На поверхности трубы (рис. 87) диаметром около метра, внутри которой мчится невидимый поток пульпы, помещается радиоактивный источник — кобальт60. Испускаемые кобальтом гамма-лучи проникают сквозь толстые стальные стенки трубы и слой пульпы. Часть из них поглощается протекающей по трубе массой, а выходящие из трубы регистрируются счетчиком. По поглощению гамма-лучей в трубе определяется плотность пульпы. Если из трубы выходит слабый поток гамма-лучей, то, очевидно, плотность слишком велика, в пульпе излишнее количество грунта. При большом количестве воды поглощение будет слабым и счетчик будет считать очень интенсивно. Результаты этого непрерывного контроля передаются по проводам к пульту управления землесосного снаряда.
Иногда во время работы в трубах земснаряда образуется пробка из грунта. Для того чтобы ее обнаружить, не надо разбирать трубопровод. Передвигая радиоактивный источник со счетчиком, можно по резкому изменению поглощения определить местонахождение пробки.
С помощью радиоактивных препаратов можно очень точно измерять и контролировать толщину изготовляемых пленок различного материала. Пленка перемещается между радиоактивным препаратом, излучающим электроны, и счетчиком Гейгера-Мюллера (рис. 88). Поглощаемая в пленке доля электронов зависит от ее толщины. Увеличение толщины приводит к уменьшению счета электронов счетчиком, так как увеличивается поглощение электронов в пленке. Ценным в этом методе является то, что измерение не приводит к порче поверхности пленки, так как пленка не соприкасается с измерительным прибором. Соединив счетчик Гейгера-Мюллера с радиотехнической схемой управления, можно автоматизировать производство пленок. Счетчик может управлять работой аппарата, изготовляющего пленку, и поддерживать заданную толщину.
Установлено, что большие дозы гамма- и бета-лучей убивают микроорганизмы. Это может быть с большим успехом использовано в пищевой промышленности для консервирования различных продуктов. Уничтожение микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов, то есть стерилизация консервов, до сих пор производится в больших котлах (автоклавах) при высоком давлении и высокой температуре. Это ухудшает вкусовые и питательные свойства продуктов. Сейчас можно холодные консервы после герметизации подвергать интенсивному облучению радиоактивными веществами. Гамма-лучи, проникая через железную или стеклянную оболочку консервной банки, стерилизуют продукты. Так, можно сохранять в естественном виде мясо, овощи, фрукты. Для стерилизации консервов особенно целесообразно использовать отходы ядерных реакторов — «осколки» ядер расщепляющихся материалов.
Ежегодно миллионы тонн самых различных овощей поступают в овощехранилища. Эти огромные массы ценных продуктов надо хранить в течение всей зимы, весны и части лета, пока не будет получен новый урожай. Хранение овощей обходится очень дорого и не всегда проходит успешно. Надо не только уберечь, например, картофель от мороза и гниения, но и от прорастания. В ростки уходит все, что придает картофелю вкус и питательность. Уже довольно давно было известно, что задержать прорастание картофеля можно с помощью рентгеновских лучей. Но рентгеновские установки дороги, и вряд ли возможно облучить миллионы тонн картофеля рентгеновскими лучами.
И вот был найден источник облучения, который не требовал никакого ухода, был дешев и прост в обращении. Этим источником оказался радиоактивный кобальт. Облученный гамма-лучами кобальта60, картофель может храниться годы без прорастания. На рис. 89 приведены клубни картофеля, которые пролежали в хранилище полтора года. Клубни справа и посредине получили различные дозы радиоактивного облучения. Наилучшие результаты дало облучение, длившееся 60 дней.
После такого облучения картофель сам не становится радиоактивным: гамма-лучи кобальта60 не вызывают искусственной радиоактивности. Происходит лишь усыпление, задержка жизненных процессов в картофеле. Облученный картофель, высаженный весной в почву, прорастает с некоторым запозданием, но дает не меньший урожай, чем обычный картофель. Аналогичные результаты получаются при облучении лука.
Малые дозы радиоактивного облучения семян различных растений часто вызывают бурное развитие ростков, что может дать значительное повышение урожая, иногда достигающее 20 процентов.
Хорошо известно, какую большую роль в свое время сыграли рентгеновские лучи и лучи радия для лечения злокачественных опухолей. Получение искусственных радиоактивных веществ открыло перед медициной неизмеримо бóльшие возможности. Малодоступный радий теперь заменяется дешевым и более эффективным кобальтом60 и другими радиоактивными изотопами.
Для лучевой терапии в настоящее время применяют разработанные советскими учеными телерадиевые установки. Они представляют собой свинцовую камеру, в которую вложен препарат радиоактивного кобальта. Открытое отверстие свинцовой камеры может быть направлено на подлежащую облучению ткань. Специальный механизм позволяет передвигать и наклонять тяжелый аппарат, посылая гамма-лучи кобальта60 в нужном направлении. На рис. 90 показано, как происходит облучение больного телерадиевой установкой. Лучевое лечение является ценным средством борьбы против опухолевых заболеваний, облучение полезно и после операции, так как гамма-лучи уничтожают те опухолевые клетки, которые остались после операции. Во многих же случаях облучение избавляет больного от операции.
Внешнее облучение — не единственный метод лечения радиоактивными препаратами. Эти вещества могут вводиться и внутрь организма. Для этой цели естественные радиоактивные вещества не пригодны, так как, обладая большим периодом полураспада и задерживаясь в организме уже после разрушения опухолей, могут сами произвести неизлечимые поражения тканей. В медицинской практике для введения внутрь организма используются искусственные радиоактивные вещества. У многих из них период полураспада измеряется не столетиями и не годами, а часами и днями. Такие вещества, разрушая клетки опухоли за короткое время своего действия, не успевают причинить ущерб здоровым тканям.
Различные вещества (металлы или металлоиды) обладают способностью накапливаться в определенных органах человека. Фосфор, например, концентрируется в костях, иод — в щитовидной железе. Некоторые радиоактивные изотопы, концентрируясь в тканях опухолей, интенсивно их разрушают. Достаточно принять внутрь несколько миллиграммов радиоактивного фосфора, иода или другого вещества, чтобы они, попадая в тот или иной орган, начали свое лечебное действие.
Радиоактивный фосфор применяется для лечения болезней крови. Особенно хороший эффект он дает при лечении полицитемии — заболевания, заключающегося в том, что в крови образуется излишнее количество красных кровяных шариков, приводящее к сгущению крови. Даже один прием внутрь небольшого количества радиоактивного фосфора прерывает болезнь и приводит к значительному улучшению состояния больного.
Радиоактивный иод применяют при усиленной деятельности щитовидной железы, так называемом териотоксикозе. Больному дают выпить раствор, содержащий небольшое количество радиоактивного иода, который через непродолжительное время концентрируется в щитовидной железе. Это накопление можно заметить счетчиком Гейгера-Мюллера. Таким путем можно даже определить степень заболевания. У здорового человека щитовидная железа накапливает 18–25 процентов введенного в организм иода, а у больного — 30–50 процентов. Радиоактивный иод применяется не только для диагноза, но и оказывает лечебное действие на щитовидную железу: щитовидная железа начинает нормально функционировать.
Радиоактивные вещества оказывают значительную помощь при лечении различных кожных заболеваний. Иногда удается вывести родимые пятна, прикладывая примочки с раствором некоторых радиоактивных веществ, например радиофосфора.
За последнее время радиоактивные препараты нашли новое и важное применение. Оказалось возможным часть энергии радиоактивного распада преобразовать сразу в электрическую.
Известно, что на границе двух соприкасающихся веществ, проводников или полупроводников, возникает небольшая разность потенциалов (рис. 91, А). Но электрический ток от такой пары получить нельзя, так как если мы соединим эти два тела проводником (рис. 91, Б), то электроны из одного тела перейдут в другое и разность потенциалов исчезнет. Чтобы по проводнику непрерывно шел ток, надо все время создавать новые электроны и тем самым поддерживать разность потенциалов. Для этой цели можно использовать некоторые полупроводники, в которых при поглощении ими излучений образуются электроны. Полупроводником с такими свойствами является кремний.
Если взять пластинку из кремния (рис. 92) и облучать ее электронами, получающимися при распаде стронция90, то они будут этой пластинкой поглощаться. Но здесь-то и проявляются чудесные свойства кремния.
Вместо одного поглощенного электрона в нем образуется лавина, состоящая в среднем из 200 тысяч электронов, которые будут поддерживать разность потенциалов между нижней и верхней пластинками даже тогда, когда мы замкнем эти пластинки нагрузочным сопротивлением. Из соединенных последовательно пар таких пластинок была изготовлена батарея напряжением около двух вольт и силой тока в несколько миллиампер. Размеры этой батареи очень малы и составляют примерно один кубический сантиметр. Это позволяет надеяться на возможность изготовления небольших по размерам, но достаточно мощных батарей для питания ламп радиоприемников или для домашнего освещения. Период полураспада стронция — 25 лет, следовательно, за это время мощность подобной батареи уменьшится только наполовину. Правда, коэффициент полезного действия такой установки очень мал, но это не столь существенно, так как для изготовления батарей можно использовать «осколки» деления ядер урана, то есть отходы производства атомной энергии.