Файл: Пикаев, А. К. Дозиметрия в радиационной химии.pdf

7.Водный раствор бнхромата калия

Вработах [288—291] было рекомендовано использовать для

целей дозиметрии сернокислые водные растворы К 2Сг20 7. Соглас­

соответственно 0,390 и 0,408 нона/100 эв (у-пзлучение 60Со). Сход­

ные данные были получены А. М. Кабакчп п сотр. [291]. Они опре­

Рис. 68. Оптический спектр поглощения ионов Сг,0

в 0,5 М растворе II2SO.i (относительно 0,5 М II2SO.i)

S — оптическая плотность

Очевидно, восстановление ионов Cr(Vl) до Сг(Ш) происходит за счет атомов Н и перекиси водорода. Часть образовавшихся ионов Сг(Ш) окисляется радикалами ОН обратно в шестивалеитпый хром. Отсюда

eaq

Уменьшение коицептрации СгоО^- определяется спектрофото­ метрическим методом. В оптическом спектре поглощения этих ионов в 0,5 М H2S 0 4 имеются три максимума: при 260, 350 и 440 нм (рис. 6 8 ). Г. Де Баэр и др. [290] рекомендуют измерять

оптическую плотность необлученпого и облученного растворов Сг2 0?~ при 350 пли 440 нм (в зависимости от концентрации рас­

л/(молъ-см). Согласно А. М. Кабакчп п сотр. [291], в 0,4 М Ii2S 0 4

коэффициенты экстинкцип ионов Сг20 7_ равны 2640 (при А.тах =

= 350 нм) и 410 л1(молъ-см) (при Даах == 435 нм).

готовления растворов необходимо применять бидистнллированную воду; с растворами на обычной дистиллированной воде ре­

зультаты трудно воспроизводятся. 6г(—Сг2ОД) не зависит от мощ­

ности дозы в исследованном диапазоне (38-1-1300 рад/сек). Одна­

173

ко он уменьшается при увеличении температуры раствора. При

80° G G(—Сг20Г ) равен 0,23 нона/100 эв.

Выход разложения зависит от концентрации кислоты в рас­ творе. По данным [290], он на 1,2% выше в 0,45 М HaS 0 4 и на

0,2% ниже в 0,55 М HaS 0 4, чем в 0,5 М HaS 04.

8 . Водные растворы углеводов

С. В. Стародубцев и сотр. [292—295] предложили измерять дозы в диапазоне от 10® до 5 • 10s рад с помощью водных растворов глюкозы и сахарозы. При облучении эти углеводы разлагаются, в результате чего снижается оптическая активность растворов.

творы глюкозы очень стабильны при хранении. Растворы саха­ розы менее устойчивы; к тому же для них характерен эффект последействия. Показания глюкозной дозиметрической системы не зависят от температуры облучения вплоть до 80° С.

Позднее пригодность водных растворов углеводов для дози­ метрии ионизирующего излучения исследовалась во многих ра­ ботах [287, 296—305]. Согласно [296, 297], величину дозы в слу­ чае растворов глюкозы можно также определять но увеличению вязкости или электропроводности и выделению газообразных продуктов при радиолизе. На этом основании были сконструи­ рованы циркуляционные устройства, позволяющие непрерывно контролировать дозу в интенсивных полях ионизирующего из­ лучения (в диапазоне от 1 0 6 до 8 -1 0 8 рад).

По данным А. Гласса [298], 10%-ный водный раствор мальтозы, насыщенный воздухом и содержащий 0,02% NH4OH, пригоден для измерения доз в диапазоне 2,5 -1 0 7 —1 0 ®рад.

Подробное исследование возможности использования раство­ ров оптически активных веществ в дозиметрии выполнено О. Сушным п др. [299]. В табл. 43 приведено определенное ими умень­ шение угла вращения а 578 плоскости поляризации при длине

волны 578 нм в результате у-облучения для 2%-ных растворов ряда веществ.

Наиболее детально в работе [299] были исследованы водные растворы сахарозы. Было найдено, что использование их услож­ няется образованием кислоты, которая оказывает каталитическое действие на гидролиз сахарозы до глюкозы и фруктозы. Это, оче­ видно, в свою очередь влияет на изменение угла вращения пло­ скости поляризации. Применение фосфатного или бикарбонатного буферов (pH 7,5) позволяет поддерживать значение pH постоянным, и в этом случае наблюдается линейная зависимость изменения а от дозы.

Р. Рассел [300] изучил водные растворы глюкозы. По его данным, эти растворы могут использоваться для измерения доз,

174

Т а б л и ц а 43

Изменение угла вращения плоскости поляризации 2%-ных водных раст­ воров ряда веществ в результате т-облу чеппя

* В Опытах использовался 22%-ный раствор.

по крайней мере, до 2,5 -108 рад. При этом растворы могут облу­

чаться в стеклянных или металлических ячейках.

Р. Веикатарамани, [301] исследовал изменение угла вращения плоскости поляризации для водных растворов сахарозы, глю­ козы, фруктозы и арабинозы в результате облучения. Было най­ дено, что из их числа напболее хорошими дозиметрическими харак­ теристиками обладают водные растворы арабинозы, насыщенные воздухом. Для 3 и 5%-ных растворов этого углевода логарифм

Согласно [287], выход G разложения глюкозы в водном рас­ творе под действием у-излучения в0Со зависит от начальной кон­ центрации с0 глюкозы и не зависит от концентрации ее после об­ лучения и поглощенной дозы. Зависимость G от с0 выражается

формулой

где G0 — выход разложения в разбавленном растворе (при у- радиолизе ои равеп 1,897 молек./ЮО эв)\ к — константа (для у- излученпя она составляет 1,08), а концентрация с0 выражена

вмолъ1л.

В. В. Генералова и сотр. [302] подробно исследовали возмо

ность применения водного раствора глюкозы как стандартной дозиметрической системы. Ими было найдено, что оптимальная

175

концентрация глюкозы в растворе при определении доз в диапа­ зоне от 1 до 400 Мрад является 20?о-ной. Растворы готовятся на дистнллпроваппой воде из глюкозы марки «для пиъекции». На­ чальная концентрация устанавливалась по углу вращения пло­ скости поляризации через сутки после приготовления раствора. Раствор разливался в стеклянные ампулы, последние запаивались в атмосфере воздуха, затем приготовленные образцы подвергались стерилизации при 80° С в течение 1 часа.

Как следует из работы [302J, зависимость изменения опти­ ческой активности растворов глюкозы не является линейной функцией дозы D. Эта зависимость описывается эмпирической формулой

где ср0 п ср — углы вращения плоскости поляризации соответст­ венно необлучениого и облученного растворов глюкозы; к — параметр, зависящий от концентрации глюкозы. В случае 20%-ио- го раствора к для у-лучей 60Со равно 3,9 -Ю- 3 Мрад-1. Согласно

[304], относительная погрешность измерения дозы у-пзлучения этим раствором составляет 7% с доверительной вероятностью

0,95.

Е. П. Ковалева и др. [305] предложили использовать количе­ ство водорода, выделяющегося при облучении 0,3, 1,2 и 2,5 М растворов глюкозы, в качестве меры дозы. Начальные значения С(Н2) для растворов этих концентраций равны соответственно 0,3, 1,5 п 2,0 молек./ЮО эв. Выходы II., постоянны при изменении дозы до ~ 500 Мрад, мощности дозы от 50 до 104 рад/сек, темпера­

туры от 20 до 70° С п ЛПЭ излучения от 0,02 до 1 эв!к. Водород определяется методом газовой хроматографпп.

9. Водные растворы бензола пли бензойной кислоты

Многими авторами [306—335] установлено, что при облучении водпых растворов бензола, насыщенных воздухом, образуются фенол, водород, перекись водорода, муконовый пли |3-оксимуко- иовый альдегид. Радиационно-химическую реакцию образования фенола в этой системе различные исследователи [306, 307, 309, 313, 314, 329—334, 336] предлагали применять для дозиметрии ионизирующих пзлучеппй. G этой целью рекомендовано исполь­ зовать нейтральный, аэрпровапный и насыщенный (~ 2 -1 0 - 2 М)

водный раствор бензола.

Для раствора указанного выше состава выход фенола, по данным [319], равен 1,90—2,05 молек./ЮО эв (у-нзлученпе 00Со).

2,3 молек./ЮО эв. G(CeI i 5OH) не изменяется прн уменьшении кон­ центрации бензола до ~ 1 0 - 4 М.

176

В настоящее время общепринято, что фенол при радиолизе рассматриваемой системы образуется в результате следующих реакций [325, 3281:

(65)

( 66)

(67)

G(CeH 6ОН) в отсутствие кислорода существенно ниже. По­

этому кривая зависимости концентрации образующегося фенола от дозы является прямой линией до ~ б -1 0 4 рад. В этой точке на

кривой наблюдается излом, вызванный израсходованием кисло­ рода в растворе.

На показания дозиметра ие оказывает влияния изменение тем­ пературы от 15 до 60° С. Растворы бензола характеризуются вы­ сокой стабильностью до облучения и после него. Органические примеси также не влияют сколь-либо заметно на ход радиолиза этих растворов. Для изготовлепия сосудов можно использовать различные материалы: стекло, кварц, полиэтилен, нержавеющую сталь, алюминий и др.

обсуждается в главе IX.

Для определения фенола в облученных растворах бензола пред­ лагались разнообразные аналитические методики. Его можно определять с помощью реактива Фолпна, представляющего собой раствор смесп вольфрамата натрия, ортофосфорной кислоты и М о03 [306], который в присутствии фенольных соединений окра­

шивается. М. Керр [329] предложил спектрофотометрический метод. Фенольные соединения определяются по поглощению света при 273 нм. Интенсивность поглощения повышается, если к рас­ твору добавить щелочь до pH 12 [314, 329]. Однако при этой дли­ не волны свет поглощается и самим бензолом. Поэтому перед ана­ лизом его необходимо удалить (например, продуванием щелочного раствора азотом). По данным М. А. Проскурнина и сотр. [332], фенол надежнее всего определять по окраске красителя, возника­ ющего при сочетании фенола с диазотированным 7г-нитроанили- ном. Очень чувствительный способ определения фенола был опи­ сан Н. Кляйном [331]. Этот способ основан на измерении окраски 2 ,6 -диброминдофенола, образующегося в результате реакции фе-

177