11-классники из школы № 44 Нижнего Новгорода, воспитанники Поволжского центра аэрокосмического образования (ПОЦАКО), разработали материал «Живой щит», призванный спасать от радиации как на Земле, так и в космосе.
Кого согреют лучи?
Наверное, никого не нужно убеждать в том, что радиация опасна для жизни и здоровья человека. Как выяснили в ходе работы над проектом юные исследователи, человечество получает облучение не только от искусственных источников радиации - в активных зонах АЭС, местах переработки и захоронения радиоактивных отходов, при ядерных взрывах и в местах проведения ядерных испытаний.
- Основную часть облучения население земного шара получает от естественных источников радиации, - говорит 11-классник Александр Ступаков. - И чаще всего избежать облучения не получается. Разные виды ионизирующего излучения (космические лучи) падают на поверхность нашей планеты из космоса и поступают от радиоактивных веществ из земной коры.
По словам Алёны Шамовой, ученицы школы № 44, альфа-излучение может быть опасно для глаз человека, но оно практически не способно проникнуть через кожу, бета-излучение может вызывать ожоги, а гамма-лучи - самые опасные, они вызывают лучевую болезнь, рак. Эти лучи воздействуют на организм на клеточном уровне, что приводит к изменению структуры хромосом, к генным мутациям, нарушению структуры ДНК.
Атомная энергетика бурно развивается во всём мире. Вот и в Нижегородской области планируют построить АЭС.
- Именно поэтому в современной науке остро стоит вопрос о надёжной защите человека от радиации, - поясняет старшеклассник Роман Копылов, капитан команды юных исследователей. - К сожалению, свинец и железобетон, используемые сейчас для защиты на атомных станциях, не только слишком тяжёлые и громоздкие. Они к тому же имеют свойство накапливать в себе радиацию и затем отдавать её.
Ребята решили найти принципиально новое решение этой проблемы.
Грибы под саркофагом
Их изобретение основано на последних разработках биоинженерии. По словам Романа, ребята опирались на американские исследования. В 2007 году группа исследователей под руководством Екатерины Дадачовой из Медицинского колледжа им. Эйнштейна (Нью-Йорк) обнаружила в районе Чернобыльской АЭС грибы, использующие для своего развития энергию радиоактивного распада. Это Cryptococcus (криптококкус) neoformans, Cladosporium (кладоспориум) sphaerospermum и Wangiella (Вангиелла) dermatitidis.
- Грибки не просто выдерживают радиацию, но используют эту энергию для своего роста. Их обнаружили даже внутри саркофага над 4-м разрушенным блоком на остатках графитовых стержней реактора. Концентрация чёрной плесени росла по мере приближения к источникам радиации, - рассказывает Роман Копылов. - Грибы усваивают радиоактивное излучение при помощи чёрного пигмента меланина.
Криптококкус, выдерживающий воздействие мощного излучения, и взят за основу разработки защитного материала от радиации, который ребята назвали «Живой щит». Это сложный композит, искусственно созданный, состоящий из нескольких компонентов, которые, объединившись, дают материалу новые свойства. Верхний слой «живого щита» состоит из полиоксидиазольных волокон, что обеспечивает термическую защиту. Затем идёт прослойка из стекловолокна (защита от высоких температур). Далее следует каучуковый слой, который защищает от гамма-излучения и от внешних механических воздействий. Также он придаёт материалу гибкость и механическую прочность. А за ним размещена чёрная плесень, заключённая в пористый графит.
- Мы выбрали именно графит, потому что он является адсорбентом и поглощает продукты жизнедеятельности гриба, - говорит капитан команды исследователей. - Кроме того, графит по своему строению содержит углерод и способен пропускать воздух, влагу. Всё это нужно для существования живого организма.
За грибами идёт снова каучук, пронизанный полиэтиленовыми нитями. На него нанесён хлорид гадолиния в виде кристаллов, что позволяет захватывать тепловые нейтроны. Каучук частично задерживает гамма-излучение, остатки использует плесень для своего развития.
Плесень в полёте
Изобретение, по мнению юных учёных, можно использовать в разных отраслях. К примеру, на космических кораблях:
- Сейчас практически нет защиты от радиации космонавтов на станции и в условиях открытого космоса. Наш материал можно использовать и в качестве дополнительного покрытия обшивки бытовых секторов и скафандров, - объясняет ученик 11-го класса Константин Штырков.
Ребята предлагают использовать их разработку в атомной энергетике для защиты подвижных и неподвижных механизмов и объектов, в том числе при ликвидации аварий. Кроме того, они уверены, что при угрозе ядерной войны «Живой щит» можно использовать при строительстве укрытий...
Уже сейчас проект нижегородских школьников вызвал интерес у научного сообщества. К примеру, консультирующий ребят Дмитрий Кряжев, доктор биологических наук, сотрудник Нижегородского НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Академика Блохиной, заинтересовался проектом и предложил провести ряд опытов по облучению плесени.
Проявили интерес к работе и в нижегородском «Атомэнергопроекте». Ребята хотят и дальше трудиться над «Живым щитом» и мечтают воплотить его в жизнь. Главное - чтобы идея была реализована в России, а не там, где это чаще всего бывает.
Компетентно
Александр Хробостов, директор Института ядерной энергетики и технической физики Нижегородского государственного технического университета:
- Очень понравился проект команды школы №44 «Живой щит». Его цель - концептуально новая разработка композитного материала для защиты от радиации.
Считаю, что интерес ребят к данной теме заслуживает поощрения. Нижегородские школьники не просто рассмотрели общие вопросы, связанные с радиацией, а сами предложили пути и варианты создания защиты от неё. Конечно, требуется конкретная проработка «Живого щита», проведение научно-технического и экономического обоснования проекта.
Это важная, кропотливая работа, и в данном направлении ведутся исследования. Надеюсь, в будущем эти ребята будут заниматься решением данной задачи, и, уверен, они добьются успеха.
Изабэла Порус, директор Поволжского центра аэрокосмического образования:
- Я считаю, что при определённой доработке и опытных исследованиях проект может получить практическое применение. Применение композиционных материалов сейчас очень актуально.
Предложения от учёных провести практические опыты уже говорит о том, что проектом заинтересовались. Возможно, ребята сделают этот проект предметом своих дальнейших исследований. Сейчас они будут готовить «Живой щит» для участия во Всероссийских научных «Зворыкинских чтениях», а также во Всероссийском молодёжном инновационном конвенте.
Депутаты предложили школьникам придумать способы энергосбережения