Техника - молодёжи 1965-10, страница 7

ВОЗВРАЩАЕТ АОЛ1

Ю. ТОКАРЕВ, Р. ЛЕМЕШЕВ, инженеры

Химию называют иногда «физикой атомов». И списки нобелевских лауреатов могут служить своеобразным и довольно точным подтверждением этой мысли. Име^а крупнейших физиков-ядерщиков, открытия которых в конечном итоге привели к рождению атомной энергетики, мы находим в списке нобелевских лауреатов по... химии.

И это не случайно. Ибо, прежде чем в реакторе вспыхнет «пламя» ядерной реакции, каждый грамм «начинки», загруженной в стальной корпус, образно говоря, проходит через руки химиков и металлургов. Львиная доля затрат на освоение ядерной энергии пришлась на химические и металлургические исследования, поэтому атомную энергетику с полным основанием можно считать одним из величайших даров, преподнесенных человечеству химией.

Сейчас атомная энергетика готова вернуть свой долг.

ИЗЛУЧЕНИЯ — МИКРОСКАЛЬПЕЛЬ ХИМИКА

U ельзя сказать, чтобы мысль о химических реакциях, воэ-буждаемых ионизирующими излучениями, была бы очень новой. Давно, например, было известно, что электрический разряд в воздухе ионизирует атомы азота и кислорода, которые, соединяясь, образуют окислы. Этот метод связывания атмосферного азота был реализован в 1909 году норвежцами Биркеландом и Эйде. Открытие рентгеновых лучей и радиоактивности дало в руки ученых новый источник ионизирующих излучений. Но на первых лорах интерес исследователей к взаимодействию между таким излучением и веществом был односторонним. Их больше интересовало действие вещества на излучение, нежели излучения на вещество. А между тем здесь протекают любопытные и важные процессы. Обладающие высокой энергией микрочастицы или электромагнитные волны, пронизывая вещество, выбивают из его атсмов и молекул электроны. Получившиеся при этом заряженные -частицы — ионы, — соединяясь в комбинациях, не знакомых классической химии, приводят порой к возникновению веществ с необычными механическими, тепловыми и электрическими свойствами.

Особенно интересные и важные результаты получены при облучении полимеров. Радиация вызывает образование поперечных связей между длинными вытянутыми цепочками полимера. В зависимости от количества таких связей получаются различные материалы — упругие, как резина, или твердые, как стекло. Получающийся прн облучении «сшитый полиэтилен» выдерживает нагрев до 200° С. Обыкновенный же полиэтилен плавится при температуре вдвое меньшей. А вот свойства облученных силиконов гораздо лучше, и они дешевле, чем химически «сшитые».

С помощью ионизирующего облучения получены интересные сополимеры — гибриды целлюлозы и нейлона, обладающие лучшими свойствами, чем исходные материалы. Ионизирующая радиация покоряет даже тефлон, до такой степени «равнодушный» к другим веществам, что его невозможно клеить и даже красить. Обработав поверхность тефлона излучением, удается химически ci язать его с каким-нибудь

ЯДЕРНО - ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТО , ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ т -ИЗЛУЧЕНИЕ НЕПОСРЕДСТВЕННО В АКТИВНОЙ ЗОНЕ. Теп-ловыделяющие элементы такого реактора двухслойные, то есть горючее омывается теплоносителем, а химический реагент проходит с наружной стороны объема теплоносителя. Эта схема выгодна, если для инициирования химической реакции нужно очень большое Ц-ивлуч ние.

Тепловыделяющий | емб'

Вход

тепяонс-сителя

другим полимером. В результате получается двухслойный материал, одна сторона которого легко окрашивается и приклеивается, а другая прекрасно сопроти 1Ляется действию температуры и агрессивных сред.

С помощью ионизирующей радиации можно производить немало ценных хими ческих продуктов. Взять, к примеру, гидразин. 1 кг этого ракетного топлива требует нескольких сот квт-ч электроэнергии, идущей главным образом на отделение его от воды. Ионизирующее излучение позволяет получать гидразин из аммиака. При этом методе отделять гидразин от воды не приходится: ей неоткуда взяться. Практический интерес могут представить н другие радиационные реакции: аммиак из азота и

УДЕРНО - ХИМИЧЕСКИМ РЕАКТОР С СОТОВОЙ АКТИВ-НОИ ЗОНОЙ. Активная зона реактора напоминает соты us фольги с урановым покрытием. Очищенный от влаги и пыли воздух поступает в нижнюю часть реактора при нескольких десятках атмосфер и т мпера-туре около 200° С. Осколки деления, вылетая ив горючего, замедляются в воздухе и ионизируют его. Это и приводит к образованию окиси азота.

Привод стержней регулирован я

ВйХЬД воздуха.

Авотина

водорода, перекись водорода из кислорода и водорода, окисление метана.

Но чтобы в промышленных масштабах производить все эти ценные вещества, необходимы мощные, а главное, дешевые источники ионизирующего излучения...

СПУТНИКИ ДЕЛЕНИЯ

На сегодняшний день известно около 30 природных радиоактивных изотопов, излучающих в осно ном «-частицы с энергией 5—10 млн. электроновольт, и столько же изотопов— источников Р -частиц с энергией 0,1—2 млн. электроновольт.

Но, несомненно, самым мощным, простым и перспективным источником ионизирующего излучения считается ядерная цепная реакция. При делении ядра урана-235 тепловыми нейтронами выделяется около 200 млн. электроновольт энергии. Она не распределяется поровну между различными видами излучения. Львиную долю этой энергии — 84% — уносят осколки деления. Остальное приходится на нейтроны, у-излучение, ц-и g-частицы и нейтрино. При полном расщеплении 1 г урана-235 образуется около 3-10" пар осколков деления. Они-то и оказывают наибольшее влияние на химические реакции. Это объясняет» гем что, тормозясь на очень коротком пути (1—2 см в газе), осколки деления, обладающие большой массой и высокой скоростью, производят максимальную ионизацию. Считается, что такое облучение эквивалентно местному нагреву до 8—10 тыс. градусов. Этой температуры достаточно для того, чтобы разорвать сильные межмолекулярные и межатомные связи и положить начало химической реакции.

Механизм действия гамма-излучения на вещество примерно такой же, но оно слабее вследствие большей проникающей способности.

ДВА РЕАКТОРА В ОДНОМ

Теперь, выяснив механизм радиационного воздействия, ■ можно представить себе основные особенности устройства, в котором ученые собираются совместить сразу два реактора: химический и ядерный.

В обычном энергетическом реакторе осколки деления тормозятся в уране и нагревают его до высокой температуры. Здесь нужно, чтобы осколки деления не попали в теллоно-

5