Radioaktiv izotoplarni olish

Radioaktiv izotoplarni olish. Hozirgi vaqtda fanda 107 ta kimyoviy element (106- va 107-elementlar birinchi marta sobiq Ittifoqda Dubna shahrida sintez qilingan) va ularning 1100 tadan ko'proq izotopi ma'lum. Bu izotoplarning 270 ga yaqini turg'un bo'lsa, 40 taga yaqini tabiiy radioaktivlik va 800 taga yaqini sun'iy radioaktivlik xossasiga ega.
Radioaktiv izotoplar ko'proq sun'iy yo'l bilan olinadi. Bunda yadro reaktorlari va elementar zarralar tezlatkichlaridan foydalaniladi. Yadro reaktorlari kanallarida kimyoviy elementlar nurlatilib, fosfor-32(P), molibden-99(Mo), texnisiy-99(Tc), oltin-l98(Au), yod-131(J), yod-125(J), stronsiy-89(Sr), va boshqa shu kabi izotoplar olinadi. Elementar zarralar tezlatkichlari (siklotron)da kobalt-57(Co), palladiy-l03(Pd), yod-l23(J), va hokazo izotoplar olinadi. Bu izotoplar asosida fan va texnika, xalq xo'jaligi, tibbiyot tarmoqlarida ishlatiladigan radiokimyoviy birikmalar tayyorlanadi.
Har bir radioaktiv izotop faqat o'ziga xos, individual xarakterdagi nur chiqaradi va uning o'rtacha yashash vaqti ham shu izotopgagina xos bo'ladi. Radioizotoplarning atomlari ana shu xossasi bilan boshqa izotoplar atomlaridan farq qiladi, u bamisoli «nishonlangan» bo'ladi.
Hozirgi vaqtda fizik olimlar radioaktiv izotoplarni olish va ulardan hamda radioaktiv nurlanish energiyasidan fan va xalq xo'jaligining turli sohalarida foydalanish maqsadida ilmiy va amaliy tadqiqot ishlari olib bormoqdalar. Jumladan, O'zbekiston olimlari ham mana bir necha o'n yildirki, shunday tadqiqot ishlari bilan shug'ullanib kelmoqdalar. O'zbek (fizik, genetik, fiziolog, biolog, tibbiyot, texnik, kimyogar) olimlari amalga oshirgan va oshirib kelayotgan ishlarning ba'zilari bilan tanishib chiqsak, sun'iy radioaktiv izotoplar va radioaktiv nurlanish energiyasidan qanday maqsadlarda va qanday usullar bilan foydalanish mumkinligi haqida tasavvur hosil qilamiz.
Radioaktiv nurlanish energiyasidan foydalanish.
Sun'iy radioaktiv izotoplar nurlayotgan yadro energiyasining qo'llanishi g'oyat turli-tumandir. Sanoat tarmoqlarida radioaktiv nurlanishdan ba'zi texnologik jarayonlarni avtomatik boshqarishda (gamma- rele, beta- rele), gazning sifati va bosimini aniqlashda, konveyerdan o'tayotgan mahsulotni sanashda, po'lat prokatning markirovkasini avtomatik tekshirib tartibga solishda va hokazolarda keng qo'llaniladi. Masalan, respublikamizdagi Oltintopgan qo'rg'oshin-rux kombinatida pulpa (metallni ajratib olish yoki metall bilan boyitish uchun suv yoki suyuq erituvchilar bilan suyultirilgan mayin maydalangan ruda) zichligini radioaktiv asbob yordamida tekshirib, avtomatik tartibga solib turiladi. Bu esa konsentrat tarkibidagi mineralni ko'paytirishga imkon beradi.
Radioaktiv nurlardan metallurgiya korxonalarida muvaffaqiyatli foydalanilmoqda. Radioaktiv nur yordamida metallning ichki tuzilishini ko'zdan kechirish, metallda kavakchalar, darzlar, pufakchalar bor-yo'qligini, quymaning bir tekis chiqqan-chiqmaganligini, payvandlangan chokning bir tekisligini va sifatliligini aniqlash mumkin.
Kabelning ulangan joyini topadigan avtomat yaratildi. Unda qo'llanilgan radioaktiv usul kabelning ulog'ida gamma-nurlarning yutilishiga asoslangan.
Radioaktiv nurlanish energiyasidan farmatsevtika sanoatida dori preparatlarni, konserva ishlab chiqarishda mahsulotlarni sterillash maqsadida foydalaniladi.
Har doim ham yadro nurlanishlari ta'siri zararli bo'lavermaydi. Bundan tibbiyotda turli kasalliklarni davolashda foydalaniladi. Masalan, inson organizmidagi zararli shishlarni terapevtik γ-nurlantirib, o'sishi to'xtatiladi.
Qishloq xo'jaligida radioaktiv izotoplar vositasida o'simliklarning tezpisharlik, sovuqqa chidamlilik, kasalliklarga qarshi barqarorlik va shu kabi ba'zi irsiy xususiyatlariga kerakli yo'nalishda o'zgarish kiritish maqsadida o'simliklarning urug'lari va o'zlari nurlantiriladi. Masalan, ekish oldidan chigitni gamma-nurlar va neytronlar bilan nurlantirish chigitning unuvchanligiga, g'o'zaning o'sib-rivoj-lanishiga, ko'sak tuguviga hamda chigitning seryog' bo'lishiga ijobiy ta'sir etishi isbotlandi.
Shuningdek, gamma-nurlar bilan ta'sir etilgan pillaning po'sti yaxshi tortilishi sababli ko'proq xom ipak chiqishi, tortishda ipak kam uzilishi, tortilib chiqadigan ipakning umumiy va uzluksiz uzunligining oshishi, gamma-nurlar bilan nurlatilgan tut bargi bilan boqilgan ipak qurtlarining pilla o'rashi ko'payishi, qurtlarning yashash qobiliyati yaxshilanishi aniqlandi.
“Nishonli atomlar” usulidan foydalanish.
«Nishonli atomlar» usuli radioaktiv izotoplarning kimyoviy xossalari o'sha elementning radioaktiv bo'lmagan izotoplarining kimyoviy xossalaridan farq qilmasligiga asoslangan. Radioaktiv izotoplarni ularning nurlanishiga qarab osongina payqash mumkin. «Nishonli atomlar» usuli biologiya, fiziologiya, tibbiyot va boshqa sohalarda ko'plab muammolarni hal qiltshda eng samarali usul bo'lib hisoblanadi. Bu usulning mohiyati quyidagidan iborat.
Yarim yemirilish davri katta bo'lmagan radioaktiv izotopning mikroskopik dozasini tekshirilayotgan sistema qismlarining biriga, masalan, o'simlik ildizi yaqinidagi tuproqqa, suv yoki havo oqimiga, tirik organizm to'qimalariga va hokazolarga kiritiladi. So'ngra radioaktiv nurlanish schyotchigi yoki boshqa biror qayd qiluvchi asbob yordamida berilgan sistemaga kiritilgan izotopning ko'chishi kuzatiladi. Bu kuzatishlarning natijalari tahlil qilinib, tekshirilayotgan sistemada o'tadigan jarayonlar to'g'risida boshqa bironta hozirgi usullar vositasida o'rganib bo'lmaydigan muhim ma'lumotlar olinadi.
Hozirgi kunda YaFI ning «Radiopreparat» korxonasida yod-131 bilan nishonlangan natriyli izotopik eritma, kapsulalarda natriyli yod, natriyli ortogippurat, albumin, albumin makroagregati kabi radiofarmatsevtik preparatlar ishlab chiqarilmoqda. Bu preparatlar organizmdagi qalqonsimon va so'lak bezlari, bosh miyadagi, jigar va taloqdagi shishlar, sirroz, gepatit, o't pufagi va boshqa kasalliklarni tashxis qilish va davolash uchun ishlatiladi. Fosfor-32 izotopi bilan nishonlangan natriy fosfat in'eksion eritmasi suyak metastazi (mikroblar yoki shish hujayralarining qon yoki limfatik yo'li bilan boshlang'ich joyidan organizmning boshqa joylariga ko'chishi)ni tashxis qilish va davolashda qo'llaniladi va hokazo. Qishloq xo'jaligida fosfor-32 izotopi bilan nishonlangan qo'shsuperfosfat o'simliklarda fosforning migratsiyasini o'rganish uchun qo'llaniladi.
Ma'limki, neft va tabiiy gaz uzoq masofalarga po'lat quvurlar orqali uzatiladi. Biror sababga ko'ra (quvurlarning biron joyi darz ketishi yoki ular bir-biriga yaxshi ulanmaganligi, yoxud eskirib, zanglab ketishi sababli) quvurlardan gaz sizib chiqishi mumkin. Hozir gaz sizib chiqayotgan joyni tezda topish mumkin. Buning uchun quvur ichidan oqayotgan moddaga (bizning misolimizda gazga) ozgina radioaktiv qo'shimcha qo'shiladi. Gaz sizib chiqayotgan joyga yetganda radioaktiv izotop tuproqqa o'tadi, nurlanishni qayd etuvchi ko'chma asbob esa bu joyni darhol aniqlab beradi.
Xulosa qilib shuni aytish mumkinki, radioaktiv izotoplar va nurlanish energiyasining qo'llanilishi haqida yuqorida keltirilgan g'oyat qisqa ma'lumotlar ularning xalq xo'jaligidagi ahamiyati juda muhim ekanligini ko'rsatadi. Shu sababli hozirda ma'lum usullar va asboblardan yanada kengroq foydalanish va ularni tako-millashtirish, yangilarini yaratish xalq xo'jaligi uchun nihoyatda muhim masalalardan hisoblanadi.
Kosmik nurlar haqida tushuncha.
Kosmik fazodan Yerga juda katta energiyali zarralar oqimi kelishini ko'pgina kuzatishlar ko'rsatadi. Bu zarralar oqimini kosmik nurlar deb ataladi.
Kosmik nurlarning mavjudligi XX asrning boshlarida quruq havoning ionlanishini o'rganishda payqalgan. Tajribalarning ko'rsatishicha, zaryadlangan elektroskop qalin qo'rg'oshin g'ilof ichiga joylashtirilganligiga qaramay o'z zaryadini yo'qotadi. Bu hodisaning sababini o'rganish kelib chiqishi Yerdan tashqarida bo'lgan, kuchli o'tuvchanlik qobiliyatiga ega ionlashtiruvchi nurlanishning mavjudligini aniqlashga olib keldi. Bu nurlanish Yerga kosmik fazodan kelishini avstriyalik olim V. Gess tomonidan o'tkazilgan tadqiqotlar tasdiqlaydi.
1912- yilda V. Gess har xil balandliklardagi ionlashtiruvchi nurlanishning intensivligini aniqlash maqsadida qayd qiluvchi asboblar bilan jihozlangan havo sharini uchirdi. (Kosmik nurlarning intensivligi deganda, birlik yuzadan bir sekundda o'tayotgan zarralar soni — zarralar oqimining zichligi tushuniladi). Shar 5 km balandlikka ko'tarildi. Shunday balandlikda nurlanishning intensivligi dengiz sathidagiga qaraganda ancha kuchli ekanligi aniqlandi.
Gess bunday natijaga asoslanib, havoni ionlashtiruvchi nurlanishning manbayi Yer atmosferasidan tashqarida bo'lishi kerak, degan xulosaga keldi. Keyingi tadqiqotlar bu xulosaning to'g'riligini to'la tasdiqladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, kosmik nurlar ta'sirida havoning ionlanish intensivligi Yerning sutkalik aylanishiga bog'liq emas ekan. Bu hol kosmik nurlanish Yerga kosmik fazoning barcha yo'nalishdagi sohalaridan kelishini bildiradi.
Olam fazosidan Yer atmosferasiga kirib keladigan kosmik nurlarni birlamchi kosmik nurlar deb ataladi. Kosmik nurlarning har xil balandliklardagi va har xil geografik kengliklardagi tarkibini aniqlash maqsadida ko'p tadqiqotlar o'tkazilib, ancha ma'lumot to'plangan. Birlamchi kosmik nurlarning kimyoviy tarkibini o'rganish va tahlil qilish shuni ko'rsatadiki, Yer atmosferasi chegarasida birlamchi kosmik nurlar turli massa soniga ega va bitta nukloniga taxminan 109÷1020 eV tartibida energiya mos keladigan atom yadrolaridan tarkib topgan ekan. Shuningdek, 1013 eV dan kichik energiyali birlamchi kosmik nurlarning 90 foizi protonlardan, taxminan 9 foizi geliy atomi yadrolaridan va qolgan 1 foizi esa og'irroq (litiy, berilliy, bor, uglerod va hokazo, to zaryad soni z=41 bo'lgan niobiy) elementlarining yadrolaridan iboratdir.
Birlamchi kosmik nurlarning kelib chiqishi haqida bir necha gipotezalar mavjud. Bu gipotezalar birlamchi kosmik nurlar energiyasi haqidagi ma'lumotlarga hamda radioastronomik ma'lumotlarga asoslanadi. Hozirgi vaqtda kosmik nurlar o'ta yangi yulduzlarning chaqnashi (potrlashi)dan hosil bo'ladi, degan gipotezani haqiqatga yaqinroq deb hisoblanadi. Galaktikamizda bir necha yuz yilda bir marta bo'ladigan bahaybat portlash - o'ta yangi yulduz paydo bo'lishidir. Shu portlash paytida og'ir element yadrolari yemirilib, protonlar, α-zarralar va boshqa yengil yadrolar — birlamchi kosmik nurlar hosil qiladi.
Kosmik nurlarning Yerga keltiradigan energiyasi uncha katta emas. Lekin birlamchi kosmik nurlarning ba'zi zarralari ulkan energiyaga (1019÷1020 eV tartibida) ega. Shunga qaramay, ularning faqat oz qismigina Yer sirtiga yetib kela oladi. Bunga, birinchidan, Yerning magnit maydoni, ikkinchidan, Yer atmosferasi jiddiy to'siq bo'ladi. Birlamchi kosmik nurlanish zarralarining Yer magnit maydonida magnit kuch chiziqlariga ko'ndalang ravishda harakat qilishida ularga harakat trayektoriyasini egrilovchi Lorens kuchi ta'sir qiladi. Past energiyali zarralarning trayektoriyasi kuchli egrilanadi, natijada magnit maydon bo'lmagan taqdirda Yerga yetib kelishi mumkin bo'lgan ayrim zarralar og'adi, Yerga yetib kelishi mumkin bo'lmagan zarralar Yerga tomon yo'naladi, uchinchi xil zarralar esa Yer shari atrofida murakkab trayektoriya bo'yicha aylanadi.
Birlamchi kosmik nurlanishning har qanday energiyali zarralari uchun Yer atmosferasi bartaraf qilib bo'lmaydigan to'siq hisoblanadi.
Gap shundaki, birlamchi kosmik nurlar Yer atmosferasiga kirganda atmosferaning yuqori qatlamlarida havoning azot va kislorod atomlari yadrolari bilan asosan noelastik to'qnashib, o'zining katta energiyasini yo'qotadi. Bunday to'qnashishlar yadro reaksiyalariga olib keladi, bu reaksiyalar natijasida yangi zarralar hosil bo'ladi.
Ikkilamchi kosmik nurlar
Birlamchi kosmik nurlanish zarralarining Yer atmosferasidagi havo atomlari yadrolari bilan o'zaro to'qnashishi tufayli sodir bo'ladigan yadro reaksiyalari natijasida ikkilamchi kosmik nurlar deb ataladigan zarralar oqimi vujudga keladi. Zarralarning bu oqimi tez protonlar, neytronlar, α-zarralar, π-mezonlar va yadrolarning bo'laklaridan iborat. Ikkilamchi protonlar va neytronlar yangi yadrolar bilan to'qnashib, yana yangi zarralar oqimini hosil qiladi. Yadroviy portlashning har keyingi bosqichida zarralar ko'payaveradi - kaskadli yadro quyuni vujudga keladi.
Ikkilamchi kosmik nurlarning paydo bo'lish sxemasini 2.2-rasmdagidek tasvirlash mumkin. Yuqori energiyali birlamchi kosmik proton atmosfera atomi yadrosiga uchib kelib uriladi va uni p va n nuklonlarga bo'lib yuboradi. Bunda bir vaqtda π± va π0-mezonlar uchib chiqadi. π±-mezonlar yemirilib, µ±-mezonlarga, neytrino va antineytrinoga aylanadi:
;
π0-mezonlar yemirilib, ikkita yuqori energiyali γ-fotonga ajraladi:
Ikkilamchi kosmik nurlarning ko'payishidagi eng muhim hodisalardan biri kaskadli elektron-pozitron-foton quyunimng hosil bo'lshidir (1.3.2- chizma). Yuqori energiyali γ-foton (I) biror atmosfera yadrosi bilan o'zaro ta'sirlashib, elektron-pozitron juftini yuzaga keltiradi. Hosil bo'lgan bu zaryadlangan zarralar jufti ularni yuzaga keltirgan γ-foton harakati yo'nalishida harakatlanadi. Paydo bo'lgan elektron va pozitronning energiyasi juda katta. Ular atmosferada tormozlanganda yuzaga kelgan γ-foton(II) ham yadro yaqinidan o'tayotganda ular bilan ta'sirlashib, yana elektron va pozitron juftini hosil qiladi va hokazo.
1.3.2-chizma. Ikkilamchi kosmik nurlarning paydo bo'lish sxemasi.
Boshlang'ich fotonning energiyasi juda katta (108÷1010 eV) bo'lgani uchun ikkilamchi zarralarning bir necha avlodi paydo bo'ladi, natijada ikkilamchi kosmik nurlarning kaskadli elektron-foton quyuni (elektromagnit kaskad) yuzaga keladi.
1.3.3-chizma. Kaskadli elektron-pozitron-foton quyunimng hosil bo'lshi.
XX asrning o'rtalaridayoq o'zbek olimlari akademik S. A. Azimov rahbarligida kosmik nurlarni tadqiq eta boshladilar va kosmik nurlar fizikasining rivojlanishiga salmoqli hissa qo'shib kelmoqdalar.
S.A. Azimov va uning shogirdlari tomonidan 1948- yilda kosmik nurlarning myu-mezonlar bilan muvozanatda bo'lmagan yumshoq elektron-foton komponentlari va nuklonlar vujudga keltiradigan elektron-yadro quyunlari kashf etildi. Kosmik nurlar zarralarining o'zaro ta'sirini tadqiq qilish maqsadida baland (Pamir) tog' ustida noyob qurilma o'rnatildi. Bu qurilmada zarralarning ko'pligi haqida, burchak va energiya bo'yicha taqsimlanishi haqida olingan asosli natijalar zarralarning yadrolar bilan o'zaro ta'siri haqidagi hozirgi zamon tasavvurlarining shakllanishida, adronlarning kvark strukturasini namoyon qilishda muhim rol o'ynadi. O'zbek kosmik olimlari birinchilar qatorida pionlarning yadrolarda noelastik difraksiyalanish jarayonlarini muntazam o'rganib bordilar va 1966-yilda ular tomonidan kashf etilgan protonlarning difraksion dissotsiatsiyasi jarayoni jahon olimlari tomonidan tan olindi.
Hozirgi vaqtda S.A. Azimov tomonidan yuqori energiyalar fizikasi sohasida tashkil etilgan ilmiy maktab kosmik nurlarni o'rganish bo'yicha o'z tadqiqotlarini davom ettirmoqda.
I. Xulosasi.
1. Vodorod atomi uchun Bor nazariyasi nazariy o’rganildi.
2. Ko’p elektronli atomlar uchun spektral qonuniyatlar o’rganildi.
3. Nurlanishning moddalarda kimyoviy ta’siri o’rganildi.
4. Mendeleyev davriy sistemasida elektronlar qobiqlarda joylashuvi o’rganildi.
|