Радіаційно-хімічні процеси
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Радіаційно-хімічні процеси

радіаційно-хімічні процеси, технологічні процеси, в яких для зміни хімічних або фізичних властивостей системи використовуються іонізуючі випромінювання . Спостережувані при проведенні Р.-х. п. ефекти є наслідком освіти і подальших реакцій проміжних часток (іонів, збуджених молекул і радикалів), що виникають при опроміненні вихідної системи. Кількісно ефективність Р.-х. п. характеризується радіаційно-хімічним виходом G (див. Радіаційна хімія ). У ланцюгових Р.-х. п. (величина G від 10 3 до 10 6 ) випромінювання грає роль ініціатора. У ряді випадків така ініціація дає значні технологічні і економічні переваги, у тому числі кращу спрямованість процесу і можливість здійснення його при нижчих температурах, а також можливість здобуття особливо чистих продуктів. У неланцюгових Р.-х. п. енергія випромінювання витрачається безпосередньо для здійснення самого акту перетворення. Такі процеси зв'язані з великими витратами енергії випромінювання і мають обмежене вживання.

  До інтенсивний що вивчаються і практично реалізовуються ланцюгових Р.-х. п. відносяться різні процеси полімеризації, теломеризації, а також синтезу ряду низькомолекулярних з'єднань. Р.-х. п. полімеризації етилену, триоксану, фторолефінов, акріламіда, стиролу і деяких ін. мономерів були на початку 1970-х рр. розроблені до стадії створення дослідних або дослідно-промислових установок. Важливе практичне значення придбали радіаційні методи затвердіння єднальних (поліефірних і ін.) у виробництві склопластиків і здобутті лакофарбних покриттів на металевих, дерев'яних і пластмасових виробах. Значний інтерес представляють Р.-х. п. прищепної полімеризації. У цих процесах вихідні полімерні або неорганічні матеріали різного призначення опромінюються у присутності відповідних мономерів. В результаті поверхні цих матеріалів набувають нових властивостей, в деяких випадках унікальних. Р.-х. п. цього типа практично застосовуються і для модифікування ниток, тканин, плівок і мінеральних матеріалів. Великий інтерес представляють також Р.-х. п. модифікування пористих матеріалів (деревини, бетону, туфу і т.д.) шляхом просочення їх мономерами (метилметакрилатом, стиролом і ін.) і подальшої полімеризації цих мономерів за допомогою g-віпромінювання. Така обробка значно покращує експлуатаційні властивості вихідних пористих тіл і дозволяє отримати широкий асортимент нових будівельних і конструкційних матеріалів. Зокрема, помітних масштабів досягло виробництво паркету з модифікованої деревини. Ланцюгові Р.-х. п. здійснюються також з метою синтезу низькомолекулярних продуктів. Встановлена висока ефективність Р.-х. п. окислення, галогенірованія, сульфохлорування, сульфоокисленія.

  З процесів, в яких випромінювання ініціює неланцюгові реакції, широкого поширення набули Р.-х. п. «зшивання» окремих макромолекул при опроміненні високомолекулярного з'єднання. В результаті «зшивання» (наприклад, поліетилену) відбувається підвищення його термостійкості і міцності, а для каучуків радіаційне «зшивання» забезпечує їх вулканізацію. На цій основі розроблені Р.-х. п. виробництва зміцнених і термостійких полімерних плівок, кабельної ізоляції, труб, вулканізації гумотехнічних виробів і ін. Особливо цікавим є «ефект пам'яті» опроміненого поліетилену. Якщо опромінений виріб з поліетилену деформувати при температурах вище за t пл аморфної фази полімеру, то при подальшому охолоджуванні воно збереже надану форму. Проте повторне нагрівання повертає первинну форму. Цей ефект дає можливість отримувати термоусажіваємиє пакувальні плівки і електроізоляційні трубки.

  Для здійснення хімічного синтезу було запропоновано (1956) використовувати уламки ділення ядер 235 U, що виникають в активній зоні ядерного реактора. Ці процеси були названі хемоядерними. Дослідження і технологічні розрахунки показали, що принципових перешкод для реалізації таких процесів немає. Проте технічні труднощі, що полягають головним чином в створенні систем очищення продуктів від неминучих в цьому випадку радіоактивних забруднень, не дозволили доки приступити до споруди хоч би дослідно-промислових хемоядерних установок.

  Розробка промислових Р.-х. п. привела до виникнення радіаційно-хімічної технології, головне завдання якої — створення методів і пристроїв для економічного здійснення Р.-х. п. в промисловому масштабі. Основним розділом радіаційно-хімічної технології є радіаційно-хімічне апаратобудування, теоретичні основи якого створені багато в чому працями сов.(радянський) учених.

  Для проведення Р.-х. п. використовуються ізотопні джерела g-віпромінювання, прискорювачі електронів з енергіями від 0,3 до 10 Мев і ядерні реактори. У сучасних ізотопних джерелах найчастіше використовується 60 Co. Перспективними джерелами g-віпромінювання вважаються і радіаційні контури при ядерних реакторах, що складаються з генератора активності, опромінювача радіаційної установки, а також комунікацій, що сполучають їх, і пристроїв для переміщення по контуру робочої речовини. В результаті захвату нейтронів в генераторі, розташованому в активній зоні ядерного реактора або поблизу від неї, робоча речовина активізується, а g-віпромінювання ізотопів, що утворилися, використовується потім в опромінювачі для проведення Р.-х. п. Накопичений в СРСР досвід дозволяє створити промислові радіаційні контури потужністю в декілька сотень квт.

  Для опромінення порівняно тонких шарів матеріалу найбільш ефективним виявляється вживання прискорених електронів, що забезпечує ряд переваг: високі потужності доз, кращі для обслуговуючого персоналу умови радіаційній безпеці, відсутність у вимкненому стані витрати енергії і т.д.

  Літ.: Пшежецкий Ст С., радіаційно-хімічні перетворення полімерів, в книзі: Коротка хімічна енциклопедія, т. 4, М., 1965, с. 421—26; Основи радіаційно-хімічного апаратобудування, під общ. ред. А. Х Бречера, М., 1967; «Журнал Всесоюзного хімічного суспільства ним. Д. І. Менделєєва», 1973, т. 18 № 3: Енциклопедія полімерів, т. 3, М. (у пресі).

  С. П. Солов'їв, Е. А. Борисов.