![]() |
|
|
РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯРАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКАЯ
ТЕХНОЛОГИЯ (РХТ), область
общей химический технологии, посвященная исследованию процессов, протекающих под действием
ионизирующих излучений (ИИ), и разработке методов безопасного и экономически
эффективного использования последних в народном хозяйстве, а также созданию
соответствующих устройств (аппаратов, установок). РХТ применяется для получения
предметов потребления и средств производства, для придания материалам
и готовым изделиям улучшенных или новых эксплуатационных свойств, повышения эффективности
с.-х. производства, решения некоторых экологии, проблем и др. Составные части в РХТ:
физических-хим: основы радиац.-химический процессов и радиац.-химический аппаратостроение. Исследования физических-химический
особенностей радиац.-химический процессов показали, что ИИ-высокоэффективный инициатор
химический реакций, дает возможность создавать заданное распределение центров инициирования
в облучаемом рсакц. объеме, причем скорость инициирования не зависит или слабо
зависит от температуры и сравнительно легко регулируется посредством изменения мощности
поглощенной дозы излучения (см. Радиационно-химические реакции). Др.
преимущества радиац.-химический процессов перед процессами общей химический технологии:
возможность их проведения при более низких давлениях и температурах и при меньшем числе
технол. стадий, отсутствие химический инициаторов и катализаторов, что приводит к
уменьшению токсичности, взрыво- и пожароопасности и позволяет получать материалы
с более высокой степенью чистоты. Различают следующей направления
РХТ: 1) радиац. модифицирование (так называемой сшивание) полимеров, например, для получения
проводов и кабелей с термостойкой полиэтиленовой изоляцией, термически и химически
стойких полиэтиленовых труб и др. санитарно-техн. изделий, заменяющих металлические
в системах горячего водоснабжения, и др.; 2) радиац. вулканизация эластомеров
(РТИ, детали автомобильных шин, силоксановые самослипающиеся термостойкие изоляц.
материалы и др.); 3) радиац. полимеризация и сополимери-зация мономеров и олигомеров
на поверхностях (отверждение покрытий на металлич. и древесных изделиях, получение
гранулир. удобрений с полимерным покрытием), а также в гомогенных (синтез полиакриламида,
полиэтилена и др.) и в гетерог. системах (например, в древесине, бетоне, туфе).
В последнем случае получают бетон-полимерные, древесно-полимерные и подобные
изделия, обладающие термодинамически и химический стойкостью, ценными механические и др. свойствами, позволяющими
эффективно использовать их в стр-ве; 4) радиац.-хим синтез - окисление, хлорирование,
сульфохлорирование, сульфоокисление, теломеризация органическое соединений и др.; 5)
радиац. деструкция, например, фторорганическое полимеров с целью получения добавок к смазочным
веществам, целлюлозы в отходах лесной и деревообрабатывающей промышленности и отходов
с. х-ва (в частности, для получения кормовых добавок); 6 )
радиац. обеззараживание и очистка природные и сточных вод, твердых отходов и отходящих
газов; 7) радиац. модифицирование неорганическое материалов (полупроводников, катализаторов
и др.). Задачи физических-химический исследований
при разработке производств. процессов: изучение механизма и кинетики радиа-ционно-химический
процессов в зависимости от температуры, давления, мощности поглощенной дозы и др. параметров,
а также определение радиационно-химического выхода G. По величине G
различают: 1) цепные процессы, в которых значение G (до 105-106)
определяется в основные не первичными актами, а закономерностями развития цепей;
2) процессы с небольшой высотой энергетич. барьера и короткими цепями (10 <
G < 20), включая высокоэффективные процессы с небольшими значениями G, которые
приводят к существ. изменениям макроскопич. свойств материалов; 3) энергоемкие
процессы с высоким энергетич. барьером (1 < G < 10). Эффективная
реализация энергоемких радиац.-химический процессов возможна лишь с использованием
кинетическая энергии осколков в момент деления тяжелых ядер (так называемой хемоядерные
процессы), что связано со значительной техн. трудностями (включая проблемы радиац.
безопасности). Поэтому практическое значение имеют лишь процессы первых двух групп,
источниками ИИ в которых служат радионуклиды или потоки электронов, генерируемые
в ускорителях. Задачи радиац.-химический аппаратостроения:
расчет и разработка принципов конструирования радиац.-химический аппаратов и установок
для наиболее эффективного использования мощности ионизирующего излучения при выполнении
заданных технол. параметров, обеспечении необходимой надежности и
гарантии радиац. безопасности обслуживающего персонала и потребителей продукции;
расчет и эксперим. определение полей поглощенных доз (технол. дозиметрия), мощности
ИИ, необходимой для обеспечения заданной производительности и др. параметров
аппаратов, а также создание наиболее экономичных источников излучения и определение
экономич. эффективности радиац.-химический процессов. Радиац. производительность аппарата
Qp (кГр•т в год) связана с мощностью источника излучения W
(кВт) уравнением: Qp =
0,86hTу•W, где h-кпд аппарата,
%; Tу-число рабочих суток установки в год. Весовая
производительность Q(T) = QpD-1, где D
(кГр)-поглощенная доза излучения, необходимая для получения радиац. продукции
с заданными свойствами. Радиац.-химический установки
состоят из рабочей камеры и хранилища для радионуклидов (если они служат источником
излучения) с радиац. защитой, радиац.-химический аппарата, оборудования для подготовки
и транспортировки объектов облучения и для обработки и складирования конечных
продуктов, пульта управления, систем блокировки и сигнализации, обеспечивающих
безопасность персонала. Аппарат имеет облучатель с источником излучения и рсакц.
объем, в котором осуществляется взаимодействие излучения с объектами. Различают аппараты
гетерогенного (наиболее распространены) и гомогенного типов, в которых источники
излучения соответственно изолированы от облучаемых веществ или смешаны с ними. В перемешиваемых
объектах (например, в жидкостях, газах, во взвешенных слоях) необходимая равномерность
облучения обеспечивается гидродинамич. режимом; в "блочных" объектах,
в которых отдельные части блока в процессе облучения не могут изменять своего
положения друг относительно друга, заданная равномерность поля поглощенных доз
обеспечивается конфигурацией облучателя, распределением источников излучения
относительно реакционное объема аппарата и перемещением объектов относительно облучателя. В зависимости от назначения,
типа и мощности ИИ рабочие камеры может быть небольшими (единицы, десятки дм3),
с местной (свинцовой, чугунной, стальной) защитой, позволяющей размещать аппараты
практически в любом производств. помещении, либо-крупногабаритными (десятки-сотни
дм3). Для последних требуется стр-во спец. помещений с толстостенной
(обычно бетонной) защитой с лабиринтными входами, защитными дверями и др. Имеются универсальные установки,
предназначенные для исследований радиац. эффектов в веществах в любых агрегатных
состояниях в широком диапазоне температур и давлений, а также опытно-пром. и пром.
установки для производства определенной продукции или для проведения процессов (например,
для очистки и обеззараживания сточных вод). В большинстве радиац. установок
ИИ служат потоки электронов (из ускорителей), т. к. они обладают рядом преимуществ
перед у-излучением радионуклидов (60Со, Cs):
высокая плотность потока энергии излучения, приводящая к большим мощностям поглощенных
доз и, как следствие, к малым временам облучения, что дает возможность, в частности,
сократить производств. площади, проводить радиац.-химический процесс на воздухе; относительно
низкая стоимость облучения; отсутствие радиац. опасности установки в выключенном
состоянии (при монтаже, ремонте и т.п.). В связи с тем, что ускоренные
электроны (и р-излучение радионуклидов) обладают сравнительно небольшим пробегом
в веществах, применение этих излучений возможно лишь при проведении процессов в
тонких слоях (полимерные ленты, пленки, тонкостенные трубки, покрытия и др.)
и в газовых средах. Проникающая способность
g-излучения значительно выше (например, слой половинного ослабления широкого
пучка g-излучения 60Со в воде составляет около 27 см, в железе
3,5 см), что позволяет проводить радиац.-химический процессы в крупногабаритных объектах,
помещенных в герметичные (в
т. ч. металлические) оболочки под давлением, в вакууме и др. условиях. Энергия ускоренных электронов
может быть трансформирована в энергию тормозного излучения, обладающего такой же
проникающей способностью, как g-излучение. Однако такое использование ускорителей
представляет ограниченный интерес для РХТ, поскольку для наиболее мощных, надежных
и экономичных ускорителей (с энергией 1-3 МэВ) коэффициент конвертирования энергии
электронов в энергию тормозного излучения составляет всего 5-10% и поэтому стоимость
облучения возрастает в 10-20 раз по сравнению с использованием потоков электронов. Пром. установки создаются
с ускорителями электронов (энергия 0,5-3 МэВ, мощность до 100 кВт) и с долгоживу-шими
радионуклидными источниками у-излучения мощностью до ~ 50 кВт (активность нуклидов
около 11-1016Бк для 60Со и около 44•1016 Бк для
137Cs). Установки с наиболее мощными (до 104 кВт) источниками
у-излучения может быть реализованы путем создания при энергетич. ядерных реакторах
(при обязат. условии обеспечения их надежности и безопасности) так называемой радиац.
контуров, в которых циркулируют рабочие вещества, делящиеся (ядерное топливо) или
неделящиеся (сплавы In - Ga; Na) под действием нейтронов. При прохождении рабочих
веществ через ядерный реактор в них генерируются радионуклиды (в том числе, что особенно
важно, короткоживу-щие) с у-излучением, которое используется для инициирования
и проведения радиац.-химический процессов при прохождении рабочих веществ через радиац.-химический
установку. Такое у-излучение в 5-10 раз дешевле, чем g-излучение наиболее
распространенного радионуклида 60Со. Благодаря комплексному использованию
(для целей энергетики и РХТ) ядерного горючего значительно уменьшается стоимость
тепла, генерируемого ядерным реактором, и, следовательно, удешевляется обычная
химический продукция, получаемая при использовании этого тепла или электроэнергии
АЭС. Литература: Радиащюнно-химическая
технология, в. 1-25, М., 1979-89; Использование атомной энергии в химической
технологии. Сб. научных трудов, М., 1983; Пикаев А. К., Современная радиационная
химия. Твердое тело и полимеры. Прикладные аспекты, М., 1987; Брегер А.Х., "Ж.
Всес. химический об-ва им. Д. И. Менделеева", 1990, № 6, с. 717-24. А. X.
Брегер Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|