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

200

рениая в работе [10] зависимость G(H2) от дозы для у-излучения “°Со. Согласно Г. Фримэну [67], зависимость G(H.,) от дозы удов­ летворительно описывается уравнением

Наиболее вероятно, падение <?(Н2) с ростом дозы обусловлено захватом атомов Н циклогексеном, образующимся при радполизе:

Поэтому с целью уменьшения зависимости G(H2) от дозы рекомен­ довано [76, 77] использовать циклогексан с добавками циклогек­ сена. Согласно [76], <?(Н2) для циклогексана, содержащего 8,5% циклогексена, равен 2,93 молек./100 эв.

Рис. 71. Зависимость G (Н2) от дозы D при у-радиолизе циклогексана (мощность до­

зы ~ 100 р а д ! с е к )

G(H2) при радиолизе жидкого циклогексана не зависит от температуры [11, 78]. На выход Н2 оказывает малое влияние

ЛПЭ излучения. По этой причине циклогексан находит приме­ нение в дозиметрии реакторного излучения и потоков тяжелых заряженных частиц (см. главы X и XI). По-видимому, в указанном выще диапазоне доз G(H2) мало зависит от мощности дозы при

201

обычных ее значениях. По данным работы [79], зависимость вы­ ходов продуктов радиолиза от мощности дозы имеет место только в присутствии акцептора радикалов. Таким акцептором, в част­ ности, является один из продуктов радиолиза, а именно: цикло­ гексен. Поэтому влияние мощности дозы может наблюдаться при сравнительно больших дозах. При очень высоких мощностях дозы (1 0 п —1 0 11 рад'сек) <3(Н2) существенно ниже [6 ], чем в случае

у-пзлучеппя 60Со (см. главу IX).

При проведении дозиметрии циклогексан с целью удаления растворенных газов подвергают нескольким циклам заморажива­ ния, вакуумирования и плавления до остаточного давления менее 10- 5 лил рт. ст. Количество образовавшегося водорода опреде­

ляется обычной вакуумной техникой или методом газовой хро­ матографии.

2. Бензол

Ароматические углеводороды, в том числе и бензол, характе­ ризуются сравнительно высокой радиационной стойкостью*. Главными продуктами радиолпза бензола являются водород, ацетилен н полимер. Одпако выходы этих продуктов малы. Со­ гласно [801, среднее значение выхода водорода составляет 0,039 молек./100 эв. Эта величина пе зависит от дозы до 108 рад [15], мощности дозы вплоть до очень высоких ее значений [1 2 ] (см. гла­ ву IX) и температуры в диапазоне от 8 до 160° С [81]. Очевидно,

это обстоятельство делает бензол весьма перспективным с точки зреппя использования его в химической дозиметрии.

3. Раствор лейкоосиованпя кристаллического фиолетового в метнлэтилкетоне

Н. А. Бах и сотр. [24. 25] предложили использовать образо­ вание кристаллического фиолетового при облучении раствора его лейкоосиовапня в метнлэтилкетоне для измерения доз в диапазоне 15—1500 рад. Выход красителя (2,0 молек./100 эв) не зависит от мощности дозы в исследованном интервале (0,05—25 рад1сек) и температуры облучения раствора в диапазоне от —85 до 50° С. Выход одинаков для у-лучей ®°Со, рентгеновских лучей с энергией 0,08 Мэе и а-частиц 210Ро.

В опытах цитированных авторов концентрация раствора лейкооснования составляла 5 • 10~ 3 М. Лейкоосноваиие и растворитель

должны быть высокой степени чистоты; они не должны содержать ни восстановительных, ни окислительных примесей. Растворы облучались в цилиндрических ампулах, запаянных в атмосфере азота. Определение концентрации образовавшегося красителя удобнее всего осуществлять спектрофотометрически, применяя

*Детально механизм радполпза ароматических углеводородов обсужден в обзоре [80].

202

эти ампулы в качестве кювет. Молярный коэффициент экстпнкциы кристаллического фиолетового в максимуме полосы оптиче­ ского поглощения равен 1 0 5

4.Растворы тетрахлорэтилена, хлорбензола

идихлорбензола в органических растворителях

И. Дворник и сотр. [49—55] рекомендуют применять для дозиметрии ионизирующего излучения растворы тетрахлорэтилеиа, хлорбензола или Jit-дихлорбензола в органических раство­ рителях. Сначала ими были описаны дозиметры на основе раство­ ров С2С14, С0 Н 5С1 или Cr,H.jCl.2 в смеси этанола (10%) с толуолом

или 2,2,4-триметплпентаном, содержащей до 0,1% воды [49, 50], а затем — дозиметры на основе растворов хлорбензола в этаноле, содержащем 4 объеми. % воды [51—55]. При облучении указан­ ных систем образуется ИС1; количество этого вещества и служит мерой дозы.

К системам первого типа добавлялась калиевая соль тнмолсульфофталеииа. С ее помощью определялась концентрация НС1. Максимум полосы поглощения кислой формы индикатора (она имеет красную окраску) находится при 533 нм; его калиевая соль (она желтого цвета) в указанной области спектра не поглощает свет. Хлористый водород взаимодействует с этой солью, транс­ формируя тимолсульфофталеип в кислую форму, и по увеличению оптической плотности раствора при 533 нм находят количество НС1. Концентрация тпмолсульфофталепна в зависимости от со­ става системы варьировалась в диапазоне 2-10- 8 —4-10- 5 М.

Было найдено, что в этанольно-толуольных растворах С?(НС1) зависит от концентрации хлорбензола или дихлорбепзола (см. табл. 48). Влияние условий облучения было подробно проверено в случае растворов, содержащих 5 объеми. % хлорбензола.

203

до 1050 рад/мин). Недостатком является наличие пост-эффекта (его продолжительность — около 1 часа).

Для 2,5%-ного раствора тетрахлорэтилена в смеси 2,2,4- триметплпеитан—этанол (10%) G(HC1) = 8,4 молек./ЮО эв [49]. Выход постоянен при изменении температуры от —10 до 35е С

имощности дозы от 1,3 до 133 рад/мин. Существенный недостаток системы — наличие довольно медленного пост-эффекта. Согласно [50], в случае 1 0 %-ного раствора хлорбензола в смеси 2,2,4-

трнметнлпентана и этанола (10%) G(HC1) = 5,05 молек./ЮО эв. Растворы хлорбензола в смеси этанол—вода (4%) предна­ значены для измерения больших доз (до 20 Мрад) [51—55]. Как

ив случае систем первого типа, G(1IC1) зависит от концентрации хлорбензола (см. табл. 49). В то же время выход не зависит от мощности дозы вплоть до весьма больших ее значений (см. главу IX). Присутствие кислорода в системе оказывает малое влияние на величину G(HC1). Дозиметр нечувствителен к примесям. Найдено, в частности, что G(IiCl) одинаков как в присутствии 0,04% ацетона или бензола, так и в отсутствие этих добавок. Не было обнаружено какого-лпбо температурного эффекта в диапазоне

2 0 -9 0 ° С.

Т а б л и ц а 49

Зависимость G(HC1) от концентрации хлорбензола и дозы при у-радполнзе растворов этого вещества в смесн этанол—вода (4%) в отсутствие кислорода [55]

В случае хлорбензольного дозиметра доза находится путем измерения концентрации ионов Н+ или С1~, возникших в резуль­ тате облучения. Рекомендовано [53] концентрацию ионов Н + находить титрованием со спиртовым раствором щелочи при ис­ пользовании бромфенолового синего в качестве индикатора, а кон­

применительно к этому дозиметру описан еще одни способ опреде­ ления ионов С1~ — осциллометрическое титрование со спиртовым раствором H g(N 03)2.

204