Объяснение:
Нестабильная стабильность
Изотопией называют наличие у одного химического элемента атомных ядер разного состава. Так как число протонов у одного элемента фиксировано, его изотопы отличаются только числом нейтронов, и оно не может быть слишком большим или слишком маленьким: недостаток, а равно избыток нейтронов делает атомное ядро нестабильным. Изотопы обозначают названием элемента с числом, которое показывает суммарное количество нуклонов, протонов и нейтронов: например, уран-235 или гелий-3. В первом 92 протона и 143 нейтрона, во втором два протона и один нейтрон.
Термоядерный реактор ITER — экспериментальная установка, которая может стать прообразом электростанций будущего. Иллюстрация: iter.org
Тритий, водород-3, получают при облучении лития, и он в сочетании с дейтерием, стабильным изотопом водород-2, легче всего вступает в термоядерную реакцию. Энергетика будущего, как считают создатели международного экспериментального термоядерного реактора ITER, а также еще ряд коллективов, будет именно термоядерной. Дейтерия много в обычной воде, а лития для синтеза трития тоже предостаточно — этот элемент сейчас активно используется в аккумуляторных батареях, и его добыча давно освоена в промышленном масштабе. Термоядерные электростанции пока не построены из-за того, что мы пока не умеем долго удерживать плазму с температурой в десятки миллионов градусов. Однако ряд крупномасштабных проектов, вроде ITER или National Ignition Facility в США, позволяют всерьез рассматривать тритий как потенциальный энергоноситель будущего.
ITER — не просто проект, который будет реализован когда-нибудь в неопределенном будущем. Работы по строительству комплекса идут полным ходом. На снимке, сделанном в начале 2015 года, уже виден фундамент под будущий реактор. Иллюстрация: iter.org
Другие нестабильные изотопы уже сегодня применяются в медицине. На их основе синтезируют вещества, которые вводят в кровь пациента при поиске злокачественных опухолей. Радиоактивная метка накапливается раковыми клетками и «выдает» их при томографическом обследовании. Организм при этом получает некоторую дополнительную дозу облучения, однако связанные с этим риски несопоставимы с выгодами от своевременной диагностики.
Некоторые искусственные радиоактивные изотопы применяются в производстве компактных источников излучения, вживляемых прямо внутрь опухоли. Если изотоп дает альфа-лучи, которые хорошо задерживаются биологической тканью, источник выжигает только прилегающую к нему опухоль и почти не вредит здоровой ткани. Изотопы, дающие гамма-лучи, например кобальт-60, применяют и для дистанционного облучения опухолей.
Используемый при лучевой терапии контейнер с кобальтом-60. Радиоактивный изотоп обозначен буквой G и окружен многослойной защитой, которая минимизирует облучение персонала и пациентов. Иллюстрация: KDS4444 / Wikimedia
Еще искусственные радионуклиды используют при производстве радиоактивных источников для всевозможных технических исследований. Это и дефектоскопия, просвечивание различных деталей, и проверка состояния стенок скважины. Кроме того, ионизирующим излучением от кобальта-60 стерилизуют бинты и лекарственные препараты, а также уничтожают поселившихся в музейных экспонатах насекомых — радиация во многих случаях оказывается безопаснее ядохимикатов и сильных антисептиков.
Стронций-90 также применяют для изготовления радиоизотопных источников электроэнергии. Раскаленный энергией радиоактивного распада металл греет термоэлектрический преобразователь, который превращает тепло непосредственно в электрический ток. КПД такой схемы невысок, но зато она компактна и надежна, ее можно использовать для электроснабжения радиомаяков где-нибудь в далекой тундре. Или для электроснабжения космической техники.
За ураном и до фермия
Самые известный и полученный в наибольших количествах элемент после урана — плутоний. Он применяется в ядерном оружии, а также в описанных выше радиоизотопных термоэлектрических генераторах, РИТЭГах. Именно на плутонии работают многие аппараты, отправленные в дальний космос, а также марсоход Curiosity.
Инженер проверяет уровень радиации вблизи РИТЭГа для космического аппарата Cassini, который затем был отправлен к Сатурну и его спутникам. Обратите внимание, что на ней вовсе нет тяжелого защитного костюма. Это потому, что чистый плутоний дает лишь альфа-частицы, которые почти все задерживаются корпусом устройства. Радиационный фон вблизи генератора не создает угрозы для человека. Иллюстрация: NASA Иллюстрация: NASA
От фермия и далее
Возможных применений для них очень много, и уничтожение всего человечества — далеко не самая перспективная из них. Например, создание оружия против бактерий с заданными свойствами — тех самых бактериофагов вирусов проникать в клетку и встраивать свой геном в ДНК хозяина используют для генетической модификации: для этого из вирусной ДНК или РНК удаляют гены, ответственные за репликацию вирусного генома, и вставляют целевой ген. В результате получается так называемый вирусный вектор: он проникать в клетку, и внедряться в ее гены, но дальше жизненный цикл такого дефектного вируса прерывается. Клетка при этом получает новые гены, которые может использовать для собственных нужд.
Объяснение: