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

ее необходимо тщательно оберегать от контакта с воздухом. Даже при стоянии раствора при комнатной температуре в нем через две недели появляется окраска.

Недавно Б. Гупта [390] предложил применять щелочные вод­ ные растворы кспленолового оранжевого для измерения больших доз. При облучении краситель обесцвечивается. Изменение окраски наблюдают при А = 580 нм н pH 10 в присутствии буферного раствора состава 0,025 молъ/л Na2C03 и 0,025 молъ/л NaIiC03.

В этих условиях е = 3 ,1 2 -1 0 1 л/[моль-см). Днапазоп определяемых доз зависит от концентрации красителя. Если концентрация равна 2-10~ 4 М, то этот диапазон составляет 1 —50 крад, а при концентрации красителя выше 10- 3 М ои расширяется до 0,5

Мрад. Выходы обесцвечиваипя красителя для растворов этих концентраций равны соответственно 0,80 и 1 , 2 2 молек. / 1 0 0 эв.

При введении тиомочевпны в раствор выход обесцвечивания уменьшается. Вследствие этого можно измерять гораздо большие дозы. Например, щелочной 10- 3 М раствор красителя в присут­ ствии 1 0 ~ 2 молъ/л тиомочевпны пригоден для нахождения доз

до 10 Мрад. Согласно [391], обесцвечивание ксиленового оранже­ вого происходит преимущественно в результате действия ради­ калов ОН.

У. Маклафлин и сотр. [392—395] описали дозиметры на основе растворов нитрилов трнарплметановых красителей в различных растворителях. При облучении этих растворов возникает окраска, по интенсивности которой п судят о величине дозы. В качестве растворителей были использованы некоторые органические жид­ кости, а также водный раствор уксусной кислоты. Дозиметры на основе растворов в органических растворителях будут рас­ смотрены в главе VI. В этом разделе приводятся результаты иссле­ дования дозиметрических характеристик уксуснокислых растворов этих цианидов. Наиболее успешными были опыты с нитрилом пара­ розанилина (4,4',4"-триамниотрнфепплацетопптрнлом). Исполь­ зовались 5 • 10—3 М растворы этого нитрила в 20—50%-ной уксус­

ной кислоте. Для такого раствора, насыщенного воздухом, вы­ ход образования красителя равен 0,206 молек. / 1 0 0 эв и не зависит

от дозы до 80 крад. Введение в раствор нитробензола уменьшает выход и тем самым расширяет диапазон измеряемых доз. Если концентрация этого вещества равна 5-10- 2 М, то выход составляет

0,029 молек./ЮО эв, причем он не зависит от дозы до 400 крад. Концентрация образовавшегося красителя находится спектро­ фотометрически (A'max = 547 Нм).

Красители, введенные в водные гели желатина или агарагара, можно использовать для визуального наблюдения дозного поля и ориентировочного определения глубинной дозы [307, 370, 375, 396—399]. Гель готовится добавлением желатина или агар-агара (обычно 1 %) к горячей воде.

182

12. Водные растворы нитратов

Прп радиолнзе водных растворов нитратов образуется нитрит. Этот процесс нашел применение в дозиметрических целях.

В работах [400, 401] рекомендовано использовать 1 —3 М водные растворы K N 03 или NH4N 0 3 для определения доз в диа­ пазоне 103 —105 рад. Возникающий при облучении нитрит изме­

ряется по окраске красителя (Я,,пах = 520 нм), появляющегося в кислой среде в присутствии NOj в результате диазосочетания сульфаниловой кислоты и сс-пафтиламина.

Рис. 69. Зависимость количе­ ства разложившихся ионов

N Il| от дозы D (температура

~ 50 °С) прп у-радполпзе 6 М раствора NH4N 0 3, содержаще­ го 2,5 моль/л метилового спирта

А. К. Пикаев и Т. П. Жесткова [402, 403] предложили при­ менять нагретые концентрированные водные растворы, содержащие метиловый или этиловый спирты, для измерения больших доз у-нзлучения. Нитрит аммония, образующийся при радиолизе, р азлагается в водных растворах прп температурах выше 33° С:

Тем самым прп облучении нагретых растворов NH4N 0 3 исключа­

ется накопление ионов N 0 2, что приводит к линейной зависимости количества химического превращения от дозы в широком диапа­ зоне доз. Введение спирта препятствует реакции радикалов ОН с интрит-попами и обусловливает возрастание выхода N 0 2. Было

Убыль концентрации ионов N lit легко определяется формальдегидным способом [404], основанным на реакции

Образовавшаяся кислота затем оттитровывается раствором КОН с фенолфталеином в качестве индикатора. Дозу с помощью этой системы можно находить и по выделению азота. Нижнее предель­ ное значение дозы, которое может быть измерено с раствором ука­ занного состава при использовании формальдегидного способа

183

определения расхода NH l, равно ~ 6 -1 0 7 рад. Прн проведении

дозиметрии необходимо учитывать то обстоятельство, что удель­ ный вес раствора несколько уменьшается при облучении. Рас­ сматриваемая система наиболее пригодна для дозиметрии в слу­ чае мощных источников у-излученпя 60Со (с активностью в де­ сятки тысяч грамм-эквивалентов радия и выше). Нагревание рас­ творов здесь может быть осуществлено за счет тепла, выделяю­ щегося при радиоактивном распаде 60Со. С этой целью временно

выключают водяное охлаждеппе источника.

Предлагались многие другие дозиметрические системы па ос­ нове водных растворов. Однако сколь-либо широкого применения в радиационной химии эти системы не нашли. Поэтому мы огра­ ничимся табл. 45, в которой приведены дозиметрические характе­ ристики некоторых из них, и кратко рассмотрим свойства двух систем из их числа.

10_ 3 М раствор К.Т в воде, насыщенный воздухом, был пред­

ложен в качестве дозиметрической системы Э. Хартом и П. Уолш [421]. Если в большинстве систем, описанных в настоящем раз­ деле, доза определяется по количеству химического превращения растворенного вещества, то этот дозиметр основан на измерении газовыделеипя в результате радиационно-химического разложе­

калия. Очевидно, измерение скорости газовыделеипя позволяет определять мощность дозы. Описание установки, используемой с этой целью, дано в главе XI.

Мощность дозы можно определять также электрохимическим методом. Впервые он был использован с этой целью в работе [437]. В цитированной работе измерялась скорость радиолитического образования водорода в системе Pt/0,4 М раствор HaS 04+ + 3-10- 3 —2-10- 2 N раствор щавелевой кислоты. Эта скорость

находилась с помощью платинового электрода. Ток, проходящий через раствор, пропорционален этой скорости в том случае, если поверхность электрода велика по сравнению с объемом раствора. С помощью данной системы можно находить мощности дозы до 750 рад/сек (доза при этом не должна превышать -~5-107 рад).

Опыты по электрохимическому методу определения мощности дозы были продолжены А. Г. Васильевым и сотр. [440—444]. Эти авторы исследовали электрохимическое окисление продуктов радиолиза трех систем: растворов H2S 0 4, сернокислых растворов

184

U 0 2S 0 4 и растворов N aN 03 в присутствии K2S04. Блок-схема

соответствующей установки показана на рис. 70. Было найдено, что линейная зависимость между силой тока окисления продуктов

Рис. 70. Блок-схема электро­ химического дозиметра

1 — вспомогательный электрод;

2 — измерительный электрод;

3 — электрод сравнения;

4 — ячейка-датчик с раствором;

5 — источник постоянного тока; в — регулятор напряжения; 7 — самопишущий прибор силы

тока;

S — потенциометр

радиолиза и мощностью дозы у-излучеиия 60Со сохраняется в диапазоне 50—Ю3 рад/сек (для первых двух растворов) и до 3-103 рад/сек (для 5 -10—3 М раствора N aN 03). Сила тока не зависит от

дозы вплоть до десятков мегарад.

186