Ученые различных стран в настоящее время широко изучают действие излучения на организм людей и животных.
5. Геологическая разведка, основанная на рассеянии излучения
В главе IV «Меченые атомы» уже было рассказано о разведке залежей радиоактивных руд по их излучению, о поисках полезных ископаемых по наведенной с помощью источника нейтронов радиоактивности и о применении растворов радиоактивных веществ при бурении нефтяных скважин. Однако поиски полезных ископаемых могут вестись и по рассеянию гамма-лучей и нейтронов.
Различные породы по-разному рассеивают гамма-лучи. Особенно сильное их рассеяние происходит в угольных пластах. Поэтому при спускании в буровую скважину источника гамма-лучей, например кобальта 60 и изолированной от него с помощью свинца ионизационной камеры или счетчика, которые регистрируют гамма-излучение, рассеиваемое породами, в угольных пластах происходит резкое повышение регистрируемой активности.
Аналогичные результаты дает измерение излучения, которое регистрируется при спускании в скважину полоний-бериллиевого источника нейтронов и изолированного от его излучения счетчика медленных нейтронов. Полоний-бериллиевый источник нейтронов испускает быстрые (с энергией 8 мегаэлектрон-вольт) нейтроны. Счетчик регистрирует отраженные нейтроны, замедленные в породах.
Представьте себе, что движущийся биллиардный шар стукнулся о неподвижно стоящий крокетный шар. Что произойдет? Большой крокетный шар пошевелится, а биллиардный отскочит от него. А что произойдет в том случае, если биллиардный шар столкнется с другим биллиардным? В этом случае первый замедлится, а второй начнет двигаться. Аналогичная картина происходит и с нейтронами.
Сталкиваясь с ядрами тяжелых элементов, нейтроны отскакивают, отражаются от них не замедляясь. Наталкиваясь же на равные им по массе атомы водорода, которые входят в состав нефти и воды, нейтроны замедляются и попадают в нейтронный счетчик. Таким образом, если скважина проходит через породу, в которой содержится вода или нефть, то число нейтронов, зарегистрированных счетчиком, резко возрастает (рис. 53).
Рис. 53. Поиски нефти нейтронным корротажем:
а — разрез скважины; 1 — источник нейтронов; 2 — счетчик нейтронов; 3 — защитный слой; 4 — регистрирующий прибор; б — график изменения активности по мере спускания источника в скважину
6. Химическое действие излучения
Под действием излучения радиоактивных элементов многие вещества претерпевают большие изменения, меняют свои свойства и состав. Одни из них разлагаются, другие, наоборот, полимеризуются (молекулы их соединяются). Вода, например, под действием излучения разлагается на водород и кислород. Большинство органических соединений разлагается с выделением водорода, углекислого газа и окиси углерода. Некоторые вещества претерпевают такие превращения, в результате которых получаются пластические материалы. Под действием излучения меняются свойства известных нам веществ, например меняется пластичность каучука, некоторые пластмассы приобретают морозоустойчивость, звуконепроницаемость и т. п. В настоящее время предполагают, что нефть образовалась в природе в результате действия излучения природных радиоактивных элементов на органические кислоты.
Эти факты дают исследователям большие возможности по использованию излучения радиоактивных веществ в целях превращения веществ, создания способов получения новых материалов и изменения свойств старых. Химическое воздействие излучений на вещество дает возможность организации химического производства, где продукт получается под действием излучения.
Например, хлорирование бензола, толуола и ряда других соединений — весьма трудоемкий промышленный процесс, который легко идет под действием гамма-лучей. Таким путем в производстве может быть получен, например, гексахлоран — важное для сельского хозяйства вещество.
Еще более важным является возможность применения облучения гамма-лучами нефти вместо крекинга для увеличения в ней количества бензиновой фракции. Нефть содержит как легкокипящие легкие углеводороды (бензиновая фракция), так и низкокипящие тяжелые углеводороды (керосиновая фракция и соляровые масла). Наиболее ценными являются легкокипящие бензиновые фракции. При высокой температуре и давлении в нефти происходит распад более тяжелых молекул углеводородов на более легкие, и тем самым количество бензиновой фракции увеличивается. Гамма-лучи, подобно высокой температуре, производят превращения тяжелых углеводородов в легкие.