Некоторые способы использования исследовательских реакторов
Научные исследования с использованием нейтронов начались после того, как в 1932 году физик Джеймс Чедвик открыл нейтроны. К середине 1950-х годов применение нейтронов в научных исследованиях стало более распространенным, в особенности после того, как ученые начали внедрять методы рассеяния нейтронов. Сегодня нейтроны, производимые исследовательскими реакторами, используются в различных целях. Вот несколько возможных применений.
Рассеяние нейтронов — это метод анализа для изучения структуры и поведения твердых тел и конденсированных веществ. При взаимодействии с атомами в материи энергия и другие свойства нейтронов могут изменяться. Эти изменения могут использоваться для изучения структуры и динамики материи. Кроме того, свойства нейтронов делают их особенно полезными для изучения водорода, малых и крупных объектов и множества материалов, в том числе магнитных. Это полезно, в частности, для понимания механизма восстановления костей, изучения белков в мозгу, улучшения аккумуляторов и создания магнитов.
При анализе материалов нейтроны и рентгеновские лучи часто используются в сочетании, поскольку они дают взаимодополняющую информацию. Нейтроны чувствительны к более легким элементам, особенно к водороду в воде и к биологическому материалу, в то время как рентгеновские лучи более чувствительны к более тяжелым элементам, таким как железо в стали. Сочетание нейтронных и рентгеновских методов позволяет повысить чувствительность ко всем компонентам в образце или объекте.
Использование нейтронов для исследования материалов и их разработки способствует научному пониманию и развитию технологий в целом ряде областей — от электроники до медицины и создания способных выдержать экстремальные условия строительных материалов, например используемых в оборудовании для работы в космосе и на атомных электростанциях.
Исследовательские реакторы производят нейтроны, которые помогают ученым определять характеристики объектов культурного наследия, таких как картины и памятники. Основанные на нейтронах методы позволяют проводить различия между теми или иными видами используемых в художественных работах материалов, таких как краска, и определять элементный состав и текстуру артефактов, например горных пород. Эти методы называются ?неразрушающими испытаниями?, поскольку они позволяют исследователям изучать объекты, не причиняя им вреда.
Нейтронное облучение может использоваться для создания новых материалов, обладающих полезными свойствами. Например, кремний облучается нейтронами для изменения его проводимости, чтобы его можно было использовать в полупроводниках, предназначенных для работы на большой мощности.
Кроме того, исследовательские реакторы используются для производства радиоизотопов. Радиоизотопы — это нестабильные элементы, которые восстанавливают стабильность путем радиоактивного распада. В процессе распада выделяются различные виды излучения, которые могут быть использованы в медицине или промышленности.
Одним из наиболее распространенных способов применения радиоизотопов является диагностика и лечение болезней, в том числе онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний. Наиболее широко используемым радиоизотопом в медицине является технеций-99m, получаемый из радиоизотопа молибден-99 и применяемый для диагностической визуализации.