Радиационно-химические процессы

технологические процессы, в которых для изменения химических или физических свойств системы используются Ионизирующие излучения. Наблюдаемые при проведении Р.-х. П. Эффекты являются следствием образования и последующих реакций промежуточных частиц (ионов, возбуждённых молекул и радикалов), возникающих при облучении исходной системы. Количественно эффективность Р.-х. П. Характеризуется радиационно-химическим выходом G (см. Радиационная химия). В цепных Р.-х. П. (величина G от 103 до 106) излучение играет роль инициатора. В ряде случаев такое инициирование даёт значительные технологические и экономические преимущества, в том числе лучшую направленность процесса и возможность осуществления его при более низких температурах, а также возможность получения особо чистых продуктов.

В нецепных Р.-х. П. Энергия излучения расходуется непосредственно для осуществления самого акта превращения. Такие процессы связаны с большими затратами энергии излучения и имеют ограниченное применение. К числу интенсивно изучаемых и практически реализуемых цепных Р.-х. П. Относятся различные процессы полимеризации (См. Полимеризация), теломеризации (См. Теломеризация), а также синтеза ряда низкомолекулярных соединений. Р.-х. П. Полимеризации этилена, триоксана, фторолефинов, акриламида, стирола и некоторых др. Мономеров были в начале 1970-х гг. Разработаны до стадии создания опытных или опытно-промышленных установок. Важное практическое значение приобрели радиационные методы отверждения связующих (полиэфирных и др.) в производстве стеклопластиков и получении лакокрасочных покрытий на металлических, деревянных и пластмассовых изделиях.

Значительный интерес представляют Р.-х. П. Прививочной полимеризации. В этих процессах исходные полимерные или неорганические материалы различного назначения облучаются в присутствии соответствующих мономеров. В результате поверхности этих материалов приобретают новые свойства, в некоторых случаях уникальные. Р.-х. П. Этого типа практически применяются и для модифицирования нитей, тканей, плёнок и минеральных материалов. Большой интерес представляют также Р.-х. П. Модифицирования пористых материалов (древесины, бетона, туфа и т.д.) путём пропитки их мономерами (метилметакрилатом, стиролом и др.) и последующей полимеризации этих мономеров с помощью γ-излучения. Такая обработка значительно улучшает эксплуатационные свойства исходных пористых тел и позволяет получить широкий ассортимент новых строительных и конструкционных материалов.

В частности, заметных масштабов достигло производство паркета из модифицированной древесины. Цепные Р.-х. П. Осуществляются также с целью синтеза низкомолекулярных продуктов. Установлена высокая эффективность Р.-х. П. Окисления, галогенирования, сульфохлорирования, сульфоокисления. Из процессов, в которых излучение инициирует нецепные реакции, широкое распространение получили Р.-х. П. «сшивания» отдельных макромолекул при облучении высокомолекулярного соединения. В результате «сшивания» (например, полиэтилена) происходит повышение его термостойкости и прочности, а для каучуков радиационное «сшивание» обеспечивает их вулканизацию. На этой основе разработаны Р.-х. П. Производства упрочнённых и термостойких полимерных плёнок, кабельной изоляции, труб, вулканизации резинотехнических изделий и др.

Особенно интересным является «эффект памяти» облученного полиэтилена. Если облученное изделие из полиэтилена деформировать при температурах выше tпл аморфной фазы полимера, то при последующем охлаждении оно сохранит приданную форму. Однако повторное нагревание возвращает первоначальную форму. Этот эффект даёт возможность получать термоусаживаемые упаковочные плёнки и электроизоляционные трубки. Для осуществления химического синтеза было предложено (1956) использовать осколки деления ядер 235U, возникающие в активной зоне ядерного реактора. Эти процессы были названы хемоядерными. Исследования и технологические расчёты показали, что принципиальных препятствий для реализации таких процессов нет. Однако технические трудности, состоящие главным образом в создании систем очистки продуктов от неизбежных в этом случае радиоактивных загрязнений, не позволили пока приступить к сооружению хотя бы опытно-промышленных хемоядерных установок.

Разработка промышленных Р.-х. П. Привела к возникновению радиационно-химической технологии, главная задача которой — создание методов и устройств для экономичного осуществления Р.-х. П. В промышленном масштабе. Основным разделом радиационно-химической технологии является радиационно-химическое аппаратостроение, теоретические основы которого созданы во многом трудами сов. Учёных. Для проведения Р.-х. П. Используются изотопные источники γ-излучения, ускорители электронов с энергиями от 0,3 до 10 Мэв и ядерные реакторы. В современных изотопных источниках чаще всего используется 60Co. Перспективными источниками γ-излучения считаются и радиационные контуры при ядерных реакторах, состоящие из генератора активности, облучателя радиационной установки, а также соединяющих их коммуникаций и устройств для перемещения по контуру рабочего вещества.

В результате захвата нейтронов в генераторе, расположенном в активной зоне ядерного реактора или вблизи от неё, рабочее вещество активизируется, а γ-излучение образовавшихся изотопов используется затем в облучателе для проведения Р.-х. П. Накопленный в СССР опыт позволяет создать промышленные радиационные контуры мощностью в несколько сотен квт. Для облучения сравнительно тонких слоев материала наиболее эффективным оказывается применение ускоренных электронов, обеспечивающее ряд преимуществ. Высокие мощности доз, лучшие для обслуживающего персонала условия радиационной безопасности (См. Радиационная безопасность), отсутствие в выключенном состоянии расхода энергии и т.д. Лит. Пшежецкий В. С., Радиационно-химические превращения полимеров, в книге.

Краткая химическая энциклопедия, т. 4, М., 1965, с. 421—26. Основы радиационно-химического аппаратостроения, под общ. Ред. А. Х, Бречера, М., 1967. «Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева», 1973, т. 18, № 3. Энциклопедия полимеров, т. 3, М. (в печати). С. П. Соловьев, Е. А. Борисов..