Активности кислорода

УСТАНОВКИ ДЛЯ ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИИ —• устройства, используемые при просвечивании гамма-лучами для получения канализированного пучка излучения и для защиты обслуживающего персонала от вредного воздействия излучения. В нерабочем состоянии установки служат защитной упаковкой (контейнером) источника гамма-лучей (радиоактивного изотопа], обеспечивающей безопасную транспортировку. При большой активности источников излучения установки имеют обычно два контейнера — транспортный и рабочий, расположенный на штативе. ) (еремещение источника излучения в этом

При этом просвечивание деталей с малой толщиной такими источниками излучения, как кобальт-60 .и тулий-170, требует больших затрат, чем при исследовании для этой цели источников излучения цезий-137 и иридий-192. Увеличение просвечиваемой толщины увеличивает и затраты, что говорит о целесообразности во всех случаях увеличения активности источников при условии получения снимков требуемой чувствительности.

Условно принимаем активности источников излучения следующие.

Все приведенные примеры указывают на необходимость увеличения активности источников, используемых в гамма-дефектоскопии, что не всегда целесообразно ввиду повышения их от-

Настоящий график весьма показателен и для того, чтобы сделать вывод о сроках использования источников, но не с точки зрения времени его эксплуатации, а исходя из их активностей. Так, например, совершенно очевидно, что на толщинах 50 мм использование активностей 1 г • же Ra и ниже ведет к резкому увеличению затрат как для кобальта, так и для иридия. Если взять толщины 100 мм, то при активности источников 2 г-экз Ra стоимость снимка равна 2 руб. и больше. Таким образом, резко возрастают затраты на гамма-дефектоскопию, что и определяет срок использования гамма-излучателей.

30. Б о ч к а р е в В. и др. Измерение активности источников бета- и гамма-излучений, Изд. АН СССР, 1953.

Повышение точности измерения и увеличение быстродействия приборов, использующих радиоактивное излучение, связано, как известно, со значительным увеличением активности источников излучения [1]. Улучшение может быть достигнуто повышением эффективности регистрации радиоактивного излучения. С этой точки зрения целесообразно использовать сцинтилляционные счетчики. Однако стремление применить такие счетчики в точных приборах встречает значительные трудности, связанные главным образом с сильной зависимостью коэффициента усиления фотоэлектронного умножителя от напряжения питания, а также с утомлением фотоумножителя и нестабильностью коэффициента усиления радиотехнических устройств. Поэтому представляет интерес разработка методов, позволяющих снизить ошибки измерения контролируемой величины, возникающие из-за случайных изменений параметров фотоэлектронного умножителя.

Определение требуемой активности источников излучения производилось нами по формулам, аналогичным приведенным в работе ГЗ]. Под временем измерения нами понималось время, которое необходимо вращающемуся клину для поворота на угол, соответствующий допустимой погрешности измерения. Исходя из условий применения прибора, это

Наиболее подходящим видом радиоактивного излучения является р-излучение, которое обладает достаточной ионизирующей и проникающей способностями. В некоторых случаях можно применять f-излучение, однако необходимые активности источников при этом получаются весьма значительными и требуют принятия специальных мер по технике безопасности, сс-излучение сильно поглощается средой и не позволяет осуществлять бесконтактные измерения (необходим непосредственный контакт а-излучателя с потоком газа). Разработана инженерная методика расчета подобных расходомеров [4].

ные стенки и кипящая вода) К. С. Фурманом 'предложена формула, связывающая активности источников кобальта-60 и цезия-137, по которой можно оценить активность замещающего изотопа для одной и той же экспериментальной задачи:

409. Бочкарев В. Измерение активности источников бета- и гамма-излучений. Изд-во АН СССР, 1953.

УСТАНОВКИ ДЛЯ ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИИ — устройства, используемые при просвечивании гамма-лучами для получения канализированного пучка излучения и для защиты обслуживающего персонала от вредного воздействия излучения. В нерабочем состоянии установки служат защитной упаковкой (контейнером) источника гамма-лучей (радиоактивного изотопа), обеспечивающей безопасную транспортировку. Лри большой активности источников излучения установки имеют обычно два контейнера —• транспортный и рабочий, расположенный на штативе. Перемещение источника излучения в этом

С точки зрения термодинамики можно ожидать, что с течением времени и при условии достаточного подвода металла наиболее устойчивая оксидная фаза вытеснит все другие оксиды над ней. Когда этот устойчивый оксид покроет всю поверхность сплава, будет достигнуто стационарное состояние окисления. Поведение этого оксида в зависимости от активности кислорода и компонентов сплава принято описывать с помощью изотермических диаграмм устойчивости [70]. Если устойчивый оксид продолжает медленно расти (т. е. является защитным), то очевидно, что он делает сплав более стойким к окислению, чем быстрорастущий оксид. Это соображение всегда учитывается при разработке сплавов, обладающих высокой стойкостью к окислению. Пример такой окалины (АЬ03) показан на рис. 8. При высоких температурах -защитные свойства пленки, определяемые коэффициентом диффузии кислорода в оксиде, наиболее высоки в случае АЬОз; далее следует €г2О3, а затем оксиды никеля и железа [71—74].

Из числа работ, касающихся электрохимического исследования систем кислород — жидкий металл, небольшая часть посвящена собственно аналитическим методам: определению активности кислорода в железе [73], исследованию расплавов железа, кобальта, никеля и меди [74], серебра, олова и свинца [75], определению кислорода в меди [76], непрерывного определения содержания активного кислорода в жидком натрии [77].

О2 , изменение свободной энергии AG, соответствующее прохождению 1 г-ион кислорода, равно 2 EF. Если один из электродов представляет собой натрий, насыщенный своими окислами, а другой — не насыщенный ими, то изменение свободной энергии, соответствующее переходу 1 г-ион О2~ от насыщенного к ненасыщенному металлу, будет равно Д0 = — RT(\nao — In а), где O.Q и а — активности кислорода в натрии, соответственно насыщенном им с концентрацией Со и ненасыщенном с концентрацией С<Со; R — газовая постоянная; Т — абсолютная температура.

Как показали Д. С. Хилти и др. [33], некоторые окислы хрома растворимы в железо-хромитовых расплавах. Минимум на кривых растворимости свидетельствует о заметном влиянии хрома на коэффициент активности кислорода. Аналогичное влияние было отмечено при изучении равновесия железо-хромитовых расплавов с парово-дородными смесями. С помощью равновесных данных можно рассчитать изменение свободной энергии результирующих реакций:

/Q— коэффициент активности кислорода;

/? — коэффициент активности углерода. Для расчета равновесных концентраций кислорода относительно углерода для железохромоникелевых расплавов необходимо ввести дополнительно коэффициенты активности кислорода и углерода относительно каждого из компонентов, входящих в расплав:

хиометрического соотношения восстановления оксидов хрома и железа из расплава. Тепло, выделяющееся в результате экзотермических реакций, используют для проплавле-ния дополнительного (до 30%) количества твердой шихты (или отходов). Для более полного протекания процесса восстановления расплав переливают несколько раз из ковша в ковш. Извлечение хрома из руды ~92 %. Уловленная пыль (25—31 % Сг2О3; 25—33% СаО; 11 — 16 % SiO2: 0,2—1,1 % С; 12—16 % MgO; 4—7 % А12О3; 7,1—9,0 % FeO) используется при получении рудоизвесткового расплава. Феррохром имеет кажущуюся плотность ~ 7 г/см3 и следующий химический состав (Pb, Bi и Cd в сплаве не обнаружены), %: Сг 70—76; Si 0,01 — 1,0; С 0,02—0,04; Р 0,015—6,030; А1<0,07; Ti <0,004; Си <0,01; Sn <0,0005; As <0,(HH; Sb 0,004— 0,01; Со 0,01—0,04; S<0,02; N2 0,02—0,10; О2 0,010— 0,040; Н2 0,0001—0,003. При получении феррохрома смешением расплавов создаются более благоприятные условия для удаления углерода, вносимого жидким ферросиликохро-мом, чем при обычном силикотермическом процессе в печи, благодаря более высокой температуре процесса и большей активности кислорода вследствие более низкой концентрации кремнезема в расплаве. Содержание кремния в феррохроме можно регулировать количеством задаваемого фер-росиликохрома. Более низкое содержание цветных металлов, чем при обычном силикотермпческом процессе, объясняется большим испарением их благодаря более высокой температуре процесса. Сплав разливают в металлические поддоны (толщина слитка 70 мм) или в ошлакованную емкость под 250—300 мм слоем шлака (толщина слитка ~200—300 мм). Кратность шлака ~2,5, основность ~1,7. Состав шлаков следующий, % : Сг2О3 2—6; СаО 40—47; MgO 8—10; А12О3 6—8; SiO2 24—28; FeO 0,2; металлических корольков 1—2.

Высокотемпературные гальванические элементы. Определение окисленности металлических расплавов методом ЭДС широко применяют в лабораторных исследованиях и практике металлургического производства благодаря возможности быстрого получения информации об активности, а следовательно, и о содержании растворенного кислорода. Особый интерес представляют непрерывные длительные измерения активности кислорода, на основе которых можно контролировать технологический процесс [95].

хиометрического соотношения восстановления оксидов хрома и железа из расплава. Тепло, выделяющееся в результате экзотермических реакций, используют для проплавле-ния дополнительного (до 30%) количества твердой шихты (или отходов). Для более полного протекания процесса восстановления расплав переливают несколько раз из ковша в ковш. Извлечение хрома из руды ~92 %. Уловленная пыль (25—31 % Сг2О3; 25—33% СаО; 11 — 16 % SiO2; 0,2—1,1 % С; 12—16 % MgO; 4—7 % А12О3; 7,1—9,0 % FeO) используется при получении рудоизвесткового расплава. Феррохром имеет кажущуюся плотность ~7 г/см3 и следующий химический состав (Pb, Bi и Cd в сплаве не обнаружены), %: Сг 70—76; Si 0,01 — 1,0; С 0,02—0,04; Р 0,015—6,030; А1<0,07; Ti <0,004; Си <0,01; Sn <0,0005; As <0,(HH; Sb 0,004— 0,01; Со 0,01—0,04; S<0,02; N2 0,02—0,10; О2 0,010— 0,040; Н2 0,0001—0,003. При получении феррохрома смешением расплавов создаются более благоприятные условия для удаления углерода, вносимого жидким ферросиликохро-мом, чем при обычном силикотермическом процессе в печи, благодаря более высокой температуре процесса и большей активности кислорода вследствие более низкой концентрации кремнезема в расплаве. Содержание кремния в феррохроме можно регулировать количеством задаваемого фер-росиликохрома. Более низкое содержание цветных металлов, чем при обычном силикотермпческом процессе, объясняется большим испарением их благодаря более высокой температуре процесса. Сплав разливают в металлические поддоны (толщина слитка 70 мм) или в ошлакованную емкость под 250—300 мм слоем шлака (толщина слитка ~200—300 мм). Кратность шлака ~2,5, основность ~\,7. Состав шлаков следующий, % : Сг2О3 2—6; СаО 40—47; MgO 8—10; А12О3 6—8; SiO2 24—28; FeO 0,2; металлических корольков 1—2.

б. Происходит подокалинное образование Сг2О3, поскольку это соединение устойчиво при низкой активности кислорода, продиктованной равновесием в системе NiO-сплав; впереди этого "фронта" идет внутреннее окисление и образуются выделения А12О3, поскольку они устойчивы при еще меньшей активности кислорода.

в. Высокое содержание хрома обеспечивает формирование сплошного подокалинного слоя Сг2О3. Это приводит к установлению более низкой активности кислорода в системе окалина-сплав, сдерживает диффузию кислорода и образование А12О3 по реакциям внутреннего окисления. Рост NiO/Ni(Cr,Al)2O4 также останавливается. В конечном -счете подокалинный слой А12О3 становится сплошным и начинает контролировать процесс окисления. При 1000 °С состояние насыщения обычно наступает меньше, чем через час. Можно видеть, что подобное кооперативное действие хрома имеет очень серьезную основу,-благодаря участию хрома, зарождению а(А12О3) на поверхности раздела оксид—металл [38] предшествует образование знакомых нам смесей кристаллографически когерентных субзерен окалины, легированных Ni(Cr,Al)204 и (Сг,А1)203.