Сегодня мы воспринимаем радиоактивность как угрозу для всего живого, и надо сказать, что эти опасения не беспочвенны. Неоднократные аварии на ядерных объектах, Чернобыльская катастрофа, последствия ядерных испытаний и, конечно, бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, дали материал для исследований влияния радиации на организм человека. А ведь чуть более 100 лет назад об опасности, которую представляет радиация, люди не имели никакого, даже смутного, представления.
Неизвестное вещество
В 1896 г. французский физик Анри Беккерель, проводя эксперименты с солями урана, обнаружил, что фотопластина, которая лежала рядом с ними, оказалась засвечена. При этом и пластина, и сами соли были упакованы в непрозрачный материал. Беккерель предположил, что ряд элементов могут быть источником излучения, для которого не нужна внешняя причина — ни обработка светом, ни изменение температуры, ни какое-либо другое воздействие. Согласно этому предположению, уран испускал лучи самопроизвольно, эта способность была свойством самого химического элемента. Так была открыта радиоактивность, а лучи получили название «беккерелевых».
Открытием заинтересовались супруги-физики Мария и Пьер Кюри. Они, в частности, измеряли интенсивность излучения различных минералов и солей. Наибольшая радиоактивность отмечалась у урановой смоляной руды (урановая смолка, настуран), и давал эту интенсивность не только сам уран, но и какой-то ещё элемент. Мария Кюри, которая, помимо физики и математики, изучала также химию, решила исследовать, какие вещества из известных на тот момент обладали радиоактивностью. Выявила уран и торий, но в урановой руде был и более активный элемент. Вычислив новое вещество теоретически, Пьер и Мария Кюри решили, что смогут выделить его из урановой смолки.
Новый элемент
Суть работы была в том, чтобы постепенно удалять из урановой руды химические элементы, которые там точно присутствовали: свинец, висмут, медь, мышьяк, сурьму и некоторые другие. То, что осталось бы после всех манипуляций, и должно было быть новым элементом.
Мария Кюри растворяла руду в различных веществах (кислотах и щелочах), нагревала, пропускала через неё ток, выпаривала, отделяла выпадающие осадки и один за другим удаляла не радиоактивные компоненты. Всё это Кюри проделывала до тех пор, пока у неё не оставалась лишь черная плёнка на стекле пробирки. Она отличалась высокой радиоактивностью и содержала некий элемент, который не был ни ураном, ни торием. Впоследствии он получил название полоний (по родине Марии Кюри Польше).
При более тщательном анализе элементов, которые были в составе урановой руды, Мария обнаружила, что на стадии выделения бария в смеси с ним был ещё один радиоактивный элемент. Он получил название радий.
И радий, и полоний удавалось получить в микроскопических количествах. Кюри понимали, что, чтобы их исследования имели ценность и научный вес, нужно получить некую ощутимую массу веществ, тонкой плёнки на стекле недостаточно. В итоге барон Эдмон Ротшильд оплатил покупку на Иоахимстальских урановых рудниках в Австрии 10 тонн так называемых «хвостов» — отходов, которые оставались после извлечения из урановой руды урана (он использовался для производства особых видов стекла). Сырья теперь было более чем достаточно, вот только переработать эту массу предстояло всего двум учёным.
Грамм радия за годы труда
Руководитель школы, в которой преподавал Пьер Кюри, разрешил хранить «хвосты» в сарае, который совершенно не был приспособлен для научной работы: холодный, с щелями в стенах и потолке, без вентиляции. Но это уже было удачей, потому что 10 тонн грязной землистой массы нельзя было оставить просто под открытым небом. Супруги Кюри переработали сырьё вручную, работа продолжалась четыре года. Только операций по кристаллизации было проведено около 10 тысяч. В какой-то момент Пьер занялся изучением полученных элементов, а обработку руды Мария вела в одиночку. Из тонны «хвостов» она получала 0,1 грамма хлорида радия. К концу 1903 г. супруги смогли получить с рудников ещё урановую смолку и договорились о её переработке уже на предприятии.
Что интересно, параллельно с Кюри радий открыл и другой учёный — немецкий химик Фридрих Гизель. Его метод выделения химического элемента оказался проще и короче, чем у Марии Кюри, и именно он позволил наладить промышленное получение радия.
Радиация везде
Сегодня сложно представить, что учёные вели работы с радиоактивными элементами без всякой защиты или мер предосторожности. То, что радиация — это нечто очень активное, было понятно, а точнее видно. При обработке радием предметы начинали светиться, а стеклянные пробирки, в которых хранился элемент, темнели. Кюри писала, что радий настолько сильно электризует воздух, что у учёных возникла серьёзная проблема — невозможно было изолировать лабораторные аппараты.
Активность элемента вызывала интерес. Например, Гизель провёл эксперимент — два часа держал соли радия в руке. В результате образовался ожог, который заживал две недели. Пьер и Мария Кюри замечали, что кожа на руках после работы с радием постоянно шелушится. Пьер Кюри десять часов носил на руке повязку, пропитанную солями радия. Рана после эксперимента заживала около двух месяцев.
Но это, скорее, удивляло, чем пугало. Новый элемент считали чем-то вроде уникального источника энергии, мощнейшим целительным средством. Подобно рентгеновским лучам, которые быстро нашли применение в медицине, радий тоже решили использовать в терапии онкологических заболеваний: ведь больные клетки надо было необратимо разрушить, и радий вполне мог с этим справиться. Пробовали лечить не только поверхностный рак, например, кожи, но и заболевания внутренних органов. Для этого в организм вводили ампулы с радиевыми солями. Метод получил название кюритерапия.
Но кюритерапия была только началом. В мире разразился настоящий радиевый бум. «Радиоактивность помогает сохранять ясный ум, бодрость и счастливое настроение в течение всей жизни». Это цитата из американского «Журнала клинической медицины» 1930-х гг. Считалось, что пациенты, которые пьют радиоактивную воду, добиваются снижения артериального давления, уменьшения вязкости крови, врачи полагали, что радий расширяет сосуды. Его рекомендовали при диабете, ревматизме и подагре. В аптеках продавали радий для питья, для ванн, для компрессов и даже подкожного впрыскивания. Чтобы избавиться от бактерий в полости рта, радий добавляли в зубную пасту, соль для ванн, как считалось, помогала при нервном расстройстве.
Что же пошло не так?
В статьях и книгах по истории медицины упоминается несколько случаев, которые, как говорится, вызвали «брожение в обществе». А другими словами — посеяли сомнения в том, что радий не так уж безобиден и высокоэффективен.
Первый случай стал известен как история «радиевых девушек». Американская компания U. S. Radium Corporation производила часы со светящимися цифрами, которые наносили краской с содержанием радия. Первоначально часы делали для армии, это стало особенно актуально во время Первой мировой, потом стали продавать всем. Самую сложную работу — рисование цифр — делали вручную, обычно девушки, которые этим занимались, должны были сдать 250 циферблатов в день. Рисовальщицы работали тонкими кисточками, но в процессе рисования волоски кисточек расходились. Чтобы линии оставались чёткими, девушки просто облизывали кисть, не тратя время на ее промывку.
Некоторые работницы, желая придать своему облику дополнительный шарм, красили радиевой краской ногти, не видя в этой забаве ничего опасного. Да и чего опасаться, если радиевые препараты продаются в аптеках?
Скандал разразился в середине 1920-х. Работницы фабрики стали массово обращаться к дантистам с примерно одинаковыми жалобами: кровоточивость десен, расшатывание зубов. Потом начали умирать, и у несчастных обнаруживали «радиевую челюсть» — практически разрушенные кости. Были и другие проблемы — переломы, гинекологические заболевания, общее плохое самочувствие, невероятная слабость.
На радий сначала не подумали, решив, что работницы фабрики просто не отличаются примерным поведением, а потому все они больны… сифилисом. Всего пять работниц фабрики Грейс Фрайер, Квинта Макдональд, Альбина Ларис, Эдна Хассман и Кэтрин Шауб решили потягаться с предприятием и подали в суд. И их тяжба была безуспешной до тех пор, пока не заболел и Сабин Арнольд фон Сохоцкий, изобретатель радиевой светящейся краски. Он поддержал девушек, и суд признал, что пострадавшим должна быть назначена компенсация. Правда, все истицы были уже больны, а две из них настолько, что не могли поднять руку, чтобы принести присягу на суде.
Разрушение изнутри
Второй громкий «радиевый» случай был связан с именем Эбена Байерса, представителя американской золотой молодёжи. Он родился в богатой семье, его отец владел сталелитейной Girard Iron Company. Эбен окончил Йельский университет, занимался конным спортом, гольфом, выиграл чемпионат США.
В 1927 г., возвращаясь с соревнований, Байерс упал в поезде с полки и сломал руку. Кости срослись, но молодого человека постоянно мучили боли, и некто Уильям Д. А. Бейли (сам он утверждал, что был дипломированным врачом, хотя курс обучения не закончил) предложил ему принимать препарат «Радитор», созданный самим Бейли. Якобы этот раствор, содержавший радий, помогал при многих заболеваниях.
Байерс попробовал, почувствовал себя лучше и начал принимать «Радитор» бесконтрольно. Более того, он рассылал чудодейственное средство знакомым, партнёрам по бизнесу, поил им скаковых лошадей. В итоге мужчина принял около 1500 флаконов «Радитора», получив такую дозу радия, что его кости стали разрушаться. У него тоже была «радиевая челюсть», кости нижней челюсти практически отсутствовали, верхняя сохранилась частично. Под конец жизни не выдержали и кости черепа, а когда Байерс умер, то его похоронили в свинцовом гробу, потому что от тела исходила радиация.
Стало очевидно, что радий надо не подмешивать во все подряд субстанции, а изучать. В 1913 г. в Париже был открыт первый институт радия, с 1922 г. аналогичный институт существовал в Ленинграде, его первым директором был Владимир Вернадский. Учреждение исследовало не только свойства элемента, но и возможности применения атомной энергии в целом. В конце 1930-х радий перестали считать панацеей и сконцентрировались на его использовании в терапии раковых опухолей.