, прекратить производство ядерного оружия, запретить его применение с полным уничтожением запасов этого оружия и изъятием его из вооружений государств. В качестве первого шага на пути к полному запрещению ядерного оружия государства должны принять обязательство прекратить испытания и не применять в военных целях атомного и водородного оружия всех видов, в том числе атомных и водородных авиационных бомб, ракет с атомным и водородным зарядами любого радиуса действия, атомной артиллерии и т. п.; государства должны продолжить свои усилия в целях скорейшего достижения соглашения относительно полного запрещения атомного и водородного оружия с изъятием его из вооружений государств, прекращением его производства и уничтожением запасов этого оружия с передачей расщепляющихся материалов для использования только в мирных целях.

Но до тех пор, пока западные страны противятся запрещению атомного и водородного оружия, пока не удается провести разоружение, мы вынуждены держать на должном уровне свои вооружения, включая наиболее мощные, современные виды оружия, основанные на последних достижениях науки и техники. Запуск в нашей стране сверхдальней баллистической ракеты и искусственных спутников Земли знаменует новый этап в развитии отечественной науки и техники и укреплении оборонной мощи СССР.

В решениях XX съезда Коммунистической партии Советского Союза намечены пути дальнейшего развития и расширения мирного использования атомной энергии и радиоактивных изотопов. В шестой пятилетке в нашей стране будут построены атомные электростанции мощностью 2–2,5 миллиона киловатт. В СССР построен мощный ледокол «Ленин», работающий на атомном горючем, развернулись работы по созданию других силовых установок для транспортных целей, всемерное развитие получили работы по дальнейшему использованию радиоактивных излучений в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, в научных исследованиях.

Отличительная черта нашей эпохи — небывало бурное развитие атомной техники и широкое применение радиоактивных изотопов, основанное на выдающихся достижениях научной мысли. Если ⅩⅨ век был по преимуществу веком пара, то XX век — век электричества — начинает все больше превращаться в век атомной энергии и радиоактивных изотопов.

Академик И. В. Курчатов в статье «Некоторые вопросы развития атомной энергетики в СССР» рассказал о грандиозной программе использования атомной энергии и радиоактивных изотопов в мирных целях. Известно, что в наши дни основным источником энергии служит органическое топливо (уголь, нефть, торф и т. п.). Перед многими странами уже сейчас реально встает угроза истощения запасов топлива и возникает новая проблема — найти и использовать другие источники энергии. В разрешении этой проблемы важную роль призвана сыграть атомная энергия.

Советский Союз располагает разнообразными природными энергетическими ресурсами на просторах Сибири. Богатые водные ресурсы позволяют получать в Сибири дешевую гидроэнергию, а на базе угольных карьеров — дешевую электрическую и тепловую энергию.

На ближайшие десятилетия имеющихся у нас ресурсов будет достаточно и в Европейской части СССР, но в несколько более отдаленном будущем атомная энергия может оказаться тем практически неисчерпаемым и относительно дешевым источником, который обеспечит изобилие энергии в этой части страны.

Мы ставим задачу создать атомную энергетику, которая по крайней мере для условий Европейской части Союза будет экономически более выгодной, нежели угольная энергетика.

В связи с этим намечается строить крупные атомные электростанции мощностью на первое время около 400–600 тысяч киловатт каждая; только на крупных атомных электростанциях можно достигнуть экономически выгодных показателей.

В пятилетии 1956–1960 гг. намечено построить 5 больших атомных электростанций. По этой программе станции будут входить в строй с конца 1958 г.; часть их начнет работать в 1959 г., а некоторые — в 1960 г.

Мощность электростанций на атомной энергии, которые должны быть пущены в текущем пятилетии, будет сравнима с мощностью крупнейших в мире электростанций, например Куйбышевской.

В текущем пятилетии намечено построить до 10 типов атомных реакторов электрической мощностью от 50 до 200 тысяч киловатт каждый.

Дело строительства и освоения атомных электростанций — всенародное дело. Для атомных реакторов и тесно связанного с ними радиохимического производства требуется большое количество новых металлов и материалов, отличных от обычных, применяемых в любой другой отрасли промышленности.

В атомных реакторах в результате деления атомного ядра образуется огромное количество радиоактивных изотопов. К концу шестой пятилетки количество радиоактивных изотопов в атомных реакторах Советского Союза будет эквивалентно по крайней мере 10 тысячам тонн радия. Если вспомнить, что во всем мире к началу работ по атомной энергии имелось только несколько килограммов радия, то станет ясным, что за истекшее время в деле использования радиоактивных веществ происходит крупнейшая революция.

Общеизвестны применения радиоактивных изотопов в технике для дефектоскопии, изучения износа, изучения технических процессов в химии и металлургии, в нефтяной промышленности и в медицине. Эти применения, хотя польза их несомненна, еще совершенно не соответствуют созданным запасам радиоактивных веществ.

Расширение работ по применению радиоактивных веществ и излучений в биологии даст, вероятно, в ближайшие годы глубокие принципиальные результаты. Они не могут не отразиться существеннейшим образом на важнейших для сельскохозяйственной практики вопросах урожайности, на внедрении новых сортов и пород, в защите от вредителей и т. д.

Учитывая масштабы нашего сельскохозяйственного производства, можно ожидать в этой области крупнейших экономических эффектов. На основе уже накопленных знаний в ближайшие годы можно получить годовую экономию в миллиарды рублей, если взяться по-настоящему за это дело.

Перед нами большая программа работ по использованию радиоактивных изотопов и атомной энергии. Советские ученые и дальше развивают ядерную физику и радиохимию с тем, чтобы дать основу будущего развития техники. Теоретические работы по ядерной физике открыли возможность поисков новых путей использования атомной энергии в мирных целях. Успехи науки открыли возможность развертывания работ по осуществлению управляемых термоядерных реакций — реакций синтеза, или слияния, что является важнейшей генеральной задачей науки.

Управляемая термоядерная реакция должна позволить получить энергию не за счет ее запасов, сосредоточенных в атомных ядрах редких элементов урана и тория, а за счет образования гелия из широко распространенного в природе элемента — водорода. Решение этой труднейшей и величественной задачи навсегда сняло бы с человечества заботу о необходимых для его существования на земле запасах энергии.

Советский Союз проводит политику широкого сотрудничества с другими странами в деле мирного использования радиоактивных изотопов и атомной энергии, направленную на то, чтобы лучше использовать в интересах человечества величайшие открытия нашего времени и, развивая международные связи в этой области, содействовать укреплению мира.

Показательным примером международного сотрудничества были международная научно-техническая конференция по мирному использованию атомной энергии, состоявшаяся в Женеве в августе 1955 г., и международная конференция по применению радиоактивных изотопов в научных исследованиях, состоявшаяся в Париже в сентябре 1957 г. В работу этих и других конференций важный вклад внесли советские ученые.

Серьезную роль в изучении радиоактивных изотопов играет созданный в 1956 г. Объединенный институт ядерных исследований — международная организация, в которую в настоящее время входит двенадцать государств (СССР, Китайская Народная Республика, Чехословакия и др.).

Советский Союз оказывает бескорыстную помощь другим странам в деле мирного использования радиоактивных изотопов и атомной энергии также путем двустороннего сотрудничества.

Осуществляя как двусторонние связи в области мирного использования радиоактивных изотопов и атомной энергии, так и участвуя в международных организациях по вопросам атомной энергии, Советское государство, исходя из интересов народа, руководствуется тем, чтобы великие научные открытия нашего времени использовались не для целей войны и разрушения, а для созидательных целей, для повышения благосостояния и уровня жизни народа. Советская наука добилась выдающихся успехов в использовании радиоактивных изотопов и атомной энергии в мирных целях. В СССР с 1954 г. работает первая в мире электростанция на атомной энергии.

В этой книге рассказывается о применении радиоактивных изотопов для мирных целей и возможном использовании их в военном деле. Но прежде чем рассказать обо всем этом, необходимо вспомнить, из чего слагается вещество, как построены молекулы и атомы, что такое явление радиоактивности и какими свойствами обладают радиоактивные изотопы.