Влияние примесей на термический отжиг радиационно-химических нарушений в кристаллах нитрата калия

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

1965

Том 139

ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА ТЕРМИЧЕСКИЙ ОТЖИГ РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ В КРИСТАЛЛАХ

НИТРАТА КАЛИЯ

В. М. ЛЫХИН, А. Н. ОБЛИВАНЦЕВ, В. В. БОЛДЫРЕВ

В ряде работ показано, что дефекты в кристаллах влияют на поведение ядер отдачи, генерируемых в твердых ионных солях при захвате тепловых нейтронов по реакции Сцилларда—Чалмерса, а также влияют на последующий процесс термического отжига [1—3]. Однако почти нет данных по влиянию дефектов на отжиг химических нарушений, происходящих в твердых ионных солях под действием ионизирующего излучения [4], а влияние примесей на отжиг радиационно-химических изменений совсем не изучено, хотя известно [5], что при получении радиоактивных изотопов в ядерном реакторе по реакции Сцилларда—Чалмерса под действием гамма-фона реактора происходит также радиационно-химкческое разложение облучаемых соединений, что вносит затруднение в разделение получаемых изотопов.

В данной работе изучено влияние гетеровалентных примесей Бг , РЬ~М" и 504"~ , введенных в кристаллы нитрата калия, на кинетику изотермического отжига его радиационно-химических нарушений после гамма-облучения.

Экспериментальная часть

Для введения примесей нитрат калия марки «чистый для анализа» доводился до плавления, после чего при температуре 340°С к нему при перемешивании добавлялось рассчитанное количество добавки нитрата стронция, нитрата свинца и сульфата калия. Полученный расплав охлаждался до комнатной температуры. Были приготовлены препараты с содержанием 2,5/мол/% 5г++, 2,5/мол/% РЬ++ и 1,5/мол/% 504 • Выбранные по диаграммам плавкости солевых систем добавки [6] при сплавлении с нитратом калия могут образовывать твердые растворы замещения с генерированием в случае добавок стронция и свинца кати-онных, а в случае сульфат-иона анионных вакансий подобно тому, как это имеет место при введении сплавлением добавок таллия, кальция и лантана в хромат калия [1].

Измельченные образцы фракции меньше 0,02 мм запаивались в стеклянные ампулы размером ЗХЮ см и облучались на изотопной кобальтовой гамма-установке дозой 208 Мрад. Мощность поглощенной дозы составляла 400 рад/сек., температура облучения 35°С. Облученные

ом

02

образцы хранились в эксикаторе над Р205. В нитрате калия, дающем при радиационно-химическом разложении нитрит и кислород, после растворения в воде фотоколориметрически [7] определялось содержание нитрита, количество которого уменьшалось при термическом отжиге в результате рекомбинации нитрит-иона с кислородом, образовавшимся при радиолизе и захваченным решеткой. Изотермический отжиг проводился в термостате 11-8 в атмосфере воздуха. Точность регулирования температуры при этом составляла + 0,1°С. Доля отжига вычислялась как отношение

(Шг)о-(МО;-), (N07),,

где (1\Ю7)0 — начальное содержание нитрит-иона в облученных кристаллах,

(N0^)^ — содержание нитрит-иона по истечении времени отжига.

Результаты отжига при 130°С в координатах доля отжига — время отжига показаны на рисунке. Из рисунка видно, что практически не наблюдается отжига в чистом нитрате калия, введение анионной добавки также не влияет на процесс отжига. Введение же катионных добавок очень сильно сказывается на процессе отжига, увеличивая скорость отжига в начальный момент, после чего наблюдается замедление процесса, приводящее к насыщению, и долю отжига. Доля отжига после 3 часов нагревания при температуре 130°С составила 0,55 в случае добавки нитрата стронция и 0,75 в случае добавки нитрата ,свинца.

Выводы

Показано, что введение гетеровалентных катионных добавок в нитрат калия повышает его чувствительность к по слерадиационному термическо му отжигу.

1.0

^

08

о

3

¿? 0 6

4

S » s О

í .д—a- n » ' l A : 2—; r- i

¿iQ 80 120 160 2Q0 *

Врел/я нагре fa HUG . М U Н

Рис. 1. Изотермический отжиг при 130°С нитрата калия, облученного

дозой 208 Мрад: 1 — чистый KN03; 2 — KN03 + 1,5 мол % K2S04; 3 —• KNO3 -j-2,5 мол % Sr(N03)2; 4 — KN03 + + 2,5 мол % Pb (N03)2.

ЛИТЕРАТУРА

1. T. Andersen, A. G. Maddock, Trans. Faraday Soc., 59, 2362, 1963.

2. A. G. Maddock, J. I. Vargas, Nature, 184, 1932, 1959.

3. T. Andersen, A. G. Maddock, Nature, 194, 371, 1962.

4. S. R. M о h a n t y, S. R. U p a g h y a y, Nature, 199, 4889, 1963.

5. A. H. M y p и h, P. В. Богданов, .С. M. Томилов. Успехи химии, т. 33, вып. 5, 1964.

6. Справочник по плавкости систем из безводных неорганических солей, т. 1, Изд-во АН СССР, 1961.

7. Б. В. M и х а л ь ч у к и Р. Е. Ошерович. Заводская лаборатория, 9, 8, 1940.

8. S. R. Mohanty, S. R. Upagh.yay, J. Inorg. Nucí. Chsm., 25, 3, 1963.