Sahifa 1 Radioaktivlik, radionuklidlar va nurlanish
Download 1.17 Mb.
|
1 Бекман Игорь. перевод
|
Sahifa 138
Yorliq. 2. Polimerlar ustun turiga qarab tasniflanadi radiatsion-kimyoviy transformatsiyalar. Polimerlar, asosan o'zaro bog'liqdir Polietilen Polipropilen Polivinilxlorid Polistirol Tabiiy kauchuk Sintetik kauchuklar (bundan mustasno poliizobutilen) Polisiloksanlar Poliamidlar Polietilen oksidi Polimerlar, asosan, halokatli Poliakrilonitril Poliakril kislota va uning hosilalar Polivinilpirrolidon Polivinil efirlari Polivinil metil keton Poliosobutilen Poliviniliden xlorid Politriflorokloretilen Polietetrafloroetilen Polimetakrilonitril Polimetakril kislotasi va uning asoslari lotin Poli-a-metilstirol Polietilen tereftalat Tsellyuloza va uning hosilalari Vayronagarchilik va o'zaro bog'liqlik bir vaqtning o'zida sodir bo'lgan hollarda nurlanish paytida polimerning molekulyar og'irligi o'zgarishi tabiati nii o'zaro bog'lanish va yo'q qilish stavkalarining nisbatiga bog'liq. Agar o'zaro bog'liqlik darajasi yuqori, keyin eritmadagi nurlangan polimer uchun nii jel hosil bo'lishi bilan tavsiflanadi. Biroq, bunday polimer bo'lishi mumkin emas juda yuqori nurlanish dozalarida ham butunlay jelga aylanadi taxminan 103 ^ 105 Mrad. Jel bilan muvozanatda har doim echim bor. Jant qismi zoldir. Ko'pgina polimerlarning nurlanishi to'yinmagan bog'lanishlarning paydo bo'lishiga olib keladi. zi. Biroq, dastlabki polimer allaqachon mavjud bo'lgan holatlarda to'yinmagan bog'lanishlar, nurlanish paytida ularning kontsentratsiyasi kamayishi mumkin atrofga sayr etish. Trans-vinil bog'lanishlar nurlangan polietilendan hosil bo'ladi. Ikkala bog'lanishni o'z ichiga olgan kauchuklarning eritmalarini boblarga nurlantirishda zanjir, sis-trans izomerizatsiyasi sodir bo'ladi. Galogenatsiyalangan holda ta'sirlanganda polimerlar (polietetrafloroetilen, polivinilxlorid va boshqalar) er-xotin bog'lanishlar hosil bo'ladi. Polimerlarning barcha radiatsion-kimyoviy transformatsiyalari bundan mustasno gazsimon mahsulotlarning chiqishi bilan birga oksidlanish O'rtoq Shunday qilib, neylonning radiolizida CO, tetrafloroetilen - ajralib chiqadi. CF4, poliakrilonitril - HCN va boshqalar. Vodorod bilan o'zaro bog'liqlik poli nurlanishi natijasida hosil bo'lgan gaz aralashmasidagi uglevodorodlar etilen, polimerning dallanish darajasiga bog'liq. Agar chiziq bo'lsa polietilen, vodorod miqdori 99% ni tashkil qiladi gaz, va tarmoqlangan holda - 90-95%. Buning sababi uchinchi atomlarda bog'lanishlarning past nurlanish qarshiligiga kiritilgan 167
uglerod. Yon o'rnini bosuvchi moddalar tezda yorilib, yo'q qilinadi, heteroatomlarni o'z ichiga oladi. Gazsimon mahsulotlarni chiqarish darajasi differentsial bilan cheklangan birlashma. Diffuziya darajasi past bo'lsa, polimer ichida to'planishi mumkin gaz polimerning umumiy miqdoridan 10% tashkil qiladi. Bu, masalan, ichida sodir bo'ladi suyuq azot yoki haroratda polietilen nurlanishining holati xona haroratida limetil metakrilat. Bilan qizdirilganda polimer ichida joylashgan gaz ajralib chiqadi. Polimer bo'ladi yog'li. Agar polimerlar kislorod ishtirokida nurlansa, ning tabiati dialektik-kimyoviy transformatsiyalar o'zgaradi. Ra qo'shilish dicals va double bonds, kislorod poli o'zaro bog'lanishiga to'sqinlik qiladi chora-tadbirlar. Oksidlanish paytida beqaror peroksid guruhlari hosil bo'ladi, uning parchalanishi uchlari kislorodli polimerlarga olib keladi har xil turdagi yon yoki yon guruhlar - gidroksil, avtomobil bonil va karboksil. Oksidlanish eng intensiv hisoblanadi yupqa plyonkalarni, pudralarni nurlantirishda, shuningdek past intensivlikda nurlanish intensivligi. Bunday holda, yo'q bo'lganda ular uchun polimerlar kislorod, o'zaro bog'liqlik asosan vayronagarchilikdan ustun keldi yo'q qilinadi (polistirol, polivinilxlorid va boshqalar). Vayron qiluvchi uchun singan polimerlar (polimetil metakrilat, poliizobutilen) kislorod mavjudligi yo'q qilish tezligiga ta'sir qilmaydi. Radiatsion-kimyoviy transformatsiyalar natijasida, sezilarli darajada polimerlarning tuzilishi va xususiyatlari o'zgaradi. Shunday qilib, kristalli dastur Polimer nurlanish paytida amorf bo'ladi. Polietilen darajasida kristallik 10 Mrad dozasida, dozada pasayishni boshlaydi 2000 yil Mrad polimeri butunlay amorf bo'lib qoladi. O'zgarishlarning mohiyati o'zaro bog'liqlik paytida polimerlarning mexanik xususiyatlarining aniqlanadi nurlangan polimerning tuzilishi. Shunday qilib, elastiklik moduli kristaldir jarayonida polimerlar va tortishish kuchi pasayadi nurlanish, bu ularning kristalligining pasayishi bilan bog'liq. Tikish amorf polimerlar ushbu ko'rsatkichlarning ko'payishiga olib keladi. Sshi kengayish polimer materiallardan foydalanish harorat chegaralarini kengaytiradi materiallar. Shunday qilib, o'zaro bog'liq polietilen, eritish haroratidan yuqori isitiladi ley, poyga chidamli kauchukka o'xshash materialga aylanadi yorilish. Radiatsiya dozasining oshishi bilan poli eritish harorati etilen ko'tariladi va nurli polietilen izolyatsiya qilingan kabellar sezilarli darajada yuqori haroratlarda ishlashi mumkin, odatdagi qoplamalarga qaraganda. Nurlanish ari hosil bo'lishiga olib kelishi mumkin kauchuk birikmalarini davolash uchun. Agar to'ldiruvchi bo'lsa soot, nurlanish paytida, kuy va makromolekulalar o'rtasida bog'lanishlar hosil bo'ladi lami, buning natijasida kauchuklarning mexanik xususiyatlari yaxshilanadi. Molekulalarida uchta o'rnini bosadigan uglerod atomlari bo'lgan floroelastomerlar nurli bo'lsa, ular vulkanizatsiya qilishadi. Ko'pgina polimerlar dielektriklar. Nurlanish vaqtida ular ichida induktsiya qilingan sim paydo bo'ladi 168
qiymati, uning qiymati kora bo'ylab radiatsiya intensivligiga bog'liq yangi qonun. Allaqachon past dozalarda, induktsiya qilingan doz ko'prik odatdagidan bir necha daraja kattaroqdir. Tugatgandan so'ng nurlanish, induktsiya o'tkazuvchanligi giperbolik bo'ylab pasayadi xavf ostida, asl qiymatiga etib boradi. Ba'zi polimerlar bilan nurlantirilganda xandaq (polietilen, polivinilxlorid) tarkibida 10 MGy dozada hosil bo'ladi konjuge er-xotin aloqalar suv xususiyatlari. 169
8. Yadro reaksiyalari Ushbu bob qochqinning xususiyatlarini namoyish etadi har xil turdagi yadro reaktsiyalari. 8.1 Yadro shovqinlari Yadro kuchlarining ta'siri tufayli ikkita zarracha yaqinlashmoqda 10-13 sm gacha bo'lgan masofalar kuchli yadrolarga kiradi yadroning o'zgarishiga olib keladigan o'zaro ta'sir. Ushbu jarayon yadro reaktsiyasi deb ataladi. Yadro reaktsiyasi paytida ikkala zarrachaning energiyasini va impulsini qayta taqsimlash, bu esa olib keladi o'zaro ta'sir joyidan chiqadigan bir nechta boshqa zarralarning hosil bo'lishiga harakat rejimi. Hodisa zarrachasi atom yadrosi bilan to'qnashganda ular orasida energiya va impuls almashinuvi mavjud, buning natijasida bir nechta zarralar hosil bo'lishi mumkin, ular har xil uchib ketishadi taxtalar. Yadro reaktsiyalari - bu atom bo'lgan jarayonlar yadrolari bilan o'zaro ta'siri natijasida transformatsiyalarga uchraydi elementar zarralar, y-kvantlar yoki atom yadrolari. Bombardimon zarralarning yadrolar bilan o'zaro ta'sirining natijasi maqsadlar bo'lishi mumkin: - na kompozitsiya, na ichki energiya bo'lgan elastik tarqalish o'zgarishi mumkin, ammo faqat kinetik energiyani qayta taqsimlash sodir bo'ladi ichki shok qonuniga muvofiq; - o'zaro ta'sir qiluvchi yadrolarning tarkibi bo'lmagan elastik tarqalish o'zgaradi, ammo bombardimon qiluvchi yadroning kinetik energiyasining bir qismi iste'mol qilinadi nishon yadrosini qo'zg'atish uchun puflangan; - haqiqiy yadro reaktsiyasi, buning natijasida ichki o'zaro ta'sir qiluvchi yadrolarning xususiyatlari va tarkibi. Yadro reaktsiyalarining ko'p turlari ma'lum. Zarrachalarga qarab, reaktsiyaga sabab bo'lib, ular ta'sirida reaktsiyalarga bo'linadi taxtlar, zaryadlangan zarralar yoki y-kvantlar. Tasniflash mumkin yadro reaktsiyalari, shuningdek ularni davom ettirishga olib keladigan energiya reaktsiyalar natijasida hosil bo'lgan mahsulotlar (sintez, bo'linish, toshlar va boshqalar.). Yadro reaktsiyalarining mo'ynasiga qarab tasnifi mavjud nizmam. Tushayotgan zarrachaning yadro bilan o'zaro ta'sirining tabiati bog'liqdir uning kinetik energiyasidan, massasidan, zaryadidan va boshqa xususiyatlaridan. Yadro reaktsiyalar ham davomiyligi bilan ajralib turadi. Agar hodisa zarrachasi bo'lsa faqat nishon yadrosiga tegadi va to'qnashuv davomiyligi vaqtga teng shuningdek, tushayotgan zarrachaning zahar radiusiga teng masofadan o'tishi pa-target (ya'ni ~ 10-22 s), keyin bunday yadro reaktsiyalari deyiladi to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyalar klassi. To'g'ridan-to'g'ri o'zaro ta'sirga misollar - bu elastik bo'lmagan sochilish neytronlar (n, n), zaryad almashinish reaktsiyalari, masalan (p , n). Bu yerda tushayotgan nuklon va yadro nuklonlaridan biri bo'lgan jarayonlarni o'z ichiga oladi bog'lab, Deyteron hosil qiladi, u uchib ketadi va deyarli barchasini olib ketadi 171
mavjud energiya [pikap reaktsiyasi (p, d)], yoki yadro uzatilganda Xia
nuklon ning
kelayotgan zarralar
[reaktsiya buzilmoq
(d, />)]. To'g'ridan-to'g'ri reaktsiyalar mahsulotlari asosan oldinga uchadi. Hissa jarayonlarni snaryadlarning o'zaro ta'sirining umumiy kesimiga yo'naltiradi maqsadli yadro kichik. To'g'ri mahsulotlarni burchakli taqsimlash yadro reaktsiyalari kvant sonlarini tanlab aniqlashga imkon beradi har bir o'ziga xos reaktsiyadagi holatlar va tasavvurlar - ushbu davlatlarning tuzilishi. Agar hodisa sodir bo'lgan zarracha (masalan, nuklon) mintaqani tark etmasa birinchi to'qnashuvdan keyin o'zaro ta'sir (maqsadli yadro), keyin u ketma-ket to'qnashuvlar kaskadida qatnashadi, natijada uning dastlabki kinetik energiyasi asta-sekin taqsimlanadi yadroning di nuklonlari; juda ko'p qadamlar xursand erkinlik yo'q va yadro holati yanada murakkablashadi. Ushbu jarayon davomida, dan bitta nuklon yoki nuklonlar guruhi (klaster) konsentratsiya qilishi mumkin ularning yadrodan chiqishi uchun etarli energiya. Jarayon davomida keyingi bo'shashishdan muvozanat o'rnatiladi va birikma yadro hosil bo'ladi, umri ~ 10 "14 ^ 10" 18 s. Murakkab yadroning parchalanishi mustaqil uni shakllantirish usulidan. Parchalanish turi qo'zg'alish energiyasi bilan belgilanadi zichlik, burchak impulsi, parite va yadroning izotopik spini. Izoh. Ko'p sonli yadroviy reaktsiyalar oraliq shakllanish bilan davom etadi emissiya orqali qo'zg'alish energiyasidan voz kechadigan aralash yadro y-kvant va keyin yakuniy mahsulotning asosiy holatiga o'tadi. Nisbatan past energiyada sodir bo'ladigan yadro reaktsiyalarida tushayotgan zarralar uchun (<100 MeV) bir qator saqlanish qonunlari amal qiladi niya:
1. Elektr zaryadining saqlanish qonuni. 2. Nuklonlar sonining saqlanish qonuni. 3. Energiyaning saqlanish qonuni. 4. Impulsning saqlanish qonuni. 5. Burchak impulsining saqlanish qonuni. 6. Fazoviy tenglikni saqlash qonuni. 7. Izotopik spinning saqlanish qonuni va uning proektsiyasi. Ushbu qonunlar amalga oshirish qobiliyatiga cheklovlar qo'yadi yadroviy reaktsiyaning rivojlanishi. Hatto energetik jihatdan foydali jarayon har qanday qoidabuzarlik bilan birga bo'lsa, mumkin emas tabiatni muhofaza qilish oti. Yadro reaktsiyalari kimyoviy reaktsiyalarga o'xshaydi, ammo baribir mavjud ular farq qiladi. Kimyoviy reaktsiyalarda transformatsiyalar ko'rib chiqiladi molekulalar, yadro reaktsiyalarida - alohida atomlarning o'zgarishi. Siz yadroviy reaktsiyalarda bo'linadigan yoki so'rilgan energiya ifodalanadi elektron voltlarda, kimyoviy reaktsiyalarda esa ko'rsatiladi mol boshiga joullarda (96 kJ / mol = 1 eV / atom). Kimyoviy reaktsiyalarda elementlarning o'zgarishi sodir bo'lmaydi; ular o'zgarishlar bilan birga keladi atomlar orasidagi bog'lanish va ba'zi moddalar aylanadi 172
boshqalar, atomlarning yadrolarini o'zgartirmasdan, o'zgarishi bilan birga atomlar orasidagi stav va / yoki bog'lanishlar. Yadro reaktsiyalarida, ammo turli xil elementlarga tegishli bo'lishi mumkin bo'lgan nuklidlar. IN kimyoviy reaktsiyalar nisbatan sezilarli darajada kam energiya chiqaradi yadroviy reaktsiyalar. Masalan, 1 g 235U relefining ajralishi 8.4107 kJ, yonish paytida chiqarilgan 34 kJ bilan solishtirganda 1 g ko'mir. Yadro reaktsiyalarining tenglamalari to'liq yozilgan 14N + a ^ 178O + p (bitta)
yoki qisqartirilgan shakl 14 N (a, p) 178O (2) Energiya va massa ekvivalentligiga asoslanib, biz hisoblashimiz mumkin yadro reaktori jarayonida ajralib chiqadigan yoki sarflanadigan energiya harakat, agar siz reaktsiyada ishtirok etadigan barcha yadro va zarralarning massasini aniq bilsangiz tion. Umumiy A (x, y) B shaklida yozilgan reaktsiya uchun bizda mavjud Download 1.17 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|