Наконец, благодаря радиоактивным изотопам удалось установить, что прежнее представление об обмене веществ в организме было ошибочным. Ученые заметили, что живой организм не сразу выбрасывает неусвоенные питательные вещества. Обновление веществ происходит непрерывно: новые клетки врастают в ткань, в то время как умершие и, следовательно, ненужные клетки разрушаются. Так, например, радиоактивный кальций позволил установить, что костные ткани человека постоянно обновляются.
Эти открытия проливают новый свет на процесс самой жизни и ставят новые вопросы, над которыми раньше даже не задумывались. В самом деле, если клетки мозга и других тканей непрерывно обновляются, чем можно объяснить тот факт, что характер и поведение человека в течение долгих лет жизни остаются неизменными, хотя физически он никогда не бывает одним и тем же?
б) Применение радиоактивных изотопов в сельском хозяйстве.
Большую помощь оказал науке метод, заключающийся в том, что радиоактивные вещества вводят в растения с целью проследить процесс их питания. Этот метод помог, в частности, повысить урожайность сельскохозяйственных культур, а следовательно, увеличить количество производимых в мире продуктов.
Так, было установлено, что если фосфатом посыпать листья растений, то усвоение его происходит на 95 %, в то время как при введении фосфата в землю оно не превышает 10 %.
Этот метод помог получить новые виды растений, более стойкие к некоторым заболеваниям, а также различные интересные гибриды.
Метод «меченых атомов» позволил уточнить множество деталей. Теперь известно, например, что протеины куриных яиц образуются не из тех веществ, которыми курицу кормили недавно, а из тех, которыми ее кормили месяц тому назад. Стали известны также продолжительность жизни комаров и расстояния, которые они могут пролетать.
Интересные результаты были получены также в области хранения продовольственных товаров. Например, картофель после облучения его гамма-лучами может с успехом храниться при постоянной температуре 10 °C в течение двух лет. Это позволяет обойтись без дорогих холодильников. Разработанный недавно в США метод облучения продовольствия гамма-лучами позволяет облучать до 15 т продуктов в день. Такие же интересные результаты были получены в области хранения медикаментов.
Радиоактивные изотопы помогают также уничтожать сельскохозяйственных вредителей при хранении зерна. Подвергая облучению целые зернохранилища, можно, не прибегая к вредным для человеческого организма химическим препаратам, полностью уничтожить насекомых и их личинки, в том числе и долгоносика. Если учесть, что потери зерна от таких вредителей составляют 15 % урожая, станет ясно, что применение этого нового метода дает значительную экономию. Член американской Комиссии по атомной энергии доктор Либби в докладе, сделанном в начале 1956 года, заявил, что экономия, полученная в США в результате применения радиоактивных изотопов только в этой области, достигла 30 млрд. долларов.
Наконец, следует отметить, что радиоактивные изотопы помогут решить проблему фотосинтеза. Фотосинтез, или синтез под действием света, — это современное название процесса усвоения растениями хлорофилла, в котором участвует световая энергия. Изучение роста живых организмов позволяет надеяться, что в скором времени эта проблема будет решена.
Получение органической материи путем фотосинтеза является самой важной задачей современной химии.
Ученые подсчитали, что кукуруза на площади в 1 га связывает в год от 1,5 до 2 т углерода.
Общее количество углерода, связываемого ежегодно всей растительностью земного шара, оценивается в 35 млрд. т, а количество связываемой в результате фотосинтеза световой энергии в переводе на тепловую составляет миллиард миллиардов больших калорий!
в) Применение радиоактивных изотопов в промышленности.
Способы применения радиоактивных изотопов в промышленности многочисленны и разнообразны. Их использование позволяет, например, американской промышленности экономить ежегодно миллиарды долларов. Среди многочисленных способов применения радиоактивных изотопов ведущее место в настоящее время занимает гамма-дефектоскопия. Это не что иное, как разновидность рентгеновской дефектоскопии, в которой рентгеновская трубка заменена источником радиоактивного кобальта. Излучаемые радиоактивным кобальтом гамма-лучи обладают большей проникающей способностью, чем рентгеновские лучи. Они проходят сквозь проверяемую деталь и, если в ней есть пустоты или трещины, вызывают в соответствующих местах почернение фотопластинки. Так получается отпечаток, на котором отчетливо видны все дефекты. Этим способом можно контролировать качество литья и сварных швов на глубину 10–15 см, в то время как рентгеновские лучи позволяют осуществлять такой контроль на глубину не более 1 см.
Можно назвать также и другие способы применения радиоактивных изотопов: контроль износа поршневых колец и шин, обнаружение утечек в подземных трубопроводах, измерение уровня жидкостей в закрытых резервуарах, измерение толщины различных материалов, производимых в листах или рулонах, улучшение производства бензина в лабораторных условиях путем облучения гамма-лучами сырой нефти, снятие статических зарядов и, наконец, решение различных специальных проблем в области гидрологии (поиски источников водоснабжения и контроль за обмелением портов в результате наноса песка). О каждом из вышеназванных способов применения радиоактивных изотопов можно было бы, конечно, говорить очень долго.
г) Применение радиоактивных изотопов для изучения прошлого.
Теперь следует остановиться на роли атома в качестве помощника историка, так как он позволяет точно определить возраст различных древних предметов. Измеряя радиоактивность последних, можно определить их «возраст» по количеству содержащегося в них углерода 14. Со смертью организма цикл углерода 14 прекращается, и, следовательно, количество содержащегося в организме углерода 14 после его смерти постоянно уменьшается. Это уменьшение происходит медленно, так как период полураспада углерода составляет 5700 лет. Так, например, если измерять радиоактивность срубленного 5700 лет назад дерева, то счетчик Гейгера — Мюллера зарегистрирует всего 6 бета-импульсов в минуту, в то время как у недавно срубленного дерева он покажет 12 импульсов, а у дерева, срубленного 11 400 лет назад, — всего 3 импульса в минуту.
Таким образом, удалось установить, что каменное сооружение Стонхендж в Англии имеет возраст 4 тыс. лет, в пещере Ляско во Франции 15 тыс. лет тому назад уже жили люди, что верхний палеолит в Дордони был 20 тыс. лет тому назад, а знаменитые рукописи, найденные на побережье Мертвого моря, относятся к 30–40 годам нашей эры.
Наконец, применяя некоторые другие методы, ученые точно установили возраст нашей планеты и время существования различных геологических эпох.
Мы в самых общих чертах рассказали о применении радиоактивных изотопов. Возможности, которые они перед нами открывают, сейчас даже трудно себе представить.
В самом ближайшем времени радиоэлементы станут помощниками исследователей, помогут улучшить условия жизни людей и расширить их знания и поле деятельности.
Глава IX
Практические достижения в области ядерной энергии
На Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии Франция фигурировала как четвертая в мире атомная держава после Соединенных Штатов Америки, Советского Союза и Англии (вместе с Канадой). Несомненно, это почетное место ей обеспечили прежде всего интересные работы наших ученых и исследователей.
С 1945 года всеми исследованиями в области ядерной энергии во Франции ведает Комиссариат по атомной энергии (КАЭ), который является гражданским учреждением, обладающим административной и финансовой самостоятельностью. КАЭ насчитывает в настоящее время свыше 4 тыс. сотрудников и работает в тесном взаимодействии с многочисленными заинтересованными промышленными предприятиями. Французский атомный центр находится в Сакле, расположенном в департаменте Сена и Уаза в 25 км южнее Парижа. Кроме того, намечается создание второго атомного центра в Гренобле.
I. Достижения в области атомной энергии за границей
Прежде чем перейти к рассмотрению проделанных во Франции работ в области атомной энергии, нужно сказать о том вкладе, какой внесли сюда другие государства. Нетрудно заметить, что достижения в области использования ядерной энергии в различных странах зависят от энергетических ресурсов каждой из этих стран. Очевидно, что Норвегия, например, которая располагает достаточными водными ресурсами, не особенно заинтересована в строительстве большого количества ядерных электростанций. Мы очень коротко остановимся на достижениях в этой области в Великобритании, Соединенных Штатах Америки и Советском Союзе.
