Файл: Рачинский, В. В. Курс основ атомной техники в сельском хозяйстве учебное пособие.pdf

Снятый слой свозят в отдельное место на своеобразное хранение (например, в овраг) и хранят там до тех пор, пока загрязнен­ ность почвы не снизится вследствие распада радионуклидов до предельно допустимых концентраций. Хранение может продол­ жаться в течение нескольких десятков лет. При очень больших локальных загрязнениях почву вывозят в места захоронения, например, в использованные шахты, карьеры и т. п.

Способ механической мелиораций хотя и является радикаль­ ным способом дезактивации почв, однако он очень дорог и по­ этому его нельзя применять в массовом масштабе.

Фактически к способу механической мелиорации следует от­ нести также и способ заделки загрязненного поверхностного слоя почвы и дернины на большую глубину (до 50—80 см) по­ средством глубокой вспашки специальными плантажными плу­ гами. Этот способ менее эффективен, чем полное удаление с поля верхнего слоя почвы. Заделка загрязненного слоя на глу­ бину должна приводить к резкому уменьшению выноса радио­ нуклидов растениями.

При механической мелиорации как при полном удалении ра­ диоактивного слоя с поля, так и при заделке его на большую глубину происходит обнажение малоплодородных слоев почвы. Поэтому для получения урожаев сельскохозяйственных культур, необходимо внесение в почву значительных количеств минераль­ ных и органических удобрений.

Способ гидромелиорации заключается в промывании загряз­ ненных почв путем поливов или дождевания. Этот способ прак­ тически пригоден для легких, песчаных и супесчаных почв с малой сорбционной емкостью в отношении поглощения радио­ нуклидов.

При промывке таких почв значительная часть радионукли­ дов вымывается из верхних слоев в нижние. В глубоких слоях почвогрунтов могут находиться слои или прослойки грунтов, которые обладают высокой поглотительной способностью в от­ ношении радионуклидов. В этих слоях радионуклиды будут закреплены, что предотвратит их вынос через грунтовые воды в окружающие водоемы.

Как видно, для использования гидромелиоративного способа дезактивации почвы необходимо предварительно выяснить тип, свойства и сложение почвогрунтов на загрязненных полях.

Гидромелиоративный способ дезактивации может практиче­ ски осуществляться, очевидно, только при наличии в данном хозяйстве гидромелиоративных сооружений.

Способы химической мелиорации почв для уменьшения вы­ носа радионуклидов растениями разнообразны. Они направлены как на дезактивацию почв, так и. на уменьшение выноса радио­ нуклидов растениями. Один из способов химической мелиорации почвы заключается во введении в почву химических реагентов (кислот, солей, комплексообразователей) с целью растворения

и десорбции радионуклидов. Загрязненное поле сначала зали­ вают или засыпают химическими реагентами, а затем промы­ вают водой. При этом десорбированные радионуклиды вымы­ ваются в глубинные слои почвогрунта. Этот способ вряд ли применим в широких масштабах, так как он очень дорог.

Другой способ химической мелиорации имеет прямо проти­ воположную цель — с помощью химических реагентов прочно закрепить радионуклиды в почве с тем, чтобы уменьшить их усвоение и вынос растениями. К таким реагентам относятся реагенты, повышающие pH почвы, так как известно, что с по­ вышением pH (в щелочную область) происходит выпадение в осадок гидроокисей металлов, образование осадков силикатов, карбонатов и других труднорастворимых соединений. Создавая соответствующие pH почвы, можно вводить в почву химические реагенты, приводящие к образованию в почве труднораствори­ мых соединений, соосаждающих микроколичества радионукли­ дов. К таким реагентам-соосадителям относятся силикаты, кар­ бонаты, фосфаты и макроколичества некоторых металлов, обра­ зующих труднорастворимые гидроокиси. Для осуществления процесса соосаждения необходимо определить pH почвы, кото­ рое, с одной стороны, должно находиться в области pH сущест­ вования осадка, с другой стороны, не должно выходить за пре­ делы физиологически допустимых pH.

Способ химической мелиорации, приводящий к закреплению радионуклидов, также очень дорогостоящий. Однако в некото­ рых случаях он весьма перспективен. Например, введение в

кислые дерново-подзолистые почвы извести ведет к повышению pH почвы и к возникновению процессов соосаждения радионук­ лидов. При введении извести происходит и неизотопное разбав­ ление 90Sr кальцием, что способствует уменьшению выноса этого

приемов современной агротехники возделывания сельскохозяй­ ственных культур.

Проведенные исследования показали, что внесение удобре­ ний, особенно фосфорных и калийных, известкование кислых почв, внесение органических удобрений приводят, как правило, к уменьшению выноса растениями радионуклидов из почв.

Однако вряд ли можно рекомендовать здесь что-либо кон­ кретное. Дозы удобрений и известкования следует устанавли­ вать не только в соответствии с требованиями создания наибо­ лее благоприятных условий питания растений, но и с учетом их влияния на вынос радионуклидов из почв сельскохозяйст­ венными растениями. Для установления таких оптимальных доз необходимо проведение исследований в конкретных условиях. При этом следует помнить, что при неправильном проведении

362

агрохимических мероприятий может произойти не уменьшение, а увеличение выноса радионуклидов растениями.

Имеются сведения, что различные сельскохозяйственные культуры обладают неодинаковой способностью выносить из почвы радионуклиды. Отмечаются даже сортовые различия в выносе радионуклидов. Например, по данным И. В. Гулякина и Е. В. Юдинцевой, по степени накопления 90Sr сельскохозяйст­ венные культуры можно поставить в следующий ряд: горох> >вика>клевер>свекла>картофель>пшеница>лен > тимофе­ евка. По другим данным, злаковые культуры в меньшей степе­ ни накапливают радионуклиды, чем бобовые. Если такая закономерность подтверждается в условиях данного хозяйства, то ее можно использовать с целью уменьшения загрязнения продукции растениеводства радионуклидами. Для этого реко­ мендуется высевать на полях с повышенными уровнями за­ грязнения преимущественно злаковые культуры.

Оценивая возможности агротехнических мероприятий в це­ лом следует отметить, что их все можно отнести к сравнитель­ но малоэффективным мероприятиям, т. е. они дают разовые относительно небольшие эффекты. Однако отказываться от этих мероприятий нельзя, так как их можно применять без особого труда в общей системе рационального замедления. Применение агротехнических мероприятий по уменьшению накопления ра­ дионуклидов в растениях рассчитано на длительный период, пока уровень радиоактивного загрязнения почвы не снизится до естественного фона. А такое снижение происходит постепенно вследствие распада радионуклидов, а также миграции их в глу­ бокие горизонты почвогрунтов, где они или закрепляются, или вымываются постепенно грунтовыми водами.

13*

Г л а в а И

АТОМНАЯ ТЕХНИКА В МЕХАНИЗАЦИИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

■ Можно указать несколько перспективных областей использо­ вания атомной техники в механизации и электрификации сель­ ского хозяйства. Это — испытание сельскохозяйственных машин на надежность и длительность срока службы; испытание эффек­ тивности работы сельскохозяйственных машин; автоматизация технологических процессов сельскохозяйственного производства; и, наконец, непосредственное применение атомной энергии в сельском хозяйстве. Рассмотрим каждое из указанных направ­ лений.

§ 1. М Е Т О Д Р А Д И О А К Т И В Н Ы Х И Н Д И К А Т О Р О В В И С С Л Е Д О В А Н И И И З Н О С А Д Е Т А Л Е Й С Е Л Ь С К О Х О З Я Й С Т В Е Н Н Ы Х М А Ш И Н

Одним из основных факторов, определяющих надежность и срок службы сельскохозяйственных машин, является износ де­ талей машин. Испытание деталей машин на износ желательно производить непосредственно в производственных условиях во время работы машины на различных режимах (динамичность метода испытания).

Очень важно также, чтобы метод регистрации износа дета­ лей обладал высокой чувствительностью. Требованиям дина­ мичности и высокой чувствительности испытания износа деталей машин наилучшим образом удовлетворяет метод радиоактивных индикаторов. Это позволяет улучшить достоверность испытаний, увеличить производительность труда при испытаниях и сокра­ тить время испытаний.

Все это в конечном итоге приводит к высоким техническим и экономическим эффектам.

Здесь рассматриваются только основы использования метода радиоактивных индикаторов в исследовании износа деталей сельскохозяйственных машин и тракторов.

Сущность радиоиндикаторной методики исследования износа деталей машин сводится к следующему.

364

В испытуемую деталь вводят радиоактивный изотоп-инди­ катор (активирование детали). При работе машин вследствие трения деталей радиоактивные частички начинают переходить с испытуемой детали в смазку. Кривая кинетики выноса радио­ активного материала детали в смазку является характеристикой износа детали при заданном режиме работы машин. Простей­ шая схема испытания машины на износ показана на рис. 11.1.

верхности.

3.Радиоактивный индикатор вводят в покрытие, наносимое на рабочую поверхность детали электролитическим методом. Этот способ позволяет активировать только относительно тон­ кий поверхностный слой детали. При этом можно определить время износа активированного слоя.

4.Облучают детали в потоке нейтронов ядерного реактора (нейтронная активация). При этом активируются практически

все химические элементы, входящие в состав детали. Способ применяют в основном для активирования деталей небольших размеров. Для деталей из чугуна и стали основное значение имеет появление изотопа 59Fe. Большое преимущество данного способа — активация деталей в натурном виде без каких-либо дополнительных предварительных или последующих обра­

боток.

5. Активирование деталей производят ускоренными заря­ женными частицами (протонами, дейтронами и ядрами гелия). В этом случае активируется только поверхностный слой детали на глубину 0,02—0,25 мм (в зависимости от энергии ускоренных частиц).

365

Способы регистрации выноса радиоактивного материала из активированной детали зависят от системы смазки детали.

Существует несколько способов регистрации выноса радио­ активного материала из активированной детали.

1.Измеряют активность периодически отбираемых проб смазки. В этом случае определяют количество выносимого ме­ ченого материала с единицы объема смазки за заданный ин­ тервал времени.

2.Производят автоматическое измерение активности, цир­ кулирующей в системе смазки при помощи счетчиков, установ­ ленных около маслопроводов. Достоинством этого способа яв­ ляется получение автоматической записи кривой кинетики выноса материала из испытуемой детали.

3.Измеряют активность продуктов износа, осаждаемых на фильтре при прокачке через него смазки. В этом случае можно осуществлять регистрацию интегрального накопления продуктов износа на фильтре во времени.

Итак, первые два способа позволяют получить дифференци­

альные кинетические кривые износа массы М детали dM/dt = =.f(t), тогда как третий способ дает возможность получить ин­

времени.

И дифференциальная, и интегральная кривые кинетики из­ носа необходимы для определения времени начала износа де­ тали. В принципе оценка этого времени зависит от чувствитель­ ности метода анализа продуктов износа в смазке.

Метод радиоактивных индикаторов, обладая высокой чувст­ вительностью, дает возможность более точно оценить начало износа детали.

Введение радиоактивных индикаторов в испытуемые детали или активация их нейтронами или заряженными частицами име­ ет тот недостаток, что в этом случае приходится работать с радиоактивными веществами в открытом виде (радиоактивными веществами загрязняется испытуемая машина). Такие работы, очевидно, нужно проводить с соблюдением всех правил радиа­ ционной безопасности на отдельных специально предназначен­ ных для испытания машинах. Некоторые неудобства, связанные с радиационной безопасностью, однако, окупаются теми поло­ жительными достоинствами, которыми обладает радиоиндикаторный метод исследования износа деталей машин.

Для устранения неудобств, связанных с введением радио­ активных индикаторов в детали машин, на практике используют также метод нейтронного активационного анализа периодичес­ ки отбираемых проб масла из системы смазки испытуемой ма­ шины.

366