Die Verwendung radioaktiver Isotope in der Medizin. Verwendung radioaktiver Isotope in der Veterinärmedizin

Städtische Bildungseinrichtung "Pobedinskaya Sekundarschule" Bezirk Shegarsky, Gebiet Tomsk

STAATLICHE (ABSCHLUSS-)ZERTIFIZIERUNG DER ABSCHLIESSENDE DER IX KLASSEN

ABSTRAKT IN PHYSIK

DAS PHÄNOMEN DER RADIOAKTIVITÄT. SEIN WERT IN WISSENSCHAFT, TECHNOLOGIE, MEDIZIN

Vollendet: Dadaev Aslan, Schüler der 9. Klasse

Aufsicht: Gagarina Lyubov Alekseevna, Physiklehrerin

S. Pobeda 2010

1. Einleitung ………………………………………………………… ... Seite 1

2. Das Phänomen der Radioaktivität ……… .. ……………………… ................. Seite 2

2.1 Entdeckung der Radioaktivität ………………………… ................ Seite 2

2.2. Strahlungsquellen ………………………………………… .. Seite 6

3. Gewinnung und Anwendung radioaktiver Isotope …………… ..Seite 8

3.1 Verwendung von Isotopen in der Medizin …………………… ........ Seite 8

3.2. Radioaktive Isotope in der Landwirtschaft ……………… Seite 10

3.3 Strahlungschronometrie …………………………………… Seite 11

3.4. Anwendung radioaktiver Isotope in der Industrie ... Seite 12

3.5. Verwendung von Isotopen in der Wissenschaft …………………………… ... Seite 12

4. Fazit ……………………………………………………… ... Seite 13

5. Literatur ……………………………………………………… ..Seite 14

EINLEITUNG

Das Konzept der Atome als unveränderliche winzige Materieteilchen wurde durch die Entdeckung des Elektrons zerstört, ebenso wie das Phänomen des natürlichen radioaktiven Zerfalls, das vom französischen Physiker A. Becquerel entdeckt wurde. Die herausragenden französischen Physiker Maria Sklodowska-Curie und Pierre Curie haben maßgeblich zur Erforschung dieses Phänomens beigetragen.

Natürliche Radioaktivität existiert seit Milliarden von Jahren und ist buchstäblich überall vorhanden. Ionisierende Strahlung existierte auf der Erde lange vor der Entstehung des Lebens auf ihr und war vor der Erde selbst im Weltraum vorhanden. Radioaktive Stoffe wurden seit ihrer Geburt in die Erde eingebaut. Jeder Mensch ist leicht radioaktiv: In den Geweben des menschlichen Körpers ist Kalium - 40 und Rubidium - 87 eine der Hauptquellen der natürlichen Strahlung, und es gibt keine Möglichkeit, sie loszuwerden.

Durch die Durchführung von Kernreaktionen beim Beschuss von Kernen von Aluminiumatomen mit a-Teilchen gelang es den berühmten französischen Physikern Frederic und Irene Curie-Joliot 1934, künstlich radioaktive Kerne zu erzeugen. Künstliche Radioaktivität unterscheidet sich grundsätzlich nicht von natürlicher und gehorcht denselben Gesetzen.

Derzeit werden künstliche radioaktive Isotope auf unterschiedliche Weise hergestellt. Am häufigsten wird ein Ziel (ein zukünftiges radioaktives Medikament) in einem Kernreaktor bestrahlt. In speziellen Anlagen ist es möglich, das Target mit geladenen Teilchen zu bestrahlen, wo die Teilchen auf hohe Energien beschleunigt werden.

Ziel: finden Sie heraus, in welchen Lebensbereichen das Phänomen der Radioaktivität genutzt wird.

Aufgaben:

· Studieren Sie die Geschichte der Entdeckung der Radioaktivität.

· Finden Sie heraus, was mit der Substanz bei radioaktiver Strahlung passiert.

· Finden Sie heraus, wie man radioaktive Isotope erhält und wo sie verwendet werden.

· Entwickeln Sie die Fähigkeit, mit zusätzlicher Literatur zu arbeiten.

· Führen Sie eine Präsentation des Materials in der Computerversion durch.

HAUPTTEIL

2.Das Phänomen der Radioaktivität

2.1 Entdeckung der Radioaktivität

Geschichte Radioaktivität begann damit, dass sich 1896 der französische Physiker Henri Becquerel mit Lumineszenz und dem Studium der Röntgenstrahlung beschäftigte.

Die Entdeckung der Radioaktivität, der eindeutigste Beweis für die komplexe Struktur des Atoms .

Als Kommentar zu Röntgens Entdeckung vermuten Wissenschaftler, dass während der Phosphoreszenz unabhängig von der Anwesenheit von Kathodenstrahlen Röntgenstrahlen emittiert werden. A. Becquerel beschloss, diese Hypothese zu testen. Nachdem er die Fotoplatte in schwarzes Papier gewickelt hatte, legte er eine bizarre Metallplatte darauf, die mit einer Schicht Uransalz bedeckt war. Nach vierstündiger Sonneneinstrahlung entwickelte Becquerel eine Fotoplatte und sah darauf die exakte Silhouette einer Metallfigur. Er wiederholte die Experimente mit großen Variationen und erhielt Abdrücke einer Münze, eines Schlüssels. Alle Experimente bestätigten eine überprüfbare Hypothese, die Becquerel am 24. Februar auf einer Sitzung der Akademie der Wissenschaften berichtete. Becquerel hört jedoch nicht mit Experimenten auf und bereitet alle neuen Optionen vor.

Henri Becquerel Welhelm Conrad Röntgen

Am 26. Februar 1896 wurde das Wetter über Paris schlecht und die vorbereiteten Fotoplatten mit Uransalzstücken mussten vor Sonnenaufgang in eine dunkle Schublade des Tisches gelegt werden. Es erschien am 1. März über Paris und die Experimente konnten fortgesetzt werden. Becquerel nahm die Aufzeichnungen und beschloss, sie zu entwickeln. Nachdem der Wissenschaftler die Platten entwickelt hatte, sah er darauf Silhouetten von Uranproben. Becquerel verstand nichts und beschloss, das Zufallsexperiment zu wiederholen.

Er stellte zwei Teller in eine undurchsichtige Schachtel, goss Uransalz darauf, wobei er zuerst Glas auf einen und eine Aluminiumplatte auf den anderen legte. All dies geschah fünf Stunden lang in einem dunklen Raum, danach entwickelte Becquerel fotografische Platten. Und was - die Silhouetten der Proben sind wieder deutlich zu erkennen. Dies bedeutet, dass einige Strahlen in Uransalzen gebildet werden. Sie ähneln Röntgenstrahlen, aber woher kommen sie? Klar ist, dass es keinen Zusammenhang zwischen Röntgenstrahlung und Phosphoreszenz gibt.

Er berichtete dies auf einer Sitzung der Akademie der Wissenschaften am 2. März 1896 und verwirrte alle ihre Mitglieder völlig.

Becquerel stellte auch fest, dass sich die Strahlungsintensität derselben Probe im Laufe der Zeit nicht ändert und dass neue Strahlung in der Lage ist, elektrifizierte Körper zu entladen.

Die meisten Mitglieder der Pariser Akademie glaubten nach Becquerels nächstem Bericht bei einer Sitzung am 26. März, dass er Recht hatte.

Das von Becquerel entdeckte Phänomen erhielt den Namen Radioaktivität, auf Vorschlag von Maria Sklodowska - Curie.

Maria Sklodowska - Curie

Radioaktivität - die Fähigkeit von Atomen einiger chemischer Elemente zur spontanen Emission.

Im Jahr 1897 beschloss Maria, ihre Doktorarbeit zu schreiben und ein Forschungsthema auszuwählen - die Entdeckung von Becquerel (Pierre Curie riet seiner Frau, dieses Thema zu wählen) -, eine Antwort auf die Frage zu finden: Was ist die wahre Quelle der Uranstrahlung? Zu diesem Zweck beschließt sie, eine Vielzahl von Proben von Mineralien und Salzen zu untersuchen und herauszufinden, ob nur Uran die Eigenschaft hat, zu emittieren. Bei der Arbeit mit Thoriumproben entdeckt sie, dass es wie Uran die gleichen Strahlen und ungefähr die gleiche Intensität erzeugt. Dies bedeutet, dass dieses Phänomen nicht nur eine Eigenschaft des Urans ist und einen besonderen Namen erhalten muss. Uran und Thorium wurden radioaktive Elemente genannt. Mit neuen Mineralien wurde weitergearbeitet.

Pierre fühlt als Physiker die Bedeutung der Arbeit und beginnt, vorübergehend das Studium der Kristalle zu verlassen, mit seiner Frau zu arbeiten. Als Ergebnis dieser gemeinsamen Arbeit wurden neue radioaktive Elemente entdeckt: Polonium, Radium usw.

Im November 1903 verlieh die Royal Society Pierre und Marie Curie eine der höchsten wissenschaftlichen Auszeichnungen Englands, die Davy-Medaille.

Am 13. November erhalten die Curies zeitgleich mit Becquerel ein Telegramm aus Stockholm, dass drei von ihnen den Nobelpreis für Physik für herausragende Entdeckungen auf dem Gebiet der Radioaktivität erhalten haben.

Das von den Curies gegründete Geschäft wurde von ihren Schülern übernommen, darunter ihre Tochter Irene und ihr Schwiegersohn Frederic Joliot, der 1935 den Nobelpreis für die Entdeckung erhielt künstliche Radioaktivität .

Irene und Frederic Curie - Joliot

Englische Physiker E. Rutherford und F. Soddy es wurde bewiesen, dass es bei allen radioaktiven Prozessen zu gegenseitigen Umwandlungen von Atomkernen chemischer Elemente kommt. Die Untersuchung der Eigenschaften von Strahlung, die diese Prozesse in magnetischen und elektrischen Feldern begleitet, zeigte, dass sie in a-Teilchen, b-Teilchen und g-Strahlen (elektromagnetische Strahlung mit sehr kurzer Wellenlänge) unterteilt wird.

E. Rutherford F. Soddy

Einige Zeit später konnte als Ergebnis der Untersuchung verschiedener physikalischer Eigenschaften und Eigenschaften dieser Teilchen (elektrische Ladung, Masse usw.) festgestellt werden, dass b - ein Teilchen ein Elektron ist und a - ein Teilchen ein vollständig ionisiertes Atom des chemischen Elements Helium (also ein Atom Helium, das beide Elektronen verloren hat).

Außerdem stellte sich heraus, dass Radioaktivität Ist die Fähigkeit einiger Atomkerne, sich unter Emission von Teilchen spontan in andere Kerne umzuwandeln.

Zum Beispiel wurden mehrere Arten von Uranatomen gefunden: mit Kernmassen von ungefähr 234 amu, 235 amu, 238 amu. und 239 amu. Darüber hinaus hatten alle diese Atome die gleichen chemischen Eigenschaften. Sie gingen auf die gleiche Weise chemische Reaktionen ein und bildeten die gleichen Verbindungen.

Einige Kernreaktionen erzeugen hochdurchdringende Strahlung. Diese Strahlen durchdringen eine mehrere Meter dicke Bleischicht. Diese Strahlung ist ein Strom neutral geladener Teilchen. Diese Teilchen heißen Neutronen.

Einige Kernreaktionen erzeugen hochdurchdringende Strahlung. Diese Strahlen sind unterschiedlicher Art und haben unterschiedliche Durchdringungskraft. Zum Beispiel, Neutronenfluss durchdringt eine meterdicke Bleischicht.

2.2. Strahlungsquellen

Die Strahlung ist sehr zahlreich und vielfältig, aber ungefähr Sieben seine wichtigsten Quellen.

Die erste Quelle ist unsere Erde. Diese Strahlung wird durch das Vorhandensein radioaktiver Elemente in der Erde erklärt, deren Konzentration an verschiedenen Orten stark schwankt.

zweiter Ursprung Strahlung - Weltraum, aus dem ständig ein Strom hochenergetischer Teilchen auf die Erde fällt. Die Quellen der Entstehung kosmischer Strahlung sind Sternexplosionen in der Galaxie und Sonneneruptionen.

Dritte Quelle Strahlung sind radioaktive Naturstoffe, die vom Menschen zum Bau von Wohn- und Industriegebäuden verwendet werden. Im Durchschnitt ist die Dosisleistung innerhalb von Gebäuden 18 - 50 % höher als außerhalb. In Innenräumen verbringt ein Mensch drei Viertel seines Lebens. Eine Person, die sich ständig in einem aus Granit gebauten Raum befindet, kann - 400 mrem / Jahr, aus rotem Backstein - 189 mrem / Jahr, aus Beton - 100 mrem / Jahr, aus Holz - 30 mrem / Jahr erhalten.

Vierte Die Quelle der Radioaktivität ist der Bevölkerung wenig bekannt, aber nicht weniger gefährlich. Dies sind radioaktive Stoffe, die der Mensch bei seinen täglichen Aktivitäten verwendet.

Die Prüftinte enthält radioaktiven Kohlenstoff zur einfachen Identifizierung gefälschter Dokumente.

Uran wird verwendet, um Farbe oder Emaille auf Keramik oder Schmuck herzustellen.

Uran und Thorium werden in der Glasherstellung verwendet.

Künstliche Zähne aus Porzellan werden mit Uran und Cer verstärkt. Gleichzeitig kann die Bestrahlung der an die Zähne angrenzenden Schleimhäute 66 rem / Jahr erreichen, während die jährliche Rate für den gesamten Organismus 0,5 rem (d. h. 33-mal mehr) nicht überschreiten sollte.

Der Fernsehbildschirm strahlt 2-3 mrem / Jahr pro Person aus.

Fünfte Quelle - Unternehmen für den Transport und die Verarbeitung radioaktiver Stoffe.

Sechste Strahlungsquelle sind Kernkraftwerke. Bei Kernkraftwerken,

Neben festen Abfällen sind auch flüssige (verunreinigtes Wasser aus den Kühlkreisläufen von Reaktoren) und gasförmige in Kohlendioxid enthalten, das zur Kühlung verwendet wird.

Siebte die Quelle der radioaktiven Strahlung sind medizinische Einrichtungen. Trotz ihrer üblichen Verwendung in der täglichen Praxis ist das Strahlungsrisiko von ihnen viel größer als von allen oben betrachteten Quellen und erreicht manchmal Dutzende von rem. Eine der gebräuchlichsten Diagnosemethoden ist ein Röntgengerät. Also, mit Röntgen der Zähne - 3 rem, mit Durchleuchtung des Magens - das gleiche mit Fluorographie - 370 mrem.

Was passiert mit der Substanz bei radioaktiver Strahlung?

Erstens, die überraschende Konstanz, mit der radioaktive Elemente Strahlung emittieren. Tagsüber, Monate, Jahre ändert sich die Strahlungsintensität nicht merklich. Es wird nicht durch Erwärmung oder Druckerhöhung beeinflusst, chemische Reaktionen, in die das radioaktive Element eindringt, haben auch keinen Einfluss auf die Strahlungsintensität.

Zweitens, Radioaktivität geht mit der Freisetzung von Energie einher und wird über mehrere Jahre hinweg kontinuierlich freigesetzt. Woher kommt diese Energie? Wenn ein Stoff radioaktiv ist, erfährt er einige tiefgreifende Veränderungen. Es wurde angenommen, dass die Atome selbst Transformationen durchlaufen.

Das Vorhandensein der gleichen chemischen Eigenschaften bedeutet, dass alle diese Atome die gleiche Anzahl von Elektronen in der Elektronenhülle und damit die gleichen Kernladungen haben.

Wenn die Ladungen der Atomkerne gleich sind, gehören diese Atome (trotz ihrer Massenunterschiede) zu demselben chemischen Element und haben dieselbe Seriennummer in der Tabelle von D.I. Mendelejew. Sorten desselben chemischen Elements, die sich in der Masse der Atomkerne unterscheiden, wurden genannt Isotope .

3. Herstellung und Verwendung radioaktiver Isotope

Natürlich vorkommende radioaktive Isotope heißen natürlich... Aber viele chemische Elemente kommen in der Natur nur in einem stabilen (d. h. radioaktiven) Zustand vor.

1934 entdeckten die französischen Wissenschaftler Irene und Frédéric Joliot-Curie, dass radioaktive Isotope künstlich durch Kernreaktionen erzeugt werden können. Solche Isotope wurden benannt künstlich .

Um künstliche radioaktive Isotope zu gewinnen, werden üblicherweise Kernreaktoren und Teilchenbeschleuniger verwendet. Es gibt eine Industrie, die sich auf die Herstellung solcher Artikel spezialisiert hat.

Anschließend wurden künstliche Isotope aller chemischen Elemente gewonnen. Insgesamt sind derzeit etwa 2000 radioaktive Isotope bekannt, davon 300 natürlich.

Derzeit werden radioaktive Isotope in verschiedenen Bereichen wissenschaftlicher und praktischer Aktivitäten verwendet: Technologie, Medizin, Landwirtschaft, Kommunikation, Militär und einige andere. In diesem Fall ist die sogenannte Tagged Atom Methode.

3.1 Verwendung von Isotopen in der Medizin

Die Verwendung von Isotopen, eine der herausragendsten Studien, die mit Hilfe von "markierten Atomen" durchgeführt wurden, war die Erforschung des Stoffwechsels in Organismen.

Mit Hilfe von Isotopen wurden die Entwicklungsmechanismen (Pathogenese) einer Reihe von Krankheiten aufgedeckt; Sie werden auch verwendet, um den Stoffwechsel zu untersuchen und viele Krankheiten zu diagnostizieren.

Isotope werden in kleinsten Mengen (gesundheitlich unbedenklich) in den menschlichen Körper eingebracht, die keine pathologischen Veränderungen hervorrufen können. Sie werden durch das Blut ungleichmäßig im Körper verteilt. Die beim Zerfall eines Isotops entstehende Strahlung wird von Geräten (spezielle Partikelzähler, Fotografie) erfasst, die sich in der Nähe des menschlichen Körpers befinden. Als Ergebnis können Sie ein Bild von jedem inneren Organ erhalten. Aus diesem Bild kann man die Größe und Form dieses Organs, die erhöhte oder verringerte Konzentration des Isotops in

verschiedene Teile davon. Es ist auch möglich, den Funktionszustand (d. h. die Arbeit) der inneren Organe anhand der Akkumulations- und Ausscheidungsrate des Radioisotops durch sie zu beurteilen.

So wird der Zustand des Herzkreislaufs, die Blutflussrate und das Bild der Herzhöhlen unter Verwendung von Verbindungen einschließlich Isotopen von Natrium, Jod, Technetium bestimmt; Isotope von Technetium und Xenon werden verwendet, um die Lungenventilation und Erkrankungen des Rückenmarks zu untersuchen; Makroaggregate von Humanserumalbumin mit Jodisotop werden zur Diagnose verschiedener entzündlicher Prozesse in der Lunge, deren Tumoren und bei verschiedenen Erkrankungen der Schilddrüse eingesetzt.

Die Verwendung von Isotopen in der Medizin

Die Konzentrations- und Ausscheidungsfunktionen der Leber werden mit bengalischer Rosenfarbe mit einem Jod-Gold-Isotop untersucht. Ein Bild des Darms, des Magens wird mit dem Isotop von Technetium erhalten, die Milz mit Erythrozyten mit einem Isotop von Technetium oder Chrom; mit Hilfe des Selenisotops werden Erkrankungen der Bauchspeicheldrüse diagnostiziert. All diese Daten ermöglichen es uns, die richtige Diagnose der Krankheit zu stellen.

Verschiedene Anomalien in der Arbeit des Kreislaufsystems werden auch mit der Methode der "markierten Atome" untersucht und Tumore werden erkannt (da sich in ihnen einige Radioisotope ansammeln). Dank dieser Methode wurde festgestellt, dass sich der menschliche Körper in relativ kurzer Zeit fast vollständig erneuert. Die einzige Ausnahme ist Eisen, das Teil des Blutes ist: Erst wenn seine Reserven erschöpft sind, wird es vom Körper aus der Nahrung aufgenommen.

Von großer Bedeutung bei der Auswahl eines Isotops ist die Frage nach der Empfindlichkeit der Isotopenanalysemethode sowie der Art des radioaktiven Zerfalls und der Strahlungsenergie.

In der Medizin werden radioaktive Isotope nicht nur zur Diagnose, sondern auch zur Behandlung bestimmter Krankheiten wie Krebstumoren, Morbus Basedow etc. verwendet.

Aufgrund der Verwendung sehr geringer Dosen von Radioisotopen stellt die Strahlenbelastung des Körpers während der Strahlendiagnostik und -behandlung keine Gefahr für den Patienten dar.

3.2. Radioaktive Isotope in der Landwirtschaft

Radioaktive Isotope werden immer häufiger in Landwirtschaft... Die Bestrahlung von Pflanzensamen (Baumwolle, Kohl, Rettich etc.) mit geringen Dosen von Gammastrahlen aus radioaktiven Präparaten führt zu einer spürbaren Ertragssteigerung. Große Strahlendosen verursachen Mutationen in Pflanzen und Mikroorganismen, die in einigen Fällen zum Auftreten von Mutanten mit neuen wertvollen Eigenschaften führen ( Radioauswahl). So wurden wertvolle Weizen-, Bohnen- und andere Nutzpflanzen gezüchtet sowie hochproduktive Mikroorganismen zur Herstellung von Antibiotika gewonnen.

Gammastrahlung von radioaktiven Isotopen wird auch zur Bekämpfung schädlicher Insekten und zur Konservierung von Lebensmitteln eingesetzt. "Trace Atoms" sind in der Landtechnik weit verbreitet. Um beispielsweise herauszufinden, welcher der Phosphordünger von der Pflanze besser aufgenommen wird, werden verschiedene Düngemittel mit radioaktivem Phosphor markiert. Durch die anschließende Untersuchung der Pflanzen auf Radioaktivität lässt sich feststellen, wie viel Phosphor sie aus verschiedenen Düngemitteln aufnehmen.

Eine interessante Anwendung zur Altersbestimmung antiker Gegenstände organischen Ursprungs (Holz, Holzkohle, Stoffe usw.) wurde mit der Methode der radioaktiven Kohle gewonnen. Pflanzen enthalten immer Beta - ein radioaktives Kohlenstoffisotop mit einer Halbwertszeit von T = 5700 Jahren. Es entsteht in geringer Menge in der Erdatmosphäre aus Stickstoff unter Einwirkung von Neutronen. Letztere entstehen durch Kernreaktionen, die durch schnelle Teilchen verursacht werden, die aus dem Weltraum in die Atmosphäre gelangen (kosmische Strahlung). In Verbindung mit Sauerstoff bildet dieser Kohlenstoff Kohlendioxid, das von Pflanzen und durch sie von Tieren aufgenommen wird.

Isotope werden häufig verwendet, um die physikalischen Eigenschaften von Böden zu bestimmen

und die darin enthaltenen Reserven an pflanzlichen Nahrungselementen, um die Interaktion von Boden und Düngemitteln, die Prozesse der Nährstoffaufnahme durch Pflanzen und den Eintrag von Mineralnahrung in die Pflanzen durch die Blätter zu untersuchen. Sie verwenden Isotope, um die Wirkung von Pestiziden auf den Pflanzenorganismus nachzuweisen, wodurch die Konzentration und der Zeitpunkt ihrer Behandlung von Pflanzen bestimmt werden können. Mit der Isotopenmethode werden die wichtigsten biologischen Eigenschaften von Nutzpflanzen (bei der Bewertung und Auswahl des Zuchtmaterials), Ertrag, Frühreife und Kälteresistenz untersucht.

V Tierhaltung untersuchen die physiologischen Prozesse im Körper von Tieren, führen eine Analyse von Futtermitteln auf den Gehalt an toxischen Substanzen (von denen kleine Dosen mit chemischen Methoden schwer zu bestimmen sind) und Mikroelementen durch. Mit Hilfe von Isotopen werden Methoden entwickelt, um Produktionsprozesse zu automatisieren, beispielsweise bei der Ernte mit einem Mähdrescher auf steinigen und schweren Böden Hackfrüchte von Steinen und Bodenklumpen zu trennen.

3.3 Strahlungschronometrie

Einige radioaktive Isotope können erfolgreich verwendet werden, um das Alter verschiedener Fossilien zu bestimmen ( Strahlungschronometrie). Die gebräuchlichste und effektivste Methode der Strahlenchronometrie basiert auf der Messung der Radioaktivität organischer Stoffe, die durch radioaktiven Kohlenstoff (14C) verursacht wird.

Studien haben gezeigt, dass in jedem Gramm Kohlenstoff eines Organismus 16 radioaktive Beta-Zerfälle pro Minute auftreten (genauer gesagt 15,3 ± 0,1). Nach 5730 Jahren zerfallen in jedem Gramm Kohlenstoff nur noch 8 Atome pro Minute, nach 11.460 Jahren - 4 Atome.

Ein Gramm Kohlenstoff aus jungen Waldproben emittiert etwa fünfzehn Beta-Partikel pro Sekunde. Nach dem Tod des Organismus hört seine Auffüllung mit radioaktivem Kohlenstoff auf. Die verfügbare Menge dieses Isotops nimmt aufgrund der Radioaktivität ab. Durch die Bestimmung des Anteils an radioaktivem Kohlenstoff in organischen Reststoffen können Sie deren Alter bestimmen, wenn er im Bereich von 1000 bis 50.000 und sogar bis zu 100.000 Jahren liegt.

Die Anzahl der radioaktiven Zerfälle, also die Radioaktivität der Prüflinge, wird mit Strahlungsdetektoren gemessen.

Indem wir also die Anzahl der radioaktiven Zerfälle pro Minute in einer bestimmten Gewichtsmenge des Materials der Testprobe messen und diese Anzahl pro Gramm Kohlenstoff neu berechnen, können wir das Alter des Objekts bestimmen, von dem die Probe entnommen wurde. Diese Methode wird verwendet, um das Alter von ägyptischen Mumien, Überresten prähistorischer Brände usw.

3.4. Die Verwendung von radioaktiven Isotope in der Industrie

Ein Beispiel ist das folgende Verfahren zur Überwachung des Kolbenringverschleißes in Verbrennungsmotoren. Durch die Bestrahlung des Kolbenrings mit Neutronen lösen sie darin Kernreaktionen aus und machen ihn radioaktiv. Bei laufendem Motor gelangen Partikel des Ringmaterials in das Schmieröl. Durch Untersuchung der Radioaktivität des Öls nach einer bestimmten Betriebszeit des Motors wird der Verschleiß des Rings bestimmt. Radioaktive Isotope ermöglichen es, die Diffusion von Metallen, Prozesse in Hochöfen usw. zu beurteilen. Die starke Gammastrahlung radioaktiver Präparate wird verwendet, um die innere Struktur von Metallgussteilen zu untersuchen, um Fehler darin zu erkennen.

Isotope werden auch in nuklearphysikalischen Geräten zur Herstellung von Neutronenzählern verwendet, wodurch die Zähleffizienz um mehr als das Fünffache gesteigert werden kann, in der Kernenergietechnik als Neutronenmoderator und -absorber.

3.5. Die Verwendung von Isotopen in der Wissenschaft

Die Verwendung von Isotopen in Biologie führte zu einer Überarbeitung bisheriger Vorstellungen über die Natur der Photosynthese sowie über die Mechanismen, die die Aufnahme anorganischer Substanzen durch Pflanzen von Karbonaten, Nitraten, Phosphaten usw innerhalb einer bestimmten Population, die Migration von Mikroben sowie einzelner Verbindungen innerhalb des Organismus. Durch das Einbringen eines Etiketts in Organismen mit Nahrung oder durch Injektion war es möglich, die Geschwindigkeit und die Migrationsrouten vieler Insekten (Mücken, Fliegen, Heuschrecken), Vögel, Nagetiere und andere Kleintiere zu untersuchen und Daten über die Anzahl ihrer Populationen zu erhalten .

Im Gebiet Pflanzenphysiologie und Biochemie mit Hilfe von Isotopen wurden eine Reihe von theoretischen und angewandten Problemen gelöst: Die Eintrittswege von Mineralstoffen, Flüssigkeiten und Gasen in Pflanzen sowie die Rolle verschiedener chemischer Elemente, einschließlich Mikroelemente, im Leben von Pflanzen haben geklärt worden. Es zeigt sich insbesondere, dass Kohlenstoff nicht nur über die Blätter, sondern auch über das Wurzelsystem in die Pflanzen gelangt, die Wege und Bewegungsgeschwindigkeiten einer Reihe von Stoffen vom Wurzelsystem zu Stängel und Blättern und von diesen Organen zu den Blättern Wurzeln entstanden sind.

Im Gebiet Physiologie und Biochemie von Tieren und Menschen die Eintrittsraten verschiedener Substanzen in ihre Gewebe wurden untersucht (einschließlich der Einbaurate von Eisen in Hämoglobin, Phosphor in Nerven- und Muskelgewebe, Kalzium in Knochen). Die Verwendung von „gekennzeichneten“ Lebensmitteln führte zu einem neuen Verständnis der Aufnahme- und Verteilungsraten von Nährstoffen, ihres „Schicksals“ im Körper und half, den Einfluss innerer und äußerer Faktoren (Hunger, Erstickung, Überlastung usw.) auf den Stoffwechsel.

FAZIT

Die prominenten französischen Physiker Maria Sklodowska - Curie und Pierre Curie, ihre Tochter Irene und Schwiegersohn Frederic Joliot und viele andere Wissenschaftler haben nicht nur einen großen Beitrag zur Entwicklung der Kernphysik geleistet, sondern waren leidenschaftliche Kämpfer für den Frieden. Sie leisteten bedeutende Arbeit zur friedlichen Nutzung der Atomenergie.

In der Sowjetunion begannen 1943 die Arbeiten zur Atomenergie unter der Leitung des herausragenden sowjetischen Wissenschaftlers I. V. Kurchatov. Unter den schwierigen Bedingungen eines beispiellosen Krieges lösten sowjetische Wissenschaftler die komplexesten wissenschaftlichen und technischen Probleme im Zusammenhang mit der Beherrschung der Atomenergie. Am 25. Dezember 1946 wurde unter der Führung von I. V. Kurchatov erstmals auf dem Kontinent Europa und Asien eine Kettenreaktion durchgeführt. In der Sowjetunion begann die Ära des friedlichen Atoms.

Im Laufe meiner Arbeit fand ich heraus, dass künstlich gewonnene radioaktive Isotope breite Anwendung in Wissenschaft, Technik, Landwirtschaft, Industrie, Medizin, Archäologie und anderen Bereichen finden. Dies liegt an den folgenden Eigenschaften radioaktiver Isotope:

· Ein radioaktiver Stoff emittiert ständig eine bestimmte Art von Partikeln und die Intensität ändert sich im Laufe der Zeit nicht;

· Strahlung hat eine gewisse Durchdringungsfähigkeit;

· Radioaktivität wird von der Freisetzung von Energie begleitet;

· Unter Strahlungseinfluss können Veränderungen des bestrahlten Stoffes auftreten;

· Strahlung kann auf unterschiedliche Weise erfasst werden: spezielle Partikelzähler, Fotografie usw.

LITERATUR

1. F. M. Diaghilew "Aus der Geschichte der Physik und dem Leben ihrer Schöpfer" - M.: Aufklärung, 1986.

2. A. S. Enochin, O. F. Kabardin ua "Reader in Physics" - M.: Education, 1982.

3. PS Kudryavtsev. "Geschichte der Physik" - M.: Bildung, 1971.

4. G. Ja. Myakishev, B. B. Buchowzew "Physik 11 Klasse." - M.: Bildung, 2004.

5. A. V. Peryshkin, E. V. Gutnik "Physik Klasse 9" - M.: Trappe, 2005.

6. Internet-Ressourcen.

Rezension

für die Klausurarbeit Physik „Das Phänomen der Radioaktivität. Seine Bedeutung in Wissenschaft, Technik, Medizin “.

Die Relevanz des gewählten Themas sieht der Autor in der Möglichkeit der friedlichen Nutzung der Kernenergie. Künstlich gewonnene radioaktive Isotope haben in verschiedenen Bereichen der wissenschaftlichen und praktischen Tätigkeit breite Anwendung gefunden: Wissenschaft, Technologie, Landwirtschaft, Industrie, Medizin, Archäologie usw.

Der Abschnitt „Einleitung“ lässt jedoch nicht die Relevanz und das Interesse des Autors an dem gewählten Thema des Abstracts erkennen.

Verfügbar, logisch buchstabiert die Entdeckung der Radioaktivität; Forschung mit Hilfe von "markierten Atomen".

Die Gestaltung des Abstracts entspricht nicht in allen Fällen den Anforderungen:

· Seiten sind nicht nummeriert;

· Jeder Abschnitt wird nicht von einer neuen Seite gedruckt;

· Im Text gibt es keine Verweise auf Abbildungen;

· Im Abschnitt "Literatur" werden Websites von Internetressourcen nicht angezeigt.

Im Allgemeinen können wir trotz kleinerer Mängel in der Zusammenstellung und Gestaltung sagen, dass das abstrakte „Phänomen der Radioaktivität. Seine Bedeutung in Wissenschaft, Technik, Medizin „verdient eine „gute“ Note.

Physiklehrer der MOU "Pobedinskaya Secondary School": ___________ / L.A. Gagarin /

Heute finden diese Substanzen insbesondere in verschiedenen Anwendungsgebieten große Anwendung. Sie werden sowohl zur Behandlung als auch zur Diagnose von Krankheiten eingesetzt.

Radioaktives Jod-131 wird beispielsweise zur Therapie der Basedowschen Schilddrüsenerkrankung eingesetzt. In diesem Fall wird empfohlen, große Dosen dieses Elements zu injizieren, da sie zur Zerstörung von abnormalem Gewebe beitragen, wodurch die Struktur des Organs und damit die Funktion wiederhergestellt wird. Jod wird auch häufig verwendet, um den Zustand der Schilddrüse zu diagnostizieren. Bei der Einbringung in den Körper wird die Ablagerungsrate in Zellen auf dem Bildschirm beurteilt, auf deren Grundlage eine Diagnose gestellt wird.

Für die Diagnose von Durchblutungsstörungen spielen Natriumisotope eine wichtige Rolle.

Kobaltisotope, insbesondere Kobalt-60, werden im Alltag am häufigsten zur Behandlung neoplastischer Erkrankungen eingesetzt. Anwendung findet es in der Radiochirurgie bei der Herstellung von „Kobaltpistolen“, in der Desinfektionstechnik zur Sterilisation von medizinischen Instrumenten und Materialien.

Im Allgemeinen werden alle Methoden zur Untersuchung innerer Organe unter Verwendung solcher Elemente normalerweise als Radioisotope bezeichnet. Isotope können auch verwendet werden, um nützliche Mikroorganismen zu produzieren. Und diese sind die Grundlage für die Synthese antibakterieller Wirkstoffe.

Industrielle und landwirtschaftliche Nutzung

Auch in anderen Bereichen der menschlichen Tätigkeit sind radioaktive Isotope von großer Bedeutung. Im Maschinenbau werden sie verwendet, um den Verschleißgrad verschiedener Teile in Motoren zu bestimmen.

Sie können verwendet werden, um die Diffusionsgeschwindigkeit von Metallen in Hochöfen zu bestimmen.

Ein wichtiger Bereich ist die Fehlererkennung. Mit Hilfe solcher chemischer Elemente können Sie die Struktur von Teilen untersuchen, auch von Metallen.

Mit Hilfe radioaktiver Isotope werden neue Sorten von Nutzpflanzen geschaffen. Darüber hinaus ist wissenschaftlich erwiesen, dass die Gammabestrahlung den Ertrag von Pflanzen erhöht und ihre Widerstandsfähigkeit gegen schädliche Faktoren erhöht. Diese Substanzen werden häufig in der Zucht verwendet. Bei der Düngung von Pflanzen wird ein Verfahren angewendet, bei dem diese mit radioaktivem Phosphor markiert und die Wirksamkeit der Düngemittel bewertet wird. Aus allem lässt sich schließen, dass in vielen Tätigkeitsbereichen radioaktive Isotope verwendet werden. Sie haben Eigenschaften, die dieselben Elemente mit normaler Atommasse nicht haben.

Um besser zu verstehen, was Isotope sind, können Sie herumspielen. Stellen Sie sich große transparente Kugeln vor. Sie sind manchmal im Park zu sehen. Jede Kugel ist der Kern eines Atoms.

Jeder Kern besteht aus Protonen und Neutronen. Protonen sind positiv geladene Teilchen. Statt Protonen gibt es batteriebetriebene Spielzeughasen. Und statt Neutronen - Hasen ohne Batterien, weil sie keine Ladung tragen. Setzen Sie 8 Hasen mit Batterien in beide Bälle. Das bedeutet, dass in jedem Kugelkern 8 positiv geladene Protonen vorhanden sind. Jetzt ist hier, was mit Hasen ohne Batterien zu tun ist - Neutronen. Setzen Sie 8 Neutronenhasen in eine Kugel und 7 Neutronenhasen in die andere.

Die Massenzahl ist die Summe aus Protonen und Neutronen. Zähle die Hasen in jeder Kugel und finde die Massenzahl heraus. In einer Kugel ist die Massenzahl 16, in der anderen Kugel 17. Sie sehen zwei identische Kernkugeln mit der gleichen Anzahl von Protonen. Ihre Neutronenzahl ist unterschiedlich. Die Kugeln fungierten als Isotope. Wissen Sie? Denn Isotope sind Varianten desselben Elements mit unterschiedlicher Neutronenzahl. Es stellt sich heraus, dass diese Kugeln tatsächlich nicht nur Atomkerne sind, sondern die realsten chemischen Elemente im Periodensystem. Denken Sie daran, was eine Gebühr von +8 hat? Natürlich ist es Sauerstoff. Nun ist klar, dass Sauerstoff mehrere Isotope hat, die sich alle in der Neutronenzahl unterscheiden. Ein Sauerstoffisotop mit einer Massenzahl von 16 hat 8 Neutronen und ein Sauerstoffisotop mit einer Massenzahl von 17 hat 9 Neutronen. Die Massenzahl wird oben links neben dem chemischen Symbol für das Element angezeigt.

Stellen Sie sich Ballons mit Hasen vor, und es wird leichter zu verstehen sein

Radioaktive Isotope und ionisierende Strahlung zur Diagnostik und Behandlung werden in der Medizin weit verbreitet verwendet, in der Veterinärmedizin haben sie jedoch keine breite Anwendung für die praktische Anwendung gefunden.

Für die Diagnostik verwendete radioaktive Isotope müssen folgende Anforderungen erfüllen: eine kurze Halbwertszeit, eine geringe Radiotoxizität, die Fähigkeit, ihre Strahlung zu registrieren und sich auch im Gewebe des untersuchten Organs anzureichern. 67 Ga (Gallium) wird beispielsweise verwendet, um pathologische Zustände des Knochengewebes zu diagnostizieren, Strontiumisotope (85 Sr und 87 Sr) werden verwendet, um primäre und sekundäre Skeletttumore zu diagnostizieren, und 99 Tc und 113 In (Technetium und Indium) werden verwendet zur Diagnose der Leber - 131 I (Jod) und Schilddrüse 24 Na (Natrium) und 131 I (Jod), Milz - 53 Fe (Eisen) und 52 Cr (Chrom).

Radioaktive Isotope werden verwendet, um den Funktionszustand des Herz-Kreislauf-Systems anhand der Blutflussgeschwindigkeit und des zirkulierenden Blutvolumens zu bestimmen. Die Methode basiert auf der Aufzeichnung der Bewegung von gamma-markiertem Blut im Herzen und in verschiedenen Teilen der Gefäße. Radioisotopenmethoden ermöglichen es, das winzige Blutvolumen im Herzen und das in den Gefäßen zirkulierende Blutvolumen in den Organgeweben zu bestimmen. Mit Hilfe radioaktiver Gase, von denen häufiger das Radioisotop Xenon (133 Xe) verwendet wird, wird der Funktionszustand der äußeren Atmung bestimmt - Belüftung, Diffusion im Lungenblutstrom.

Die Isotopenmethode ist sehr effektiv bei der Untersuchung des Wasserstoffwechsels, sowohl unter normalen Bedingungen als auch bei Stoffwechselstörungen, infektiösen und nicht infektiösen Pathologien. Das Verfahren besteht darin, sein radioaktives Isotop Tritium (3 H) in die Zusammensetzung des Wasserstoffmoleküls (1 H) einzuführen. Markiertes Wasser in Form von Injektionen wird in das Blut injiziert, mit dem sich Tritium schnell im Körper ausbreitet und in den Extrazellulärraum und die Zellen eindringt, wo es mit biochemischen Molekülen Austauschreaktionen eingeht. Gleichzeitig bestimmen Sie die Dynamik des Wasseraustauschs, indem Sie den Weg und die Geschwindigkeit der Austauschreaktionen von Tritium verfolgen.

Bei einigen Blutkrankheiten wird es notwendig, die Funktionen der Milz zu untersuchen, zu diesem Zweck wird ein Radioisotop des Eisens (59 Fe) verwendet. Radioaktives Eisen wird als Markierung in der Zusammensetzung von Erythrozyten oder Plasma in das Blut injiziert, aus dem es von der Milz im Verhältnis zur Funktionsstörung des Organs aufgenommen wird. Die 59 Fe-Konzentration in der Milz wird bestimmt, indem die Gammastrahlung registriert wird, die den radioaktiven Zerfall von 59 Fe-Kernen begleitet, wobei eine Gammasonde verwendet wird, die auf den Milzbereich aufgebracht wird.

Es ist in der klinischen Praxis weit verbreitet. Scannen der untersuchten Organe- Leber, Nieren, Milz, Bauchspeicheldrüse usw. Mit dieser Methode werden die Verteilung des Radioisotops im untersuchten Organ und der Funktionszustand des Organs untersucht. Das Scannen gibt eine visuelle Darstellung der Position des Organs, seiner Größe und Form. Die diffuse Verteilung der radioaktiven Substanz ermöglicht es, in den Organbereichen eine starke Akkumulation ("heiße" Herde) oder eine geringe Konzentration des Isotops ("kalte" Zonen) nachzuweisen.

Der therapeutische Einsatz von Radioisotopen und ionisierender Strahlung beruht auf ihrer biologischen Wirkung. Es ist bekannt, dass die strahlensensibelsten Zellen junge, sich intensiv teilende Zellen sind, zu denen auch Krebszellen gehören, daher hat sich die Strahlentherapie bei der Behandlung bösartiger Neoplasien und Erkrankungen der hämatopoetischen Organe als wirksam erwiesen. Je nach Lokalisation des Tumors erfolgt eine externe Gamma-Bestrahlung mit Gamma-Therapiegeräten; Applikatoren mit radioaktivem Californium (252 Cf) zur Kontaktwirkung auf die Haut auftragen; kolloidale Lösungen radioaktiver Präparate oder mit Radioisotopen gefüllte Hohlnadeln werden direkt in den Tumor injiziert; kurzlebige Radionuklide werden intravenös injiziert, die sich selektiv im Tumorgewebe anreichern.

Das Ziel der Krebsbestrahlungstherapie ist Unterdrückung der Fähigkeit von Tumorzellen, sich unbegrenzt zu vermehren... Bei geringer Größe des Tumorherdes wird dieses Problem gelöst, indem der Tumor mit einer Dosis bestrahlt wird, die die klonogene Aktivität aller Tumorzellen sehr schnell unterdrücken kann. In den meisten Fällen erscheint jedoch während der Strahlentherapie nicht nur der Tumor, sondern auch das umgebende gesunde Gewebe unweigerlich in der Bestrahlungszone. Ein Teil des normalen Gewebes wird spezifisch bestrahlt, um das Wachstum von Tumorzellen zu unterdrücken, die in normales Gewebe eindringen.

Bei der Strahlentherapie ist es notwendig, die Geräte und Strahlenquellen zu verbessern, die eine bessere räumliche Verteilung der Dosis zwischen dem Tumor und seinem umgebenden Gewebe ermöglichen. In der Anfangsphase der Entwicklung der Strahlentherapie bestand die Hauptaufgabe darin, die Energie zu erhöhen Röntgen , die den Wechsel von der Behandlung oberflächlich lokalisierter Neoplasien zu tief im Gewebe liegenden Tumoren ermöglichte. Die Verwendung von Kobalt-Gamma-Geräten ermöglicht es, das Verhältnis von Tiefen- und Oberflächendosis zu verbessern. In diesem Fall wird die maximale Energiedosis nicht wie bei der Röntgenbestrahlung auf der Oberfläche des Tumors verteilt, sondern in einer Tiefe von 3-4 mm. Der Einsatz von linearen Elektronenbeschleunigern ermöglicht es, einen Tumor mit einem hochenergetischen Elektronenstrahl zu bestrahlen. Die modernsten Anlagen sind derzeit mit einem Blütenkollimator ausgestattet, der die Bildung eines der Tumorform entsprechenden Bestrahlungsfeldes ermöglicht. Eine genauere räumliche Verteilung der absorbierten Dosis zwischen dem Tumor und dem umgebenden normalen Gewebe wird mit schweren geladenen Teilchen erreicht, die Protonen, Heliumionen, Ionen schwerer Elemente und - -Mesonen umfassen. Neben dem technischen Fortschritt der Strahlentherapie ist es nicht minder wichtig, die biologische Wirksamkeit der Behandlung zu erhöhen, indem erforscht wird, welche Prozesse in verschiedenen Geweben während der Bestrahlung ablaufen. Bei einer begrenzten Prävalenz des Tumorprozesses ist die Tumorbestrahlung eine wirksame Behandlungsmethode. Allerdings ist die Strahlentherapie bei Tumoren allein weniger wirksam. Die meisten Patienten werden durch chirurgische, medikamentöse und kombinierte Methoden in Kombination mit einer Strahlentherapie geheilt. Die Verbesserung der Wirksamkeit von Strahlenbehandlungsmethoden durch einfache Erhöhung der Strahlendosen führt zu einem starken Anstieg der Häufigkeit und Schwere von Strahlenkomplikationen in normalen Geweben. Dieser Prozess kann einerseits durch eine eingehende Untersuchung der Vorgänge in Geweben unter fraktionierten Bestrahlungsbedingungen und andererseits durch die Untersuchung der Faktoren, die die Strahlenempfindlichkeit von Tumorzellen und Normalgeweben beeinflussen, unter Berücksichtigung der individuellen Eigenschaften des Patienten überwunden werden . Diese Umstände erfordern die Entwicklung neuer Methoden zur Steigerung der Wirksamkeit der Strahlentherapie, insbesondere durch den Einsatz von Radiomodifikatoren und neue Modi der Dosisfraktionierung. Einen großen Einfluss auf die Wirksamkeit der Strahlentherapie hat die anfängliche Strahlenresistenz von Krebszellen, die sich sowohl zwischen Tumoren unterschiedlicher Herkunft als auch innerhalb desselben Tumors signifikant verändert. Es ist üblich, Lymphome, Myelome, Seminome, Kopf-Hals-Tumoren als strahlensensible Neoplasien einzuschließen. Tumore mit mittlerer Strahlenempfindlichkeit umfassen Brusttumore, Lungenkrebs und Blasenkrebs. Zu den strahlenresistentesten Tumoren zählen Tumoren neurogenen Ursprungs, Osteosarkome, Fibrosarkome und Nierenkrebs. Schlecht differenzierte Tumoren sind strahlenempfindlicher als hochdifferenzierte. Derzeit gibt es Daten über die hohe Variabilität der Strahlenempfindlichkeit von Zelllinien, die aus demselben Tumor gewonnen wurden. Die Gründe für die große Variabilität der Strahlenempfindlichkeit von Krebszellen gegenüber Strahlung sind bis heute unklar.

Eine wichtige Aufgabe Krebstherapie ist die Entwicklung von Methoden zur selektiven (selektiven) Kontrolle der Strahlenempfindlichkeit von Geweben, die darauf abzielen, die Strahlenempfindlichkeit von Tumorzellen und die Strahlenresistenz gesunder Gewebezellen zu erhöhen. Ein Faktor, der die Radioresistenz von Tumorzellen signifikant erhöht, ist Hypoxie die aus einem Ungleichgewicht der Zellvermehrungs- und Wachstumsraten des Gefäßnetzwerks resultieren, das diese Zellen ernährt. Dies wurde anhand der Tatsache bewiesen, dass die Strahlenresistenz bestrahlter Zellen bei Sauerstoffmangel oder Hypoxie signifikant ansteigt, und auch anhand der Tatsache, dass die Entwicklung einer Hypoxie eine logische Folge des unkontrollierten Wachstums bösartiger Tumore ist. Tumorzellen wachsen schneller, das sie versorgende Gefäßnetz, daher ist das Gefäßsystem von Tumorzellen im Vergleich zum Gefäßsystem normaler Zellen physiologisch defekt. Die Dichte des Kapillarnetzes ist ungleichmäßig über das Tumorvolumen verteilt. Teilungszellen, die sich in der Nähe der Gefäße befinden, drücken die Kapillaren auseinander, und in einem Abstand von 150-200 Mikrometern befinden sich Zonen chronischer Hypoxie, in die kein Sauerstoff gelangt. Darüber hinaus führt eine unkontrollierte Zellteilung zu einem periodischen Anstieg des intratumoralen Drucks, wodurch es zu einer vorübergehenden Kompression einzelner Kapillaren und einem Stopp der Blutmikrozirkulation in ihnen kommt, während die Sauerstoffspannung (pO 2) auf Nullwerte sinken kann, und daher wird ein Zustand akuter Hypoxie beobachtet. Unter solchen Bedingungen sterben einige der strahlenempfindlichsten Tumorzellen ab, während strahlenresistente Zellen verbleiben und sich weiter teilen. Diese Zellen heißen hypoxische Tumorzellen.

Verfahren zur Kontrolle der Strahlenempfindlichkeit von Gewebe während der Strahlentherapie basieren auf Unterschieden in der Blutversorgung und dem Sauerstoffregime, dem Stoffwechsel und der Zellteilungsrate in Tumoren und normalen Geweben. Zur Erhöhung der Strahlenempfindlichkeit hypoxischer Tumorzellen Sauerstoff wird als Sensibilisator verwendet... 1950 entwickelten britische Wissenschaftler eine Methode Oxybaroradiotherapie, bei dem der Patient während der Strahlentherapiesitzungen in eine Druckkammer gebracht wird, in der sich Sauerstoff unter einem Druck von drei Atmosphären befindet. In diesem Fall ist Hämoglobin mit Sauerstoff gesättigt und die Spannung des im Blutplasma gelösten Sauerstoffs steigt deutlich an. Der Einsatz dieser Methode hat die Behandlung verschiedener Tumorarten, vor allem Gebärmutterhalskrebs und Neoplasien des Kopfes und Halses, deutlich verbessert. Derzeit wird eine andere Methode verwendet, um Zellen mit Sauerstoff zu sättigen - Atmung mit Carbogen, einer Mischung aus Sauerstoff und 3-5% Kohlendioxid, das die Lungenventilation durch Stimulation des Atemzentrums verbessert. Die Verschreibung von Nicotinamid, einem Medikament, das die Blutgefäße erweitert, trägt zur Verbesserung der therapeutischen Wirkung bei. Große Aufmerksamkeit wird der Entwicklung chemischer Verbindungen mit Elektronenakzeptoreigenschaften geschenkt, die wie Sauerstoff ein ungepaartes Elektron aufweisen, wodurch eine hohe Reaktivität gewährleistet wird. Im Gegensatz zu Sauerstoff werden Elektronenakzeptor-Sensibilisatoren von der Zelle nicht im Energiestoffwechsel verwendet und sind daher wirksamer.

Neben Hypoxie verwendet die Radioonkologie Hyperthermie, dh kurzzeitig, innerhalb von 1 Stunde, lokale Erwärmung bestimmter Körperteile (lokale Hyperthermie) oder Erwärmung des gesamten Körpers, mit Ausnahme des Gehirns, auf eine Temperatur von 40–43,5 0 C (allgemeine Hyperthermie) . Diese Temperatur verursacht den Tod einiger Zellen, der unter Bedingungen einer verringerten Sauerstoffspannung, die für hypoxische Zonen bösartiger Neoplasmen charakteristisch ist, zunimmt. Hyperthermie wird nur zur Behandlung bestimmter bösartiger und gutartiger Neoplasien (hauptsächlich Prostataadenom) eingesetzt. Um höhere Behandlungseffekte zu erzielen, wird die Hyperthermie in Kombination mit Strahlentherapie und Chemotherapie eingesetzt, während die Hyperthermie vor oder nach der Bestrahlung durchgeführt wird. Hyperthermie-Sitzungen werden 2-3 Mal pro Woche durchgeführt, während das Erwärmen des Tumors nach der Bestrahlungssitzung häufiger verwendet wird, um im Tumor eine höhere Temperatur als im normalen Gewebe zu erzielen. Bei hohen Temperaturen werden in Tumorzellen spezielle Proteine ​​(Hitzeschockproteine) synthetisiert, die an der Strahlungserholung von Zellen beteiligt sind, daher wird ein Teil des Schadens in bestrahlten Tumorzellen wiederhergestellt und wiederholte Bestrahlung führt zum Tod dieser wiederhergestellten Zellen und neu gebildete Zellen. Es wurde festgestellt, dass einer der Faktoren zur Verstärkung der Bestrahlungswirkung mit Hilfe der Hyperthermie die Unterdrückung der Reparaturfähigkeiten der Krebszelle ist.

Es wurde experimentell nachgewiesen, dass bei einer Bestrahlung von auf eine Temperatur von 42 ° C erhitzten Zellen die schädigende Wirkung vom pH-Wert des Zellmediums abhängt, während bei pH = 7,6 der geringste Zelltod und bei pH = 7,0 der höchste Zelltod beobachtet wurde oder weniger. Um die Wirksamkeit der Tumorbehandlung zu erhöhen, wird dem Körper eine große Menge Glukose injiziert, die der Tumor gierig aufnimmt und in Milchsäure umwandelt, wodurch der pH-Wert in Tumorzellen auf 6 und 5,5 sinkt. Die Einführung einer erhöhten Menge an Glukose in den Körper erhöht auch den Zuckergehalt im Blut um das 3- bis 4-Fache, daher sinkt der pH-Wert signifikant und die Antitumorwirkung der Hyperthermie nimmt zu, was sich im Massenzelltod äußert.

Bei der Entwicklung von Bestrahlungsmethoden entstehen Tumoren das Problem des Strahlenschutzes von normalem Gewebe Daher ist es notwendig, Methoden zu entwickeln, die die Strahlenresistenz von normalem Gewebe erhöhen, was wiederum die Strahlendosen von Tumoren erhöht und die Wirksamkeit der Behandlung erhöht. Es wurde nun nachgewiesen, dass unter Bedingungen der Hypoxie die Strahlenschädigung von Tumorzellen im Vergleich zur Bestrahlung an Luft deutlich verstärkt wird. Dies gibt Anlass, Verfahren zur Bestrahlung von Tumoren unter Bedingungen der Gas-(Sauerstoff-)Hypoxie zum selektiven Schutz von normalem Gewebe zu verwenden. Gegenwärtig wird weiterhin nach chemischen Strahlenschutzmitteln gesucht, die nur für normales Gewebe eine selektive Schutzwirkung haben und gleichzeitig Tumorzellen nicht vor Schäden schützen.

Bei der Behandlung vieler onkologischer Erkrankungen wird eine komplexe Therapie angewendet, dh die kombinierte Anwendung von Strahlen- und Chemotherapeutika, die eine strahlenmodifizierende Wirkung haben. Bestrahlung wird verwendet, um das Wachstum des zugrunde liegenden Tumors zu unterdrücken, und medikamentöse Therapie wird verwendet, um Metastasen zu bekämpfen.

In der Strahlentherapie werden häufig schwere Kernpartikel verwendet - Protonen, Schwerionen, π-Mesonen und Neutronen unterschiedlicher Energie... An Beschleunigern werden Strahlen schwerer geladener Teilchen erzeugt, die eine geringe seitliche Streuung aufweisen, wodurch Dosisfelder mit einer klaren Kontur entlang der Tumorgrenze gebildet werden können. Alle Partikel haben die gleiche Energie und dementsprechend die gleiche Eindringtiefe in das Gewebe, was eine geringere Bestrahlung von normalem Gewebe, das sich entlang des Strahls außerhalb des Tumors befindet, ermöglicht. Bei schweren geladenen Teilchen nehmen die linearen Energieverluste am Ende des Laufs zu, daher nimmt die von ihnen erzeugte physikalische Dosis im Gewebe mit zunehmender Eindringtiefe nicht ab, wie bei der Bestrahlung mit selten ionisierender Strahlung, sondern steigt. Der Anstieg der im Gewebe absorbierten Strahlendosis am Ende des Laufs wird als Bragg-Peak bezeichnet. Durch den Einsatz sogenannter Kammfilter auf der Partikelbahn ist es möglich, den Bragg-Peak auf die Größe eines Tumors zu erweitern. Abbildung 6 zeigt die Ergebnisse der Beurteilung der Tiefenverteilung der Dosis, die durch verschiedene Bestrahlungsarten erzeugt wird, wenn ein Tumor mit einem Durchmesser von 4 cm bestrahlt wird, der sich in einer Tiefe von 8–12 cm im Körper befindet.

Reis. 6. Räumliche Verteilung der absorbierten Strahlendosis verschiedener Strahlenarten

Fällt die relative Strahlendosis gleich Eins in die Mitte des Tumors, also 10 cm von der Körperoberfläche entfernt, dann ist bei Gamma- und Neutronenbestrahlung die Dosis am Strahleneintritt (dh im normalen Gewebe) doppelt so hoch wie die Dosis im Zentrum des Tumors. In diesem Fall erfolgt die Bestrahlung von gesundem Gewebe auch nach dem Durchgang des Strahlenbündels durch den bösartigen Tumor. Ein anderes Bild ergibt sich bei der Verwendung von schweren geladenen Teilchen (beschleunigte Protonen und π-Mesonen), die die Hauptenergie direkt auf Tumore und nicht auf normales Gewebe übertragen. Die im Tumor absorbierte Dosis ist sowohl vor dem Eintritt in den Tumor als auch nach dem Austritt aus dem Tumor höher als die in normalem Gewebe, das sich entlang des Strahls befindet, absorbierte Dosis.

Korpuskulartherapie(Bestrahlung mit beschleunigten Protonen, Helium und Wasserstoffionen) wird zur Bestrahlung von Tumoren in der Nähe kritischer Organe eingesetzt. Zum Beispiel, wenn der Tumor in der Nähe des Rückenmarks lokalisiert ist, Gehirngewebe, in der Nähe der strahlenempfindlichen Organe des kleinen Beckens, im Augapfel.

Neutronentherapie als am wirksamsten bei der Behandlung verschiedener Arten von langsam wachsenden Tumoren (Prostatakrebs, Weichteilsarkom, Speicheldrüsenkrebs) erwiesen. Zur Bestrahlung werden schnelle Neutronen mit Energien bis 14 MeV verwendet. In den letzten Jahren ist das Interesse an Neutroneneinfangtherapie, für die thermische Neutronen mit niedriger Energie von 0,25–10 keV verwendet werden, die in Kernreaktoren erzeugt und über separate Kanäle in die reaktornahen Verfahrensräume abgeführt werden. Bor-10- und Gadolinium-157-Atome werden für den Neutroneneinfang verwendet. Wenn ein Neutron von Bor-10-Atomen eingefangen wird, zerfällt es in Lithiumatome und Alphateilchen, deren Weg im Gewebe mehreren Zelldurchmessern entspricht, daher kann die Zone intensiver Strahlenbelastung nur durch Zellen begrenzt werden, in denen sich wird ein hoher Borgehalt sein. Der Einfang von Neutronen durch Gadolinium-157 führt auch zum Zerfall seiner Kerne, der von Gammastrahlung und der Bildung von zwei Arten von Elektronen begleitet wird - Auger-Elektronen und Konversionselektronen. Auger-Elektronen haben eine sehr kurze Reichweite, daher muss Gadolinium in der Zelle selbst sein, um die Zelle zu schädigen, aber Gadolinium dringt nicht in die Zelle ein, daher wird die hauptsächliche schädigende Wirkung durch Umwandlungselektronen verursacht, die beim Zerfall von Gadolinium entstehen im Interzellularraum. Für die Neutroneneinfangtherapie ist es notwendig, die Zufuhr von Bor und Gadolinium direkt zu den Tumorzellen oder zumindest zum Interzellularraum sicherzustellen. Eine notwendige Bedingung dafür besteht darin, sicherzustellen, dass diese Elemente nur in Tumorgewebe eindringen, während die Möglichkeit ausgeschlossen ist, dass sie in Zellen von normalen Geweben eindringen. Um diese Bedingung zu erfüllen, müssen synthetische Träger von Bor und Gadolinium verwendet werden.

Unterschiedliche Tumorarten unterscheiden sich signifikant in ihrer Wachstumsrate. Die Geschwindigkeit des Tumorwachstums wird nicht nur durch die Dauer des Zellzyklus bestimmt, sondern auch durch den Anteil der Zellen, die dauerhaft absterben und aus dem Tumor entfernt werden. In normalen Geweben, die sich in der Bestrahlungszone befinden, befinden sich auch Zellen in verschiedenen Stadien des Zyklus, und das Verhältnis zwischen sich teilenden und ruhenden Zellen ist zu Beginn und am Ende der Bestrahlung nicht gleich. Die Tiefe der Schädigung von Tumorzellen und normalem Gewebe nach einer einzigen Bestrahlung wird durch ihre anfängliche Strahlenempfindlichkeit und bei fraktionierter Bestrahlung - zusätzlich durch die Effizienz der Zellwiederherstellung aus subletalen Läsionen - bestimmt. Wenn die Pause bis zur zweiten Bestrahlungsfraktion 6 Stunden oder mehr beträgt, ist eine fast vollständige Reparatur der Schäden an dieser Art von Zellen möglich, sodass diese Zellen nicht absterben. Gleichzeitig mit der Genesung wird bei einigen Zelltypen der Tod registriert. Zum Beispiel beginnen Zellen lymphoiden Ursprungs bereits am ersten Tag nach der Bestrahlung abzusterben. Der Tod von tödlich befallenen Zellen anderen Ursprungs (d. h. nicht lymphoiden), sowohl von Tumor- als auch von gesundem Gewebe, erstreckt sich über mehrere Tage und tritt sowohl während der nächsten Teilung als auch mehrere Stunden danach auf. Tumorzellen außerhalb des Zyklus sowie ruhende Zellen des normalen Gewebes zeigen möglicherweise für eine bestimmte Zeit keine Anzeichen einer tödlichen Schädigung. Unmittelbar nach der Bestrahlung wachsen die meisten Tumoren auch nach hochdosierter Bestrahlung weiter, was anschließend zum Absterben eines erheblichen Teils der Zellen führt. Dies liegt an der Teilung von Zellen, die ihre Lebensfähigkeit bewahrt haben, sowie an mehreren Teilungen von tödlich betroffenen Zellen.

Unmittelbar nach der Strahlenexposition im Tumor steigt der Anteil an relativ strahlenresistenten Zellen, die sich zum Zeitpunkt der Exposition im Zustand der Hypoxie befinden, und an Zellen, die sich in den strahlenresistentesten Phasen des Zellzyklus befinden. Bei einer Standard-Strahlentherapie, bei der Fraktionen in Abständen von 24 Stunden bis zur nächsten Bestrahlung durchgeführt werden, durchlaufen die Zellen die folgenden Prozesse. Einerseits wird dank der Erholung von potenziell tödlichen und subletalen Läsionen die Strahlenresistenz von Tumor- und normalen Zellen erhöht. Andererseits führt die gleichzeitige Wiederaufnahme der Teilung und der Übergang von Zellen von den strahlenresistentesten zu strahlenempfindlicheren Stadien zu einer Erhöhung der Strahlenempfindlichkeit. Diese Prozesse werden nach jeder Bestrahlungsfraktion reproduziert, daher beginnt einige Zeit nach Beginn des Bestrahlungsverlaufs die Anzahl der toten Zellen die Anzahl der neu gebildeten Zellen zu überschreiten, so dass der Tumor an Volumen abnimmt. Im weiteren Verlauf der Bestrahlung kommt der Moment der beschleunigten Zellteilung von Tumor- und Normalgewebe, der zu Wiederbevölkerungen diese Gewebe (oder Selbstheilung). Die Repopulation erfolgt dank der erhaltenen teilungsfähigen Tumorzellen, die gleichzeitig eine ausreichende Menge an Nährstoffen und Sauerstoff erhalten, wodurch das Tumorwachstum wieder aufgenommen wird. Bei fraktionierter Bestrahlung ist es notwendig, die Rate der Tumorrepopulation zu kennen, da bei einer Fraktionierung der Dosis eine geringfügige Vergrößerung des Intervalls zwischen den Fraktionen zu einem dynamischen Gleichgewicht führen kann, in dem der Unterdrückungsgrad des Tumorwachstums pro Dosiseinheit sinkt .

Derzeit ist die am weitesten verbreitete therapeutische Therapie mit einer täglichen Bestrahlung des Tumors mit einer Dosis von 2 Gy, während die Gesamtdosis 60 Gy beträgt und die Gesamtdauer des Kurses 6 Wochen beträgt. Um die Wirksamkeit der Strahlentherapie zu erhöhen, werden neue Modi der Dosisfraktionierung verwendet - Multifraktionierung - tägliche Verabreichung von 2-3 Fraktionen anstelle einer, was dazu beiträgt, die Schwere von Fernstrahlenverletzungen zu reduzieren. Mit der Strahlentherapie der meisten bösartigen Tumoren ist eine 100%ige Heilung von Krebspatienten noch nicht möglich.

FAZIT

Die Kenntnis der Gesetzmäßigkeiten der biologischen Wirkung ionisierender Strahlung auf der Ebene von Zellen, Mikroorganismen sowie des Organismus von Pflanzen und Tieren ermöglicht es daher, ionisierende Strahlung in verschiedenen Strahlungs- und biologischen Technologien breit einzusetzen.

Literatur

1. Grodzinsky D. M. Strahlenbiologie der Pflanzen / D.М. Grodzinsky, Kiew: Navukova Dumka, 1989, 384 p.

(2) Gulyaev, G. V. Genetics. - 3. Aufl., Rev. und hinzufügen. / G. V. Gulyaev. Moskau: Kolos, 1984.351 p.

3. Ivanovskii, Yu A. Die Wirkung der Strahlenstimulation unter Einwirkung großer und kleiner Dosen ionisierender Strahlung / Zusammenfassung der Dissertation zum Doktor der biologischen Wissenschaften. Wladiwostok. 2006 - 46 S.

4. K aushanskii, D.A., Kuzin, A.M. Strahlenbiologische Technologie / D.A. Kaushansky, A. M. Kusin. M.: Energoatomizdat. 1984.152 S.

5. Kuzin, A. M., Kaushansky, D. A. Angewandte Strahlenbiologie: (theoretische und technische Grundlagen) / A.M. Kuzin, D. A. Kaushansky. M.: Energoatomizdat. 1981.224 s.

6. R und über b und über l o g und I / A.D. Belov, V. A. Kirshin, N. P. Lyssenko, V. V. Pak und andere / Ed. Belova. M.: Kolos, 1999. 384C.

7.Samsonova, N.E. Ionisierende Strahlung und landwirtschaftliche Produktion. 2007

8. Yarmonenko, SP Strahlenbiologie von Mensch und Tier: Lehrbuch. Handbuch / S.P. Yarmonenko. - M.: Höher. Shk., 2004. - 549 S.

9.Einsatz von Radionukliden und ionisierender Strahlung im Pflanzenschutz (Sammlung wissenschaftlicher Arbeiten) / Alma-Ata, Östlicher Zweig der WASKhNIL, 1980. 132 s.

10. Andreev, S. V., Evlakhova, A. A. Radioaktive Isotope im Pflanzenschutz / S.V. Andreev, A. A. Evlakhova, Leningrad, "Kolos", 1980. 71 S.

11. Strahlungsverarbeitung von Lebensmitteln / herausgegeben von V. I. Rogachev. Moskau, Atomisdat, 1971. 241 s.

ANWENDUNG

Einleitung ………………………………………………………………………………… ..3

1.STRAHLENBIOLOGISCHE TECHNOLOGIE IN DER LANDWIRTSCHAFT

1.1. Anwendungsgebiete der Strahlenbiologie ……………………… .4

1.2. Strahlenmutagenese als Grundlage für die Gewinnung neuer Sorten von Nutzpflanzen, Mikroorganismen ………………………………………………………………… ..6

1.3 Die Nutzung der stimulierenden Wirkung ionisierender Strahlung in der Landwirtschaft ……………………………………………………………………… ..12

1.4 Verwendung ionisierender Strahlung bei der Herstellung von Futtermitteln und Futtermittelzusatzstoffen für Nutztiere ……………………………………………… ..19

1.5 Anwendung ionisierender Strahlung zur Strahlensterilisation ………… .20 Veterinärbedarf, Bakterienpräparate und zur Gewinnung von Radioimpfstoffen

1.6 Strahlensterilisation von Tieren und Schadinsekten …………………… 27

1.7. Verwendung radioaktiver Isotope als Indikatoren

in der Tierhaltung ……………………………………………………………………… ..29

1.8. Verwendung radioaktiver Isotope als Indikatoren

im Pflanzenbau ……………………………………………………………………… .31

1.9. Strahlendesinfektion von Gülle und Gülleabfluss aus Tierhaltungsbetrieben. Desinfektion von Rohstoffen tierischen Ursprungs bei Infektionskrankheiten …… ..31

2. STRAHLENBIOLOGISCHE TECHNOLOGIE IN DER VERARBEITUNGSINDUSTRIE …………………………………………………………………………… 32

2.1. Der Einsatz ionisierender Strahlung in der Lebensmittelindustrie zur Verlängerung der Haltbarkeit von Vieh-, Pflanzen-, Gemüse- und Fischprodukten ……………………………………………………………………… ………………… 32

2.2 .. Änderung der Qualität der Rohstoffe zur Verbesserung ihrer technologischen Verarbeitung ... ..39

2.3 Beschleunigung langsamer Prozesse in der Lebensmitteltechnik …………………… .41

3. STRAHLENBIOLOGISCHE TECHNOLOGIE IN DER MEDIZIN …………… 42

3.1 Einsatz ionisierender Strahlung in der Medizintechnik, zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten bei Mensch und Tier .................................. ................................... 42

3.2 Die Verwendung radioaktiver Isotope und ionisierender Strahlung zur Diagnose und Behandlung von Krankheiten …………………………………………………………… .44

SCHLUSSFOLGERUNG ………………………………………………………………………… .54

Anhänge …………………………………………………………………………… ..56

Die Strahlensterilisation von Kulturmedien für die Kultivierung von Mikroben und Viren verbessert die Ernährungseigenschaften einiger Arten von Mikroorganismen. Zum Beispiel für stickstofffixierende Knöllchenbakterien. Das beste Nährmedium ist Torf-Nitragit, das einer Strahlensterilisation unterzogen wird. Bei der Strahlensterilisation des Substrats erhöht sich der Gehalt an mikrobiellen Körpern im Endprodukt und die Kontamination mit fremder Mikroflora nimmt im Vergleich zur Hitzesterilisation ab.

Isotope, insbesondere radioaktive, haben viele Verwendungszwecke. Tisch 1.13 bietet ausgewählte Beispiele einiger industrieller Anwendungen von Isotopen. Jede in dieser Tabelle erwähnte Technik wird auch in anderen Branchen verwendet. Das Verfahren zur Bestimmung der Leckage eines Stoffes mit Hilfe von Radioisotopen wird beispielsweise verwendet: in der Getränkeindustrie zur Bestimmung der Leckage aus Lagertanks und Rohrleitungen; beim Bau von Ingenieurbauwerken für

Tabelle 1.13. Einige Anwendungen von Radioisotopen

Feststellung von Leckagen aus unterirdischen Wasserleitungen; in der Energiewirtschaft zum Aufspüren von Lecks an Wärmetauschern in Kraftwerken; in der Ölindustrie zum Aufspüren von Lecks an unterirdischen Ölpipelines; im Dienst der Kontrolle von Abwasser und Abwasser, um die Leckage der Hauptsammler zu bestimmen.

Isotope werden auch häufig in der wissenschaftlichen Forschung verwendet. Insbesondere werden sie verwendet, um die Mechanismen chemischer Reaktionen zu bestimmen. Als Beispiel sei die Verwendung von mit dem stabilen Sauerstoffisotop 180 markiertem Wasser zur Untersuchung der Hydrolyse von Estern wie Ethylacetat erwähnt (siehe auch Abschnitt 19.3). Mittels Massenspektrometrie zum Nachweis des Isotops 180 wurde festgestellt, dass während der Hydrolyse ein Sauerstoffatom eines Wassermoleküls in Essigsäure und nicht in Ethanol übergeht.

Radioisotope werden häufig als markierte Atome in der biologischen Forschung verwendet. Um Stoffwechselwege in lebenden Systemen aufzuspüren, werden die Radioisotope Kohlenstoff-14, Tritium, Phosphor-32 und Schwefel-35 verwendet. Beispielsweise kann die Aufnahme von Phosphor durch Pflanzen aus gedüngten Böden mit Düngemitteln überwacht werden, die eine Beimischung von Phosphor-32 enthalten.

Strahlentherapie.

Ionisierende Strahlung kann lebendes Gewebe zerstören. Bösartige Tumorgewebe reagieren empfindlicher auf Strahlung als gesundes Gewebe. Dies macht es möglich, Krebs mit γ-Strahlen zu behandeln, die von einer Quelle emittiert werden, die das radioaktive Isotop Kobalt-60 verwendet. Die Strahlung wird auf den vom Tumor betroffenen Bereich des Körpers des Patienten gerichtet; Die Behandlungssitzung dauert einige Minuten und wird 2-6 Wochen lang täglich wiederholt. Während der Sitzung müssen alle anderen Körperteile des Patienten sorgfältig mit einem strahlenundurchlässigen Material bedeckt werden, um die Zerstörung von gesundem Gewebe zu verhindern.

Altersbestimmung von Proben mittels Radiokarbon.

Ein kleiner Teil des Kohlendioxids in der Atmosphäre enthält ein radioaktives Isotop. Pflanzen nehmen dieses Isotop während der Photosynthese auf. Daher sind die Stoffe aller

Auch Pflanzen und Tiere enthalten dieses Isotop. Lebende Gewebe haben eine konstante Radioaktivität, da ihre Abnahme durch radioaktiven Zerfall durch den konstanten Zustrom von Radiokohlenstoff aus der Atmosphäre kompensiert wird. Sobald jedoch eine Pflanze oder ein Tier stirbt, stoppt die Zufuhr von Radiokohlenstoff zu ihren Geweben. Dies führt zu einer allmählichen Abnahme der Radioaktivität im abgestorbenen Gewebe.

Die Radioaktivität des Isotops ist auf den Zerfall zurückzuführen

Die Radiokarbonmethode der Geochronologie wurde 1946 von W.F. Libby, der dafür 1960 den Nobelpreis für Chemie erhielt. Diese Methode wird heute von Archäologen, Anthropologen und Geologen häufig verwendet, um bis zu 35.000 Jahre alte Proben zu datieren. Die Genauigkeit dieser Methode beträgt ungefähr 300 Jahre. Die besten Ergebnisse werden bei der Altersbestimmung von Wolle, Samen, Schalen und Knochen erzielt. Zur Altersbestimmung der Probe wird die p-Strahlungsaktivität (Anzahl der Zerfälle pro Minute) pro 1 g darin enthaltenem Kohlenstoff gemessen. Damit lässt sich das Alter der Probe anhand der radioaktiven Zerfallskurve des Isotops feststellen.

Die Halbwertszeit für beträgt 5700 Jahre. Lebendes Gewebe in aktivem Kontakt mit der Atmosphäre hat eine Aktivität von 15,3 Dez/min pro 1 g Kohlenstoff. Nach diesen Daten ist es notwendig:

a) Bestimmen Sie die Zerfallskonstante für

b) Zeichnen Sie die Zerfallskurve für

c) Berechnen Sie das Alter des Crater Lake Oregon in den USA), der vulkanischen Ursprungs ist. Es wurde festgestellt, dass der Baum während

die Eruption, die zum Erscheinen des Sees führte, hat eine Aktivität von 6,5 dez / min pro 1 g Kohlenstoff.

a) Die Zerfallskonstante ergibt sich aus der Gleichung

b) Die Zerfallskurve ist ein Aktivitäts-Zeit-Diagramm. Die zur Erstellung dieser Kurve benötigten Daten können berechnet werden, indem die Halbwertszeit und die anfängliche Aktivität der Probe (Aktivität von lebendem Gewebe) bekannt sind; diese Daten sind in der Tabelle angegeben. 1.14. Die Zerfallskurve ist in Abb. 1.32.

c) Das Alter des Sees kann anhand der Zerfallskurve bestimmt werden (siehe gestrichelte Linien in Abb. 1.32). Dieses Alter beträgt 7000 Jahre.

Tabelle 1.14. Daten zum Zeichnen der Kohlenstoffzerfallskurve, die bei der Bestimmung des Alters von Proben verwendet wird

Reis. 1.32. Isotope radioaktive Zerfallskurve

Viele Gesteine ​​auf der Erde und auf dem Mond enthalten Radioisotope mit Halbwertszeiten in der Größenordnung von Jahren. Durch Messung und Vergleich des relativen Gehalts dieser Radioisotope mit dem relativen Gehalt ihrer Zerfallsprodukte in den Proben solcher Gesteinsporos ist es möglich, ihr Alter zu bestimmen. Die drei wichtigsten Methoden der Geochronologie basieren auf der Bestimmung der relativen Häufigkeit von Isotopen (Halbwertszeit von Jahren). (Halbwertszeit in Jahren) und (Halbwertszeit in Jahren).

Kalium- und Argon-Datierungsmethode.

Mineralien wie Glimmer und einige Feldspatarten enthalten geringe Mengen des Radioisotops Kalium-40. Es zerfällt, erfährt einen Elektroneneinfang und wird zu Argon-40:

Das Alter der Probe wird auf der Grundlage von Berechnungen bestimmt, die Daten über die relative Häufigkeit von Kalium-40 in der Probe gegenüber Argon-40 verwenden.

Rubidium- und Strontium-Datierungsmethode.

Einige der ältesten Gesteine ​​der Erde, wie Granite von der Westküste Grönlands, enthalten Rubidium. Etwa ein Drittel aller Rubidiumatome sind radioaktives Rubidium-87. Dieses Radioisotop zerfällt in das stabile Isotop Strontium-87. Berechnungen auf der Grundlage von Daten zur relativen Häufigkeit von Rubidium- und Strontiumisotopen in Proben ermöglichen es, das Alter solcher Gesteine ​​zu bestimmen.

Uran- und Bleidatierungsmethode.

Uranisotope zerfallen in Bleiisotope. Das Alter von Mineralien wie Apatit, die Uranverunreinigungen enthalten, kann durch den Vergleich des Gehalts bestimmter Uranisotope und Blei in ihren Proben bestimmt werden.

Alle drei beschriebenen Methoden wurden verwendet, um die Gesteine ​​der Erde zu datieren. Die resultierenden Daten zeigen, dass die Erde Jahre alt ist. Diese Methoden wurden auch verwendet, um das Alter von Mondgesteinen zu bestimmen, die von Weltraumexpeditionen auf die Erde gebracht wurden. Das Alter dieser Rassen liegt zwischen 3,2 und Jahren.

Herstellung und Anwendung radioaktiver Isotope Student der Gruppe 1 BC Galtsova Vlada

ISOTOPE sind Sorten desselben chemischen Elements, die sich in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften ähneln, aber unterschiedliche Atommassen haben. Ein Atom eines beliebigen chemischen Elements besteht aus einem positiv geladenen Kern und einer ihn umgebenden Wolke aus negativ geladenen Elektronen (siehe auch ATOMA NUCLEUS). Die Position eines chemischen Elements im Periodensystem von Mendelejew (seine Seriennummer) wird durch die Ladung des Kerns seiner Atome bestimmt. Daher werden Isotope als Sorten desselben chemischen Elements bezeichnet, deren Atome die gleiche Kernladung (und daher praktisch die gleichen Elektronenhüllen) haben, sich jedoch in den Werten der Kernmasse unterscheiden. Nach dem bildlichen Ausdruck von F. Soddy sind die Atome der Isotope „außen“ gleich, aber „innen“ verschieden.

Die Geschichte der Entdeckung von Isotopen Der erste Beweis dafür, dass Stoffe mit gleichem chemischen Verhalten unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben können, wurde bei der Untersuchung radioaktiver Umwandlungen von Atomen schwerer Elemente erbracht. In den Jahren 1906-07 wurde klar, dass das Produkt des radioaktiven Zerfalls von Uran - Ionium und das Produkt des radioaktiven Zerfalls von Thorium - Radiatorium die gleichen chemischen Eigenschaften wie Thorium haben, sich jedoch von diesem in der Atommasse und den Eigenschaften des radioaktiven Zerfalls unterscheiden. 1932 wurde ein Neutron, ein Teilchen ohne Ladung, mit einer Masse nahe der Masse des Kerns eines Wasserstoffatoms, einem Proton, entdeckt und ein Proton-Neutron-Modell des Kerns erstellt. Als Ergebnis hat die Wissenschaft die endgültige moderne Definition des Isotopenbegriffs festgelegt

Produktion radioaktiver Isotope Radioaktive Isotope werden in Kernreaktoren und Teilchenbeschleunigern hergestellt

Anwendung radioaktiver Isotope in der Biologie Medizin Agrararchäologie Industrie

Radioaktive Isotope in der Biologie. Eine der herausragendsten Studien, die mit Hilfe von "markierten Atomen" durchgeführt wurden, war die Untersuchung des Stoffwechsels in Organismen.

Radioaktive Isotope in der Medizin Sowohl für diagnostische als auch therapeutische Zwecke. Radioaktives Natrium wird verwendet, um den Blutkreislauf zu untersuchen. Besonders bei Morbus Basedow wird Jod intensiv in der Schilddrüse abgelagert.

Radioaktive Isotope auf dem Hof ​​Bestrahlung von Pflanzensamen (Baumwolle, Kohl, Rettich). Strahlung verursacht Mutationen in Pflanzen und Mikroorganismen.

Radioaktive Isotope in der Archäologie Eine interessante Anwendung zur Altersbestimmung antiker Objekte organischen Ursprungs (Holz, Holzkohle). Diese Methode wird verwendet, um das Alter ägyptischer Mumien, Überreste prähistorischer Brände, herauszufinden.

Radioaktive Isotope in der Industrie Eine Methode zur Überwachung des Kolbenringverschleißes in Verbrennungsmotoren. Ermöglicht die Beurteilung der Diffusion von Metallen, Prozessen in Hochöfen

Atomeisbrecher "Lenin" Erstellt im Jahr 1959. Überprüfung der Strahlendosisleistung in seinen Räumlichkeiten.

Arbeiten mit radioaktiven Stoffen mit einem Manipulator

"Ether" - ein Radioisotopenkonverter zur Stromversorgung von Geräten im Weltraum und im Meer

Untersuchung von Schweißnähten mit -Strahlung. Bestrahlung landwirtschaftlicher Produkte zur Ertragssteigerung

Verteilung von radioaktivem Phosphor, der Düngemitteln in Tomatenblättern zugesetzt wird Handschuhfach für die Arbeit mit radioaktiven Stoffen

Gerät zur Gammatherapie. Untersuchung der Schilddrüse mit radioaktivem Jod