Фотохимические реакции. Радиационно-химические реакции (стр. 5 из 5)

3.3 Дозиметрия ионизирующих излучений

Единицей СИ энергии ионизирующего изучения является Джоуль (Дж). В радиационной химии в качестве единицы энергии ионизирующего излучения принимается электрон-вольт (эВ): 1эВ = 1,6 *

Дж.

Для характеристики энергии ионизирующих излучений применяют килоэлектрон-вольт (кэВ, 103 эВ) и мегаэлектрон-вольт (МэВ, 106 эВ).

Количество радиационно-химических превращений в любой системе находится в прямой зависимости от величины энергии ионизирующего излучения, поглощенного системой. В радиационной химии часто используют термин "радиолиз", понимая под ним любое химическое превращение вещества. Количественной характеристикой радиолиза является радиационно-химический выход (G), который равен числу молекул, активных частиц, образующихся или расходуемых при поглощении энергии ионизирующего излучения в количестве 100 эВ. Другой часто используемый термин - "поглощенная доза" Д = dE / dm, где dE - энергия, переданная веществу в элементарном объеме; dm - масса этого объема. Единицей СИ измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения является Грей (Гр). До недавнего времени наиболее распространенной единицей измерения дозы был рад. Соотношение между Гр, рад и эВ/г следующее:

1 Гр = 100 рад = 6,24 * 1015 эВ/г

Единицей СИ измерения мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения является Гр/с.

В радиационной химии, дозиметрии и радиационной технологии диапазон исследуемых и применяемых на практике поглощенных доз весьма широк (

- Гр). С регистрацией сравнительно малых доз приходится иметь дело специалистам, которые занимаются вопросами индивидуальной дозиметрии, радиационной безопасности и защиты. Измерение указанных доз осуществляется с помощью различных физических и химических методов: ионизационный, колориметрический, химический, люминесцентный, сцинтилляционный, твердотельный, трековый. Наиболее часто дозиметрию проводят химическими методами, которые основаны на определении химических и физико-химических изменений, происходящих в веществе при облучении. Для измерений доз в диапазоне 4-400 Гр широко используют ферросульфатную дозиметрическую систему (дозиметр Фрикке). Мерой поглощенной дозы служит концентрация соли трехвалентного железа, в которую при облучении водного раствора переходит соль двухвалентного железа. Применяются также цериевый, бихроматный, хлорбензольный, щавелевокислотный, глюкозный и другие дозиметры на основе жидкостей. Широко применяют дозиметры на основе полимерных материалов, которые разделяются на пленочные дозиметры на основе прозрачных пластмасс (диапазон 5 " 102-107 Гр), на основе окрашенных пластмасс (103-105 Гр), радиохромные пленочные дозиметры (102-106 Гр), цветовые визуальные индикаторы дозы (103-3 " 104 Гр). В последнее время для дозиметрии в широком диапазоне доз (10-105 Гр) используется образование свободных радикалов в аланине, которые измеряются методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

3.4 Радиационная стойкость некоторых материалов

Приведем несколько примеров радиационной стойкости материалов, наиболее употребляемых в атомной энергетике. Вода и водные растворы широко используются в активной зоне ядерных реакторов, бассейнах-хранилищах отработанного ядерного топлива, при переработке отработанного ядерного топлива. При радиолизе воды образуются такие продукты, как водород, кислород и перекись водорода. Образование водорода создает проблему предотвращения возможного взрыва смеси водорода и кислорода. В водной среде в условиях действия радиации ускоряются процессы коррозии конструкционных материалов, что может повлиять на ядерную и радиационную безопасность работы атомных электростанций.

В оборудовании атомных электростанций полимерные материалы широко используют в качестве изоляционных и защитных материалов проводов и кабелей, а резины - в качестве уплотнителей. При облучении в полимерах происходят сшивание (образование поперечных межмолекулярных связей), деструкция (разрывы связей в главной цепи и боковых группах), изменение химической ненасыщенности (исчезновение и образование двойных связей различного типа), окисление, газовыделение. При сшивании линейный полимер превращается в пространственный и его молекулярная масса возрастает. При деструкции молекулярная масса полимера уменьшается. Обычно сшивание и деструкция протекают одновременно. Соотношение скоростей этих процессов сильно зависит от химической структуры полимера, его физического строения, условий облучения. Полимеры разделяются на преимущественно сшивающиеся и преимущественно деструктирующие. Радиационно-химические выходы сшивания лежат в интервале 0,02-3, деструкции 0,01-10. Предельные дозы для полимерных электроизоляционных материалов лежат в широких пределах от 0,02-0,2 (для некоторых фторсодержащих полимеров) до 10 (радиационно-сшитый полиэтилен) и 100 МГр (полиимиды).

Поскольку металлы представляют собой остов из положительных ионов, погруженных в электронный газ, то возбуждение и ионизация, произведенные излучением, не оказывают никакого влияния на свойства металлов. Существенное воздействие на свойства металлов оказывают дефекты, возникающие при упругих соударениях. Облучение нейтронами приводит к увеличению объема металла (радиационное распухание), которое может достигать 10-20%. Проходящее при облучении упрочнение металлов и сплавов приводит к снижению их пластичности и в результате к охрупчиванию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В задании 1 данной работы произвели расчёт кривых ликвидуса по данным температур и теплот плавления веществ в системе «Ga – Zn» методом Шрёдера – Ле-Шателье и методом Эпстейна – Хоуленда, и по полученным данным построили диаграмму состояния двухкомпонентной системы. Построенные диаграммы сравнили с диаграммами приведёнными в справочнике. Выявили несовпадения теоретической и практической модели опыта. Полученное несоответствие вызвано погрешностью математической модели теоретического построения диаграмм.

В задании 2 рассмотрели фотохимические реакции, а именно: механизм, термодинамику и кинетику. Изучили фотохимические реакции различных порядков и зависимость скорости реакции от различных факторов. Рассмотрели виды фотохимических реакций. Так же изучили радиационно – химические реакции, их принцип и основные свойства. Область применения и основные стадии данных процессов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Стромберг А. Г., Семченко Д. П. Физическая химия. Под. ред. А. Г. Стромберга. Учеб. пособие для вузов. М., «Высш. школа», 1973.

2 Киреев В. А. Краткий курс физической химии. Изд. 5 – е, стереотипное. – М.: Химия, 1978.

3 Мельников М. Я., Иванов В. Л. Экспериментальные методы химической кинетики. Фотохимия. Учебное пособие. – М.: Изд – во Моск. ун – та, 2004.

4 Пшежецкий С. Я. Механизм и кинетика радиационно – химических реакций. М., Издательство «Химия», 1968 г.