Области применения радиационно-биологической технологии

ВВЕДЕНИЕ

Развитие фундаментальных исследований в области радиобиологии в настоящее время открыло новые, широкие перспективы использования радиобиологических явлений и закономерностей в самых разнообразных сферах практической деятельности человека –сельском хозяйстве, пищевой и микробиологической промышленности, медицине, охране окружающей среды. Использование ионизирующего излучения в этих отраслях возможно благодаря удачному сочетанию радиационно-технологических процессов с эффективными конструкциями различных установок для облучения. Прикладная радиобиология использует результаты фундаментальных исследований тех радиобиологических явлений, которые могут быть положены в основу определенных технологических процессов, разработку методов и определения параметров проведения процессов радиобиологической технологии (РБТ) в оптимальных условиях, а также разработку и создание методов, устройств и установок для проведения этих технологических процессов при обеспечении условий радиационной безопасности.

Проблемы прикладной радиобиологии сводятся, с одной стороны, к дальнейшему поиску радиобиологических явлений, которые могут быть использованы в практической деятельности, а с другой стороны – к более широкому внедрению новых радиационно-биологических технологий в практику. В прикладной радиобиологии используется рентгеновское излучение, гамма- и бета-излучение, электронное и нейтронное излучение. В РБТ применяют ионизирующие излучения с энергией, не превышающей 10 мэВ, при которой в облученном объекте не возникает наведенной радиоактивности. Наиболее часто используют излучение с энергией от 0,5 до 5 МэВ.

РАДИАЦИОННО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Области применения радиационно-биологической технологии

Применение современных достижений ядерной физики в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии, а также в других отраслях сельского хозяйства развивается в следующих направлениях:

во-первых, ионизирующее излучение используют как процесс радиационно-биологической технологии (РБТ), в том числе:

а) мутагенное действие ионизирующего излучения применяется в селекционно-генетических исследованиях в области растениеводства, животноводства, микробиологии и вирусологии;

б)стимулирующее действие радиации используют для радиационной стимуляции растений с целью ускорения их развития и повышения урожайности, повышения хозяйственно полезных качеств птицы, радиационной стимуляции животных, рыбы и других организмов с целью повышения их выживаемости, ускорения роста, увеличения массы тела и улучшения качества продукции;

в) ионизирующее излучение используют при производстве кормов и кормовых добавок для сельскохозяйственных животных;

г)бактерицидное или летальное действие ионизирующих излучений применяют для радиационной стерилизации ветеринарных принадлежностей, бактерийных препаратов, получения радиовакцин, радиационной стерилизации сельскохозяйственных животных и насекомых-вредителей, продления сроков хранения продукции животноводства и растениеводства, ускорения медленно идущих процессов в пищевой промышленности, радиационного обеззараживания навоза и навозных стоков животноводческих, птицеводческих и звероводческих комплексов, а также сырья животного происхождения при инфекционных заболеваниях;

во-вторых, ионизирующие излучения используют в медицинской промышленности, для диагностики и лечения болезней человека и животных;

в-третьих, радионуклиды применяют как индикаторы (меченые атомы) в исследовательских работах в области физиологии и биохимии животных и растений, а также в разработке методов диагностики и лечения болезней животных;

Радиационно-биологические технологии широко используются в растениеводстве. При этом применение ионизирующих излучений для облучения объектов растениеводства основано на эффектах радиостимуляции, которые проявляются при облучении в дозах 3-40 Гр. РБТ в растениеводстве наиболее часто применяют для предпосевного гамма-облучения семян с целью ускорения роста и развития, увеличения урожайности и улучшения его качества, а также для повышения всхожести некондиционных семян и семян, требующих стратификации (семена косточковых растений).

Для методов гамма-облучения характерно, во-первых, простота и постоянство действия облучения, во-вторых, точная доза облучения, в-третьих, равномерное облучение большой массы семян благодаря высокой проникающей способности, в-четвертых, совместимость облучения с обычными агроприемами при посеве, в-пятых, низкая энергоемкость процесса облучения.

В качестве источников излучения используют гамма-установки с радионуклидами кобальта-60 и цезия-137, ускорители электронов с энергией до 10 МэВ, источники излучения, связанные с ядерными реакторами (радиационные контуры, частично или полностью отработанные ТвЭЛЫ, которые являются радиоактивными отходами атомной энергетики. Наиболее широкое применение в РБТ получили гамма-установки радионуклидов кобальта-60 и цезия-137. Эти радионуклиды имеют длительный период полураспада, который у цезия-137 составляет 30 лет, у кобальта-60 5,27 года, а также сравнительно высокую проникающую способность гамма-излучения, которое не создает наведенной радиоактивности в облучаемых объектах. Физико-механические свойства гамма-установки с этими радионуклидов можно длительно эксплуатировать. Использование ускорителей дает возможность получения высокой мощности пучка, экономичность и безопасность, потому что излучения генерируются периодически, а не постоянно, как у гамма-нуклидных установок. Радиационные контуры и ТвЭЛЫ применяют в РБТ только для экспериментальных целей. Для нужд сельского хозяйства и научных исследований в области РБТ создан ряд передвижной и стационарной техники: передвижные гамма-установки типа «Колос», «Стебель», «Гамма-панорама», которые монтируются на автомобилях или автоприцепах. Источником излучения у них является цезий-137, запаянный в двойную ампулу из нержавеющей стали, и находящийся за защитным экраном в нерабочем положении установок. «Колос» и «Стебель» используется для предпосевного облучения семян зерновых, зернобобовых, технических и других культур в условиях хозяйств, а «Гамма-панорама» – для облучения сельскохозяйственных растений и животных с целью мутагенеза и стимуляции их роста и развития. Стационарные установки типа «Гамма-поле» и «Стерилизатор» с источником кобальта-60 предназначены соответственно для длительного и разового облучения растений в селекционной работе и для стерилизации в промышленных масштабах ветеринарных и медицинских материалов и инструментов. Стационарная установка типа «МХР» используется для микробиологических и радиационно-химических исследований, а «Генетик» – для стерилизации насекомых-вредителей.