Промышленное использование радиационно-химических процессов

Химическая промышленность относится к числу основных потребителей энергии радиоактивного распада продуктов деления, расщепляющихся в ядерных реакторах элементов. Широкое внедрение в химическую промышленность радиационно-химических процессов, а также приборов и схем, основанных на изотопных датчиках, уже принесло народному хозяйству нашей страны огромную экономию несомненно, что в ближайшие годы использование атомной энергии в химической промышленности приобретет масштаб, отвечающий уровню развития атомной промышленности в нашей стране. [c.3]

Поиски путей промышленной реализации радиационно-химических процессов велись параллельно с исследовательскими работами, однако существенный рост числа реализованных процессов произошел несколько позже, после III Международной конференции по мирному использованию атомной энергии (Женева, 1964), что подтверждается материалами IV Международной конференции по мирному использованию атомной энергии (Женева, 197 ). [c.3]

ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ [c.392]

Одно из важных направлений эффективного использования электронного излучения в условиях крупнотоннажного производства — создание ускорительных установок с несколькими трубками. Применение таких установок по сравнению с установками, выполненными на базе обычных ускорителей, позволяет не только значительно расширить круг реализуемых в промышленном масштабе радиационно-химических процессов, но и существенно снижает стоимость 1 кет ч энергии электронного излучения. В этой связи определенный интерес может представлять использование серии ускорительных трубок, питаемых переменным током высокого напряжения, для реализации в промышленности радиационно-химических процессов, проводимых в относительно тонких слоях. [c.69]

Чрезвычайно интересным и важным является использование в промышленности энергии, выделяемой при различных превращениях атомных ядер или при синтезе ядер водорода в ядра гелия. Сейчас внутриядерная энергия используется для производства электрической энергии на атомных электростанциях. В научно-исследовательских лабораториях и на промышленных предприятиях различные радиоактивные материалы применяются для аналитических целей и контроля производства- Все большее распространение получают радиационно-химические процессы, в которых радиоактивные излучения используются для осуществления химических реакций — полимеризации, полу- [c.44]

Дальнейшее развитие этих методов позволит регулировать скорость радиационно-химических процессов и откроет новые возможности для использования излучений большой энергии в промышленности. [c.374]

В настоящий момент, однако, трудно оценить интерес промышленности к радиационной химии, так как использованию радиационных процессов уделяется еще недостаточное внимание. Эта ситуация характерна для новых, потенциально очень выгодных областей производства, и часто крайне трудно поставить на ноги новую промышленность. Однако быстрое развитие атомной индустрии уже дает определенные возможности в настоящее время. Некоторые сведения о заинтересованности промышленности радиационно-химическими процессами даны в табл. 13.1 [6]. [c.367]

И в а н т е р Е. Л. и др. Жидкометаллические радиационные контуры для проведения радиационно-химических процессов и перспективы промышленного использования таких контуров. Тезисы доклада на Всесоюзном совещании по прикладной радиационной химии. Обнинск, ноябрь 1965 г. М., 1965. [c.361]

Радиационно-химические процессы (включая как химические реакции, так и последующее изменение свойств продуктов реакций) с энергетической точки зрения могут быть разделены на две группы 1) энергоемкие процессы, для которых характерны выходы 10 молекул на 100 эв и 2) высокоэффективные процессы с выходами порядка 10 молекул на 100 эв. К высокоэффективным процессам главным образом относятся разветвленно-цепные реакции, в частности окисление. Для неразветвленных цепных процессов, к которым относится и хлорирование алканов, не приходится ожидать значительных энергетических выходов. Однако делались попытки использования радиации Со для направленного хлорирования бензола с максимальным выходом нужного стереоизомера 7-гексахлорциклогексана [51,52]. Выход этого стереоизомера несколько повышался, но не настолько, чтобы радиационный способ получения у-гексахлорциклогексана (гексахлорана) получил бы промышленное применение. [c.261]

Ускорители электронов, используемые в радиационной химии как источники излучений, можно подразделить на два класса исследовательские и промышленные. Ускорители первого класса характеризуются относительно невысокими средними мощностями пучка, широким диапазоном регулирования энергии и тока электронов, наличием нескольких сменных вспомогательных устройств различного типа для многоцелевого использования (т. е. обычно являются универсальными установками). Напротив, ускорители второго класса характеризуются высокой мощностью пучка, сравнительно узким диапазоном регулирования энергии электронов, наличием вспомогательных устройств одного типа, а иногда изготовляются для проведения конкретного радиационно-химического процесса. Отличительная особенность промышленных ускорителей — простота управления, компактность, высокая надежность всех узлов и установки в целом, а также высокий к. п. д. (т. е. коэффициент превращения электрической энергии в энергию электронного пучка). Как для исследовательских, так и для промышленных ускорителей в большинстве случаев допустима нестабильность параметров пучка (энергии и тока электронов) в пределах 5%. [c.22]

В целом реализация рассмотренных выше способов многослойного облучения различного вида объектов (материалов) не представляет особых трудностей и позволяет в значительной степени повысить эффективность использования мощности электронных пучков в промышленных радиационно-химических процессах, проводимых в тонких слоях. [c.86]

Одним из интересных радиационно-химических процессов в толстых слоях, успешно реализованных в промышленном масштабе с использованием ускорителей электронов, является процесс получения пористых полимерных материалов [226, 250, 283]. [c.134]

Особую актуальность имеют работы в области радиационного катализа, т.к. большинство реакций, использованных в промышленности, основано на каталитических процессах. В настоящее время в Советском Союзе более 75% всей продукции химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и промышленности минеральных удобрений производится с применением катализаторов. Более 90% новых химических процессов - каталитические 35]. Производительность каталитических процессов и качество выпускаемой продукции зависят, прежде всего, от свойств катализаторов. [c.195]

Радиационно-химическое восстановление UFq. Гексафторид урана обладает низкой радиационной стойкостью благодаря высокой электроотрицательности, низкому порогу и большому сечению процесса диссоциативного прилипания электрона е + UPe UP5 + P . В сочетании с высокой технологической надёжностью и дешевизной ускорителей электронов это может служить основой промышленного метода конверсии UPg в UF4 и в металлический уран. В настоящее время имеются экономически обоснованные проекты использования ускорителей электронов для обеззараживания зёрна и даже газификации твёрдых топлив. На пути промышленной реализации этого метода имеется ряд серьёзных проблем сравнительно высокая энергетическая цена радиационно-химической конверсии ограничения по плотности электронного тока, что ограничивает удельную производительность установки высокие значения сечения захвата электрона и, соответственно, малая глубина проникновения электрона внутрь газообразного вещества, что при технически приемлемых концентрациях UPe даже при небольших электронных токах приводит к заметному перегреву. [c.189]

При поглощении хлором ионизующего -у-излучения он распадается на атомы. Такой метод хлорирования при низкой температуре приводит к продуктам аддитивного хлорирования ароматических углеводородов, а при повышенной —к продуктам замещения в боковую цепь. Радиационно-химическое хлорирование имеет в основном те же закономерности, которые присущи фотохимическому хлорированию, однако без присущих последнему практических преимуществ [36]. В целом справедливо считают [37], что недостатки фотохимического хлорирования (трудности создания реакторов большой единичной мощности, использование сложных в изготовлении и эксплуатации специальных источников света, повышенная пожароопасность процесса, высокая чувствительность его к примесям) препятствуют распространению его в промышленности. [c.25]

Нецепные процессы, их называют также энергоемкими, часто позволяют существенно уменьшить число стадий процесса тонкого органического синтеза. Это объясняется тем, что методами радиационного синтеза можно ввести в соединение определенную группу в заданное положение в одну стадию, что не удается традиционными методами. Однако, как правило, в таких процессах образуются не один, а несколько продуктов. Этот недостаток удается компенсировать или даже превратить в преимущество при малотоннажном синтезе, особенно при микро-тоннажном синтезе, поскольку для разделения продуктов можно использовать эффективные методы, такие, как препаративная хроматография. Использование радиационных методов синтеза дает возможность существенно расширить номенклатуру производимых промышленностью химических реактивов и часто оказывается экономически более выгодным. Кроме того, радиационная химия в принципе дает возможность значительно расширить ассортимент меченых атомов. [c.344]

Металлические материалы широко применяют в аппарато- и машиностроении, катализе, электротехнике, радио- и электронной промышленности. Действительно, чтобы осуществить любой процесс, например химико-технологический, необходимо располагать соответствующей аппаратурой. Использование представлений макрокинетики, теории химических реакторов, а также методов математического и физического моделирования в принципе позволяет найти оптимальную для данного процесса конструкцию и размеры аппарата. Но тогда возникает вопрос, из каких материалов следует делать эту аппаратуру, чтобы она была способна противостоять разнообразным агрессивным воздействиям, в том числе химическим, механическим, термическим, электрическим, а в ряде случаев также радиационным и биологическим. Выбор конструкционных материалов осложняется, когда перечисленные воздействия сопутствуют друг другу. Кроме того, в последнее время требования к материалам, используемым только в химической технологии, повысились по двум причинам. Во-первых, значительно шире стали применять экстремальные воздействия, такие, как сверхвысокие и сверхнизкие температуры и давления, ударные и взрывные волны, ионизирующие излучения, биологические ферменты. Во-вторых, переход к аппаратам большой единичной мощности по производству основных химических продуктов создает исключительно сложные проблемы в изготовлении, транспортировке, монтаже и эксплуатации подобных установок. Например, на современном химическом предприятии можно видеть контактные печи для производства серной кислоты диаметром 5 м, содержащие до 5000 различных труб, реакторы синтеза аммиака и ректификационные колонны высотой более 60 м. Сочетание механических свойств, таких, как прочность, вязкость, пластичность, упругость и твердость, с технологическими свойствами (возможность использования приемов ковки, сварки, обработки режущими инструментами) делает металлические материалы незаменимыми для построения химических реакторов самой разнообразной формы и размеров. [c.135]

В результате облучения изменяются многие физические свойства полимеров механические, электрические и др. Направленное полезное изменение свойств полимеров в результате облучения лежит в основе технологии радиационного модифицирования материалов. По объему продукции, выпускаемой с использованием ионизирующего излучения, радиационное модифицирование полимеров занимает одно из первых мест. На основе этой технологии базируются следующие радиационно-химические процессы модифицирование полиэтиленовой и поливинилхлоридной изоляции кабелей и проводов, изготовление упрочненных и термоусаживаемых пленок, труб и фасонных изделий, получение пенополиэтилена и вулканизация полиоксановых каучуков. Ионизирующее излучение применяют также в производстве теплостойких полиэтиленовых труб и в шинной промышленности. [c.196]

Радиоактивные изотопы и излучения находят применение в химической промышленности не только как средство воздействия на ту или иную реакцию, но и для контроля и автоматизации промышленных процессов. Уже применяются приборы, действие которых основано на использовании изотопов или излучения для контроля толщины, плотности, концентрации, расхода, уровня, давления и других параметров технологических процессов в химической промышленности. Основными видами установок излучений в радиационной химии являются у- и рентгеновские установки, линейные ускорители и электростатические генераторы Ван-Граафа. [c.272]

Радиационная очистка воды содержит в себе возможности для удовлетворения этих требований. Это, действительно, быстрый метод, скорость которого определяется только количеством подаваемой энергии излучения от источника в единицу времени. Подробные исследования радиационного способа снижения цветности и запаха природных вод, проведенные в совместной работе Института электрохимии АН СССР и ВОДГЕО Госстроя СССР, показали, что этот метод обеспечивает очень высокое качество воды по всем показателям, практически недостижимое при использовании других методов. Радиационная очистка — в принципе одностадийный процесс. Он не требует введения в очищаемую воду новых химических реагентов, делает ее прозрачной, вкусной и обеззараженной. Но возникают естественные вопросы возможно ли практическое использование этого метода, имеются ли объективные предпосылки для его промышленного применения, не слишком ли дорогой ценой можно достигнуть тех преимуществ, которые дает этот метод Именно на эти вопросы и пытается ответить настоящая книга. [c.8]

Уже доведен до стадии внедрения в промышленность радиационный метод изготовления стеклопластиков [301]. В условиях опытного завода радиационным методом с использованием ускорителей электронов были получены изделия из стеклопластиков на основе полиэфирных смол как в виде листов размером 5400 х 1200 мм, так и в виде труб, прутков и т. п. Стеклопластики, полученные радиационным методом, обладают значительно лучшими электрическими свойствами, меньшим водопоглощением и большей химической стойкостью, чем изготовленные по обычной технологии (путем термического отверждения связующего при помощи инициаторов). Использование радиации позволяет упростить технологическую схему производства. Процесс изготовления стеклопластиков, основанный на применении ионизирующих излучений, в отличие от принятого в настоящее время, может быть полностью автоматизирован. Поэтому он особенно эффективен в условиях крупнотоннажного производства. [c.9]

Дальнейшее широкое внедрение различных электрохимических процессов в промышленность может быть достигнуто при использовании гомогенных ионитовых мембран, обладающих наряду с высокими электрохимическими свойствами большой механической прочностью, а также химической и радиационной стойкостью. Для получения мембран, сочетающих высокое содержание ионогенных групп с эластичностью и прочностью, наиболее пригоден метод получения привитых сополимеров, основная цепь которых является эластомером, а привитые боковые ветви — полиэлектролитом. [c.59]

Распространение получают промышленные процессы радиационной модификации все более разнообразных полимеров, вулканизации эластомеров, радиационной полимеризации и сополимерияа-ции и поликонденсации Осуществлены некоторые важные, преимущественно цепные процессы радиационно-химического синтеза теломеризация, хлорировагше, сульфохлорирование. И ценно то, что радиационно химические процессы могут быть проведены в условиях более низких температур по сравнению с процессами обычной технологии, могут проводиться без использования катализаторов или вещественных инициаторов (это пример чистой , некаталитической, химии.— В. Л. ), могут идти в значительно меньшее число стадий, могут создавать в материалах свойства, которые иным способом создать сегодня нельзя [17]. [c.237]

Экономическая целесообразность промышленного использования нецеяных радиационно-химических процессов определяется соотношением AivkGM (где А — количество производимого продукта G — радиационно-химический выход продукта М — молекулярная масса исходного вещества) [84]. [c.55]

Книга рассчитана на специалистов, занимающихся внедрением радиационно-химических процессов в промышленное про-йзводство. Она может также служить по>собием для студентов и аспирантов, специализирующихся в области использования ионизирующих излучений б радиационных исследованиях и процессах. [c.2]

Широкое использование электронного излучения в промышленных радиационно-химических процессах, как уже отмечалось выше, началось в 60-х годах, когда появилось несколько новых типов ускорителей электронов с энергией в диапазоне 300—500 кэв и высокой мощностью пучка. На базе этих ускорителей были созданы пилотные установки для реализации наиболее эффективных из разработанных к тому времени радиационно-химических процессов в тонких слоях, таких, как сшивание полиэтилена (в виде тонких пленок или тонкостенных трубок) для повышения его термостойкости, химической стой кости и прочности, а также с целью получить новое свойство способность к термоусадке отверждение покрытий на различных основах (полимер, металл, дерево, бумага, керамика и т. п.) прививка мономеров на пленки, листы, ткани для изменения их свойств (полярности, адгезии, гидрофильности, гид рофобности и др.). [c.93]

Химические превращения, протекающие в полимерах при действии на них лучистой энергии, уже давно интересовали человека. До последнего времени из различных видов излучений внимание исследователей привлекал главным образом свет. Та роль, которую играет свет в биохимических превращениях полимеров, а также в процессах их деструкции или старения, определяет необходимость того, что в будущем, как это было и в прошлом, большое число исследований в области полимерной химии будет по-прежнему посвящено исследованию фотохимических проблем. Преобладающее значение при этом приобретают работы по использованию световых воздействий в определенных контролируемых условиях для модификации свойств полимеров. Однако в последнее десятилетие еще более интенсивно, чем фотохимические превращения полимеров, исследовались вопросы взаимодействия полимерных веществ с ионизирующими излучениями (излучениями высокой энергии). Развитие исследований в этой области в большой степени связано с созданием промышленной ядерной технологии и новых более совершенных электронных и ионных ускорителей. Но оно было вызвано также и тем ожидаемым многообразием химических реакций, протекание которых должно стать возможным под действием излучений высокой энергии. Одновременное присутствие электронов, ионов, свободных радикалов и молекул в возбужденных и термолизованных состояниях явилось причиной появления многочисленных гипотез, имеющих целью объяснение наблюдаемых радиационно-химических превращений. Все более сложные экспериментальные исследования обеспечили получение данных, которые позволяли проверять и изменять эти гипотезы. Как будет видно из дальнейшего рассмотрения, ни один из предложенных механизмов нельзя считать однозначно доказанным. [c.95]

Двухцелевое использование атомной энергии является, вероятно, основным направлением ее технической реализации [600]. Атомный реактор является источником тепла и излучения. Поэтому, в дополнение к использованию тепла атомного реактора для генерации электроэнергии или технологического использования этого тепла в химической и металлургической промышленности, перспективны.м является использование атомного реактора также в качестве источника излучения для создания радиационно-химической технологии, Эта уникальная особенность ядерного реактора может проявиться лишь в том случае, когда энергия ионизирующего излучения используется по своему, отличному от теплового, прямому назначению [601]. Для процессов радиолиза наиболее просто использовать у-излучение, нейтроны, а-час-тицы. Лишь в случаях, когда требуется наиболее эффективное использование энергии реактора, используют осколки деления [602, 988]. В лучшем случае для радиационно-химических целей может быть использовано от 1 до 5 % тепловой мощности ядерного реактора [602]. При использовании только у-излучения эта доля еще ниже и составляет всего 0,3—0,5 % от тепловой мощности реактора [603, 604], остальная мощность ядерного реактора должна быть направлена на получение чисто тепловой или электрической энергии. Использование атомного реактора в качестве источника излучения для получения водорода рассматривается некоторыми исследователями [602] как наиболее энергетически эффективное. [c.409]

Решение этих задач сопровождается расширением научно-исследовательских работ по созданию ряда новых промышленных процессов радиационно-химических, плазмохимических методов синтеза, исиоль-зование лазеров в химических процессах, расширение применения гомогенного катализа, работ по иолупропицаемым мембранам в процессах разделения расширение использования фотохимического инициирования для радикальных реакций хлорирования, сульфоокисления и сульфохлорирования, что позволяет работать при сравнительно низких температурах в области синтеза витаминов, фармацевтических и душистых веществ. [c.9]

Большое число весьма хороших исследований было проведено в области полимеризации и облучения полимеров медленными нейтронами на реакторах в Харуэлле, Брукхейвене и Ок-Ридже. Однако использование реакторов только для этих целей в промышленных масштабах довольно затруднительно и малоэффективно. Если энергетические реакторы применять одновременно и для облучения, то возникает ряд проблем, связанных с помещением образцов в зо-ну реактора и извлечением их кроме того, размеры полости в реакторе, где можно вести облучение, малы. Чарлсби [8] подсчитал, что у реактора типа ВЕРО с графитовым замедлителем только около 0,2% освобождаемой энергии используется для целей радиационной химии. Облучение можно вести, если препараты поместить в зону защиты реактора, где они будут поглощать энергию, которая обычно растрачивается впустую. Несмотря на кажущуюся привлекательность этого способа, по-видимому, он не найдет широкого применения, так как определенный радиационный процесс заранее должен быть учтен при конструировании реактора, что наложит известные ограничения на дальнейшее использование реактора. Хотя все такие вопросы имеют решающее значение для развития радиационно-химической промышленности, они до настоящего времени детально еще не рассмотрены в литературе. [c.368]

Специфика этих процессов обусловлена прежде всего огромными этерпгяни излучаемых частиц эти энергии на несколько тгоряджш"" превосходят энергии связей атомов в молекулах. Кроме того, современная ядерная техника позволяет создать большие плотности и интегральные интенсивности излучения, которые могут как вызывать различные химические процессы, так и существенно воздействовать на физико-механические свойства продуктов тех или иных химических реакций. Наконец, возможность использования излучений реакторов и активированных радиоактивных изотопов (например, Со ), различного рода ускорителей и, в особенности, отработанных радиоактивных стержней делает промышленное осуществление ряда радиационно-химических реакций целесообразным и с экономической точки зрения. [c.91]

Главы 1—4 книги посвящены общим воппосам применения ускорителей электронов в радиационно-химических исследованиях и процессах. В гл. 5—6 рассмотрены основные направления использования электронного излучения в химической промышленности, а также описаны получившие наибольшее распространение процессы. [c.5]

Согласно литературным данным, в США и Англии изготавливаются в промышленных масштабах для использования в дозиметрии окрашенный полиметилметакрилат и бумага, покрытая поливинилхлоридом, содержащим краситель 1427, 437]. По изменению их окраски можно определять дозы в пределах от 0,1 до Ъ Мрад. В США для измерения доз различных видов излучения широко применяются выпускаемые промышленностью пленки из целлофана, содержащего некоторые красители [312, 352, 353]. Эти пленки обесцвечиваются под действием излучений. Степень обесцвечивания находится в линейной зависимости от величины дозы при ее изменениях от 0,1 до 10 Мрад. Все эти системы характеризуются независимостью показаний от изменений мощности дозы и температуры во время облучения, а также отсутствием эффекта последействия. До облучения они могут храниться в темноте в течение длительного времени. Эти системы используются для определения доз электронов и пространственного распределения поглощенной энергии в облучаемой среде. С их помощью контролируются процессы радиационной обработки различных материалов в производственных условиях. Для решения аналогичных задач в Институте физической химии им. Л. В. Писаржевского АН УССР был разработан метод химической дозиметрии, основанный на применении пленок из окрашенного поливинилового спирта [94]. Кроме того, был тщательно проверен и усовершенствован [40, 41 ] предложенный в свое время Гебелем [345] способ дозиметрии при помощи пленок из непластифицированной триацетилцеллюлозы. [c.56]

Промышленный электросинтез, по-видимому, может стать весьма актуальным лет через 20, в начале XXI в., чему будут способствовать следующие факторы переход на водород как носитель энергии вместо нефти и каменного угля, необходимость создания безотходных технологий для предотвращения загрязнения окружающей среды, создание широкой сети атомных электростанций, которые дадут не только необходимую электроэнергию, но и послужат стимулом развития радиационной технологии, во многих отношениях родственной электрохимической технологии. В настоящее время следует идти по пути внедрения методов электросинтеза в тонкую химическую технологию (например, в производство лекарственных препаратов, витаминов и т. д., их полупродуктов, электрохимическое снятие защитных групп в синтезе природных соединений, например пептидов, сахаров и т. д.) и в технологию мономеров и полимеров (в этом отношении интересен, например, разработанный английскими учеными процесс анодного ацетамидирования углеводородов путем использования ионообменных смол — электрохимические реакции волков и овец ), а также создания теоретических основ органической электрохимии и нахождения новых реакций. [c.210]

В настоящее время трудно представить, что такие отрасли промышленности, как гидрометаллургия, тонкий органический синтез, ядерная технология, и такие процессы, как водоподго-товка на тепловых и атомных электростанциях, очистка сточных вод и теплоносителя ядерных реакторов от радиоактивных примесей и др., могут существовать без применения ионитов. Большинство процессов в перечисленных отраслях промышленности осуществляется при повышенных температурах, в агрессивных средах или при воздействии ионизирующих излучений. При продолжительном использовании ионитов происходит необратимое изменение их физико-химических и технологических свойств, обусловленное деструкцией полимерной матрицы или функциональных групп. Из трех составляющих компонентов набухшего ионита (полимерная матрица, функциональные группы, вода) наименее стойки функциональные группы. Поэтому основное внимание при. исследовании термической, химической и радиационной стойкости ионитов уделяется механизму и кинетике разрушения или отщепления функциональных групп. Матрица ионитов, построенная обычно на основе карбодепных полимеров, характеризуется значительно большей термической и радиационной стойкостью (но меньшей стабильностью в окислительных средах) чем функциональные группы. Вода, несомненно, наиболее устойчивый компонент в составе набухшего ионита, но в ее присутствии стойкость функциональных групп и матрицы понижается. [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология