Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1984. július-december (17. évfolyam, 27-52. szám)
1984-07-20 / 29. szám
-> ÚJ szú 17 1984. VII. 20. TUDOMÁNYI :u5Ksi, TECHNIKA Napjaink emberének tudatában a „neutron“ szó szinte automatikusan a neutron-bombához kötődik. Vizsgáljuk meg, mi is a neutron valójában, és mit kapott az emberiség ennek a részecskének a felfedezésével. A neutron a protonnal együtt az atommag építőköve. Elektromosan semleges elemi részecske (elektromos töltésére csak egy felső határt sikerül megállapítani, amely az elektron töltésének 10- 18-szorosa, tehát elhanyagolhatóan kicsi. A kísérleti eredmények szerint a neutron jelentős mágneses momentummal bír, ezért felhasználható különféle anyagok mágneses struktúrájának a vizsgálatához. Szabad állapotban instabil, radioaktív bomlással, elektron és antineutrínó kibocsátásával protonná alakul át 10,80- 0,16 perc felezési idővel. A neutronnál könnyebb bomlástermék, a proton stabilitásának köszönhető az anyag atomokká, molekulákká s végeredményben bonyolultabb biológiai rendszerekké való szerveződése. Ha a proton nem lenne stabil részecske, az élet sem jelenhetett volna meg soha a világ- egyetemben. A maganyag sajátosságainak a megértéséhez, az atommag és az elemi részecskék elméletének a megalkotásához elengedhetetlen a neutron tulajdonságainak minél részletesebb ismerete. Az elektromos töltés hiánya lehetővé teszi, hogy a neutron könnyen behatoljon bármilyen atommagba, és ott magreakciót hozzon létre, protonok, alfa-részecskék vagy gamma-sugarak kibocsátását idézze elő. Segítségével közvetlenül vizsgálhatók az atommagokat összetartó magerő tulajdonságai és az atommagok szerkezete is. A neutronok hatására nagy valószínűséggel végbemegy a nehéz atommagok (pl. U, Th) hasadása. Ezek felépítése ugyanis energetikailag nem a legkedvezőbb, mivel atommaguk sok protont tartalmaz. A protonokat és neutoronokat a magba a rendkívül erős magerők tartják együtt. A magerők a pozitív töltésű protonok között fellépő elektromos Cou- lomb-taszítást csak nehezen tudják ellensúlyozni. Bizonyos protonszám fölött a taszítás túlsúlyba kerül a vonzáshoz képest; a mag instabillá válik. Ezen az alapon csak a periódusos rendszer könnyebb elemei létezhetnének a természetben. Szerencsére az atommagok „kitalálták azt a trükköt“, hogy a protonok számához képest egyre több neutront kötnek meg, így a sok neutron vonzó hatását a kevesebb proton taszító hatása nehezebben tudja kompenzálni. Azonban ez a trükk is csak a 92-es rendszámú uránig tudja felépíteni a természetes elemeket. Az urán 235-ös izotópja pl. már egy termikus neutoron (mely átlagos energiája 0,025 eV) befogása után széthasad. Maghasadásakor a hasadási termékek mellett átlagosan 2,5 új neutoron is keletkezik. Ezek a neutronok a láncreakció összekötő láncszemei, melyek során újabb magok hasadhatnak szét. A maghasadás energiatermelő folyamat, egy atommag felhasadásakor kb. 190 MeV-nak megfelelő energia szabadul fel. A láncreakcióban a neutronok száma a másodperc tört része alatt annyira megnő, hogy képesek 10-20 kg 235 U összes atomját elhasítani. Ez óriási energia felszabadításával jár, melyet a Hirosimára és Nagaszakira ledobott atombombák pusztító ereje bizonyít. A neutronok számának növekedését persze meg is gátolhatjuk. Elnyelethetjük vagy kivezethetjük őket a kritikus térfogatból, így az energiafelszabadulás korlátozottá és szabályozhatóvá válik. A megfékezett hasadási energia az atomreaktorokban hő formájában szabadul fel. A keletkezett hő gőzt fejleszt, a gőz a turbinát a turbina pedig áramfejlesztő generátort hajt. 1954-ben a Szovjetunió az atomenergia békés célú felhasználási lehetőségét demonstrálta az első atomerőmű üzembe állításával. 1960-ban pedig vízre bocsátották a Leninről elnevezett első atommeghajtású jégtörő hajót. Később tengeralattjárók és óceánjárók energiaigényét is a hasadási energiával elégítették ki. A közeljövőben még nagyobb szerep juthat a világ energiagondjainak megoldásában a maghasadási elv alapján, neutronokkal működő erőműveknek. A láncreakció és a hasadási neutronok másik „alkalmazási területe“ a hadászat. Minden nukleáris fegyver - az atombomba, a hidrogénbomba vagy a neutron- bomba - robbanásának elkerülhetetlen velejárója intenzív neutronsugárzás, mely az élő szervezetekre káros. A neutron közvetlenül ugyan nem roncsolja az élő anyagot, de energiáját átadja az élőlényekben levő víz hidrogénatommagjaival való ütközéskor a protonoknak, melyek az élő szöveteket elpusztítják. Maga a neutoron- bomba abban különbözik az atom vagy a hidrogénbombától, hogy mechanikai romboló hatása viszonylag csekély (az épületek és más létesítmények nem károsodnak jelentősen), sugárhatása viszont elég nagy az élőlények elpusztításához. Pl. az 1960 körül javasolt kalifornium bomba robbanásereje 2:3 nagyságrenddel kisebb, mint a klasszikus hasadási bombáé, viszont a hasadásonként keletkezett neutronszám nagyobb: 3,8. (Az uránnál csak 2,4). Végül is a robbanás energiájából hozzávetőleg kétszer annyi jut a neutronokra, mint az urán esetében. (A robbanás energiájának többi része mechanikai rombolásra és hősugárzásra jut). Nehéz még elgondolni is, hogy a kézigránátnál valamivel nagyobb ólumburokból kiszabaduló neutronok, láthatatlan kaszásként végigsöpörve sok száz méteres körzeten, minden élőlény azonnali halálát okozhatják. Nem beszélve a későbbi következményekről, mint a sugárhatás okozta rákkeltés, torzszülések, stb. Csakis az emberiségen múlik, kiengedi-e palackjából a pusztításnak ezt a tossz szellemét. A neutron azonban az emberiség segítségére, szolgálatára hivatott, nem pedig az elpusztítására. Ékes bizonyítéka ennek a neutronok közvetlen felhasználása az iparban, a biológiában és az orvostudományokban, az egyetemi oktatásban és egyéb területeken. Az iparban a neutronok segítségével előállított radioaktív izotópokat széleskörűen alkalmazzák a gyártási folyamatok irányításában, ellenőrzésében, folyamatos vastagság-, sürüségmérésnéí, minőségellenőrzésnél. Mindezek lehetővé teszik a legmodernebb számígtógépes technika bevezetését is, mely a termelést gyorsítja, a termékek minőségét javítja, A neutoronok alkalmazásának egyik legnagyobb sikere ezen a területen az aktivációs analízis, mely nagy érzékenységű roncso- lásmentes anyagösszetétel-vizsgálatokat tesz lehetővé. Abban különbözik más analitikai eljárásoktól, hogy nem az atomok elektronhéjával való kölcsönhatáson, hanem magreakción alapul, így érzéketlen a minta kémiai és fizikai állapotára. Megalapítójának a magyar származású Hevesy György Nobel-díjas tudóst tartják, aki első kísérleteit e területen 1936-ban végezte el. Az analízis elve a következő: A vizsgálandó anyagot nagy inte- zitású neutoronsugárzás hatásának tesszük ki. A minta anyagának elemei radioaktívakká válnak. A keletkezett radioaktív izotópok mindegyike jellegzetes felezési idővel, sugárzással és energia- spektrummal rendelkezik, ami lehetővé teszi a kérdéses elemek azonosítását a besugárzott mintában. A sugárzó komponensek túlnyomóan gamma-sugárzást bocsátanak ki, melynek alapján gammaspektrométerrel meghatározhatók az összetevők. Erre a célra kitűnően alkalmazhatók pl. a nagy felbontóképességű Ge(Li) félvezető detektorok. Bizonyos elemek 1 grammnyi anyagban 10-13 grammos koncentráció esetén is meghatározhatók! Fontos szerepe van ennek a módszernek' nagy tisztaságú anyagok (pl. félvezetők) előállításánál. Az aktivációs analízis nagy előnye a gyorsaság. A Martin-kemencében levő acél mechanikai tulajdonságait befolyásoló oxigéntartalom meghatározását gyors-neutron aktivációs analízissel 2 perc alatt el lehet végezni, míg más analitikai módszerekkel ugyanez több órát is igénybe vesz, ami kizárja a termelési folyamatba való beavatkozás lehetőségét. Az aktivációs analízis felhasználható a biológiai anyagok mikroelem-tartalmának a meghatározására is. A mikroelemek koncentrációja a szövetek egészséges vagy kóros állapotáról ad felvilágosítást. A neutronok terápiái alkalmazása is sikereket hozott. Jelentős eredmények születtek a rák és a dagánatos betegségek besu- gárzásos gyógyítása terén. Állatkísérletekben, pl. egereken agydaganatokat kezeltek neutronbesugárzással. A kezelt egerek 62 %-a életben maradt, míg a be nem sugárzottak mind elpusztultak. Előnyösen kihasználhatóaz aktivációs analízis módszere a környezetvé- de/emben is. Az utóbbi évek jelentős eredménye a Mezei Ferenc által 1972-ben felismert neutronspin-visszhang (Neutron Spin Echo - NSE) módszer. Azún.,, Mezei- tekercs“ segítségével egy adott neutronnyalábban a spinek iránya a külső mágneses térhez képest tetszőlegesen beállítható. A kezdetben ideálisan polarizált neutronnyaláb a tekercset elhagyva teljesen de- polarizálttá válik. A külső mágneses tér változtatásával és egy újabb „Mezei-tekercs“ közbeiktatásával elérhetjük, hogy visszakapjuk az eredeti polarizált nyalábot. (A mágneses momentum ezalatt ugyanannyit fordul visszafelé, mint előre.) A teljes kezdeti polarizáltság nem áll vissza akkor, ha a tekercsek közé anyagmintát helyezünk el. Az, hogy milyen mértékben áll vissza a teljes polarizáltság, függ a minta atomjainak belső mozgásától. Az NSE módszer számos olyan jelenség vizsgálatát teheti lehetővé, melyek eddig nem voltak műszeresen tanulmányozhatók. Lehetővé válik például a polimer molekulaláncok rezgésének és az őket felépítő atomok relatív elmozdulásainak tanulmányozása. Nagyságrendekkel javítható a neutron elektromos dipólmomentumának mérése, melynek léte a természet alapvető szimmetriáinak sérülésével hozható kapcsolatba. A neutronfizika izgalmas következtetései bonyolult, összehangolt tevékenység végső eredményei, mögöttük a kísérleti és elméleti munka hatalmas erőfeszítései állnak. A csodálatos „varázspálca“ - a neutron - érintésére emberek százezréi pusztulhatnak el, de a „pálca“ hatalma másra is képes: óvni, építeni, gyógyítani tud. Ez a hatalom van az emberek kezében. VÖRÖS ZOLTÁN ELLENSÉGÜNK A NEUTRON? A cukornád hulladékmentes hasznosítása Ezidáig a cukornádból csak cukrot, melaszt és alkoholt állítottak elő. Az új hulladékmentes feldolgozási eljárás lehetővé teszi az egész növény hasznosítását, s így a hagyományos termékeken felül további anyagokat lehet belőle előállítani, melyek élelmiszerek, takarmányok és ipari termékek alapanyagaként hasznosíthatók. Az új technológiát a jamaicai cukorgyádó kutatóintézet és az Intercane vállalat fejlesztette ki közösen. Az új módszer alapján a növényszárakat 25 cm hosszúságúra vágják, majd az anyagot hengerek közé juttatják, hogy a háncsréteget eltávolítsák a bélszövetektől. A bélszövetből orsós présekben extrahálják a kb. 45 százalékos víztartalmú cukornedvet. A háncsszövetekből pedig deszkákat állítanak elő, amelyek sokkal tartósabbak és keményebbek, mint a hagyományosan préselt növényszárakból készültek. Fajsúlyúk 673 kg/m3, de sokkal könnyebbek is előállíthatók (192 kg/m3), melyek kitűnő szigetelési tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezeket különböző típusú vakolatok, illetve alumínium fedöle- mezek alá lehet szigetelőrétegként alkalmazni. A bélszöveteket az extrak- ció után 5 százalék nedvességtartalomra szárítják, mely- a kérődzők takarmánykeverékének alapanyagául szolgál. A nátron-lúgoskezelés pedig javítja az emészthetőségét, kiegészítve melasszal, szervetlen sókkal, vitaminokkal és karbamiddal. A cukornedv világosabb és tisztább a hagyományos eljáráshoz viszonyítva. Jellegzetes ízű, arany amorf porcukor állítható elő belőle melléktermék (melasz) nélkül. A cukornedv lehetőséget ad a folyékony édesítő szerek (szirupok) készítésére is 78°Bx szaharóz-tartalommal, amely iránt az ipar és a háztartások részéről nagy az érdeklődés. A kísérletben 63 ezer tonna cukornádat dolgoztak fel. Hagyományos módszerrel ebből Jamaicában 6ezertonna cukrot szoktak előállítani. Az új technológiával 8,4 ezer tonna cukorszirupot (78°Bx), 6,8 ezer köbméter préselt lemezt, 11 ezer tonna takarmányt és 57 tonna nyersviaszt állítottak elő. A nehéz lemezek helyett ebből a cukornádmennyiségből 105 ezer darab 244,5x122.0x7,5 cm-es lap lenne előállítható, amely ezer kétszobás lakás külső és belső szigetelésére lenne elengendő. A jamaicai kormány Ígéretet tett az előállított összes lap felvásárlására az új technológia bevezetésének első két évében. -dánÉrdekességek, újdonságok EJKOZAPENTAENSAV TENGERI SÜNBŐL Az ejkozapentaensavat (C19H29COOOH), a prosztaglandinok bioszintézisének eme fontos kiindulási anyagát az embergyógyászat is hasznosítja, egyebek között szív- és érrendszeri betegségek gyógyítására. Ez ugyanis a többi zsírsavnál hatásosabban csökkenti a vér triglicerit- és koleszterinszintjét, gátolja a véralvadást és - ezzel - a vérrögök kialakulását. Bár az ejkozapentaensav a természetben viszonylag sok helyütt föllelhető, mesterségesen létrehozni meglehetősen nehézkes és bonyolult feladat. A Szovjetunió Tudományos Akadémiájának Távol-keleti Tudományos Központjában két biológus arra a felismerésre jutott, hogy a Szovjetunió csendes-óceáni partszegélyén élő tengeri sünnek, a Strongylocentrotus intermediusnak a nemi mirigyeiben, emésztőszerveiben és páncéljában meglepően sok az ejkozapentaensav. (A Szovjetunióban és Japánban ezt a tengerisünfajt az élelmiszeripar már eddig is hasznosította: nemi mirigyeiből készítik az ínyenccsemegének számító „tengersün-kaviárt“.) E sünök nemi mirigyeiben az ejkozapentaensav mennyisége az összes bennük levő zsírsavnak több mint a 30 százalékát teszi ki. A legtöbb ilyen sav a hím tengeri sünök mirigyeiben található. A kutatók az ejkozapentaensavat a tengeri sünök szerveiből és szöveteiből ezüstsókkal átitatott szilikagéllel vonták ki, s így 97-98 százalékos tisztaságú savat sikerült kapniuk. (Priroda) Egy csomó csomó- csomó nélkül Egy svéd vállalat két poliészter kötelet úgy „font össze“, hogy azon a kötél hosszában bárhol készíthető laza vagy szoros hurok. így nincs szükség arra, hogy csomót kössének. A RunLocknak elnevezett kötél alkalmas zászló- felhúzónak, kikötő- és vontatókötélnek, de használható biztosítókötélként is tűzoltók és háztetőkön dolgozó munkások számára. A RunLock kötél egyelőre 5 m-es hosszúságban készül, mintegy 1 tonnás húzószilárdsággal. (Sweden Now) KERÁMIACSONT A kerámia rugók és gépalkatrészek után a Mitsubischi Mining and Cement Co. vegyi úton szintetizált csontot állított elő kalcium és egyéb fémek szervetlen sóiból. A műcsontot a Tokiói Egyetem és a Kiotói Egyetemi Kórház segítségével öt év alatt fejlesztették ki. Az új csont jobb az eddig rozsdamentes acélból és egyéb fémekből készült protéziseknél. Nem okoz biológiai problémákat és ionkiválást. Az új műcsontot hároméven át eredményesen próbálták í kutyákon, nyulakon, patkányokon és egereken. A gyártó cég reméli, hogy az új anyagot 3-4 év múlva, eredményes klinikai kísérletek után szállíthatja. (Industral Minerals)
