ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эмульгирование и распиливание жидкостей из "Физические методы интенсификации процессов химической технологии" К ионизирующим относятся электромагнитные излучения высокой энергии - рентгеновские и у-лучи, корпускулярные излучения высокой энергии - быстрые электроны, протоны, нейтроны, дейтроны, а-частицы, осколки деления ядер, ядра отдачи, возникающие при ядерных реакциях, потоки тяжелых ионов [13]. [c.101] Рентгеновские лучи и у-лучи представляют собой электромагнитное излучение с очень малыми длинами волн они относятся к классу частиц фотонов и имеют нулевую массу покоя, в отличие от корпускулярных излучений. [c.101] Источниками рентгеновских лучей являются рентгеновские трубки, представляющие собой в простейшем случае двухэлектродные вакуумные приборы. [c.102] В генераторах электронных пучков электроны, эмиттированные катодом под действием ускоряющих и фокусирующих электростатических, а в ряде случаев и магнитных полей, формируются в пучок. Электростатический генератор состоит из катода, блока управляющих электродов и анода. Основными параметрами электронных пушек являются мощность и диаметр пучка. В различных процессах используют пушки мощностью от 10 Вт до 1 кВт с диаметром пучков от 10 5 до 10 1 мм и удельной поверхностной мощностью до 10 Вт/см , пушки с удельными поверхностными мощностями от 10 до 10 Вт/см и, наконец, пушки мощностью от 1 до 100 кВт, удельной поверхностной мощностью от 105 до 1(у7 Вт/см2 и диаметром пучка от нескольких десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров. [c.103] При воздействии на технологические объекты предусматривают в ускорителях управление пучком электронов, обеспечивающее изменение напряжения пучка для вывода его в заданном направлении, и управление средней плотностью пучка, используя временную развертку, а также концентрирование или деконцентрирование пучка. Перед выпуском пучка электронов из окна пучок обычно рассеивают с помощью переменного магнитного поля, чтобы его ширина соответствовала ширине облучаемого материала. Наряду с односторонним используют двухстороннее облучение и сложные линзовые системы для воздействия на объекты сложной (цилиндрической) формы [17]. [c.104] В 1970-е годы был разработан новый тип низкоэнергетического (0,15-0,3 МэВ) ускорителя электронов с линейным катодом [18]. Отличительная особенность этих ускорителей заключается в большой силе тока пучка. Основной частью ускорителя является электронная пушка, размещенная вдоль оси цилиндрической вакуумной камеры. Катодом служит длинная непрерывно нагреваемая проволока или лента из вольфрама. Применяют также катоды прямого накала с напаянным на ленту эмиттером из гексаборида лантана. Катод окружен оболочкой, покрытой решеткой, на которую подается высокое напряжение от генератора, анодом служит вакуумное окно из тонкой металлической фольги. Ширина электронного пучка в этом ускорителе имеет большую величину (до 200 см), равную длине катода. Для облучения более широких изделий выпускают установки с двумя и более ускорительными трубками. Параллельное размещение нескольких катодов позволяет значительно расширить зону электронного пучка. [c.104] В типичных ускорителях для радиационно-химических установок электроны имеют энергию от 0,1 до 10 МэВ, мощность от 25 до 150 кВт сила тока в пучке 20-200 мА. [c.104] Одним из источников ионизирующего излучения являются ядерные излучения, сопровождающие различные ядерные превращения и реакции (а -распада, захват нейтронов, деление и др.). Важное практическое значение имеют долгоживущие нуклиды Со (с периодом полураспада Го з = 5,1 года), получаемый по реакции Со (п, V), на что идет часть нейтронов активной зоны ядерных реакторов l37 s (Tq s = 30 лет) обычно в смеси с 34 s (Tg 5 = 2,2 года) и (Tq s = 28 лет), образующийся с большим выходом при делении тяжелых ядер в активной зоне ядерных реакторов [20]. [c.105] Радионуклид ( Со распадается с испусканием Т-излучения с энергией 0,31 МэВ и двух р-квантов с энергиями 1,17 и 1,33 МэВ за расчетную принимают энергию 1,25 МэВ). Убыль ядер в результате радиоактивного распада составляет 1% в месяц. Максимальная теоретическая активность °Со составляет 1200 Ки/г. [c.105] Радионуклид i s имеет энергию излучения v-квантов 0,67 МэВ. [c.105] Перечисленные радионуклиды выделяются из смеси осколков, накапливающихся в твэлах, и в виде тех или иных химических соединений составляют основу специально изготавливаемых источников излучения различной мощности. Так, для жидкофазных процессов используют облучатели небольшой V-мощности около 10 -10 г-экв Ra (0,1-1 кВт), для обработки блочных систем 10 -10 г-экв Ra (1-10 кВт) и для ряда установок десятки миллионов г-экв Ra (сотни киловатт). В гамма-установках первого поколения типа К-60 ООО внутренний диаметр облучателей составлял от 6 до 24 см, максимальная мощность поглощенной дозы в объеме 0,7-10 л находилась в пределах 70-2 Гр/с, а в плоскостных облучателях длиной 32 см и расстоянием. между плоскостями от 5 до 25 см - соответственно 55-3,5 Гр/с. Активность препаратов Со в установках второго поколения типа К-300 ООО составила 2000 Ки. [c.105] Характер взаимодействия ионизирующего излучения е веществом определяется параметрами частиц и свойствами вещества. При взаимодействии заряженных частиц со средой основной причиной потерь энергии являются столкновения с атомами (электронами и ядрами), приводящие к ионизации и многократным рассеяниям. Потеря энергии электронами происходит также в результате радиационного торможения, а для тяжелых частиц (протон, а-частица) - потенциального рассеяния на ядрах и ядерных реакций. При взаимодействии 7-излуче ния со средой потеря энергии объясняется Комптон-эффектом (рассеяние 7-кванта на электронах), фотоэффектом (поглощение у-кванта с передачей энергии электрону), образованием электронно-позитронных пар (при энергиях V-квантов 1,02 МэВ) и ядерных реакций (при 10 МэВ). [c.107] Таким образом, потоки заряженных частиц производят ионизацию и возбуждение молекул облучаемого вещества при столкновениях, а при облучении нейтральными частицами или фотонами в,основном первоначально образуются заряженные частицы, которые далее осуществляют ионизацию и возбуждение молекул. При этом число ионизаций (и возбуждений), производимых вторичными заряженными частицами на своем пути, значительно больще ионизирующей способности первичной (нейтральной) частицы. Потеря энергии ионизирующими частицами носит дискретный характер, вследствие чего в веществе образуются микрообласти с высокой плотностью поглощения энергии. [c.107] Таким образом, на первой, физической , стадии радиационного процесса происходит перераспределение поглощенной энергии первичного излучения между большим числом вторичных заряженных частиц, которые взаимодействуют с электронами атомов и приводят к возбуждению и ионизации молекул вещества. Затем наступает вторая - физико-химическая—стадия процесса. Образовавшиеся под действием излучения осколки молекул (ионы, атомы, радикалы) имеют большую химическую активность и реагируют как между собой, так и с другими молекулами с большой скоростью. Результатом этих вторичных реакций является образование новых активных частиц (свободных радикалов, вторичных ионов), причем в системе достигается тепловое равновесие. [c.108] Физическая природа механических и гидромеханических процессов естественным образом влияет на выбор эффективного вида воздействия. Так как в этих процессах происходят механические перемещения, разделение и соединение твердых и жидких фаз и другие процессы, основными факторами являются силовые воздействия-акустические и, при наличии избирательных электрофизических свойств, электромагнитные. [c.110] При выборе типа воздействия из определенного класса, например акустического, необходимо учитывать конкретные свойства исходных материалов и конечных продуктов процесса (структурно-механических, акустических, реологических и др.). В общем случае могут быть использованы частотные критерии и временнью зависимости. Для некоторых процессов (диспергирование фаз) спектральные характеристики воздействия предопределяют вид кривой распределения дисперсной фазы. [c.110] Измельчение и смешение. Во многих процессах химической технологии требуется развить межфазную поверхность для повыщения скорости гетерогенных процессов. Наиболее простой способ увеличения поверхности заключается в измельчении твердых тел и смешении твердых и жидких фаз. [c.111] Получение дисперсных систем с заданными свойствами может быть осуществлено различными способами уменьшением размеров исходных систем (диспергационные методы) или ростом до требуемого размера (конденсационные методы). Кроме того, возможно выделение требуемой дисперсии из каких-либо смесей. [c.111] При измельчении твердых тел внешняя механическая работа над системой затрачивается на работу по преодолению энергии межмоле-кулярных сил и накопление свободной поверхностной энергии. [c.111] Вернуться к основной статье