Гамма-излучение считается очень опасным для человека: в больших дозах оно приводит к лучевой болезни, провоцирует развитие онкологии и вызывает мутации. Но может ли это принести пользу? Владимир Онискив, кандидат технических наук, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, рассказал, как гамма-излучение используется для уничтожения патогенных микроорганизмов и модификации материалов.
Что такое гамма-лучи и как они действуют?
Гамма-лучи — это электромагнитные волны с чрезвычайно короткими длинами волн. Они обладают большой энергией и способностью глубоко проникать сквозь материю. От них могут защитить материалы с очень высокой плотностью – свинец, бетон, сталь и т д. Благодаря этой способности гамма-лучи воздействуют на живые существа, различные материалы и изделия, изменяют их свойства (твердость, износостойкость, термостойкость и т д.).), разрушить старую или создать новую структуру материи.
Существуют естественные и искусственные источники гамма-излучения. К природным источникам относятся космические лучи, а также радиоактивные химические элементы (уран, торий, радий, кобальт, цезий и др.). К искусственным источникам относятся реакторы атомных электростанций, отработанное ядерное топливо, некоторая специальная медицинская техника и т д
- Принцип воздействия гамма-излучения следующий: есть ядро атома, вокруг него есть электронная оболочка, гамма-кванты, которые взаимодействуют с ним, возбуждают его, при этом часть электронов покидает электронную оболочку. Таким образом атом становится активным и готовым к взаимодействию. Такие атомы называются свободными радикалами. В зависимости от химических свойств и структуры материала происходит межмолекулярное сшивание или разрушение. Если молекулы образуют новые связи, плотность молекулярной решетки увеличивается и свойства материала изменяются, — поясняет Владимир Онискив.
Но если доза радиации слишком велика, межмолекулярные и межатомные связи разрываются, что значительно снижает прочностные свойства материала и может полностью разрушить его. Один из вариантов борьбы с болезнетворными микроорганизмами и раком – оказать разрушительное воздействие на генетический аппарат клеток, то есть разрушить связь в молекуле ДНК таким образом, чтобы нарушить механизм ее деления.
Стерилизация медицинского оборудования
Хирургические инструменты, медицинские перчатки, шприцы, бинты – все для безопасности пациента должно быть стерильным, т е продезинфицированным, очищенным от микроорганизмов. Лечение гамма-лучами способно убить вредные бактерии, грибки и вирусы, вызывающие различные заболевания.
- Помимо радиационного, существуют еще химические (с использованием специальных растворов и газа) и термические (с использованием горячего воздуха или пара) методы стерилизации. Однако, например, изделия из пористых материалов можно стерилизовать только гамма-лучами. Причина в том, что внутри материала расположены закрытые поры, и жидкость и газ не могут проникнуть в них.
Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.
По этой причине, в частности, 40% медицинского оборудования за рубежом стерилизуется радиационным воздействием. Кроме того, этот метод дезинфекции очень технологичен (продукты стерилизуются в упаковке) и экологичен, - говорит эксперт ПНИПУ.Поиск полезных ископаемых
Гамма-излучение выступает инструментом в горном деле – его используют для изучения геофизических параметров скважин. Эта процедура, называемая гамма-каротажем, используется для обнаружения потенциальных нефтяных и газовых пластов, изучения свойств пластов и оценки концентраций железа, олова, свинца и других тяжелых металлов.
Для этого в скважину опускают специальный геофизический зонд с детектором гамма-излучения. Поскольку многие горные породы в той или иной степени радиоактивны, они испускают особые частицы – гамма-лучи. Детектор считывает их, преобразует в электрический сигнал и отправляет его ученым на станцию каротажа на поверхности. Этим методом чаще всего определяют глинистость горных пород, наличие в них различных полезных элементов и разделение скважины на пласты.
Кроме того, существует метод гамма-гамма-каротажа, при котором горные породы искусственно облучаются. Эта технология обычно используется на нефтяных, газовых и угольных месторождениях. В скважину опускается зонд, состоящий из источника гамма-излучения, свинцового экрана и детектора. Источник облучает породу в интересующей зоне скважины, она становится радиоактивной и в ответ начинает испускать гамма-лучи, зонд их регистрирует и отправляет сигнал наверх. Свинцовый экран необходим для того, чтобы излучение источника не искажало показания и не мешало работе детектора.
Этот метод позволяет более эффективно измерять параметры горных пород, поскольку иногда их естественное излучение может быть слишком слабым и не считываться детектором.
Модификация материалов
Как отмечает научный сотрудник ПНИПУ, существует и активно развивается целое направление по изучению воздействия гамма-лучей на различные материалы: пластмассы, композиты на основе базальта и каучука, сверхвысокомолекулярный полиэтилен и другие.
- Мы проводим исследования по изучению влияния гамма-излучения на свойства базальтового композита. Базальт – уникальный материал, дешевый и доступный, не гниет и не окисляется. Широко используется в автомобиле- и судостроении, строительстве, нефтегазовой промышленности и медицине. Базальтокомпозит используется для изготовления понтонов и причалов, тормозных колодок и дисков сцепления для автомобилей, протезов тазобедренных и коленных суставов человека и многого другого. Подвергая базальтовый композит различным дозам радиации, мы тем самым меняем его прочностные и механические свойства, трансформируем материал в соответствии с потребностями, можем сделать его прочнее, жестче или эластичнее, — говорит Владимир Онискив, доцент кафедры вычислительных технологий. Математика, механика и биомеханика ПНИПУ.
Аналогичным образом изменяются свойства полиэтилена, из которого изготавливают изделия с эффектом памяти формы. Их применяют в электротехнической, кабельной, строительной и ряде других отраслей промышленности.
Гамма-лучи могут быть как источником опасности, так и незаменимым инструментом во многих сферах человеческой деятельности – от промышленности до медицины. Область их применения велика, и ученые продолжают исследования в этом направлении, находят новые способы использования гамма-лучей и изучают их влияние на перспективные материалы.
[мин]НаукаНаукаНаучныеИсследованияГамма-излучениеРадиацияСтерилизацияДлинный постТекст 1Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Лечит рак и модифицирует материалы – ученые ПНИПУ рассказали об использовании гамма-излучения.