Наряду с положительно заряженными протонами в ядре присутствуют электрически нейтральные частицы – нейтроны. Сумма числа протонов и нейтронов определяет массовое число ядра, обычно обозначаемое как A. Если обозначить число нейтронов в ядре как N, то A=Z+N. Для большей части химических элементов, каждый из которых однозначно определяется числом протонов и тем самым – номером в периодической системе, – возможно разнообразие массовых чисел, т. к. в ядре атома данного элемента может быть разное число нейтронов.
Так, для водорода число протонов равно единице, а число нейтронов может быть равно либо нулю, либо одному, либо двум. Соответственно, массовые числа ядер водорода могут быть равны единице (один протон), двум (протон плюс нейтрон) или трем (один протон плюс два нейтрона). Эти разновидности атомов водорода, отличающиеся по массе, но имеющие одинаковый электрический заряд, и называются И. водорода. Тот или иной И. принято именовать названием рассматриваемого элемента с добавлением значения массового числа: водород-1 (легкий водород), водород-2 (тяжелый водород, он же дейтерий), водород-3 (сверхтяжелый водород, он же тритий).
От массовых чисел зависят ядерно-физические свойства И.: ядра легкого водорода и дейтерия стабильны, ядра трития подвержены радиоактивному распаду.
Для урана при зарядовом числе и, соответственно, при числе протонов в ядре, равным 92, число нейтронов может быть равно 142, 143 и 146; т. е. массовые числа могут быть равны 234 (уран-234), 235 (уран-235) и 238 (уран-238). И. уран-235 является единственным в природе материалом, в массе которого возможна самоддерживающаяся цепная реакция деления. Из урана-238 при облучении его нейтронами может быть получен не наблюдаемый в природе химический элемент – плутоний.
Примеры первых восьми химических элементов и урана с их природными изотопами приведены в таблице.
Близким по значению к понятию И. является понятие нуклид. В записях В.А. Легасова это фактически синонимы.
Таблица 1. Природные изотопы некоторых химических элементов.
ИЗОТОПНЫЙ СПЕКТр – в записях В.А. Легасова понятие ИС употребляется как синоним понятия «изотопный состав». В общенаучном смысле «спектр» означает «распределение». При ЛПА на ЧАЭС задача определения ИС гамма-фона состояла в определении состава радиоактивного выброса по отдельным видам изотопов – йод, цезий и т. п. – с целью оценки состояния ядерного топлива, оставшегося в развале реактора, и прогноза радиационной обстановки.
Институт атомной энергии (ИАЭ) им. И.В. Курчатова – научно-исследовательский институт, многопрофильный научный центр, занимающийся исследованиями в области ядерной физики и в других областях науки. Стал первой специализированной научной организацией, созданной в рамках советского атомного проекта. На основе фундаментальных исследований, выполненных в ИАЭ, был осуществлен полный цикл работ по созданию в СССР атомного оружия.
Институт выполнял роль организации – научного руководителя целого ряда проектов ядерных реакторов гражданского назначения различного типа, в т. ч. реактора РБМК-1000. Здесь в большом объеме проделаны исследования по управляемому термоядерному синтезу. В советское время ИАЭ возглавляли Игорь Васильевич Курчатов (в 1943-1960), Анатолий Петрович Александров (1980-1989), Евгений Павлович Велихов (1989-1992). Имя И.В. Курчатова присвоено ИАЭ в 1960 г.
В работах по ЛПА на ЧАЭС приняли участие 672 специалиста ИАЭ. При Правительственной комиссии работала сформированная в ИАЭ экспертная группа, первым председателем которой был первый заместитель директора ИАЭ Валерий Алексеевич Легасов.
В 1991 ИАЭ был преобразован в Российский научный центр «Курчатовский институт» – РНЦ КИ; с 2010 г. – Национальный научный центр «Курчатовский институт».
ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ, ИИ – излучение, способное при прохождении через вещество вызвать ионизацию его атомов (об атомах и ионах см. Атом). Именно оно называется радиацей в узком смысле. Основными видами ИИ, учитываемыми при обеспечении радиационной безопасности, считаются альфа-, бета-, нейтронное, рентгеновское и гамма-излучение.
Альфа-излучение – поток альфа-частиц, представляющих собой ядра атомов гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов и несущие положительный электрический заряд. Образуется при радиоактивном распаде тяжелых ядер. Бета-излучение – поток бета-частиц, т. е. свободных электронов, несущих отрицательный заряд. Образуется при радиоактивном распаде. Нейтронное излучение – поток свободных нейтронов – частиц, имеющих внутриядерную природу и электрически нейтральных. Образуется в реакции деления тяжелых ядер в активной зоне ядерного реактора. Рентгеновское излучение – поток фотонов (квантов). Образуется при торможении в веществе потока электронов, имеющих высокую энергию. Гамма-излучение – тоже электромагнитное, поток квантов-фотонов, образующихся при ядерных превращениях – делении тяжелых ядер и радиоактивном распаде.
ИИ находит широкое применение в различных сферах человеческой деятельности. Первым видом ИИ, нашедшим применение на практике, оказалось рентгеновское. (См. также Гамма-дефектоскопия.)
Взаимодействуя с веществом, ИИ, выбивая электроны из электронных оболочек атомов, превращает электрически нейтральные атомы в положительно заряженные ионы. Вещество, в составе которого присутствуют ионизированные атомы, приобретает свойства, нехарактерные для его исходного состояния: напр., непроводящие материалы становятся проводниками электричества.
Биологическое действие ИИ выражается в ионизации молекул воды, присутствующей в живой ткани и составляющей до 70 % ее массы. При этом образуются агрессивные водородосодержащие соединения – свободные радикалы и перекись водорода, – нарушающие биохимические процессы и приводящие к массовой гибели клеток (см. Лучевое поражение). Количественной мерой воздействия ИИ на вещество является доза.
КАНАЛЬНЫЙ РЕАКТОР, реактор канального типа – ядерный реактор, в активной зоне которого движение теплоносителя осуществляется, в отличие от реакторов корпусного типа (см. Корпусной реактор), не единым потоком, а через множество технологических каналов. Технологический канал в простейшем случае представляет собой трубу цилиндрической формы. В технологических каналах расположено ядерное топливо, для съема тепла с которого и организована циркуляция теплоносителя. В части каналов расположены органы регулирования.
Активная зона КР выглядит как массив замедлителя, который пронизан множеством каналов. Каналы образуют регулярную структуру – решетку. Расстояние между каналами – шаг решетки – является характерным конструктивным параметром канального реактора.
