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

5. Растворы нитрилов трифенилиетановых красителей в органических растворителях

У. Маклафлин н сотр. [26—28] опысалы новый метод дози­ метрии, основаииый на применении растворов нитрилов триарилыетаиовых красителей в органических растворителях. Принцип этого метода уже был описан в предыдущей главе. В этом разделе излагаются результаты, полученные при исследовании растворов нитрила парарозаннлииа в 2-метокснэтаполе. Максимум полосы оптического поглощения красителя, возникающего при облучении, находится в этом растворителе при 549,5 нм. 5-10- 3 М раствор указанного нитрила в 2 -метоксиэтаноле, как было найдено, при­

годен для определения доз до 150 крад, при этом выход образо­ вания красителя равен 0,234 молек./100 эв. Введение нитробен­ зола в раствор приводит к уменьшению выхода и расширению диапазона измеряемых доз. Для 5-10- 3 М раствора, содержащего 3• 10~ 2 молъ/л нитробензола, выход равен 0,057 молек./lOO эв,

а максимальная доза, которая может быть найдена с помощью этого раствора, составляет 900 крад. Показания дозиметра не зависят от энергии фотонов и электронов в диапазоне от 24 кэв до 1,25 Мэе. Однако выход возрастает при увеличении температуры. Кроме того, он сильно зависит от величины pH раствора. Другой недостаток дозиметра — его чувствительность к действию света.

6. Растворы полимеров в органических растворителях. Мономеры

Облучение мономера или полимера в растворе или в чистом виде обусловливает полимеризацию мономера и деструкцию или сшивание полимера. Эти изменения можно легко фиксировать путем измерения вязкости при постоянной температуре. Данная особенность находит применение в дозиметрии ионизирующих излучений.

Впервые использование явления деструкции полимеров для целей дозиметрии было предложено II. Александером и др. [84] в 1954 г. Они облучали полиметилметакрилат и затем измеряли вязкость его растворов в хлороформе. Было пайдено, что эта мето­ дика пригодна для определения доз в диапазоне 5 • 105 —5-107 рад.

Позднее возможность применения полимеров в дозиметрии изучалась многими авторами. Результаты, полученные при иссле­ довании твердых полимеров, подробно обсуждаются в главе VIII. В этом разделе рассматриваются дозиметры на основе рас­ творов полимеров в органических растворителях, а также дози­ метры на основе мономеров.

При облучении растворов полимеров происходит их деструк­ ция под действием свободных радикалов, возникающих при радио­ лизе растворителя. Это приводит к уменьшению вязкости рас­ твора. Этот эффект может применяться для определения доз

205

в весьма широких диапазонах. Для нахождения малых доз ис­ пользуются разбавленные растворы полимеров с высоким моле­ кулярным весом, а для нахождения больших доз — концентри­ рованные растворы полимеров с низким молекулярным весом.

П. Феиг [57] нашел, что насыщенные воздухом растворы поли­ стирола в четыреххлорнстом углероде могут использоваться для измерения поглощенных доз от 102 до 108 рад. В этой методике

раствор облучается непосредственно в приборе для определения вязкости — вискозиметре проточного типа.

Подробное исследование дозиметрических характеристик рас­ творов полиизобутилена в гептане п четыреххлористом углероде, а также жидкого полиизобутилена было выполнено Л. Виснером [58]. В своих опытах он использовал полимер марки «Oppauol», выпускаемый западногерманской фирмой «Badisclie Auiliu und Soda Fabrilc». Было найдено, что в зависимости от молекулярного веса полимера растворы в гексане пригодны для нахождения доз в следующих диапазонах (в скобках указан молекулярный вес):

Уббелоде или Оствальда. Сходные результаты были получены при использовании нолпизобутплена марки «Vistanex» [85].

Рассмотренные системы характеризуются стабильностью до облучения п после него. Их показания не зависят от температуры облучения, мощности дозы н наличия кислорода в растворе.

В 1950 г. А. Прево [8 6 ] предложил использовать для целей

дозиметрии явление радиационной полимеризации. Однако, по мнению А. Чарлзби [87], измерения здесь сильно затруднены зависимостью скорости процесса от мощности дозы и наличия примесей в мопомерах. Согласно М. Талат-Эрбену и др. [8 8 ],

для дозиметрии у-пзлучення можно применять процесс полиме­ ризации метакрнлоннтрнла с последующей регистрацией опти­

ческого поглощения кетиминных связей ^ )C = C = N — полимера

при длине волны 4950 нм. Этим методом можно измерять дозы до 2-107 рад. В цитированной работе мономер тщательно очищал­

ся, но даже в этом случае точность определений дозы составляет всего +10% . К тому же не было изучено влияние мощности дозы в достаточно широком интервале.

При облучении мономеров или полимеров, в которых пре­ обладают соответственно процессы полимеризации или сшивания, при достаточно высоких дозах имеет место гелеобразование. Поскольку это наблюдается, как правило, при вполне определен­ ных дозах, то было предложено [89—92] [использовать такие системы в дозиметрах с «конечной точкой» или дозиметрах-ин­ дикаторах, т. е. для установления того момента, когда исследуе­ мый объект получит данную дозу. В этом методе в систему вво-

206

дится металлический шарик или в пей создается пузырек воздуха. Когда происходит гвлеобразование, то шарик или пузырек оста­ ются неизменными, если ампулу перевернуть. В качестве примера рассмотрим дозиметр, описанпый в работе [89]. Он представляет собой небольшой прозрачный желатиновый сосуд, заполненный жидкой стпрод-полиэфнриой смесыо. Внутри нее помещен метал­ лический шарик. В результате облучепия жидкость частично затвердевает. При перевертывании сосуда шарик опускается до границы раздела между жидкостью и твердым телом. После соот­ ветствующей калибровки дозу можно определить путем измерения положения шарика. «Конечная точка», т. е. полное затвердение жидкости, зависит от состава смеси. С помощью этого дозиметра можно находить, дозы в диапазоне 1,5>104 —2,5-105 рад. По-ви­

димому, такие дозиметры могут найти применение в радиационнохимической технологии.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.R. Н. Schuler, А. О. Allen. J. Am. Chem. Soc., 77, 507 (1955).

2.H. A. Dewhurst. J. Phys. Cliem., 61, 146G (1957).

3.J. Preve, G. Gauclcmaris. Compt. rend., 250, 3470 (1960).

4.W . G . Burns, J. B . Parry. Nature, 201, 814 (1964).

5.A. W. Boyd, H. W. J. Connor. Can. ,T. Cliem., 42, 1418 (1964).

6.A. W. Boyd. C. Willis, O. A. Miller, A. E. Bothwell. Adv. Chem. Ser., 82, 456 (1968).

7.E. Proksch, H. Bildstein. Intern. J. Appl. Radiation Isotopes, 16, 56 (1965).

8.B. A. Holroyd, К . G. Golliher, A. W. Thiele. Trans. Am. Nucl. Soc., 10, 54 (1967).

9.P. J. Dyne, J. A. Stone. Can. J. Chem., 39, 2381 (1961).

10.A. W. Boyd, H. W. J. Connor, J. J. Pieroni. CRNL Rep. AECL — 2203 (1965).

11.В. И. Макаров, Л. С. Полак. Нефтехимия, 7, 219 (1967).

12.C. Willis, О. A. Miller, A. E. Bothwell, A. W. Boyd. Radiation Res., 35, 428 (1968).

13.W . G . Burns, J. D. Jones. Trans. Faraday Soc., 60, 2022 (1964).

14. В. П . Schuler. Trans. Faraday Soc., 61, 100 (1965).

15.T. Gaumann, В. H. Schuler. J. Phys. Chem., 65, 703 (1961).

16.G. H. Miller, J. J. Marlin. Ann. N. Y. Acad. Sci., 105, 629 (1963).

17.E. П. Ковалева. Автореферат канд. дпсс. Минск, Ин-т ядерной энерге­ тики АН БССР, 1972.

18.Д . Т э п л и и . Радиационная дозиметрия (под ред. Дж. Хайна и Г. Браунел­ ла). М., ИЛ, 1958, стр. 298.

19.Д ж . Т э п л и н . Доклады иностранных ученых на Международной конфе­ ренции по мирному использованию атомной энергии (Женева, 1955). Дозиметрия ионизирующих излучений. М., Гостехтеорпздат, 1956,

стр. 248.

20.В. В. Генералова. Дозиметрия больших доз. Ташкент, «Фан», 1966,

стр. 29.

21.Е. Proksch. Solid State and Chemical Dosimetry in Medicine and Biology. Vienna, IAEA, 1967, p. 307.

22.E. Proksch. Intern. J. Appl. Radiation Isotopes, 22, 241 (1971.)

(1960).

207

25.Я. А. Бах, Г. Г. Бабичева, Б. А. Ларин. Труды II Всесоюзного совеща­ ния по радиационной химии. М.. Нзд-во АН СССР, 1962, стр. 738.

26.IF. L. McLaughlin. Manual on Radiation Dosimetry (Ed. by N. W. Holm

J.Appl. Radiation Isotopes, 22, 135 (1971).

28.TF. L. McLaughlin. Dosimetry in Agriculture, Industry, Biology and Me­ dicine. Vienna. IAEA, 1973, p. 362.

29. G. L. Clark, P. E. Bierstedt. Radiation Res., 2, 199 (1955).

30.J. Wilkinson, 11. J. Fitches. Nature, 179, 863 (1957).

31.D. Hoffmann, C. F. Michel. Strahlenther., 112, 54 (1960).

32.J. Patko, Z. Szentirmay, Z. Dezsi. Acta Univ. Debrecen., Sec. Phys. Chirn., 11, 27 (1965).

33.S. Kawanislii. Nippon Tgaku Hoshasen, 20, 1035 (1965); цпт. no Nucl. Sci Abstr., 20, 25417 (1966).

34.D. Bertram. Kernenergie, 2. 329 (1959).

35.D. Bertram. Kernenergie, 3, 556 (I960).

36. G. L. Clark, P. E. Bierstedt. Radiation Res., 2, 295 (1955).

37.Z. Spumy. Jaderna Energ., 4, 294 (195S).

38.G. Orban, J. Patko, I. Berta. Magyar Radiol., 14, 162 (1962); цпт. no Nucl. Sci. Abstr., 18, 12475 (1964).

39.A. Chapiro, J. IF. Boag, M. Ebert, L. II. Gray. J. Chim. phys., 50, 468 (1953).

40.L. Bouby, A. Chapiro. J. Cliim. pliys.. 52, 645 (1955).

41. E. K. Gustorf. Z. Naturforsch., 19, 170 (1964).

Ргос. II United Nations Intern. Conference on Peaceful Uses of Atomic Energy, vol. 21. Geneva, 1958, p. 199.

44.IF. H. Cropper, A. IF. Snyder. Rep. ЛЕСЕ — 802 (1959).

45.M. Comal, A. Chapiro, C. Cousin. Cornpt. rend., 235, 799 (1952).

46.A. McLachlan. J. Org. Cliem., 29, 1598 (1964).

47.Atlantic Research Nucl. Corp., TID — 17356 (1962); цпт. no R. K. Broszkiewicz. Cbemiczne Metody Dosimetrii Promieniowania Jonizujacego. Warszawa, 1971.

48.J. Morton, A. Golub. J. Am. Cbem. Soc., 80, 1794 (1958).

49.I. Dvornik, U. Zee, A. Anic, F. Ranogafec. Solid State and Chemical Do­

simetry in Medicine and Biology. Vienna, IAEA, 1967, p. 273.

50.I. Dvornik. U. Zee, M. Baric, D. Razem. Handling of Radiation Accidents. Vinna, IAEA, 1969, p. 225.

51.I. Dvornik. Manual on Radiation Dosimetry (Ed. N. W. Holm and R. J.

Berry). N. Y ., Marcel Decker, Inc., 1969, p. 345.

52.I. Dvornik, U. Zee, F. Ranogafec. Food Irradiation. Vienna, IAEA, 1966, p. 81.

53.I . Dvornik, D. Razem, M. Baric, Large Radiation Sources for Industrial Processes. Vienna, IAEA, 1969, p. 613.

54.D. Razem, I. Dvornik. Radiation Preservation of Food. Vienna, IAEA, 1973, p. 537.

55.D. Razem, I. Dvornik. Dosimetry in Agriculture, Industry, Biology and

58.L. Wiesner. Selected Topics in Radiation Dosimetry. Vienna, IAEA, 1961, p. 361.

59.В. Крамер. Углеводороды. Аспекты раднолиза (под ред. IO. Уаиье и

203(1958).

62.J. S. Mehlin, S. Lipsky. J. Phys. Chem., 68, 3297 (1964).

208