РАДОН ПРИМЕНЕНИЕ
При всех существующих применениях радона приходится оперировать препаратами с весьма низкими концентрациями этого элемента. Отсюда следует, что речь пойдет об использовании не самого молекулярного радона, а осколков распада газа и его дочерних продуктов, точнее — об использовании энергии этих осколков, называемой радиоактивностью.
Другая характерная черта применения радона выражается в том, что ни он, ни продуцирующий его препарат радия не расходуются в привычном смысле этого слова. Покоятся ли они в хранилище, используются ли любым способом — расход совершенно одинаков. Он определяется законами радиоактивного распада, не зависящими от температуры, давления и других внешних факторов.
Одно из важнейших направлений использования радона на практике — это применение его в медицине. С незапамятных времен, задолго до открытия радиоактивности, в народе знали о целебном действии вод некоторых источников, которые по внешним признакам и данным химического анализа не отличались от обыкновенной питьевой воды. Об источниках Цхалтубо в Грузии шла молва уже в XII в. По преданию, их открыл пастух: он случайно опустил больную ногу в воду и почувствовал облегчение. Отмечалось и вредное воздействие таких источников при длительном пребывании в их водах.
В XVI в. знаменитый врач и алхимик Парацельс лечил больных водой источника, находящегося возле г. Гаштейн в Австрии. Любопытен эпизод, связанный с именем известного химика прошлого столетия Ю. Либиха. Врачи предписали ему лечение от радикулита водой гаштейнского источника, но Либих упорно отказывался на том основании, что он лично произвел химический анализ этой воды и убедился, что качественный и количественный состав ее сухого остатка примерно такой же, как у обыкновенной пресной воды.
Незачем, рассудил он, ездить на курорт, можно с тем же успехом принимать теплые ванны у себя дома. Все же в конце концов он принял курс ванн в Гаштейне, и это вылечило его.
Только в текущем столетии стала проясняться причина лечебного действия этих вод, когда обнаружили их способность эманировать. Воды различных источников могут сильно отличаться между собой температурой, концентрацией радона и других компонентов.
В настоящее время механизм действия радоновых вод рисуется в следующем виде. Растворенный радон при купанье диффундирует сквозь кожу и оказывает воздействие на центральную нервную систему и через нее на многие функции организма. Надо думать, что активность самого радона играет здесь небольшую роль, поскольку подавляющая масса излучаемых α-частиц поглощается водой и не достигает тела. Основное действие оказывает активный налет продуктов распада радона, сохраняющийся на коже больного и после окончания процедуры.
Разнообразны способы клинического использования радоновых вод. Их пьют, принимают радоновые ванны, души, грязи; ими промывают кишечник. В эманоториях больные дышат сухим воздухом, обогащенным радоном, в ингаляториях вдыхают распыленную радоновую воду.
В бывшем Советском Союзе функционируют многие курорты с радоновыми источниками. Из них наиболее известны Пятигорск, Цхалтубо, Белокуриха, Джеты-Огуз, Увильды. Важное значение приобрели также лечебные учреждения, применяющие искусственно обогащенные радоном пресные, морские или минеральные воды.
В очень малых концентрациях радон находит применение в сельском хозяйстве. Им активируют корма с целью усиления обмена веществ в организме животных, что в конечном счете способствует повышению продуктивности животноводства.
Радон и в меньшей мере торон, возникнув в земной коре при радиоактивном распаде, кочуют в горных породах на значительные расстояния, если им не преграждают путь плотные газонепроницаемые массивы. Оттого в некоторых местах с рыхлыми породами наблюдается постоянный ореол рассеяния эманации, достигающий почвы. В почве радон хорошо адсорбируется, поэтому в ней обычны концентрации радона, в тысячу раз превышающие его содержание в припочвенном слое атмосферы.
Такие ореолы помогают обнаруживать радиоактивные руды и сопутствующие им руды тугоплавких металлов методом эманационной съемки. Метод заключается в отборе проб почвы и их анализе в переносном приборе — эманометре. В почву на заданную глубину (обычно около метра) погружается зонд в виде металлической трубки, через которую поршневым насосом отбирается почвенный воздух в эманационную камеру прибора. Радиоактивность измеряется с помощью электрометра.
Прибор измеряет радиоактивность почвенного воздуха в пределах от долей до нескольких тысяч эманов и позволяет отличить радон от торона. В этом случае, отобрав пробу воздуха, отсчитывают показание прибора сразу же и через 3 мин. Если радон преобладает, второй отсчет будет немногим отличаться от первого; в противном случае (преобладание торона). радиоактивность уменьшится за 3 мин в несколько раз.
Эманационный метод особенно ценен, когда толща пород непроницаема для γ-лучей и неприменима γ-съемка. Поверхностная радоновая съемка осуществима на участках, закрытых наносами мощностью до 6 м. Чтобы обнаружить ореол рассеяния на больших глубинах, воздух засасывают из буровых скважин.
Разнообразно применение радона в науке. Содержание радия и старших материнских членов рядов определяют по количеству радона, торона или актинона, выделенному из радиоактивной равновесной системы элементов. Частично сохранила свое значение смесь радона с бериллием, которая исторически первой использовалась в качестве источника нейтронов.
Ныне наиболее мощным источником нейтронов является ядерный реактор. Изучение динамики концентраций радона и торона в атмосфере дало важные сведения для метеорологии о перемешивании воздушных масс по вертикали, об их передвижении на различных высотах от полюсов к средним широтам и экватору и обратно. Систематизация таких сведений в широких масштабах позволит, как рассчитывают, усовершенствовать службу предсказания погоды во всех частях планеты.
В качестве радиоактивно трассирующего и недеятельного газа радон находит применение всюду, где требуется изучить характер движения и скорость газовых потоков. С его помощью, например, исследуют режим работы доменных печей, В фурму доменной печи вводят ампулу с несколькими милликюри радона. В заданный момент ампулу взрывают, и радон вместе с дутьем поступает в печь. В верхней части печи (колошнике) отбирают пробы газа, и но ним судят о скорости прохождения газовых потоков в различных зонах печи.
Этим же методом с большой точностью измеряют потоки горячего газа в различных газопроводах. Одного милликюри радона достаточно для измерения скорости потока объемом до 70 тыс. м³/час.
Возможность быстрого измерения ничтожных концентраций радона в сочетании с его летучестью и химической не деятельностью положена в основу эманационного метода, разработанного немецким ученым О. Ганом и его школой для решения сложных исследовательских задач в области радиохимии. Сущность метода состоит в том, что эманирующая способность исследуемого твердого вещества, в которое внесена примесь радия или тория X (²²⁴Ra), зависит от его структуры. Следовательно, измеряя концентрацию эманации около поверхности вещества, можно проследить структурные изменения, скорость их протекания и т. д. Метод позволяет определить истинную величину поверхности твердых тел, в частности адсорбентов, у которых она благодаря высокой пористости может в тысячи и миллионы раз превышать геометрические размеры.
Например, требуется определить изменения поверхности гидроокиси железа в процессе ее хранения в условиях переменной температуры и при наличии примесей. Для этого гидроокись железа осаждают аммиаком в присутствии малого количества тория. Смесь гидроокисей отфильтровывают, промывают водой и высушивают. Очевидно, чем более плотно «упакованы» кристаллы гидроокиси железа, тем меньшее количество торона будет обнаружено на его поверхности.
Этим путем установлены следующие практически важные положения: эманирующая способность гидроокисей металлов с течением времени падает, так как удельная поверхность осадков уменьшается в результате обезвоживания и других причин (явление «старения»); в зависимости от температуры хранения старение может быть обратимым или необратимым; примеси в виде хлоридов или сульфатов ускоряют процесс старения.
Эманационный метод Применяется и в промышленных условиях. Так, при плавлении стекла по кривой эманирования следят за изменениями структур компонентов шихты. Кривая имеет пики, которые соответствуют «разрыхлению» структур при превращениях компонентов: при переходе кальцита в арагонит, при расплавлении соды и т. д. Этим методом исследуют также процессы отвердевания бетона и других строительных материалов.
Имеет ли практическое использование торон? Да, в некоторых задачах прикладной радиохимии ему отдается предпочтение перед радоном. Например, при изучении кратковременного обмена воздушных масс на малых высотах и расстояниях; в подобных случаях более точно и надежно фиксируются изменения концентрации короткоживущего изотопа.
Торон удобен и для исследования эманационным методом скоротечных измерений структуры вещества при нагревании. Актинон прикладного значения еще не имеет.
В ряде случаев с радоном успешно конкурируют более дешевые и удобные в работе радиоизотопы элементов, но тем не менее существует много областей науки, где радон остается незаменимым.
Статья на тему Радон применение