Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (РА)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 36 (всего у книги 82 страниц)
Радиохимическая лаборатория
Радиохими'ческая лаборато'рия, специально оборудованная лаборатория, предназначенная для проведения химических операций с радиоактивными веществами. (Исследования с использованием метода меченых атомов в различных отраслях науки и техники – металлургии, машиностроении, биологии и т.д. – проводятся в специальных радиоизотопных лабораториях со специфическим оборудованием – плавильные печи, виварии, дендрарии и т.д.) В зависимости от группы токсичности изотопа (см. Радиоактивных веществ токсичность), его радиоактивности (активности) на рабочем месте и сложности химических операций все работы с радиоактивными изотопами, так же как и Р. л., разделяются на 3 класса. Класс Р. л. определяет комплекс защитных мероприятий (КЗМ), который должен обеспечить безопасные условия работы персонала и предотвратить загрязнение объектов внешней среды. КЗМ включает рациональное размещение, планировку и отделку помещений; эффективные системы вентиляции и канализации; контроль за соблюдением норм и правил радиационной безопасности; организацию системы транспортировки, получения, хранения и учёта радиоактивных изотопов, сбора и удаления радиоактивных отходов; выбор и отработку технологических режимов, защитной техники и оборудования; разработку прогноза возможных аварийных ситуаций и мер по их ликвидации. Неконтролируемый сброс газообразных, жидких и твёрдых радиоактивных отходов из радиохимических лабораторий всех классов запрещен.
Р. л. 3-го класса предназначены для проведения работ с наименьшими («индикаторными») активностями. В таких лабораториях осуществляется большинство аналитических, химических и биологических исследований с использованием радиоактивных изотопов в качестве изотопных индикаторов. Для защиты персонала от радиоактивных загрязнений и от излучения используют защитную одежду, кюветы из пластмассы или нержавеющей стали, простейшие дистанционные приспособления (пинцеты, щипцы и т.д.), защитные экраны из оргстекла, свинца и т.п. Работы с эманирующими (образующими радиоактивные изотопы радона), летучими, порошкообразными веществами проводятся в боксах или вытяжных шкафах. Предусмотрены дополнительные средства индивидуальной защиты (респираторы или противогазы, пластиковая спецодежда). В составе Р. л. 3-го класса рекомендуется иметь душевую и помещения для хранения и фасовки радиоактивных веществ.
Р. л. 2-го класса предназначены для проведения работ со средним уровнем активности (радиохимические, физико-химические, металлофизические, физические, некоторые биологические и др. виды работ). Лаборатории размещают в отдельном здании (или изолированной части здания). Предусматривается возможность быстрой и эффективной дезактивации моющими растворами помещения и оборудования. Операции с радиоактивными веществами проводятся в боксах или вытяжных шкафах с применением манипуляторов и др. дистанционных приспособлений, используются также перчатки, герметично вмонтированные в фасадную стенку. В составе лаборатории должен быть санпропускник или душевая для дезактивации тела или пластиковой спецодежды, пункт радиационного (дозиметрического) контроля на выходе и хранилище радиоактивных изотопов и отходов.
Р. л. 1-го класса (см. «Горячая» лаборатория) предназначены для проведения работ с высокими уровнями активности (верхний предел активности для них не устанавливается). Они оборудованы для работ по выделению радиоактивных изотопов из продуктов деления ядерного топлива, облученных материалов и мишеней, сборки тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) ядерных реакторов и др. работ, требующих высокого уровня герметизации защитного оборудования. Р. л. размещаются в отдельном здании или изолированной части здания с отдельным входом только через санпропускник. Для повышения безопасности работ Р. л. имеют 3-зональную планировку: I зона (необслуживаемые помещения) – камеры и боксы, где размещается оборудование для работы с радиоактивными веществами, являющееся основным источником радиоактивного загрязнения; II зона – помещения (периодически обслуживаемые) для проведения ремонта оборудования, транспортировки, загрузки и выгрузки радиоактивных материалов из I зоны, хранения радиоактивных отходов; III зона – помещения постоянного пребывания персонала, операторские, пульты управления и др. Для исключения переноса загрязнения между II и III зонами оборудуется санитарный шлюз с пунктом дозиметрического контроля. Все работы с радиоактивными веществами производятся в герметичных боксах и камерах с помощью дистанционных манипуляторов. Наблюдение ведётся с помощью перископов, окон из свинцового стекла, телевизионной аппаратуры. Степень герметизации защитного оборудования и надёжная биологическая защита обеспечивают полную безопасность для персонала в помещениях III зоны. В помещениях II зоны персонал работает в герметичных изолирующих костюмах в течение безопасного (предельно допустимого) времени. Помещения I зоны могут посещаться персоналом только в аварийных ситуациях или после проведения дезактивации дистанционными средствами до предельно допустимых уровней; безопасность работ и используемые защитные меры контролируются службой радиационной безопасности.
Лит.: Реформатский И. А., Лаборатории для работ с радиоактивными веществами, М., 1963; Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучении (ООП-72), М., 1972; Нормы радиационной безопасности (НРБ-69), 2 изд., М., 1972.
В. К. Власов.
Радиохимический анализ
Радиохими'ческий ана'лиз, раздел аналитической химии, совокупность методов определения качественного состава и количественного содержания радиоактивных изотопов в продуктах ядерных превращений. Радиоактивные изотопы могут при этом возникать за счёт ядерных реакций как в природных объектах, так и в специально облученных материалах. В отличие от радиометрического анализа, имеющего целью определение содержания радиоактивных элементов только с помощью физических приборов, целью Р. а. является нахождение содержания радиоактивных изотопов в исследуемых объектах с применением химических методов отделения и очистки.
Идентификация радиоактивных изотопов и количественное их определение осуществляются путём измерения g- или a-активности облученных мишеней или веществ природного происхождения на g– и a-спектрометрах. Радиометрическая аппаратура позволяет анализировать сложные по составу смеси радиоактивных изотопов без разрушения исходного вещества. При анализе объектов, содержащих большое число радиоактивных изотопов, или объектов, в которых относительные концентрации различных радиоактивных изотопов варьируют в широком диапазоне, а также в тех случаях, когда распад исследуемого радиоактивного изотопа сопровождается испусканием только b-частиц или рентгеновским излучением, исходное вещество растворяют в воде или кислоте. К раствору добавляют изотопные или неизотопные носители и проводят различные химические операции разделения смеси на исследуемые элементы и последующей их очистки (с этой целью наиболее часто используют методы осаждения, экстракции, хроматографии, электролиза, дистилляции и др.). Затем с помощью радиометрических счётчиков и спектрометров ядерных частиц идентифицируют и определяют абсолютные активности радиоактивных изотопов, выделенных в радиохимически и химически чистом состояниях. Поражающее действие радиоактивных излучений требует соблюдения особой техники безопасности (см. Дозиметрия,Радиохимическая лаборатория).
Современный Р. а. (исторические сведения см. в ст. Радиохимия) получил широкое практическое применение при решении многих аналитических вопросов, возникающих при производстве ядерного топлива, при открытии и изучении свойств новых радиоактивных элементов и изотопов в активационном анализе, в исследовании продуктов различных ядерных реакций. Р. а. используется для обнаружения на поверхности Земли радиоактивных продуктов ядерных взрывов, для изучения индуцированной космическим излучением радиоактивности метеоритов и поверхностных слоев Луны и в ряде др. случаев.
Лит.: Старик И. Е., Основы радиохимии, 2 изд., Л., 1969; Радиохимический анализ продуктов деления, [под ред. Ю. М. Толмачева], М. – Л., 1960; Радиохимия и химия ядерных процессов, под ред. А. Н. Мурина [и др.], Л., 1960; Лаврухина А. К., Малышева Т. В., Павлецкая Ф. И., Радиохимический анализ, М., 1963; Лаврухина А. К., Поздняков А. А., Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция, М., 1966; Мец Ч., Уотербер и Г., Аналитическая химия трансурановых элементов, пер. с англ., М., 1967.
Л. К. Лаврухина.
Радиохимия
Радиохи'мия, область химии, изучающая химию радиоактивных изотопов, элементов и веществ, законы их физико-химического поведения, химию ядерных превращений и сопутствующие им физико-химические процессы. Предмет, методы и объекты исследования Р. позволяют выделить в ней следующие разделы: общая Р.; химия ядерных превращений; химия радиоактивных элементов и прикладная Р.
Общая Р. изучает физико-химические закономерности поведения радиоактивных изотопов и элементов. Радиоактивные изотопы по химическим свойствам практически не отличаются от нерадиоактивных. В природных объектах, рудах, в продуктах, получаемых искусственно, в растворах, образующихся после переработки сырья, они присутствуют в сверхнизких концентрациях; претерпеваемый ими распад сопровождается ядерным излучением (см. Радиоактивность). Большинство природных радиоактивных изотопов – дочерние изотопы, продукты распада 238U, 235U и 232Th (см. Радиоактивные ряды). Концентрация некоторых из них в равновесных рудах U и Th на 1 г чистого материнского изотопа приведены ниже.
Дочерний изотоп, г
| Материнский изотоп | 210Po | 223Fr | 222Rn | 227Ac | 226Ra | 228Ra | 228Ac | 231Pa |
| 238U | 7,6×10-11 | 2,14×10-13 | 3,4×10-7 | |||||
| 235U | 1,3×10-15 | 1×10-10 | 5,6×10-5 | |||||
| 232Th | 1,5×10-9 | 5×10-14 |
Радиоактивные изотопы получают и искусственным путём – облучением различных веществ ядерными частицами (выход порядка 10-8—10-12% по массе). В ряде случаев в большом количестве др. атомов находятся сотни, десятки и даже единицы атомов радиоактивных изотопов. (Лишь в производстве ядерного горючего Pu получается в относительно больших количествах, хотя и его концентрация в облученном нейтронами U мала.). Выделять радиоактивные элементы и изотопы приходится, следовательно, из ультраразбавленных систем, а массы их в большинстве случаев не поддаются взвешиванию. Физико-химическое поведение ультраразбавленных растворов весьма сложно; оно может описываться законами идеальных растворов, однако иногда из-за побочных процессов, связанных с адсорбцией, радиолизом и пр., эти законы не соблюдаются. В общей Р. рассматривается изотопный обмен, процессы распределения микроколичеств радиоактивных изотопов между фазами, процессы соосаждения, адсорбции и экстракции, электрохимия радиоактивных элементов, состояние радиоактивных изотопов в ультраразбавленных системах – дисперсность (образование радиоколлоидов) и комплексообразование.
Химия ядерных превращений включает изучение реакций атомов, образующихся при ядерных превращениях («горячих» атомов), продуктов ядерных реакций, методы получения, концентрирования и выделения радиоактивных изотопов и их ядерных изомеров, а также превращений радиоактивных веществ под действием собственного излучения, изучение их свойств.
Химия радиоактивных элементов – это химия естественных (природных) радиоактивных элементов от Po до U (№ № 84—92) и искусственных: Te (№ 43), Pm (№ 61), Np (№ 94) и всех последующих до № 106. Условно к этому разделу относят химию и технологию ядерного горючего – получение и химическое выделение 239Pu из облученного урана, 233U – из облученного нейтронами тория и 235U – из естественной смеси изотопов.
Прикладная Р. включает разработку методов синтеза меченых соединений и применения радиоактивных изотопов в химической науке и промышленности (см. Изотопные индикаторы) и ядерных излучений в химическом анализе (например, ядерная g-резонансная спектроскопия).
Объектами исследования в Р. являются радиоактивные вещества, содержащие радиоактивные изотопы, многие из которых характеризуются ограниченным временем существования и ядерным (радиоактивным) излучением; это обусловливает специфические особенности методов исследования.
Радиоактивное излучение даёт возможность использовать в Р. специфические радиометрические методы измерения количества радиоактивного вещества (см. Радиометрический анализ и Радиохимический анализ) и в то же время вызывает необходимость применения особой техники безопасности при работе, т.к. радиоактивное излучение в дозах, превышающих предельно допустимые, вредно для здоровья человека (см. Дозиметрия). Методы измерения радиоактивности превосходят по чувствительности все др. методы и позволяют иметь дело с минимальным количеством вещества, не поддающимся изучению какими-либо другими методами. С помощью обычных в радиохимической практике приборов можно определить, например, 10—10—10—15г 226Ra, 10—17г32P, 1017г232Rn. Используя особо чувствительные методы регистрации радиоактивного распада, можно определить наличие отдельных атомов радиоактивного изотопа, установить факт их распада.
Становление Р. как самостоятельной области химии началось в конце 19 в. Основополагающими были работы М. Склодовской-Кюри и П. Кюри, открывших и выделивших (1898) Ra и Po. При этом Склодовская-Кюри впервые применила методы соосаждения микроколичеств радиоактивных элементов из растворов с макроколичествами элементов аналогов. В 1911 Ф. Содди определял Р. как науку, занимающуюся изучением свойств продуктов радиоактивных превращений, их разделением и идентификацией. Можно наметить 4 периода становления Р., связанных с развитием учения о радиоактивности и ядерной физики.
Первый период (1898—1913) характеризуется открытием 5 природных радиоактивных элементов – Po, Ra, Rn, Ас, Pa – и ряда их изотопов (это стало ясно после открытия в 1913 Содди явления изотопии). В результате установления К. Фаянсом и Содди правила сдвига, по которому из радиоактивного элемента образуется новый элемент, стоящий в периодической системе Д. И. Менделеева или на две клетки левее исходного (a-распад), или на одну клетку правее его (b-распад), Э. Резерфордом и Содди была найдена генетическая связь между всеми открытыми изотопами и определено их место в периодической системе. В этот период ведутся интенсивные поиски радиоактивных веществ в природе – радиоактивных минералов и вод. В России А. П. Соколов и др. учёные изучают радиоактивность минеральных вод, атмосферы и пр. объектов, П. П. Орлов начинает исследования радиоактивности минералов, а В. И. Вернадский выступает с основополагающими работами по геохимии радиоактивных элементов.
Второй период (1914—33) связан с установлением ряда закономерностей поведения радиоактивных изотопов в ультраразбавленных системах – растворах и газовой среде, открытием (Д. Хевеши и Ф. Панетом)изотопного обмена. В этот период Панет и Фаянс формулируют правила адсорбции; О. Гани В. Г. Хлопин проводят систематическое изучение процессов соосаждения и адсорбции. В результате Ган формулирует законы, качественно характеризующие эти процессы, Хлопин устанавливает количественный закон соосаждения (Хлопина закон), а его ученик А. П. Ратнер разрабатывает термодинамическую теорию процессов распределения вещества между твёрдой кристаллической фазой и раствором. В этот же период др. сов. учёный Л. С. Коловрат-Червинский и затем Ган развивают работы по эманированию твёрдых веществ, содержащих изотопы радия, а позже Б. А. Никитин выполняет обширные исследования клатратных соединений инертных газов (на примере соединений радона). В 1917 Вл. И. Спицын проводит серию работ по определению методом радиоактивных индикаторов (основы его разработали ранее Хевеши и Панет) растворимости ряда соединений тория. В эти годы Склодовская-Кюри, Панет и др. изучают радиоактивные изотопы в ультраразбавленных растворах, условия образования радиоколлоидов.
Третий период (1934—45) начинается после открытия супругами И. Жолио-Кюри и Ф. Жолио-Кюриискусственной радиоактивности. В этот период в результате работ Э.Ферми (по исследованию действия нейтронов на химические элементы), И. В. Курчатова с сотрудниками (открывших и изучивших ядерную изомерию искусственных радиоактивных изотопов), Гана и нем. учёного Ф. Штрасмана (установивших деление ядер урана под действием нейтронов), открытия Силарда – Чалмерса эффектаразрабатываются основы методов получения, концентрирования и выделения искусственных радиоактивных изотопов. Использование циклотрона позволило Э. Сегре с сотрудниками синтезировать новые искусственные элементы – Te и At. Применяя радиометрические методы в сочетании с тонкими радиохимическими методами разделения микроколичеств радиоактивных элементов, М. Пере (Франция) выделила из продуктов распада Ас элемент № 87 (Fr). С середины 30-х гг. бурно развивается прикладная Р. Метод радиоактивных (изотопных) индикаторов получает широкое распространение.
Современный, четвёртый период развития Р. связан с использованием мощных ускорителей ядерных частиц и ядерных реакторов. Осуществляется синтез и выделение искусственных химических элементов – прометия (американские учёные Дж. Марийский и Л. Гленденин), трансурановых элементов от № 93 до № 105 (Г. Сиборг с сотрудниками, Г. Н. Флёров с сотрудниками) и др. (см. также Актиноиды,Курчатовий). Совершенствуются методы получения ядерного горючего, способы выделения Pu и продуктов деления из облученного в ядерном реакторе U, а также регенерации отработанного в реакторе U, решается ряд других вопросов технологии ядерного горючего. При этом на основе возникающих технологических проблем широко развивается химия искусственных (особенно трансурановых) и естественных (особенно U, Th, Pa) радиоактивных элементов, в частности химия их комплексных соединений. Получает обоснование химия новых атомоподобных образований – позитрония, мюония и мезоатомов. В Р. особое значение приобретает экстракция и хроматография; всё шире применяется метод радиоактивных индикаторов в приложении к исследованиям механизма и кинетики химических реакций, строения химических соединений, явлений адсорбции, соосаждения, катализа, измерению физико-химических постоянных, разработке методов радиометрического анализа. Радиохимические методы исследования находят широкое применение в решении многих проблем геохимии и космохимии, а также при поиске полезных ископаемых. Развивается новое направление в Р. – химия процессов, происходящих вслед за ядерной реакцией образования радиоактивных изотопов, когда вновь полученные атомы обладают высокой энергией. Наконец, проводятся работы по изучению продуктов ядерных превращений под действием частиц высокой энергии (см. Ядерная химия). Во всех этих областях Р. активно работают сов. учёные и учёные ряда зарубежных стран. Развитие Р. продолжается, охватывая всё новые области химии радиоактивных веществ.
Лит.: Радиоактивные изотопы в химических исследованиях, под ред. А. Н. Мурина, Л. – М., 1965 (совместно с др.); Старик И. Е., Основы радиохимии, 2 изд., Л., 1969; Вдовенко В. М., Современная радиохимия, М., 1969; Мурин А. Н., Физические основы радиохимии, М., 1971; Несмеянов Ан. Н., Радиохимия, М., 1972.
Ан. Н. Несмеянов.
«Радиохимия»
«Радиохи'мия», научный журнал, орган Отделения общей и технической химии АН СССР. Выходит с 1959 в Ленинграде после издания в 1930—58 «Трудов Государственного радиевого института им. В. Г. Хлопина». Периодичность – 6 номеров в год. Публикуются результаты теоретических и экспериментальных исследований по химии радиоактивных элементов, химии ядерных процессов, методике и технике радиохимических исследований, прикладной радиохимии. Печатаются дискуссионные и обзорные, статьи, краткие сообщения, письма в редакцию, рецензии на книги, научная хроника. Тираж (1974) 1330 экз.
Радиоцентр
Радиоце'нтр, комплекс сооружений и технических средств, предназначенных для радиосвязи и (или) радиовещания. По функциональному признаку различают приёмные радиоцентры,передающие радиоцентры и приёмо-передающие Р. Для уменьшения помех радиоприёмуприёмные и передающие Р. располагают вдали друг от друга и от промышленных предприятий. Приёмо-передающие Р. могут размещаться, например, на судах.
