의학에서 방사성 동위 원소의 사용. 수의학에서 방사성 동위원소의 사용
시립 교육 기관 "Pobedinskaya 중등 학교"Shegarsky 지구, Tomsk 지역
IX 클래스 졸업생의 주(최종) 인증
물리학의 개요
방사능 현상. 과학, 기술, 의학에서의 가치
완전한: Dadaev Aslan, 9 학년 학생
감독자: Gagarina Lyubov Alekseevna, 물리학 교사
p. 포베다 2010
1. 서론 ........................................................................................................... ... 1페이지
2. 방사능 현상 ........................................................................................................... 2페이지
2.1 방사능 발견 ........................................................................... 2페이지
2.2. 방사선원 ........................................................................................... .. 6페이지
3. 방사성 동위원소 획득 및 활용 ........................................... ..8페이지
3.1 의학에서 동위원소의 사용 ........................................................... 8페이지
3.2. 농업의 방사성 동위원소 ........................... 10페이지
3.3 방사선 크로노메트리 ........................................................... 11페이지
3.4. 산업에서 방사성 동위원소의 응용 ... 12페이지
3.5. 과학에서의 동위원소 사용 ........................................................... ... 12페이지
4. 결론 ........................................................................................................... 13페이지
5. 문헌 ........................................................................................................... 14페이지
소개
불변의 작은 물질 입자로서의 원자의 개념은 프랑스 물리학자 A. Becquerel이 발견한 자연 방사성 붕괴 현상뿐만 아니라 전자의 발견으로 파괴되었습니다. 뛰어난 프랑스 물리학자 Maria Sklodowska-Curie와 Pierre Curie는 이 현상의 연구에 상당한 기여를 했습니다.
자연 방사능은 수십억 년 동안 존재해 왔으며 문자 그대로 모든 곳에 존재합니다. 전리방사선은 생명체가 태어나기 훨씬 전부터 지구에 존재했으며 지구보다 먼저 우주에 존재했습니다. 방사성 물질은 태어날 때부터 지구에 통합되었습니다. 모든 사람은 약간 방사성입니다. 인체 조직에서 자연 방사선의 주요 공급원 중 하나는 칼륨 - 40 및 루비듐 - 87이며 제거 할 방법이 없습니다.
1934년에 유명한 프랑스 물리학자 Frederic과 Irene Curie-Joliot는 알루미늄 원자의 핵을 a-입자로 공격하는 동안 핵 반응을 수행하여 인위적으로 방사성 핵을 생성했습니다. 인공방사능은 근본적으로 자연방사능과 다르지 않으며 동일한 법칙을 따른다.
현재 인공 방사성 동위원소는 다양한 방식으로 생산됩니다. 가장 일반적인 것은 원자로에서 표적(미래의 방사성의약품)을 조사하는 것이다. 입자가 고에너지로 가속되는 특수 설비에서 하전 입자로 대상을 조사하는 것이 가능합니다.
표적:생활의 어떤 영역에서 방사능 현상이 사용되는지 알아보십시오.
작업:
· 방사능 발견의 역사를 연구합니다.
· 방사능이 있는 물질은 어떻게 되는지 알아본다.
· 방사성 동위원소를 얻는 방법과 사용처를 알아본다.
· 추가 문헌으로 작업하는 기술을 개발합니다.
· 컴퓨터 실행에서 자료의 프레젠테이션을 수행합니다.
주요 부분
2. 방사능 현상
2.1 방사능 발견
역사 방사능 1896년 프랑스 물리학자 Henri Becquerel이 발광과 X선 연구에 참여했다는 사실에서 시작되었습니다.
원자의 복잡한 구조에 대한 가장 명확한 증거인 방사능의 발견 .
뢴트겐의 발견에 대해 과학자들은 음극선의 존재 여부와 상관없이 인광 동안 X선이 방출된다고 가정합니다. A. Becquerel은 이 가설을 테스트하기로 결정했습니다. 그는 사진판을 검은 종이로 싸서 그 위에 우라늄염으로 덮인 기이한 금속판을 놓았다. 4시간 동안 햇빛에 노출된 후 Becquerel은 사진 판을 개발하여 금속 입상의 정확한 실루엣을 보았습니다. 그는 큰 변형으로 실험을 반복하여 열쇠인 동전의 지문을 얻었습니다. 모든 실험은 검증 가능한 가설을 확인했으며 Becquerel은 2월 24일 과학 아카데미 회의에서 보고했습니다. 그러나 Becquerel은 실험을 멈추지 않고 모든 새로운 옵션을 준비합니다.
앙리 베크렐 벨헬름 콘라드 뢴트겐
1896년 2월 26일 파리의 날씨가 나빠져 우라늄 소금 조각으로 준비된 사진 판은 해가 뜨기 전에 탁자의 어두운 서랍에 넣어야 했습니다. 그것은 3월 1일 파리에 나타났고 실험은 계속될 수 있었다. 기록을 가지고 Becquerel은 그것을 개발하기로 결정했습니다. 판을 개발한 과학자는 판 위에 우라늄 샘플의 실루엣을 보았습니다. 아무것도 이해하지 못한 베크렐은 무작위 실험을 반복하기로 결정했습니다.
그는 불투명한 상자에 두 개의 판을 놓고 그 위에 우라늄 염을 붓고 먼저 그 중 하나에는 유리를, 다른 하나에는 알루미늄 판을 놓습니다. 5시간 동안 이 모든 것이 어두운 방에 있었고, 그 후 Becquerel은 사진 판을 개발했습니다. 그리고 무엇 - 샘플의 실루엣이 다시 명확하게 보입니다. 이것은 일부 광선이 우라늄 염에서 형성됨을 의미합니다. 그것들은 엑스레이와 비슷하지만 어디에서 왔습니까? 한 가지 분명한 것은 X선과 인광 사이에는 아무런 관련이 없다는 것입니다.
그는 1896년 3월 2일 과학 아카데미 회의에서 이것을 보고하여 모든 회원들을 완전히 혼란스럽게 했습니다.
Becquerel은 또한 시간이 지남에 따라 동일한 샘플의 방사선 강도가 변하지 않으며 새로운 방사선이 대전체를 방출할 수 있음을 확인했습니다.
3월 26일 회의에서 베크렐의 다음 보고 이후 파리 아카데미 회원 대부분은 베크렐이 옳다고 믿었다.
Becquerel이 발견한 현상은 이름을 받았습니다. 방사능, Maria Sklodowska - Curie의 제안으로.
마리아 스클로도프스카 - 퀴리
방사능 - 일부 화학 원소의 원자가 자발적으로 방출하는 능력.
1897년 Maria는 박사 학위 논문을 작성하고 연구 주제를 선택하여 Becquerel의 발견(Pierre Curie는 아내에게 이 주제를 선택하라고 조언했습니다)은 질문에 대한 답을 찾기로 결정했습니다. 우라늄 방사선의 진정한 출처는 무엇입니까? 이를 위해 그녀는 수많은 광물과 염류 시료를 조사하여 우라늄만 방출하는 성질이 있는지 알아보기로 합니다. 그녀는 토륨 샘플로 작업하면서 우라늄과 마찬가지로 동일한 광선과 거의 동일한 강도를 생성한다는 것을 발견했습니다. 이는 이 현상이 우라늄만의 특성이 아닌 것으로 밝혀져 특별한 이름을 붙여야 한다는 것을 의미한다. 우라늄과 토륨을 방사성 원소라고 불렀습니다. 새로운 광물로 작업을 계속했습니다.
물리학자 피에르는 일의 중요성을 느끼고 일시적으로 수정 연구를 그만두고 아내와 함께 일하기 시작합니다. 이 공동 작업의 결과 폴로늄, 라듐 등 새로운 방사성 원소가 발견되었습니다.
1903년 11월, 왕립 학회는 피에르 퀴리와 마리 퀴리에게 영국 최고의 과학 상 중 하나인 데이비 메달을 수여했습니다.
11월 13일, 퀴리는 베크렐과 동시에 스톡홀름에서 방사능 분야의 뛰어난 발견으로 그들 중 3명이 노벨 물리학상을 받았다는 전보를 받습니다.
Curies에 의해 시작된 사업은 학생들에 의해 시작되었으며, 그 중에는 딸 Irene과 사위 Frederic Joliot가 포함되어 있으며, 이들은 1935년 이 발견으로 노벨상 수상자가 되었습니다. 인공 방사능 .
아이린과 프레데릭 퀴리 - 졸리오
영국의 물리학자 E. 러더퍼드그리고 F. 소디모든 방사성 과정에서 화학 원소의 원자 핵의 상호 변형이 있음이 입증되었습니다. 자기장 및 전기장에서 이러한 과정에 수반되는 방사선의 특성에 대한 연구는 그것이 a-입자, b-입자 및 g-선(매우 짧은 파장의 전자기 복사)으로 구분된다는 것을 보여주었습니다.
E. 러더퍼드 F. 소디
얼마 후 이들 입자의 다양한 물리적 특성과 특성(전하, 질량 등)을 연구한 결과 b - 입자는 전자이고 a - 입자는 완전히 이온화된 입자임을 확인할 수 있었습니다. 화학 원소 헬륨의 원자(즉, 두 전자를 모두 잃은 원자 헬륨).
게다가 밝혀진 사실은 방사능일부 원자핵이 입자를 방출하면서 자발적으로 다른 핵으로 변형되는 능력입니다.
예를 들어, 몇 가지 종류의 우라늄 원자가 발견되었습니다. 핵 질량은 대략 234 amu, 235 amu, 238 amu입니다. 그리고 239amu. 더욱이, 이 모든 원자들은 동일한 화학적 성질을 가졌다. 그들은 같은 방식으로 화학 반응을 일으켜 같은 화합물을 형성했습니다.
일부 핵 반응은 투과성이 높은 방사선을 생성합니다. 이 광선은 몇 미터 두께의 납 층을 관통합니다. 이 방사선은 중성으로 하전된 입자의 흐름입니다. 이 입자의 이름은 중성자.
일부 핵 반응은 투과성이 높은 방사선을 생성합니다. 이 광선은 유형이 다르고 투과력이 다릅니다. 예를 들어, 중성자 플럭스 몇 미터 두께의 납 층을 관통합니다.
2.2. 방사선원
방사선은 매우 많고 다양하지만 대략 일곱 주요 소스.
첫 번째 소스우리의 지구입니다. 이 방사선은 지구에 방사성 원소의 존재로 설명되며, 그 농도는 장소에 따라 크게 다릅니다.
두 번째 기원방사선 - 고에너지 입자의 흐름이 끊임없이 지구에 떨어지는 공간. 우주 방사선 형성의 원인은 은하계의 항성 폭발과 태양 플레어입니다.
세 번째 소스방사선은 주거 및 산업 건물의 건설을 위해 인간이 사용하는 방사성 천연 재료입니다. 평균적으로 건물 내부의 선량률은 외부보다 18%~50% 높습니다. 실내에서 사람은 인생의 4분의 3을 보냅니다. 화강암으로 지어진 방에 끊임없이있는 사람은 붉은 벽돌에서 400mrem / 년, 콘크리트에서 189mrem / 년, 나무에서 30mrem / 년을받을 수 있습니다.
네번째방사능의 근원은 사람들에게 거의 알려지지 않았지만 덜 위험한 것은 아닙니다. 이들은 인간이 일상 생활에서 사용하는 방사성 물질입니다.
체크 잉크에는 위조 문서를 쉽게 식별할 수 있도록 방사성 탄소가 포함되어 있습니다.
우라늄은 도자기나 보석에 페인트나 에나멜을 만드는 데 사용됩니다.
유리 생산에는 우라늄과 토륨이 사용됩니다.
도자기 인공 치아는 우라늄과 세륨으로 강화됩니다. 동시에 치아에 인접한 점막에 대한 방사선은 66 rem / 년에 도달 할 수 있지만 전체 유기체의 연간 비율은 0.5 rem을 초과해서는 안됩니다 (즉, 33 배 이상)
TV 화면은 1인당 연간 2-3mrem을 방출합니다.
다섯출처 - 방사성 물질 운송 및 처리 기업.
육분의 하나방사선의 근원은 원자력 발전소입니다. 원자력 발전소에서는
고체 폐기물 외에도 냉각에 사용되는 이산화탄소에 포함된 액체(반응기 냉각 회로의 오염된 물)와 기체 상태의 폐기물도 있습니다.
제칠방사선원은 의료시설이다. 일상적인 관행에서 일반적인 사용에도 불구하고 방사선 위험은 위에서 고려한 모든 소스보다 훨씬 크며 때로는 수십 렘에 이릅니다. 가장 일반적인 진단 방법 중 하나는 엑스레이 기계입니다. 따라서 치아의 X 선 - 3 rem, 위장 형광 투시 - 동일, 형광 투시 - 370 mrem.
방사능이 있는 물질은 어떻게 되나요?
처음에, 방사성 원소가 방사선을 방출하는 놀라운 일관성. 일, 월, 년 동안 방사선 강도는 눈에 띄게 변하지 않습니다. 가열이나 압력 상승의 영향을 받지 않으며, 방사성 원소가 들어간 화학 반응도 방사선 강도에 영향을 미치지 않습니다.
두 번째로, 방사능은 에너지 방출을 동반하며 수년에 걸쳐 지속적으로 방출됩니다. 이 에너지는 어디에서 오는가? 물질이 방사성을 띠면 몇 가지 중대한 변화를 겪습니다. 원자 자체가 변형을 겪는다고 가정했습니다.
동일한 화학적 특성의 존재는 이러한 모든 원자가 전자 껍질에 동일한 수의 전자를 가지며 따라서 동일한 핵 전하를 갖는다는 것을 의미합니다.
원자핵의 전하가 동일하면 이들 원자는 동일한 화학 원소에 속하며(질량의 차이에도 불구하고) D.I. 표에서 동일한 일련 번호를 갖습니다. 멘델레예프. 원자핵의 질량이 다른 동일한 화학 원소의 종류를 동위원소 .
3. 방사성 동위원소의 생산 및 이용
자연적으로 발생하는 방사성 동위원소는 자연스러운... 그러나 많은 화학 원소는 자연에서 안정적인(즉, 방사성) 상태에서만 발견됩니다.
1934년 프랑스 과학자 Irene과 Frédéric Joliot-Curie는 방사성 동위원소가 핵 반응에 의해 인위적으로 생성될 수 있음을 발견했습니다. 이러한 동위원소의 이름은 인공의 .
인공 방사성 동위 원소를 얻기 위해 일반적으로 원자로와 입자 가속기가 사용됩니다. 그러한 품목의 생산을 전문으로 하는 산업이 있습니다.
그 후, 모든 화학 원소의 인공 동위 원소를 얻었습니다. 현재까지 알려진 방사성 동위원소는 총 2000여종으로 이중 300여종은 천연이다.
현재 방사성 동위 원소는 기술, 의학, 농업, 통신, 군사 및 기타 과학 및 실제 활동의 다양한 분야에서 널리 사용됩니다. 이 경우 이른바 태그가 지정된 원자 메서드.
3.1 의학에서 동위원소의 사용
"태그가 붙은 원자"의 도움으로 수행된 가장 뛰어난 연구 중 하나인 동위원소의 사용은 유기체의 신진대사에 대한 연구였습니다.
동위 원소의 도움으로 여러 질병의 발병 메커니즘 (병인)이 밝혀졌습니다. 그들은 또한 신진 대사를 연구하고 많은 질병을 진단하는 데 사용됩니다.
동위 원소는 병리학 적 변화를 일으킬 수없는 극소량 (건강에 안전)으로 인체에 도입됩니다. 그들은 혈액에 의해 몸 전체에 고르지 않게 분포됩니다. 동위 원소의 붕괴로 인해 발생하는 방사선은 인체 근처에 위치한 장치 (특수 입자 계수기, 사진 촬영)에 의해 기록됩니다. 결과적으로 모든 내부 장기의 이미지를 얻을 수 있습니다. 이 이미지에서 이 기관의 크기와 모양, 동위원소 농도의 증가 또는 감소를 판단할 수 있습니다.
그것의 다른 부분. 또한 내부 장기에 의한 방사성 동위원소의 축적 및 배설 속도를 통해 내부 장기의 기능 상태(즉, 작업)를 평가할 수 있습니다.
따라서 심장 순환 상태, 혈류 속도, 심장 구멍의 이미지는 나트륨, 요오드, 테크네튬의 동위 원소를 포함하는 화합물을 사용하여 결정됩니다. 테크네튬과 크세논의 동위 원소는 폐 환기 및 척수의 질병을 연구하는 데 사용됩니다. 요오드 동위원소가 있는 인간 혈청 알부민의 거대 응집체는 폐, 종양 및 갑상선의 다양한 질병에서 다양한 염증 과정을 진단하는 데 사용됩니다.
의학에서 동위 원소의 사용
간의 농도와 배설 기능은 요오드, 금의 동위 원소가 포함된 벵골 장미 페인트를 사용하여 연구됩니다. 소장, 위의 이미지는 테크네튬의 동위원소를 사용하여 얻고, 비장은 테크네튬 또는 크롬의 동위원소를 가진 적혈구를 사용하여 얻습니다. 셀레늄 동위 원소의 도움으로 췌장 질환이 진단됩니다. 이 모든 데이터를 통해 질병을 올바르게 진단할 수 있습니다.
순환계 작동의 다양한 이상도 "태그가 붙은 원자" 방법을 사용하여 조사되고 종양이 감지됩니다(일부 방사성 동위원소가 축적되기 때문에). 이 방법 덕분에 비교적 짧은 시간에 인체가 거의 완전히 재생됨을 알 수 있었습니다. 유일한 예외는 혈액의 일부인 철입니다. 철은 매장량이 고갈되었을 때만 음식에서 신체에 흡수되기 시작합니다.
동위 원소 선택에서 가장 중요한 것은 동위 원소 분석 방법의 감도와 방사성 붕괴 및 방사선 에너지의 유형에 대한 질문입니다.
의학에서 방사성 동위 원소는 진단뿐만 아니라 암 종양, 그레이브스 병 등과 같은 특정 질병의 치료에도 사용됩니다.
극소량의 방사성 동위원소를 사용하기 때문에 방사선 진단 및 치료 중 신체에 피폭되어도 환자에게 위험하지 않습니다.
3.2. 농업의 방사성 동위원소
방사성 동위원소는 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 농업... 방사성 제제에서 소량의 감마선으로 식물 종자 (목화, 양배추, 무 등)를 조사하면 수확량이 눈에 띄게 증가합니다. 많은 양의 방사선은 식물과 미생물에 돌연변이를 일으켜 어떤 경우에는 새로운 가치 있는 특성을 가진 돌연변이가 나타납니다. 라디오 선택). 따라서 귀중한 품종의 밀, 콩 및 기타 작물이 자라고 항생제 생산에 사용되는 생산성이 높은 미생물이 얻어졌습니다.
방사성 동위원소의 감마선은 해충을 퇴치하고 식품을 보존하는 데에도 사용됩니다. "추적 원자"는 농업 공학에서 널리 사용됩니다. 예를 들어, 어떤 인 비료가 식물에 더 잘 흡수되는지 알아내기 위해 다양한 비료에 방사성 인이 표시됩니다. 그런 다음 방사능에 대해 식물을 조사함으로써 다른 유형의 비료에서 식물에 흡수된 인의 양을 결정할 수 있습니다.
방사성 탄소 방법으로 유기 기원의 고대 물체(목재, 목탄, 직물 등)의 나이를 결정하는 흥미로운 응용 프로그램을 얻었습니다. 식물은 반감기가 T = 5700년인 탄소의 방사성 동위원소인 베타를 항상 포함하고 있습니다. 중성자의 작용으로 질소로부터 소량으로 지구 대기에서 형성됩니다. 후자는 우주에서 대기로 들어오는 빠른 입자(우주선)로 인한 핵 반응으로 인해 발생합니다. 이 탄소는 산소와 결합하여 이산화탄소를 형성하고 식물과 동물을 통해 흡수됩니다.
동위 원소는 토양의 물리적 특성을 결정하는 데 널리 사용됩니다.
토양과 비료의 상호 작용, 식물에 의한 영양소 동화 과정, 미네랄 식품이 잎을 통해 식물로 들어가는 과정을 연구하기 위해 그 안에 있는 식물성 식품 요소의 매장량. 그들은 동위원소를 사용하여 식물 유기체에 대한 살충제의 영향을 감지하므로 농작물 처리의 농도와 시기를 설정할 수 있습니다. 동위원소법을 이용하여 농작물의 가장 중요한 생물학적 특성(육종재료의 평가 및 선택), 수확량, 조기숙성, 내한성을 조사한다.
V 축산동물 신체의 생리적 과정을 연구하고 독성 물질 (화학적 방법으로 결정하기 어려운 소량) 및 미량 원소의 함량에 대한 사료 분석을 수행합니다. 동위 원소의 도움으로 생산 공정을 자동화하는 방법이 개발되고 있습니다. 예를 들어 돌이 많고 무거운 토양에서 콤바인으로 수확할 때 돌과 토양 덩어리에서 뿌리 작물을 분리합니다.
3.3 방사선 크로노메트리
일부 방사성 동위원소는 다양한 화석의 나이를 결정하는 데 성공적으로 사용될 수 있습니다( 방사선 크로노메트리). 방사선 연대측정법의 가장 일반적이고 효과적인 방법은 방사성 탄소(14C)에 의해 유발되는 유기물의 방사능 측정을 기반으로 합니다.
연구에 따르면 모든 유기체의 탄소 1g에서 분당 16개의 방사성 베타 붕괴가 발생합니다(더 정확하게는 15.3 ± 0.1). 5730년 후에는 분당 8개의 원자만 탄소 1g에서 붕괴되고, 11,460년 후에는 4개의 원자가 붕괴됩니다.
어린 숲 표본의 탄소 1g은 초당 약 15개의 베타 입자를 방출합니다. 유기체가 죽은 후 방사성 탄소 보충이 중단됩니다. 이 동위 원소의 사용 가능한 양은 방사능으로 인해 감소합니다. 유기 잔류물에서 방사성 탄소의 비율을 결정함으로써 1000년에서 50,000년, 심지어 100,000년까지 범위에 있는 경우 그 나이를 결정할 수 있습니다.
방사성 붕괴의 수, 즉 시험 샘플의 방사능은 방사선 검출기로 측정됩니다.
따라서 연구 중인 시료 물질의 특정 중량량에서 분당 방사성 붕괴 수를 측정하고 탄소 1g당 이 수를 다시 계산하여 시료를 채취한 대상의 연령을 확인할 수 있습니다. 이 방법은 이집트 미라의 나이, 선사 시대 불의 잔해 등을 찾는 데 사용됩니다.
3.4. 방사성 물질의 사용 산업의 동위원소
한 가지 예는 내연 기관의 피스톤 링 마모를 모니터링하는 다음 방법입니다. 피스톤 링에 중성자를 조사하여 핵 반응을 일으켜 방사성으로 만듭니다. 엔진이 작동 중일 때 링 재료의 입자가 윤활유에 들어갑니다. 엔진 작동의 일정 시간 후 오일의 방사능 수준을 조사하여 링의 마모를 결정합니다. 방사성 동위원소를 사용하면 금속의 확산, 용광로에서의 공정 등을 판단할 수 있습니다. 방사성 제제의 강력한 감마선은 금속 주물의 내부 구조를 연구하여 결함을 감지하는 데 사용됩니다.
동위원소는 중성자 계수기의 제조를 위한 핵물리학 장비에도 사용되며, 이는 중성자의 감속재 및 흡수체로서 원자력에서 계수 효율을 5배 이상 증가시킬 수 있습니다.
3.5. 과학에서 동위 원소의 사용
동위원소의 사용 생물학광합성의 본질과 탄산염, 질산염, 인산염 등의 식물에 의한 무기 물질의 동화를 보장하는 메커니즘에 대한 이전 아이디어의 개정으로 이어졌습니다. 유기체. 먹이 또는 주사로 생물체에 표지를 삽입함으로써 많은 곤충(모기, 파리, 메뚜기), 새, 설치류 및 기타 작은 동물의 속도 및 이동 경로를 연구하고 개체 수에 대한 데이터를 얻을 수 있었습니다. .
지역에서 식물생리 및 생화학동위 원소의 도움으로 여러 가지 이론 및 응용 문제가 해결되었습니다. 광물 물질, 액체 및 가스가 식물로 들어가는 경로와 식물의 삶에서 미량 원소를 포함한 다양한 화학 원소의 역할은 다음과 같습니다. 해명했다. 특히 탄소는 잎뿐만 아니라 뿌리 체계를 통해서도 식물에 유입되며, 뿌리 체계에서 줄기와 잎으로, 그리고 이들 기관에서 기관으로 많은 물질이 이동하는 경로와 속도가 나타납니다. 뿌리가 확립되었습니다.
지역에서 동물과 인간의 생리 및 생화학다양한 물질이 조직으로 들어가는 속도를 연구했습니다(철이 헤모글로빈으로, 인이 신경 및 근육 조직으로, 칼슘이 뼈로 들어가는 속도 포함). "표시된" 식품의 사용은 영양소의 흡수 및 분포 속도, 신체에서의 "운명"에 대한 새로운 이해로 이어졌으며 내부 및 외부 요인(기아, 질식, 과로 등)의 영향을 추적하는 데 도움이 되었습니다. 신진대사에.
결론
저명한 프랑스 물리학자 Maria Sklodowska - Curie와 Pierre Curie, 그들의 딸 Irene과 사위 Frederic Joliot 및 기타 많은 과학자들은 핵물리학의 발전에 지대한 공헌을 했을 뿐만 아니라 평화를 위한 열정적인 투사였습니다. 그들은 원자력의 평화적 사용에 대한 중요한 작업을 수행했습니다.
소비에트 연방에서는 뛰어난 소비에트 과학자 I. V. Kurchatov의 지도하에 1943년에 원자력에 대한 연구가 시작되었습니다. 전례 없는 전쟁이라는 어려운 상황에서 소련 과학자들은 원자력의 숙달과 관련된 가장 복잡한 과학 및 기술 문제를 해결하고 있었습니다. 1946년 12월 25일 I.V. Kurchatov의 지도하에 유럽과 아시아 대륙에서 처음으로 연쇄 반응이 수행되었습니다. 소련에서 시작된 평화로운 원자의 시대.
작업 과정에서 인공적인 방법으로 얻은 방사성 동위 원소가 과학, 기술, 농업, 산업, 의학, 고고학 및 기타 분야에서 널리 응용되고 있음을 발견했습니다. 이것은 방사성 동위원소의 다음과 같은 특성 때문입니다.
· 방사성 물질은 일정한 종류의 입자를 지속적으로 방출하며 시간이 지남에 따라 강도가 변하지 않습니다.
· 방사선에는 특정 관통 능력이 있습니다.
· 방사능은 에너지 방출을 동반합니다.
· 방사선의 영향으로 조사된 물질에 변화가 발생할 수 있습니다.
· 방사선은 특수 입자 계수기, 사진 등 다양한 방법으로 기록할 수 있습니다.
문학
1. 에프엠 Diaghilev "물리학의 역사와 창조자의 삶에서"-M .: 계몽, 1986.
2. AS 에노킨, O.F. Kabardin et al. "물리학의 독자" - M .: 교육, 1982.
3. 추신 Kudryavtsev. "물리학의 역사"-M .: 교육, 1971.
4. 지.야. 미야키쇼프, B.B. Bukhovtsev "물리학 11 수업." - 남 : 교육, 2004.
5. AV 페리시킨, E.V. Gutnik "물리학 수업 9" - M .: Bustard, 2005.
6. 인터넷 리소스.
검토
물리학 시험지 "방사능 현상. 과학, 기술, 의학에서의 중요성 ".
저자는 평화적 목적을 위해 원자력을 사용할 가능성에서 선택한 주제의 관련성을 봅니다. 인공적으로 얻은 방사성 동위 원소는 과학, 기술, 농업, 산업, 의학, 고고학 등 다양한 과학 및 실제 활동 분야에서 널리 응용되고 있습니다.
그러나 "서론"섹션은 초록의 선택된 주제에 대한 저자의 관련성과 관심을 나타내지 않습니다.
사용 가능, 논리적으로 방사능 발견을 설명했습니다. "태그가 붙은 원자"의 도움으로 수행된 연구.
초록의 디자인이 모든 경우에 요구 사항을 충족하는 것은 아닙니다.
· 페이지에는 번호가 매겨져 있지 않습니다.
· 각 섹션은 새 페이지에서 인쇄되지 않습니다.
· 본문에 삽화에 대한 언급이 없습니다.
· "문학"섹션에는 인터넷 리소스의 사이트가 표시되지 않습니다.
일반적으로 편집 및 디자인의 사소한 결함에도 불구하고 추상적인 "방사능 현상. 과학, 기술, 의학에서의 중요성은 "좋은" 등급을 받을 자격이 있습니다.
MOU "Pobedinskaya Secondary School"의 물리학 교사: ___________ / L.A. 가가린 /
오늘날 이러한 물질은 특히 다양한 응용 분야에서 큰 응용을 발견했습니다. 그들은 질병을 치료하고 진단하는 데 사용됩니다.예를 들어, 방사성 요오드-131은 Baseow의 갑상선 질환 치료제로 사용됩니다. 이 경우 비정상적인 조직의 파괴에 기여하기 때문에이 요소를 다량으로 주입하는 것이 좋습니다. 그 결과 장기의 구조가 회복되고 기능이 회복됩니다. 요오드는 또한 갑상선의 상태를 진단하는 데 널리 사용됩니다. 체내에 도입되면 모니터 화면에서 세포의 침착 속도를 평가하여 진단합니다.
나트륨 동위원소는 순환기 장애의 진단에 중요한 역할을 합니다.
코발트 동위원소, 특히 코발트-60은 신생물성 질환의 치료를 위해 일상 생활에서 가장 많이 사용됩니다. 의료 기기 및 재료를 살균하기 위한 소독에서 "코발트 총을 만들 때 방사선 외과에서 응용 프로그램을 찾았습니다.
일반적으로 이러한 원소를 사용하여 내장을 연구하는 모든 방법을 방사성 동위원소라고 합니다. 동위 원소는 유용한 미생물을 생산하는 데에도 사용할 수 있습니다. 그리고 그것들은 항균제 합성의 기초입니다.
산업 및 농업용
방사성 동위원소는 인간 활동의 다른 영역에서도 매우 중요합니다. 엔지니어링 산업에서는 엔진의 다양한 부품의 마모 정도를 결정하는 데 사용됩니다.그들은 용광로에서 금속의 확산 속도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.
중요한 영역은 결함 감지입니다. 이러한 화학 원소의 도움으로 금속을 포함한 부품의 구조를 조사할 수 있습니다.
방사성 동위 원소의 도움으로 새로운 품종의 농작물이 만들어집니다. 또한 감마선 조사가 작물의 수확량을 증가시키고 불리한 요인에 대한 저항성을 증가시킨다는 것이 과학적으로 입증되었습니다. 이 물질은 번식에 널리 사용됩니다. 식물에 비료를 줄 때 방사성 인으로 표시하고 비료의 효과를 평가하는 방법이 사용됩니다. 모든 것 때문에 방사성 동위 원소가 많은 활동 영역에서 사용된다는 결론을 내릴 수 있습니다. 그들은 정상적인 원자 질량을 가진 동일한 원소가 갖지 않는 특성을 가지고 있습니다.
동위 원소가 무엇인지 더 잘 이해하기 위해 놀아 볼 수 있습니다. 크고 투명한 공을 상상해보십시오. 그들은 때때로 공원에서 볼 수 있습니다. 각 공은 원자의 핵입니다.
각 핵은 양성자와 중성자로 구성됩니다. 양성자는 양전하를 띤 입자입니다. 양성자 대신 배터리로 구동되는 장난감 토끼를 갖게 됩니다. 중성자 대신 배터리가없는 토끼는 전하를 운반하지 않기 때문입니다. 두 공에 배터리가 있는 8마리의 토끼를 넣습니다. 이것은 각 볼 핵에 8개의 양전하를 띤 양성자가 있음을 의미합니다. 이제 배터리가없는 토끼와 함께해야 할 일 - 중성자입니다. 한 공에는 8개의 중성자 토끼를, 다른 공에는 7개의 중성자 토끼를 넣습니다.
질량수는 양성자와 중성자의 합이다. 각 공에 있는 토끼의 수를 세고 질량 수를 찾으십시오. 한 공의 질량 수는 16이고 다른 공의 질량 수는 17입니다. 동일한 수의 양성자를 가진 두 개의 동일한 핵구를 볼 수 있습니다. 중성자의 수가 다릅니다. 공은 동위원소로 작용했습니다. 아세요? 동위 원소는 중성자 수가 다른 동일한 원소의 변종이기 때문입니다. 이 공은 실제로 원자의 핵이 아니라 주기율표에서 가장 실제적인 화학 원소임이 밝혀졌습니다. +8 충전이 있는 것을 기억하십니까? 물론 산소입니다. 이제 산소에는 여러 동위 원소가 있으며 중성자 수가 모두 다릅니다. 질량수가 16인 산소 동위원소는 중성자가 8개이고, 질량수가 17인 산소 동위원소는 중성자가 9개 있습니다. 질량 번호는 원소의 화학 기호 왼쪽 상단에 표시됩니다.
토끼가 있는 풍선을 상상해 보세요. 이해하기 쉬울 것입니다.
진단 및 치료를 위한 방사성 동위원소 및 전리방사선은 의학에서 널리 사용되지만 수의학에서는 실용화에 대한 폭넓은 적용을 찾지 못하고 있다.
진단에 사용되는 방사성 동위원소는 반감기가 짧고, 방사성 독성이 낮고, 방사선을 등록할 수 있어야 하며, 검사된 기관의 조직에도 축적되는 요건을 충족해야 합니다. 예를 들어, 67 Ga(갈륨)은 뼈 조직의 병리학적 상태를 진단하는 데 사용되며 스트론튬 동위원소(85 Sr 및 87 Sr)는 1차 및 2차 골격 종양을 진단하는 데 사용되며 99 Tc 및 113 In(테크네튬 및 인듐)은 간 진단 - 131 I(요오드) 및 갑상선 24 Na(나트륨) 및 131 I(요오드), 비장 - 53 Fe(철) 및 52 Cr(크롬).
방사성 동위원소는 혈류 속도와 순환 혈액량으로 심혈관계의 기능적 상태를 결정하는 데 사용됩니다. 이 방법은 심장과 혈관의 다른 부분에서 감마선으로 표지된 혈액의 움직임을 기록하는 것을 기반으로 합니다. 방사성 동위원소 방법을 사용하면 심장의 미세한 혈액량과 혈관, 장기 조직에서 순환하는 혈액의 양을 결정할 수 있습니다. 크세논의 방사성 동위 원소 (133 Xe)가 더 자주 사용되는 방사성 가스의 도움으로 외부 호흡의 기능적 상태, 즉 환기, 폐 혈류의 확산이 결정됩니다.
동위 원소 방법은 정상적인 조건과 대사 장애, 감염성 및 비 감염성 병리학 모두에서 물 대사 연구에 매우 효과적입니다. 이 방법은 방사성 동위원소 삼중수소(3H)를 수소 분자(1H)의 조성에 도입하는 것으로 구성됩니다. 주사 형태의 라벨이 붙은 물이 혈액에 주입되면 삼중수소가 몸 전체에 빠르게 퍼지고 세포 외 공간과 세포로 침투하여 생화학 분자와 교환 반응을 시작합니다. 동시에 삼중수소의 교환 반응 경로와 속도를 추적하여 물 교환의 역학을 결정합니다.
일부 혈액 질환에서는 비장의 기능을 연구할 필요가 있는데, 이를 위해 철(59 Fe)의 방사성 동위원소가 사용됩니다. 방사성 철은 기관의 기능 장애에 비례하여 비장에서 흡수되는 적혈구 또는 혈장 구성의 라벨로 혈액에 주입됩니다. 비장의 59 Fe 농도는 비장 영역에 적용된 감마 프로브를 사용하여 59 Fe 핵의 방사성 붕괴를 수반하는 감마 방사선을 등록함으로써 결정됩니다.
임상에서 널리 사용됩니다. 검사된 장기의 스캔- 간, 신장, 비장, 췌장 등. 이 방법을 사용하여 연구 대상 장기의 방사성 동위원소 분포와 장기의 기능 상태를 연구합니다. 스캐닝은 장기의 위치, 크기 및 모양을 시각적으로 보여줍니다. 방사성 물질의 확산 분포는 장기에서 집중적으로 축적되는 영역("고온" 초점) 또는 낮은 농도의 동위원소("차가운" 영역)를 감지할 수 있게 합니다.
방사성 동위원소와 이온화 방사선의 치료적 사용은 생물학적 효과를 기반으로 합니다.대부분의 방사선 감수성 세포는 젊고 집중적으로 분열하는 세포로 암세포를 포함하는 것으로 알려져 있으므로, 방사선 요법은 악성 신생물 및 조혈 기관의 질병 치료에 효과적인 것으로 입증되었습니다. 종양의 국소화에 따라 외부 감마선 조사는 감마 치료 장치를 사용하여 수행됩니다. 접촉 작용을 위해 방사성 캘리포늄(252 Cf)이 포함된 애플리케이터를 피부에 바르십시오. 방사성 동위원소로 채워진 방사성 제제 또는 중공 바늘의 콜로이드 용액을 종양에 직접 주입합니다. 수명이 짧은 방사성 핵종은 정맥 내로 주입되어 종양 조직에 선택적으로 축적됩니다.
암 방사선 치료의 목적은 무제한 증식하는 종양 세포의 능력 억제... 종양 초점의 작은 크기로 이 문제는 모든 종양 세포의 클론 생성 활성을 매우 빠르게 억제할 수 있는 용량으로 종양을 조사하여 해결됩니다. 그러나 대부분의 경우 방사선 치료 중에는 종양뿐만 아니라 주변의 건강한 조직도 방사선 조사 영역에 불가피하게 나타납니다. 정상 조직을 침범하는 종양 세포의 성장을 억제하기 위해 특별히 정상 조직의 일부를 조사합니다.
방사선 치료에서는 종양과 주변 조직 사이의 공간적 선량 분포를 개선할 수 있는 장비와 방사선원의 개선이 필요합니다. 방사선 요법 개발의 초기 단계에서 주요 임무는 에너지를 증가시키는 것이 었습니다. 엑스레이 , 그것은 표면에 위치한 신 생물의 치료에서 조직에 깊이 위치한 종양으로의 전환을 가능하게했습니다. 코발트 감마 장치를 사용하면 깊이와 표면 선량의 비율을 개선할 수 있습니다. 이 경우 최대 흡수 선량은 X 선 조사와 같이 종양 표면이 아니라 3-4mm 깊이로 분포됩니다. 선형 전자 가속기를 사용하면 고에너지 전자빔으로 종양을 조사할 수 있습니다. 가장 발전된 시설에는 현재 종양의 모양에 해당하는 조사 필드의 형성을 허용하는 꽃잎 콜리메이터가 장착되어 있습니다. 양성자, 헬륨 이온, 중원소 이온, π--중간자를 포함하는 중하전 입자를 사용하여 종양과 주변 정상 조직 사이의 흡수선량의 보다 정확한 공간 분포를 얻을 수 있습니다. 방사선 치료의 기술적인 진보와 더불어 방사선을 조사하는 동안 다양한 조직에서 일어나는 과정을 연구하는 연구를 수행하는 치료의 생물학적 효과를 높이는 것도 똑같이 중요합니다. 종양 과정의 유병률이 제한되어 있으므로 종양 조사는 효과적인 치료 방법입니다. 그러나 종양 단독의 방사선 요법은 덜 효과적입니다. 대부분의 환자는 수술, 약물 및 방사선 요법과 결합된 방법으로 완치됩니다. 단순히 방사선량을 증가시켜 방사선 치료 방법의 효율성을 높이는 것은 정상 조직에서 방사선 합병증의 빈도와 심각도를 급격히 증가시킵니다. 이 과정은 첫째, 분획 조사 조건에서 조직에서 발생하는 과정을 심층적으로 연구하고, 둘째, 종양 세포와 정상 조직의 방사선 감수성에 영향을 미치는 요인을 개별 특성을 고려하여 연구함으로써 극복할 수 있습니다. 환자. 이러한 상황에서는 특히 방사선 조절 장치와 새로운 선량 분할 방식을 사용하여 방사선 치료의 효과를 높일 수 있는 새로운 방법의 개발이 필요합니다. 다양한 기원의 종양과 동일한 종양 내에서 모두 유의하게 변화하는 암세포의 초기 방사선 내성은 방사선 치료의 효과에 큰 영향을 미칩니다. 림프종, 골수종, 정액종, 두경부 종양을 방사선 민감성 신생물로 포함하는 것이 관례입니다. 중간 방사선 감수성을 갖는 종양에는 유방암, 폐암 및 방광암이 포함됩니다. 가장 방사선 내성이 있는 종양은 신경성 기원의 종양, 골육종, 섬유육종 및 신장암을 포함합니다. 잘 분화되지 않은 종양은 고도로 분화된 종양보다 방사선에 더 민감합니다. 현재, 동일한 종양에서 얻은 세포주의 높은 방사선 감수성에 대한 데이터가 있습니다. 방사선에 대한 암세포의 방사선 감수성의 넓은 변동성에 대한 이유는 오늘날까지 불분명합니다.
중요한 작업암 치료는 종양 세포의 방사선 감도를 증가시키고 건강한 조직 세포의 방사선 내성을 증가시키는 것을 목표로 하는 조직 방사선 감도의 선택적(선택적) 제어 방법의 개발입니다. 종양 세포의 무선 저항을 크게 증가시키는 요인은 다음과 같습니다. 저산소증이는 세포 증식 속도의 불균형과 이러한 세포에 영양을 공급하는 혈관 네트워크의 성장으로 인해 발생합니다. 이것은 산소 결핍이나 저산소증에 따라 조사된 세포의 무선 저항이 크게 증가한다는 것과 저산소증의 발달이 악성 종양의 통제되지 않은 성장의 논리적 결과라는 근거에 근거하여 입증되었습니다. 종양 세포는 더 빨리 성장하고 혈관 구조에 영양을 공급하므로 정상 세포의 혈관 구조와 비교하여 종양 세포의 혈관 구조는 생리학적으로 결함이 있습니다. 모세관 네트워크의 밀도는 종양 부피에 고르지 않게 분포됩니다. 혈관 근처에 위치한 분열 세포는 모세 혈관을 밀어내고 150-200 미크론의 거리에 산소가 도달하지 않는 만성 저산소증 영역이 있습니다. 또한 제어되지 않은 세포 분열은 종양 내 압력을 주기적으로 증가시켜 개별 모세 혈관이 일시적으로 압박되고 혈액 미세 순환이 중단되는 반면 산소 장력 (pO 2)은 0 값으로 떨어질 수 있습니다. 따라서 급성 저산소 상태가 관찰됩니다. 이러한 조건에서 가장 방사선에 민감한 종양 세포 중 일부는 죽고 방사선 내성 세포는 남아 계속 분열합니다. 이러한 세포를 저산소 종양 세포.
방사선 치료 중 조직 방사선 감수성을 제어하는 방법은 혈액 공급 및 산소 체제, 대사, 종양 및 정상 조직의 세포 분열 속도의 차이를 기반으로 합니다. 저산소 종양 세포의 방사선 감수성을 증가시키기 위해 산소는 증감제로 사용됩니다.... 1950년 영국 과학자들은 방법을 개발했습니다. 산소압방사선요법, 방사선 요법 세션 동안 환자는 3 기압의 압력하에 산소가있는 압력 챔버에 배치됩니다. 이 경우 헤모글로빈은 산소로 포화되어 혈장에 용해된 산소의 장력이 크게 증가합니다. 이 방법의 사용은 여러 유형의 종양, 주로 자궁경부암 및 두경부 신생물의 치료를 크게 개선했습니다. 현재 다른 방법은 세포를 산소로 포화시키는 데 사용됩니다. 산소와 3~5% 이산화탄소의 혼합물인 카보겐으로 호흡, 호흡 중추를 자극하여 폐 환기를 향상시킵니다. 혈관을 확장시키는 약물인 니코틴아미드의 처방은 치료 효과의 향상에 기여합니다. 산소와 마찬가지로 짝을 이루지 않은 전자를 가지므로 높은 반응성이 보장되는 전자 수용체 특성을 가진 화합물의 개발에 많은주의를 기울입니다. 전자수용체감작제는 산소와 달리 에너지 대사과정에서 세포가 사용하지 않아 더 효과적이다.
저산소증 외에도 방사선 종양학은 고열즉, 단기간, 1시간 이내에 신체의 특정 부분을 국부적으로 가열(국소적 고열)하거나 뇌를 제외하고 전신을 40-43.5 °C의 온도로 가열(일반 고열). 이 온도는 악성 신 생물의 저산소 영역의 특징 인 산소 장력이 감소한 조건에서 증가하는 일부 세포의 죽음을 유발합니다. 온열요법은 특정 악성 및 양성 신생물(주로 전립선 선종)만을 치료하는 데 사용됩니다. 더 높은 치료 효과를 얻기 위해 온열 요법은 방사선 요법 및 화학 요법과 함께 사용되며 온열 요법은 방사선 조사 전후에 수행됩니다. 온열 요법 세션은 일주일에 2-3 번 수행되는 반면 방사선 세션 후 종양 가열은 정상 조직보다 종양에 더 높은 온도를 제공하기 위해 더 자주 사용됩니다. 고온에서는 세포의 방사선 회복에 관여하는 특수한 단백질(열충격단백질)이 종양세포에서 합성되기 때문에 조사된 종양세포의 손상 일부가 회복되고 반복적인 조사는 이러한 회복된 세포를 사멸시키고 새로 형성된 세포. 온열요법의 도움으로 방사선의 효과를 높이는 요인 중 하나는 암세포의 회복 능력을 억제하는 것으로 밝혀졌습니다.
42 ° C의 온도로 가열 된 세포에 조사하면 손상 효과가 세포 배지의 pH에 따라 달라지는 반면 pH = 7.6에서 세포 사멸이 가장 적고 pH = 7.0에서 가장 높은 세포 사멸이 관찰됨을 실험적으로 증명했습니다. 이하. 종양 치료의 효과를 높이기 위해 다량의 포도당을 체내에 주입하면 종양이 탐욕스럽게 흡수하여 젖산으로 전환하므로 종양 세포의 pH가 6과 5.5로 감소합니다. 증가 된 양의 포도당이 체내에 도입되면 혈액의 당 함량이 3-4 배 증가하므로 pH가 크게 감소하고 온열 요법의 항 종양 효과가 증가하여 대량 세포 사멸로 나타납니다.
종양 조사 방법을 개발할 때, 정상 조직의 방사선방호 문제따라서 정상 조직의 방사선 저항을 증가시켜 종양의 방사선량을 증가시키고 치료 효과를 높이는 방법의 개발이 필요합니다. 이제 저산소 상태에서 종양 세포에 대한 방사선 손상이 공기 중 방사선 조사와 비교하여 크게 향상된다는 것이 입증되었습니다. 이것은 정상 조직을 선택적으로 보호하기 위해 가스(산소) 저산소 상태에서 종양을 조사하는 방법을 사용할 수 있는 근거를 제공합니다. 현재, 정상 조직에만 선택적인 보호 효과가 있고 동시에 종양 세포를 손상으로부터 보호하지 않는 화학적 방사선 보호제에 대한 검색이 계속되고 있습니다.
많은 종양학 질병의 치료에서 복잡한 요법, 즉 방사선 조절 효과가있는 방사선과 화학 요법 약물의 병용이 사용됩니다. 방사선은 기저 종양의 성장을 억제하는 데 사용되며 약물 요법은 전이와 싸우는 데 사용됩니다.
무거운 핵입자는 방사선 치료에 널리 사용됩니다. 서로 다른 에너지의 양성자, 중이온, π-중간자 및 중성자... 무거운 하전 입자의 빔은 가속기에서 생성되고 낮은 측면 산란을 가지므로 종양 경계를 따라 명확한 윤곽선을 가진 선량 필드를 형성할 수 있습니다. 모든 입자는 동일한 에너지를 가지며 따라서 조직으로의 동일한 침투 깊이를 가지므로 종양 외부의 빔을 따라 위치한 정상 조직을 덜 조사할 수 있습니다. 무거운 하전 입자에서 선형 에너지 손실은 실행이 끝날 때 증가하므로 조직에서 생성하는 물리적 선량은 거의 이온화되지 않는 방사선 조사의 경우와 같이 침투 깊이가 증가함에 따라 감소하지 않고 증가합니다. 달리기가 끝날 때 조직에 흡수된 방사선량의 증가를 브래그 피크라고 합니다. 입자 경로에 소위 빗살 필터를 사용하여 브래그 피크를 종양 크기로 확장하는 것이 가능합니다. 그림 6은 체내 깊이 8~12cm에 위치한 직경 4cm의 종양을 조사했을 때 다양한 종류의 방사선에 의해 발생하는 선량의 깊이 분포를 평가한 결과이다.
쌀. 6. 이종방사선의 흡수선량의 공간분포
1에 해당하는 상대 방사선량이 종양 중앙, 즉 신체 표면에서 10cm 떨어진 곳에 있으면 감마와 중성자 조사에서 빔 입구(즉, 정상 조직)에서의 선량은 종양 중심 선량의 두 배입니다. 종양. 이 경우 악성 종양을 통해 방사선 빔이 통과 한 후에도 건강한 조직의 조사가 발생합니다. 주요 에너지를 정상 조직이 아닌 종양으로 직접 전달하는 무거운 하전 입자(가속 양성자 및 π-중간자)를 사용할 때 다른 그림이 관찰됩니다. 종양에 흡수된 선량은 종양에 들어가기 전과 종양에서 나온 후에 빔을 따라 위치한 정상 조직에 흡수된 선량보다 높습니다.
근육 치료(가속 양성자, 헬륨 및 수소 이온 조사)는 중요한 장기 근처에 위치한 종양을 조사하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 종양이 척수, 뇌 조직, 작은 골반의 방사선에 민감한 기관 근처, 안구 근처에 국한된 경우.
중성자 요법천천히 성장하는 여러 유형의 종양(전립선암, 연조직 육종, 침샘암)의 치료에 가장 효과적인 것으로 입증되었습니다. 최대 14 MeV의 에너지를 갖는 고속 중성자가 조사에 사용됩니다. 최근 몇 년 동안 관심 중성자 포획 요법, 0.25~10keV의 저에너지 열중성자를 사용하여 원자로에서 발생하고 별도의 채널을 통해 원자로 근처에 위치한 처리실로 제거합니다. 붕소-10 및 가돌리늄-157 원자는 중성자 포획에 사용됩니다. 중성자가 붕소-10 원자에 의해 포획되면 리튬 원자와 알파 입자로 붕괴되며 조직에서 경로는 몇 개의 세포 직경과 같으므로 강렬한 방사선 노출 영역은 다음이 있는 세포에 의해서만 제한될 수 있습니다. 붕소 함량이 높을 것입니다. 가돌리늄-157에 의한 중성자의 포획은 또한 핵의 붕괴로 이어지며, 이는 감마 방사선과 두 가지 유형의 전자(오제 전자 및 변환 전자)의 형성을 동반합니다. Auger 전자는 범위가 매우 짧기 때문에 세포에 손상을 입히기 위해서는 가돌리늄이 세포 자체에 있어야 하지만 가돌리늄은 세포 내부로 침투하지 못하기 때문에 주요 손상 효과는 세포간 공간의 가돌리늄. 중성자 포획 요법의 경우 붕소와 가돌리늄을 종양 세포로 직접 전달하거나 적어도 세포간 공간으로 전달하는 것이 필요합니다. 이를 위한 필요 조건은 이러한 요소가 정상 조직의 세포에 들어갈 가능성을 배제하고 종양 조직에만 들어가도록 하는 것입니다. 이 조건을 충족하려면 붕소와 가돌리늄의 합성 담체를 사용해야 합니다.
다른 유형의 종양은 성장률이 크게 다릅니다. 종양 성장 속도는 세포 주기의 지속 시간뿐만 아니라 영구적으로 죽어서 종양에서 제거되는 세포의 비율에 의해 결정됩니다. 방사선 조사 구역의 정상 조직에는 주기의 다른 단계에 있는 세포도 있으며, 분열 세포와 휴지기 세포의 비율은 조사 시작과 끝에서 동일하지 않습니다. 단일 방사선 조사 후 종양 세포 및 정상 조직의 손상 깊이는 초기 방사선 민감도와 부분 방사선 조사에 의해 결정됩니다. 두 번째 조사 부분까지의 휴식 시간이 6시간 이상인 경우 이러한 유형의 세포에 대한 손상의 거의 완전한 복구가 가능하므로 이러한 세포가 죽지 않습니다. 회복과 동시에 일부 유형의 세포에는 사망이 기록됩니다. 예를 들어, 림프계 기원의 세포는 조사 후 첫날에 이미 죽기 시작합니다. 치명적인 영향을 받은 다른 기원의 세포(즉, 비림프성), 즉 종양과 건강한 조직의 죽음은 며칠 동안 지속되며 다음 분열 동안과 그 후 몇 시간 동안 발생합니다. 정상 조직의 휴지기 세포와 마찬가지로 주기 외부의 종양 세포는 일정 기간 동안 치명적인 손상의 징후를 보이지 않을 수 있습니다. 방사선 조사 직후 대부분의 종양은 고용량 조사 후에도 계속 성장하여 결과적으로 세포의 상당 부분이 사멸됩니다. 이것은 생존력을 유지한 세포의 분열과 치명적인 영향을 받은 세포의 여러 분열 때문입니다.
종양에서 방사선 노출 직후, 노출 당시 저산소 상태에 있는 비교적 방사선 내성 세포와 세포 주기의 가장 방사선 내성 단계에 있는 세포의 비율이 증가합니다. 방사선 치료의 표준 과정을받을 때 24 시간 간격으로 분획을 수행하면 다음 조사 시점까지 세포는 다음과 같은 과정을 거칩니다. 한편으로, 잠재적으로 치명적 및 준치사적 병변으로부터의 회복 덕분에 종양 및 정상 세포의 무선 저항이 증가합니다. 다른 한편으로, 분열이 동시에 재개되고 가장 방사선 내성이 있는 단계에서 보다 방사선에 민감한 세포로의 전이는 방사선 민감도를 증가시킨다. 이러한 과정은 조사의 각 부분 후에 재현되므로 조사 과정이 시작된 후 얼마 후 죽은 세포의 수가 새로 형성된 세포의 수를 초과하기 시작하여 종양의 부피가 감소합니다. 조사가 진행됨에 따라 종양과 정상조직의 세포분열이 가속화되는 순간이 도래하여 인구이러한 조직(또는 자가 치유). 분열이 가능한 보존된 종양 세포 덕분에 증식이 수행되며, 동시에 충분한 양의 영양분과 산소를 공급받아 종양 성장이 재개됩니다. 부분 조사의 경우 종양 재증식 속도를 알아야 합니다. 왜냐하면 선량의 분획으로 부분 사이의 간격이 약간 증가하면 동적 평형으로 이어질 수 있기 때문입니다. 여기서 선량 단위당 종양 성장의 억제 정도는 떨어지다.
현재 가장 널리 사용되는 치료 과정은 1일 2Gy 선량으로 종양을 조사하고 총 총선량은 60Gy이며 총 과정 기간은 6주입니다. 방사선 요법의 효과를 높이기 위해 새로운 방식의 선량 분획(다분할)이 사용됩니다. 즉, 1 대신 2-3 분획을 매일 투여하여 원거리 방사선 손상의 심각성을 줄이는 데 도움이 됩니다. 대부분의 악성 종양에 대한 방사선 요법으로 암 환자를 100% 치료하는 것은 아직 불가능합니다.
결론
따라서 식물과 동물의 유기체뿐만 아니라 세포, 미생물 및 유기체 수준에서 전리 방사선의 생물학적 작용의 규칙성에 대한 지식은 다양한 방사선 및 생물학적 기술에서 전리 방사선을 널리 사용할 수있게합니다.
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11.식품의 방사선 처리 / V.I. Rogachev 편집. 모스크바, Atomizdat, 1971. 241초
애플리케이션
서론 ........................................................................................................................................................... ..3
1. 농업에서의 방사선생물학적 기술
1.1. 방사선 생물학 기술의 응용 분야 ........................................... .4
1.2. 새로운 품종의 농작물, 미생물을 얻기 위한 기초로서의 방사선 돌연변이 유발 .................................................................................................................. ..6
1.3 농업 분야에서 전리방사선의 자극 효과 사용
1.4 농장 동물을 위한 사료 및 사료 첨가제 생산에서 이온화 방사선의 사용
1.5 방사선 살균을 위한 이온화 방사선의 적용 ................................. .20 수의학 용품, 박테리아 제제 및 방사선 백신 획득을 위한
1.6 동물 및 해충의 방사선 살균 ........................................................... 27
1.7. 지표로 방사성 동위원소의 사용
축산업 ........................................................................................................................... ..29
1.8. 지표로 방사성 동위원소의 사용
식물 성장 중 .................................................................................................................. .31
1.9. 가축 농장의 분뇨 및 분뇨 유출수의 방사선 소독. 전염병 발생 시 동물성 원료 소독 .. ..31
2. 가공 산업의 방사선 생물학 기술
2.1. 식품 산업에서 전리 방사선을 사용하여 가축, 작물, 야채 및 어류 제품의 저장 수명 연장 .................................................................................................. ........................... 32
2.2 .. 기술 처리를 개선하기 위해 원료의 품질을 변경 ... ..39
2.3 식품 기술에서 느리게 움직이는 프로세스의 가속화 .................................................. .41
3. 의학에서의 방사선생물학적 기술 ........................................... 42
3.1 의료 산업에서 인간과 동물의 질병 진단 및 치료를 위한 전리 방사선의 사용 ........................................... ........................................... 42
3.2 질병의 진단 및 치료를 위한 방사성 동위원소 및 전리방사선의 사용
결론 ........................................................................................................................... .54
부록 ........................................................................................................................... ..56
미생물 및 바이러스 배양을 위한 배양 배지의 방사선 멸균은 일부 유형의 미생물의 영양 특성을 향상시킵니다. 예를 들어, 질소 고정 결절 박테리아의 경우. 최고의 영양 배지는 방사선 살균을 거친 질산 토탄입니다. 기질의 방사선 살균으로 가열 살균에 비해 완제품의 미생물의 함량이 증가하고 외래 미생물의 오염이 감소합니다.
동위원소, 특히 방사성 동위원소는 많은 용도가 있습니다. 테이블 1.13은 동위원소의 일부 산업적 적용의 선택된 예를 제공합니다. 이 표에 언급된 각 기술은 다른 산업에서도 사용됩니다. 예를 들어, 방사성 동위원소를 사용하여 물질의 누출을 결정하는 방법이 사용됩니다. 음료 산업에서 저장 탱크 및 파이프라인에서 누출을 결정하기 위해; 를 위한 엔지니어링 구조의 건설에서
표 1.13. 방사성 동위원소의 일부 용도
지하수 파이프 라인의 누출 결정; 에너지 산업에서 발전소의 열교환기에서 누출을 감지합니다. 지하 송유관에서 누출을 감지하기 위한 석유 산업; 주요 수집기에서 누출을 결정하기 위해 폐기물 및 하수 제어 서비스.
동위 원소는 과학 연구에서도 널리 사용됩니다. 특히, 그들은 화학 반응의 메커니즘을 결정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 에틸 아세테이트와 같은 에스테르의 가수분해를 연구하기 위해 안정 산소 동위원소 180으로 표시된 물의 사용을 지적하겠습니다(19.3절 참조). 질량 분석법을 사용하여 동위 원소 180을 검출한 결과 가수분해 과정에서 물 분자의 산소 원자가 에탄올이 아닌 아세트산으로 이동한다는 사실이 밝혀졌습니다.
방사성 동위원소는 생물학적 연구에서 표지된 원자로 널리 사용됩니다. 살아있는 시스템의 대사 경로를 추적하기 위해 방사성 동위원소 탄소-14, 삼중수소, 인-32 및 황-35가 사용됩니다. 예를 들어, 수정된 토양에서 식물에 의한 인의 흡수는 인-32의 혼합물을 포함하는 비료를 사용하여 추적할 수 있습니다.
방사선 요법.
이온화 방사선은 살아있는 조직을 파괴할 수 있습니다. 악성 종양 조직은 건강한 조직보다 방사선에 더 민감합니다. 이를 통해 방사성 동위원소인 코발트-60을 사용하는 공급원에서 방출되는 γ선으로 암을 치료할 수 있습니다. 방사선은 종양의 영향을받는 환자의 신체 부위로 향합니다. 치료 세션은 몇 분 동안 지속되며 2-6주 동안 매일 반복됩니다. 세션 동안 환자의 신체의 다른 모든 부분은 건강한 조직의 파괴를 방지하기 위해 방사선 불투과성 재료로 조심스럽게 덮어야 합니다.
방사성 탄소를 사용하여 샘플의 나이 결정.
대기 중 이산화탄소의 작은 부분에는 방사성 동위 원소가 포함되어 있습니다. 식물은 광합성 동안 이 동위원소를 흡수합니다. 따라서 모든 직물은
식물과 동물도 이 동위원소를 함유하고 있습니다. 살아있는 조직은 방사성 붕괴로 인한 감소가 대기로부터 방사성 탄소의 지속적인 공급으로 보상되기 때문에 일정한 수준의 방사능을 가지고 있습니다. 그러나 식물이나 동물이 죽자 마자 조직으로의 방사성탄소 공급이 중단됩니다. 이것은 죽은 조직의 방사능 수준을 점진적으로 감소시킵니다.
동위 원소의 방사능은 붕괴로 인한 것입니다.
지구 연대기의 방사성 탄소 방법은 1946년에 W.F. 1960년 노벨 화학상을 받은 리비. 이 방법은 오늘날 고고학자, 인류학자, 지질학자들이 35,000년 된 샘플의 연대를 측정하는 데 널리 사용됩니다. 이 방법의 정확도는 약 300년입니다. 양모, 씨앗, 껍질 및 뼈의 나이를 결정할 때 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 샘플의 나이를 결정하기 위해 샘플에 포함된 탄소 1g당 p-방사선 활성(분당 붕괴 횟수)을 측정합니다. 이를 통해 동위원소에 대한 방사성 붕괴 곡선을 사용하여 샘플의 연령을 설정할 수 있습니다.
반감기는 5700년이다. 대기와 활발하게 접촉하는 살아있는 조직은 탄소 1g당 15.3dec/min의 활동을 합니다. 이 데이터에 따르면 다음이 필요합니다.
a) 붕괴 상수를 결정
b) 에 대한 감쇠 곡선을 플로팅합니다.
c) 화산 기원인 미국의 Crater Lake Oregon의 나이를 계산하십시오. 나무가 위로 올라가는 것을 발견했다.
호수의 출현을 초래 한 분화는 탄소 1g 당 6.5 dec / min의 활동을합니다.
) 붕괴 상수는 방정식에서 찾을 수 있습니다.
b) 붕괴 곡선은 활동 대 시간의 그래프입니다. 이 곡선을 구성하는 데 필요한 데이터는 샘플의 반감기와 초기 활성(생체 조직의 활성)을 알고 계산할 수 있습니다. 이 데이터는 표에 나와 있습니다. 1.14. 감쇠 곡선은 그림 1에 나와 있습니다. 1.32.
c) 호수의 나이는 붕괴 곡선을 사용하여 결정할 수 있습니다(그림 1.32의 점선 참조). 이 나이는 7000년이다.
표 1.14. 샘플의 나이를 결정하는 데 사용되는 탄소 붕괴 곡선을 그리기 위한 데이터
쌀. 1.32. 동위 원소 방사성 붕괴 곡선
지구와 달의 많은 암석에는 반감기가 몇 년인 방사성 동위원소가 포함되어 있습니다. 이러한 방사성 동위원소의 상대적 함량을 이러한 암석 기공의 샘플에서 붕괴 생성물의 상대적 함량과 측정하고 비교함으로써 연대를 확립하는 것이 가능합니다. 지질연대학의 가장 중요한 세 가지 방법은 동위원소의 상대적 풍부도(반감기)를 결정하는 데 기반을 두고 있습니다. (반감기(년)) 및 (반감기(년)).
칼륨과 아르곤 연대 측정법.
운모 및 일부 유형의 장석과 같은 광물에는 소량의 방사성 동위원소 칼륨-40이 포함되어 있습니다. 그것은 붕괴되어 전자 포획을 거쳐 아르곤-40으로 변합니다.
샘플의 나이는 샘플의 칼륨-40 대 아르곤-40의 상대적 풍부도에 대한 데이터를 사용하는 계산을 기반으로 결정됩니다.
루비듐과 스트론튬 연대 측정법.
그린란드 서해안의 화강암과 같은 지구상에서 가장 오래된 암석에는 루비듐이 포함되어 있습니다. 모든 루비듐 원자의 약 1/3은 방사성 루비듐-87입니다. 이 방사성 동위원소는 붕괴하여 안정 동위원소인 스트론튬-87을 형성합니다. 샘플에서 루비듐과 스트론튬 동위원소의 상대적 풍부도에 대한 데이터를 사용하여 계산하면 이러한 암석의 나이를 결정할 수 있습니다.
우라늄과 납 연대 측정법.
우라늄 동위원소는 붕괴하여 납 동위원소를 형성합니다. 우라늄 불순물을 함유하고 있는 인회석과 같은 광물의 나이는 샘플의 특정 우라늄 동위원소와 납 함량을 비교하여 결정할 수 있습니다.
설명된 세 가지 방법 모두 지구 암석의 연대를 측정하는 데 사용되었습니다. 결과 데이터는 지구의 나이를 나타냅니다. 이 방법은 우주 탐사에서 지구로 운반된 월석의 나이를 결정하는 데에도 사용되었습니다. 이 품종의 나이는 3.2세에서 3세 사이입니다.
방사성 동위원소의 생산 및 응용 BC 1군 학생 Galtsova Vlada
동위 원소는 물리 화학적 성질이 유사하지만 원자 질량이 다른 동일한 화학 원소의 변종입니다. 모든 화학 원소의 원자는 양전하를 띤 핵과 이를 둘러싸고 있는 음전하를 띤 전자 구름으로 구성됩니다(ATOM NUCLEI 참조). 멘델레예프의 주기율표(일련 번호)에서 화학 원소의 위치는 원자핵의 전하에 의해 결정됩니다. 따라서 동위 원소는 동일한 화학 원소의 품종이라고하며, 그 원자는 핵의 동일한 전하 (따라서 실질적으로 동일한 전자 껍질)를 갖지만 핵의 질량 값은 다릅니다. F. Soddy의 비유적 표현에 따르면, 동위원소의 원자는 "외부"는 같지만 "내부"는 다릅니다.
동위 원소 발견의 역사 동일한 화학적 거동을 가진 물질이 다른 물리적 특성을 가질 수 있다는 첫 번째 증거는 중원소 원자의 방사성 변환 연구에서 얻어졌습니다. 1906-07년에는 우라늄-이오늄의 방사성 붕괴 생성물과 토륨-라디에이터의 방사성 붕괴 생성물이 토륨과 동일한 화학적 성질을 갖지만 원자 질량 및 방사성 붕괴의 특성이 다르다는 것이 분명해졌습니다. 1932년에는 전하가 없는 입자인 중성자가 수소 원자의 핵 질량에 가까운 질량을 갖는 양성자를 발견하고 핵의 양성자-중성자 모델을 만들었습니다. 결과적으로 과학은 동위 원소 개념의 최종 현대 정의를 확립했습니다.
방사성 동위원소의 생산 방사성 동위원소는 원자로 및 입자가속기에서 생산됩니다.
생물학의학 농업고고학 산업에 방사성 동위원소 적용
생물학의 방사성 동위원소. "태그가 붙은 원자"의 도움으로 수행된 가장 뛰어난 연구 중 하나는 유기체의 신진대사에 대한 연구였습니다.
의학의 방사성 동위원소 진단 및 치료 목적 모두에 사용됩니다. 방사성 나트륨은 혈액 순환을 연구하는 데 사용됩니다. 요오드는 특히 그레이브스병에서 갑상선에 집중적으로 축적됩니다.
농장의 방사성 동위원소식물 종자(목화, 양배추, 무)의 조사. 방사선은 식물과 미생물에 돌연변이를 일으킵니다.
고고학의 방사성 동위 원소 유기 기원의 고대 물체(목재, 목탄)의 나이를 결정하기 위한 흥미로운 응용 프로그램입니다. 이 방법은 선사 시대 화재의 잔재인 이집트 미라의 나이를 결정하는 데 사용됩니다.
산업 분야의 방사성 동위원소 내연 기관의 피스톤 링 마모를 모니터링하는 방법. 금속의 확산, 용광로의 공정을 판단할 수 있습니다.
1959년에 만들어진 핵 쇄빙선 "레닌". 구내의 방사선량률을 확인합니다.
조작기를 사용하여 방사성 물질 작업
"에테르" - 우주와 바다의 장치에 전력을 공급하기 위한 방사성 동위원소 변환기
γ-방사선을 사용한 용접 이음새 조사. 수확량을 높이기 위한 농산물 조사
토마토 잎의 비료에 첨가된 방사성 인의 분포 방사성 물질 작업을 위한 글로브 박스
감마 치료 기구. 방사성 요오드를 사용한 갑상선 연구
