Что мы знаем о радиации?

Но нашлись какие-то сумасшедшие синантропы, которые полезли разбираться, как это работает.

Кто-то из них, конечно, погиб страшной смертью, но выжившие приручили-таки инфернальное чудовище, научились хранить его в своих жилищах и даже переносить с места на место. Демонское отродье обернулось ласковым домашним зверьком. Наградой стал невиданно возросший уровень безопасности жизни. Огонь защищал от хищников, не давал умереть от переохлаждения в свирепые зимы, а термическая обработка пищи многократно уменьшала вероятность заразиться кишечной инфекцией. И, кстати, о том, что нужно делать, чтобы избежать природного возгорания, теперь знали гораздо больше. Приручившие демона гоминиды резко рванули по пути прогресса. Сейчас они спокойно носят в кармане спички и овладевают новой могущественной стихией – ионизирующим излучением.

Как это работает?

Хрестоматийным стало сравнение ионизирующего излучения с брошенным в стекло стальным шариком, пробившим его насквозь, тогда как брошенная с такой же силой горсть песка той же массы никакого вреда стеклу не причинит. Я бы предложила ещё одно сравнение. Представьте, что будет, если надавить с одинаковой силой широкой плоской пластиной и тонким отточенным лезвием. Но лезвие может быть разбойничьим ножом, может – клинком, поднятым для защиты, а может хирургическим скальпелем, незаменимым инструментом для спасения жизни. Слово «ядерные технологии» чаще ассоциируется с боеголовками, но правда в том, что более 50% производимых в мире радиоактивных изотопов используются для медицинских нужд.

Важно понимать, что мы живём в постоянном потоке естественного ионизирующего излучения, уровень которого к тому же постоянно колеблется, и обладаем определённой устойчивостью. Солнечные вспышки, изменения космической погоды, вкрапления радиоактивных минералов в горные породы, проникновение их в грунтовые воды – всё это время от времени случается, и всё живое на Земле более-менее приспособлено к таким неприятностям, а иногда и нуждается в подобном воздействии. Превышение среднего фона в десятки раз чаще всего проходит без последствий или даже имеет полезный эффект. Катастрофическим является возрастание интенсивности облучения на несколько порядков.

 Принципиальное отличие ионизирующего излучения от прочих заключается в размере его квантов, минимальных порций испускаемой энергии. Они гораздо больше, чем, скажем, у инфракрасного излучения. Энергия воздействия может быть совсем невелика, но поскольку она поглощается сразу большой порцией в определённой точке, то бьёт по хрупким цепочкам органических молекул сразу на разрыв. Если летальную для человека дозу радиации конвертировать в тепловую энергию, то температура тела повысится всего на 0,004 градуса Цельсия. Это как выпить чашку не слишком горячего чая. Никто от этого ещё не умирал, а вот от соответствующей дозы радиации, увы.

На Земле известны места, где уровень естественной радиации в силу специфического состава горных пород превышает средний в 100-200 раз. Например, это район Гуарапари в Бразилии, окрестности города Рамсар в Иране, Карунгапалле в Индии. Всё это отнюдь не радиоактивные пустыни, жизнь в этих районах бьёт ключом. Более того, они являются оздоровительными курортами.

 Мощное, но кратковременное воздействие тоже может пройти без тяжёлых последствий. Давайте посмотрим в качестве иллюстрации, как лётчик-космонавт Сергей Рязанский описывает некоторые стороны жизни на Международной космической станции:

«В космосе хватает разных видов радиации. Прежде всего это, конечно, солнечные лучи. Они в основном состоят из протонов различных энергий и некоторого количества альфа-частиц (ядер атомов гелия), которые особенно опасны при интен-сивных солнечных вспышках. К счастью для нас, значительные вспышки происходят крайне редко. Принципиально другой вид радиации — галактическое космическое излучение. В него, помимо протонов и альфа-частиц, входят ядра элементов почти всей таблицы Менделеева с преобладанием ядер группы углерода и железа. Все эти частицы,прилетевшие невесть откуда, имеют очень высокие энергии. Солнечное излучение можно уподобить дождю, который капает себе и от него можно защититься зонтиком из тканей и металлов. А галактическое — это как пули, которые пролетают через любые зонтики и могут нанести повреждения организму.

 Галактическое излучение можно увидеть «невооруженным глазом». Ты ложишься спать, закрываешь глаза. И вдруг у тебя под веками — яркая желтая вспышка. Через пятнадцать секунд — яркая зеленая вспышка; еще через тридцать секунд — яркая красная вспышка. Это и есть галактическое излучение — тяжелые частицы бьют по сетчатке глаза и вызывают свечение. При солнечных вспышках добавляются и высокоэнергетические протоны. В такие периоды самая распространенная шутка у экипажа по утрам: «Ну как вам вчерашняя дискотека?» В общем, излучение реально мешает спать. Бороться с этим невозможно — нужно просто привыкнуть.»

Звучит пугающе, но пойманные космонавтами дозы тщательно контролируют, и большинство из них сохраняют здоровье настолько, что их допускают к повторным полётам, а уж какие там требования для допуска хотя бы к предполётной подготовке, думаю, объяснять не надо.  Космонавты на орбите получают за месяц годовую дозу, так как их не защищает атмосфера планеты. При этом сами летают ни один месяц без заметного вреда для своего здоровья. Американские астронавты и вовсе летали на Луну через радиационный пояс Ван Аллена, но Нил Армстронг дожил до 82 лет, а Базз Олдрин, отметивший в этом году своё девяностолетие, здравствует и поныне.

То есть, опасной является не радиация, как таковая, а её зашкаливающая передозировка. Тут действует универсальный принцип «Что занадто, то не здраво». Между прочим, совершенно необходимый нам кислород может быть опаснейшим ядом, и наш организм буквально обвешан всякими хитрыми устройствами, призванным нейтрализовать возможное вредное воздействие. Кстати, биологи очень любят сравнивать кислородное дыхание с атомной энергетикой. Умеренные солнечные ванны очень полезны для здоровья, их длительное отсутствие ни к чему хорошему не приводят. Но если вы будете часами находиться под палящим солнцем, получите тяжёлые ожоги. Наконец, тяжело заболеть можно просто объевшись персиками.

Для чего это используют?

Работая с радиацией, мы имеем определённую свободу манёвра. Первые исследователи – Пьер и Мария Кюри, естественно, знали о ней очень мало и сполна ощутили на себе её разрушительное воздействие. И по большому счёту, это иллюстрирует тот тезис, что не изучать радиацию, для человечества гораздо опаснее, чем изучать. Но уже супруги Кюри наметили путь для использования её в медицине. Уже тогда в парижском госпитале св. Льюиса научились замедлять рост опухолей, вводя в них трубочки с радием. Правильно подобранная доза позволяла добиться гибели раковых клеток и не слишком повредить здоровые ткани. Поначалу это был довольно грубый и рискованный метод. Его применение оправдывало лишь то, что диагноз «рак» в то время практически означал смертный приговор, и врачи были готовы цепляться за соломинку. Но знания накапливались, методики оттачивались, и в наше время, наверное, у каждого найдётся знакомый или знакомый знакомого, которому когда-то поставили этот страшный диагноз, но благодаря вовремя проведённой лучевой терапии он вернулся к полноценной жизни.

 Во второй половине XX века радиацию начали использовать для неинвазивной хирургии. Тут уже речь идёт о хирургическом скальпеле в самом прямом, нефигуральном смысле этого слова. Такой радиационный скальпель называется гамма-нож. Его используют для операций на головном мозге. Гамма-нож позволяет проникнуть в черепную коробку, не вскрывая её, и произвести тонкое вмешательство в чётко фиксированном месте. Чтобы до него добраться, не нужно рассекать костные и мышечные ткани. После такой операции пациенту не требуется длительный реабилитационный период для сращивания этих тканей, и делается всё это под местной анестезией.

Ну и конечно же ионизирующее излучение незаменимо при диагностике. С его помощь человеческое тело можно просканировать и выявить всевозможные скрытые патологии надёжнее, чем каким-либо другим современным способом, а ведь правильно поставленный диагноз – это половина успеха. И если раньше при лечении зачастую вынуждены были «бить по площадям», то сейчас стараются делать ставку на высокоточное воздействие. После него не надо долго лечить пациента ещё и от побочных эффектов лечения.

Также ионизирующим облучение производится дезинфекция, с его помощью создаются новые уникальные материалы, проверяется исправность техники. Стимулирующее воздействие слабой радиации используется в сельском хозяйстве. 

 И, наконец, ядерная энергетика и двигателестроение. «Зелёные» технологии, безусловно, перспективны и заманчивы. Но пока, к сожалению, все они имеют свои серьёзные подводные камни. Тот же водородный двигатель. Работать без вредных отходов он, конечно, работает, но само производство «экологически чистого» топлива, пока выходит очень даже экологически грязным. Там ещё непочатый край работы, а энергия и силовые установки нам нужны здесь и сейчас. Природоохранные меры тоже. И чтобы там не говорили, атомные электростанции, даже с учётом уникальной Чернобыльской катастрофы, пока в целом обходятся земной экосистеме дешевле, чем угольные. К тому же атомные силовые установки незаменимы в тех случаях, когда на борт нельзя взять лишний груз – большие запасы топлива. Например, при освоении космоса. Довольно долго эту проблему предпочитали решать с помощью солнечных батарей. Они отлично работают в околоземном пространстве, и более-менее работают на Марсе, хотя там бывают проблемы, когда панели заносит пылью, и резервные источники питания совсем не лишние. Но последние десятилетия мы посылаем аппараты всё дальше и дальше. Вблизи газовых гигантов, не говоря о поясе Койпера, солнечного излучения уже банально не хватает, чтобы обеспечивать нормальную работу всех систем. Поэтому работавшая на орбите Сатурна 13 лет станция «Кассини» получала энергию от радиоизотопного термоэлектрического генератора, используя оксид плутония. Аналогичные модели РИТЭГ использовались в миссиях «Улисс», «Галилео», «Новые Горизонты».

 В земных условиях тоже полно ситуаций, когда фактор подвоза топлива критичен. Это исследовательские полярные станции, маяки, створные знаки, метеостанции, любые объекты, расположенные в труднодоступных местах. Допустим, такие высокие материи волнуют не всех. А что вы скажете о возможности подогнать мобильный реактор в зону стихийного бедствия с разрушенной стационарной системой энергоснабжения? Ведь от попадания в такие зоны не застрахован никто. Промедление с подачей электричества хотя бы в больницы в подобных случаях обходится очень дорого. Люди платят своими жизнями и здоровьем, жизнью и здоровьем своих близких.

Подводя итоги, хочется вспомнить знаменитый афоризм великого врачевателя Парацельса: «Всё – яд, всё – лекарство. То и другое определяет доза». Наверное, к радиоактивности это рассуждение относится больше, чем к чему-либо другому.