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

Пробу масла озоляют и затем облучают потоком нейтронов

вядерном реакторе или в нейтронном генераторе какого-либо другого типа. По наведенной активности с помощью спектромет­ рической аппаратуры определяют содержание продуктов износа

вотобранных пробах. При облучении проб масла быстрыми нейтронами изотоп железа превращается в изотоп марганца 56Мп. Поэтому содержание продуктов износа в пробах масла

удается оценить по интенсивности у-излучения этого изотопа.

»

§ 2. М Е Т О Д Ы А Т О М Н О Й Т Е Х Н И К И В И С С Л Е Д О В А Н И И Р А Б О Т Ы

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

Испытание эффективности работы сельскохозяйственных ору­ дий и машин — непростая задача. Например, создание новых почвообрабатывающих орудий требует данных о перемещении почвенных частиц. При создании машин для внесения удобре­ ний в почву или для обработки почвы и растений химическими препаратами нужны сведения о плотности распределения хими­ ческих веществ на обрабатываема^ площадях. Задача слеже­ ния за движением частиц возникает также при изучении многих других технологических процессов сельскохозяйственного про­ изводства (движение жидкости в системах гидрослива в живот­ новодческих помещениях, частиц соломы в подбарабанье моло­ тилки, движение зерна в транспортирующих устройствах и т. д.). Контроль за степенью однородности перемешивания смешивае­ мых веществ, например комбикормов, — также технически трудная задача. Методы атомной техники с успехом могут быть использованы при решении таких технологических задач.

Определение перемещения почвенных частиц методом авто­ радиографии. С помощью специального трафарета в почву на заданную глубину в определенном направлении и на заданном расстоянии друг от друга укладывают источники у-излучения — кусочки кобальтовой проволоки, содержащей 60Со, которые ими­ тируют почвенные частицы. Чтобы не произошло загрязнения почвы 60Со, кусочки проволоки покрывают лаком или клеем. Размер кусочков проволоки активностью не более 1 мкюри дол­ жен быть близок к размерам почвенных частиц (диаметр около 1 мм и длина около 1 мм). Желательна стандартизация таких у-источников. Регистрацию положения у-источников в почве производят методом авторадиографии.

Предварительно получают калибровочную кривую зависи­ мости размеров пятна на рентгеновской пленке (отпечаток ис­ точника) от расстояния между у-источником и рентгеновской пленкой (глубина, на которую производится закладка источни­ ка), а также от времени экспозиции.

Исследование перемещения почвенных частиц сводится к фиксации положения меченых частиц авторадиографически до

367

обработки почвы испытуемым рабочим органом машины и пос­ ле нее.

После установления ^-источников (меченых частиц) в слой почвы в вертикальном направлении вводят рентгеновскую пленку (в кассете) на заданное время (экспозиция). Этим са­ мым фиксируется исходное положение меченых частиц. Далее слой почвы обрабатывают рабочим органом машины. Меченые частицы при этом смещаются. В почву в вертикальной плоско­ сти вновь вводят новую кассету с рентгеновской пленкой на за­ данное время. Положение пятен на пленке определяет коорди­ наты меченых частиц в вертикальной плоскости. Третью коор­ динату определяют по размерам пятна (калибровочный график, о котором говорилось выше).

Так как кобальт обладает магнитными свойствами, кусочки радиоактивной кобальтовой проволоки можно удалить из поч­ вы после опыта электромагнитом или магнитом.

Определение координат почвенной частицы радиометрическим методом с использованием закон а ослабления излучения. Эта методика включает радиометрическое определение координат перемещающейся меченой частицы. Сущность методики заклю­ чается в следующем. В определенной плоскости в почве (или на модели) на фиксированном расстоянии устанавливают три счет­ чика (детектора). В качестве меченой частицы в почву вводят также кусочек радиоактивной (60Со) кобальтовой проволоки. Плотность потока излучения, регистрируемая каждым счетчи­ ком, зависит от расстояния между счетчиком и меченой частицей, т. е. от ослабления плотности потока у-излучения в слое почвы между у-источником и счетчиком. Таким образом, по показа­ ниям счетчиков определяют расстояния до меченой частицы. За­ тем по этим расстояниям определяют координаты частицы в выб­ ранной системе координат. Положение меченой частицы может быть «невыгодным» по отношению к какому-либо счетчи­ ку (очень близкое или очень удаленное), поэтому дополнитель­ но к системе трех счетчиков вводят еще один или несколько счетчиков, позволяющих достаточно точно фиксировать положе­ ние меченой частицы. Данная методика позволяет следить толь­ ко за одной меченой частицей. Однако, помещая одну меченую частицу в различные положения в слое почвы в последователь­ ной серии опытов, можно получить достаточно полную картину перемещения частиц почвы при обработке ее испытуемым ору­ дием.

Пеленгация положения меченой частицы. Для прослежива­ ния движения частицы в слое дисперсной среды (почвы, зерен и т. п.) можно использовать радиометрические системы, позволя­ ющие автоматически определять положение меченой частицы. Такие системы получили название следящих систем. Слежение за меченой, радиоактивной частицей очень похоже на пеленга­ цию радиопередатчиков в технике радиосвязи.

368

Схема определения положения радиоактивной частицы в дис­ персной среде показана на рис. 11. 2. Около лотка с почвогрунтом или над поверхностью почвы в полевых условиях устанавли­ вают несколько счетчиков, расположенных попарно вдоль одной оси для данной пары — детекторов направления. Если продоль­

ина рентгеновской пленке получают снимок, подобный рентге­ новскому снимку. Так как свинцовые шарики имеют значитель­ но большую плотность, чем почва, на рентгеновской пленке фик­ сируется исходное положение свинцовых шариков. Далее почву обрабатывают испытуемым орудием, вновь определяют положе­ ние свинцовых шариков, просвечивая слой почвы у-излучением,

иполучают гаммаскопический снимок (радиограф). Радиографический метод имеет, конечно, ряд недостатков.

Во-первых, свинцовые шарики как частицы с иной плотностью

369

могут недостаточно точно воспроизводить смещение частиц поч­ вы. Во-вторых, для радиографии необходимо использовать спе­ циальные облучательные гамма-установки. Такие исследования можно производить, как правило, только в лабораторных усло­ виях.

Определение небольших перемещений почвы с помощ ью гам ­ ма-плотномеров. В гл. 7 был подробно рассмотрен у-метод оп­ ределения плотности почвогрунтов. Под действием различных машин и орудий почва деформируется и, следовательно, изменя­ ется ее плотность. Изменение плотности почвы" функционально связано с деформацией (смещением) почвы под действием ка­ кой-либо исследуемой деформирующей силы.

Предварительно в модельных опытах изучают эту зависи­ мость изменения плотности почвы от деформации — получают калибровочный график. Далее по калибровочному графику оп­ ределяют неизвестные смещения почвы путем измерения измене­ ний плотности почвы. Для таких измерений используют серий­ ные гамма-плотномеры, а также специальные устройства, состо­ ящие из источника уизлучения и детектора излучения.

Радиоиндикаторные методы в механизации внесения удобре­ ний и использования химических препаратов. Исследование эф­ фективности работы машин, предназначенных для внесения в почву удобрений, можно осуществлять с помощью метода радио­ активных индикаторов. Для этого бункер испытуемой машины загружают удобрением, меченным радиоактивным изотопом. После внесения меченого удобрения в почву изучают его рас­ пределение. В полевых условиях используют полевые радио­ метры.

Аналогично исследуется работа машин и аппаратов, предна­ значенных для обработки почвы и растений гербицидами, ядо­ химикатами и другими химическими препаратами наземными и авиационными методами. Полученную с помощью метода радио­ активных индикаторов информацию используют для испытания первоначальной конструкции машины и ее усовершенствования. Такие испытания с применением радиоактивных веществ в от­ крытом виде следует проводить на специальных полигонах с соблюдением правил радиационной безопасности. В частности, желательно использовать короткоживущие радиоактивные изо­ топы-индикаторы меченых соединений.

И сследование работы м етал ьн ы х маш ин. В сельскохозяйст­ венном производстве широко применяют машины для приготов­ ления различных смесей веществ (смешение удобрений, приго­ товление комбикормов и т. д.). Контроль за степенью смешения веществ можно проводить довольно просто с помощью метода радиоактивных индикаторов. В этом случае в смесь вводят ка­ кой-либо короткоживущий радиоактивный изотоп, и с помощью радиометра контролируют радиоактивность последовательно взятых проб смеси. Смешение будет полным, когда по всей мас­

370