Атомная отрасль – одна из самых молодых отраслей. Фундаментальные открытия, лежащие в основе современной атомной энергетики, ядерной медицины, радиационных технологий, были сделаны всего лишь в конце позапрошлого и в прошлом столетиях.
Не смотря на свою “молодость”, атомная отрасль развивается семимильными шагами и оказывает большое влияние на разные области - от экологии до цифровых технологий.
Мы решили простым языком объяснить, что такое атом и какую роль он играет в современном мире.
Что такое атом
На протяжении многих веков ученые разных стран строили свои предположения о том, что такое атом. Такие исследования велись еще до нашей эры, например, в Древней Греции ученые уже высказывали предположения, что все состоит из мельчайших сфер.
Современные научные представления основаны на модели Бора-Резерфорда: атом – наименьшая часть химического элемента – состоит из ядра и электронной оболочки, в которой электроны вращаются вокруг ядра по определенным орбитам на различных энергетических уровнях.
Почти вся масса атома сосредоточена именно в ядре, хотя оно в среднем в 10 000 раз меньше атома. Ядро имеет положительный заряд и состоит из протонов и нейтронов. Протоны заряжены положительно, а нейтроны не имеют заряда, они нейтральны.
5 интересных фактов об атоме
- Из 118 известных и открытых к настоящему моменту химических элементов лишь 94 встречаются в природе. Остальные 24 были синтезированы людьми в лабораториях или ядерных реакторах.
- В нестабильном атоме ядро содержит избыток либо протонов, либо нейтронов. Атом пытается достичь стабильного состояния, выбрасывая дополнительные частицы или высвобождая энергию в других формах. Элементы, содержащие такие нестабильные ядра, называют радиоактивными.
- Самый легкий атом – у водорода. Он состоит только из одного электрона, вращающегося вокруг одного протона.
- В теле человека есть атомы более чем 60 химических элементов. Более 90% массы тела составляют атомы водорода, кислорода и углерода.
- Атомы невероятно малы, их нельзя увидеть даже с самым мощным в мире оптическим микроскопом. Поэтому ученые используют специальные устройства: мощные электронные микроскопы, атомные силовые микроскопы или сканирующие туннельные микроскопы.
Как атом спасает жизни людей и делает мир лучше
Лечение рака
Ядерная медицина помогает в тех случаях, когда все остальные способы бессильны. Еще в первой половине XX века врачи умели с помощью радиоактивного йода уничтожать раковые клетки в щитовидной железе. С тех пор использование радиации для лечения онкологических заболеваний стало одним из ведущих направлений. Этот метод особенно эффективен, когда опухоль находится в труднодоступных местах или когда в организме пациента нашли множественные метастазы.
Есть несколько способов такого лечения. Например, пациент может принять радиофармпрепарат с радиоактивным изотопом внутрь, в виде раствора или инъекции. Тогда лекарство само находит раковые клетки и уничтожает их, не трогая здоровые - это настоящая адресная доставка. Другой способ - когда источник излучения помещают на поверхности тела пациента без нарушения целостности тканей, или даже проводят облучение бесконтактно. Например, при лечении онкологических заболеваний глаз специальную накладку с радиоактивным изотопом прикрепляют к глазному яблоку на несколько суток.
Росатом - один из мировых лидеров по производству радиоизотопов. Кроме того, российские ученые разрабатывают все новые радиофармпрепараты и специальную аппаратуру для терапии и лечения онкобольных.
Обработка пищи
Радиационные технологии приходят на помощь и в пищевой промышленности. Ионизирующее излучение позволяет избавиться от вредных микроорганизмов, а также увеличить сроки хранения продуктов или, например, ускорить созревание плодов.
Пищевые продукты быстро портятся, и это огромная проблема для сельского хозяйства во всем мире. Согласно докладу ООН, за 2019 год до потребителей не дошло примерно 30 % всей производимой в мире еды, это 1,3 млрд тонн. Частично решает эту проблему радиационная обработка: в отличие от термической и химической обработки, сохраняются все полезные свойства продукта, и в нем не остается вредных для организма веществ.
Для обеззараживания пищевую продукцию обрабатывают в гамма-установке или ускорителе заряженных частиц. Сейчас в мире облучают уже около сотни видов продуктов – от клубники, лука и грибов до некоторых сортов вина.
Влияние на экологию
Последствия глобального потепления климата – это участившиеся цунами и наводнения, аномальная жара и пожары, таяние ледников и повышение температуры мирового океана, что приводит к гибели его обитателей.
Чтобы замедлить темпы глобального потепления, человечество должно развивать безуглеродную энергетику. К таковой относится атомная – это не только один из самых мощных видов генерации, но и один из наиболее экологичных. Атомные станции не создают выбросов углекислого газа в атмосферу: широкие трубы на АЭС – это всего лишь градирни, которые служат для охлаждения воды. Из них идет безобидный для природы пар. Ежегодно работа всех российских АЭС помогает предотвратить выбросы более 100 млн тонн парниковых газов - это равносильно выбросам 20 млн легковых автомобилей.
Госкорпорация «Росатом» придерживается концепции «зеленого квадрата»: для устойчивого развития энергетики делают ставку на 4 вида генерации: солнечные электростанции, ветроэнергетику, гидроэнергетику и атомную энергетику.
Росатом постоянно работает над улучшением безопасности АЭС и мониторингом окружающей среды, переработкой ядерных отходов и замыканием ядерного топливного цикла.
Борьба с малярией
Ежегодно малярией заболевают 200 млн людей. В 2018 году от нее погибло 405 000 человек, из которых 67 % – дети до пяти лет. Почти половина населения мира находится в зоне риска. Самый распространенный способ передачи болезни – укус комара.
Лекарства от малярии существуют, но они часто недоступны для заболевших из-за низкого уровня жизни и проблем с медицинской помощью во многих странах, где эта проблема актуальна. Это, например, государства Африки, Южной и Северной Америки.
Еще в 1940 году Александр Серебровский, основоположник радиационной генетики в СССР, разработал метод борьбы с насекомыми-вредителями, суть которого – в выведении бесплодных самцов.
Насекомых выращивают на специальных биофабриках, с помощью ионизирующего излучения повреждают хромосомы в половых клетках, затем выпускают в дикую природу, где они спариваются с самками. Поскольку самцы стерильны, потомства у самок не будет, что сокращает количество вредоносных переносчиков болезни.
Метод стерилизации с помощью ионизирующего излучения лишен недостатков, присущих другим способам борьбы с насекомыми. Он не предполагает использования химических препаратов, так что абсолютно безопасен для окружающей среды и здоровья человека.
Безопасность в местах скопления людей
Досмотровые системы контроля аэропортов, железнодорожных вокзалов, метрополитена, стадионов и в целом мест массового скопления людей созданы на основе Х-лучей, способных видеть то, что скрыто от человеческих глаз.
Их воздействия на организм не надо бояться, ведь в аппаратах проверки используют сверхмалые дозы рентгеновского излучения. Даже если вы каждый день по несколько раз будете проходить через рамку контроля досмотрового комплекса, это никак не повлияет на ваше здоровье.
Системы бесконтактного сканирования на основе радиационных технологий разрешены Всемирной организацией здравоохранения как совершенно безопасные, в том числе для детей и животных.
Подобные устройства, произведенные специалистами Росатома, широко использовали на прошедшем недавно в России чемпионате мира по футболу и на зимней Олимпиаде в Сочи.
В этом году атомной промышленности исполняется 75 лет. Госкорпорация «Росатом» подготовила к этому празднику ряд познавательных событий и акций. Переходите на официальный сайт, чтобы узнать больше и посмотреть расписание мероприятий.