Referat Utilizarea Izotopilor

Mai jos puteti citi fragmente din Referat Utilizarea Izotopilor si de asemenea puteti face Download Referat Utilizarea izotopilor

Citeste fragmente din Referat Utilizarea Izotopilor

UTILIZAREA IZOTOPILOR RADIOACTIVI ÎN INDUSTRIA SIDERURGICĂ, MATALURGICĂ ŞI CONSTRUCTOARE DE MAŞINI 2.1. principiu fizic al metodelor Siderurgia, metalurgia, şi construcţia de maşini reprezintă baza industriei grele, de aceea progresul tehnic în aceste ramuri are o importanţă deosebită. Prin folosirea metodelor puse la dispoziţia de fizica nucleară, fiecare fază a proceselor tehnologice de producţie a fontei, a oţelului, a semifabricatelor, sau a pieselor finite poate fi îmbunătăţită. Din punct de vedere al modului în care în care se folosesc izotopii radioactivi, metodele se împart în trei grupe: 2.1.1. Metoda atomilor marcaţi Prima metodă cuprinde metodele cu trasori radioactivi. Numeroase aplicaţii ale izotopilor radioactivi se bazează pe proprietatea acestora de a emite radiaţii. O primă categorie de aplicaţii utilizează aceste radiaţii ca semnale ale prezenţei izotopului radioactiv într-un anumit loc. Spre exemplu, dacă o anumită cantitate de fosfor conţine un mic adaos de fosfor radioactiv, se poate urmări circulaţia fosforului în diverse procese tehnologice, prezentă resturilor de fosfor în metal şi aliaje, felul în care fosforul este asimilat de un organism viu şi locul unde se fixează. Această metodă foarte utilă în cercetare poartă numele de metoda “atomilor marcaţi” sau a trasorilor radioactivi. Particularităţi ale metodei trasorilor radioactivi. Sensibilitatea ridicată a aparatelor de detecţie a radiaţiilor permite constatarea prezenţei şi urmărirea unor cantităţi extrem de mici de izotopi radioactivi. Nici o altă metodă de analiză folosită până astăzi nu este atât de sensibilă. Un avantaj care decurge imediat din cele de mai sus este că nu sunt necesare intensităţi mari de radiaţii, care ar fi dăunătoare pentru organism şi ar pune problema amenajării de instalaţii de protecţie complexe. Metoda trasorilor se caracterizează pe nivelul redus al intensităţii radiaţiei. În al doilea rând, izotopul radioactiv, care are rolul de trasor, are aceleaşi proprietăţi chimice cu izotopul neradioactiv în care este încorporat. Ca urmare amestecul odată realizat se păstrează în decursul diferitelor procese supuse studiului, comportându-se ca unul şi acelaşi elemente chimic. În felul acesta se pot studia rolul şi transformările anumitor substanţe în procesele complexe. În al treilea rând, măsurarea cu ajutorul detectorilor a radiaţiilor emise de izotopi radioactivi se poate face de la o oarecare distanţă şi în mod continuu. În funcţie de natura, energia, şi intensitatea lor, fascicolele de radiaţii pot străbate distanţe mai mari sau mai mici, trecând chiar prin diverse corpuri. Radiaţiile gama sunt cele mai pătrunzătoare, pot să străbată fără să-piardă prea mult din intensitate, piese groase din fier sau pereţi de beton. După cum am văzut, folosirea trasorilor radioactivi permite studiul şi controlul unor piese de la distantă, chiar când acestea se petrec în vase sau încăperi închise, în locuri inaccesibile sau în care pătrunderea cu alte mijloace de investigaţie ar turbura procesul de cercetat, cum este cazul organismului viu. Consecinţe ale utilizării metodei trasorilor radioactivi Folosind trasori radioactivi cu durata de înjumătăţire mică există certitudinea că, în scurt timp după terminarea cercetărilor propuse, nu va mai rămâne în sistemul studiat practic nimic din izotopul radioactiv introdus. După modul în care radioactivitatea scade în timp, adică după reducerea cantităţii de izotop radioactiv, se poate identifica izotopul radioactiv, sau dacă acesta este cunoscut şi a fost introdus în cantitate cunoscută, se poate afla cât timp a trecut de la introducerea lui. 2.1.2. Metoda ce foloseşte activarea probei A doua grupă cuprinde metodele cu activarea probei. În acest caz, materialele sau piesele care se studiază sunt activate prin iradiere cu neutroni. Această operaţie se poate face fie cu sursă de neutroni de laborator, fie prin introducerea probei într-un reactor nuclear. 2.1.3. Metodă ce ataşează probei o sursă radioactivă A treia grupă cuprinde metodele fără activarea probei cercetate. Izotopii radioactivii joacă în acest caz numai rolul unor surse de radiaţii, iar ceea ce se foloseşte sunt tocmai aceste radiaţii. Sursa de radiaţii se aşează în faţa materialului de cercetat iar fascicolul emis de sursă străbate materialul şi este apoi detectat cu diferite mijloace. 2.2.Aplicaţii în procesul de obţinere a fontei, oţelului şi a aliajelor 2.2.1. Elaborarea fontei. Fonta, produs de bază al industriei siderurgice se elaborează în furnal, numit şi cuptor înalt. Furnalul este un agregat complex cu o capacitate de sute de m3. Funcţionarea lui este neîntreruptă, cel puţin pentru perioade de câţiva ani, între două reparaţii. Prin partea superioară, numită gura furnalului se introduc materiile prime: cocsul şi minereul de fier. Sub acţiunea gazelor, prin arderea combustibilului şi a căldurii, încărcătura coboară treptat în furnal către zonele de temperatură înaltă. În aceste zone ia naştere fonta lichidă, care se scurge în partea de jos a furnalului numită creuzet. Viteza de coborâre a încărcăturii în furnal interesează foarte mult pe furnalişti în vederea dirijării procesului de elaborare a fontei. Determinarea acestei viteze este imposibil de realizat cu alte metode decât acea cu izotopi radioactivi. (izotopul folosit) prin dreptul lor. În acest fel se poate trasa un grafic exact al mersului încărcăturii şi se poate calcula viteza de coborâre a materialului în diferite zone. Se determină profilul cel mai bun al furnalului, având în vedere scopul ca materialele să aibă o viteză aproape uniformă. Pentru a întreţine şi a activa arderea combustibilului, în furnal se suflă aer cu ajutorul gurilor de vânt. Pentru a determina viteza curenţilor de aer în interiorul furnalului, în aerul introdus se amestecă un gaz radioactiv. La diferite înălţimi, gazele din furnal sunt absorbite şi evacuate, trecând prin camere de ionizare unde se înregistrează radioactivitatea. În felul acesta se poate studia drumul şi viteza gazului radioactiv, deci şi a gazelor care circulă prin furnal. 2.2.2 Elaborarea oţelului Agregatele în care se elaborează oţelul sau acelea în care se transportă oţelul topit (cuptoare, jgheaburi oale de turnare) sunt căptuşite cu materiale refractare rezistente la temperaturi ridicate. Totuşi se poate întâmpla ca porţiuni mici din căptuşeala lor să se desprindă şi să treacă în oţel dând naştere aşa-ziselor incluziunilor nemetalice. Prezenţa acestora în oţel are o influenţă dăunătoare micşorând rezistenţa oţelului la şocuri, la uzură, la solicitări repetate. Metodele clasice folosite pentru determinarea incluziunilor nemetalice nu erau suficient de exacte sau nu dădea indicaţii asupra surselor din care au provenit. Prin aplicarea metodei cu izotopi radioactivi se poate determina cantitatea de incluziuni nemetalice, distribuţia lor în lingoul de oţel, cât şi sursa de la care au provenit, astfel să se poată lua măsuri de combatere a eroziunii căptuşelii. În acest scop în masa refractară din care se face căptuşeala unui anumit agregat se introduce un izotop radioactiv. Din oţelul care a trecut prin agregatul respectiv se iau probe, se separă incluziunile nemetalice existente şi se determină radioactivitatea acestora. Dacă incluziunile sunt radioactive, înseamnă că ele provin din căptuşeala marcată a agregatului respectiv. Cantitatea incluziunilor se apreciază prin comparaţie cu o probă etalon confecţionate din aceeaşi masă refractară marcată, iar distribuţia lor în lingou se stabileşte pe cale autoradiografică. Marcând în mod distinct căptuşeala diverselor agregate implicate în procesul de fabricare a oţelului, se poate determina care sunt acele care contribuie la impurificarea oţelului cu incluziuni. În acelaşi mod se poate studia şi calitatea unor materiale refractare preferându-le pa acelea care introduc în oţel cantitate minimă de incluziuni nemetalice. Izotopii radioactivi au fost folosiţi cu succes şi la automatizarea turnării continue a oţelului. Această metodă constă în turnarea oţelului topit din oala de turnare într-un cristalizator răcit intens cu apă, în care are loc o solidificare parţială a otelului. Oţelul obţinut este de bună calitate numai dacă de fiecare dată cristalizatorul se umple până la acelaşi nivel. Încercările de a automatiza acest proces cu ajutorul unui plutitor din material refractar sau cu alte mijloace clasice nu au dat rezultate. care emite radiaţii gama. Acestea străbat cristalizatorul şi sunt înregistrate de cealaltă parte de doi contori Geiger-Müller aşezaţi unul sub altul. Intensitatea radiaţiilor înregistrate de contori depinde de nivelul oţelului topit. Dacă nivelul se ridică în dreptul unuia dintre contori, indicaţia acestuia scade. Comanda automată este realizată pe baza indicaţiilor celor doi contori, astfel ca nivelul oţelului să fie menţinut între ei. În felul acesta, indicaţia primită de contorul de sus este mai intensă decât cea primită de contorul de jos. 2.2.3. Prelucrarea metalelor prin deformare plastică Metodele de deformare plastică se referă la laminare, extruziune şi construcţii de maşini. a) Laminarea În procesul de laminare a tablei una dintre cerinţele care trebuie respectate este păstrarea uniformă a grosimii. Pentru a obţine table cu aceeaşi grosime, în timpul procesului de laminare se poate folosi un aparat care se bazează pe absorbţia radiaţiilor nucleare. Se ştie că absorbţia radiaţiilor este cu atât mai mare cu cât grosimea stratului de material este mai mare. În cazul de faţă, metoda de măsurare este o metodă de comparaţie. În aparat există două surse radioactive identice. Radiaţiile emise de prima sursă străbat o piesă de grosime diferită numită pană de compensare. Radiaţiile emise de cea de-a doua sursă străbat tabla laminată care trebuie măsurată. Radiaţiile de la cele două surse ajung la un detector. În mod automat, cu ajutorul unui motor electric se reglează distanţa dintre valţuri în funcţie de grosimea penei de compensare, urmărind ca intensitate radiaţiilor care ajung la detector de la cele două surse să fie aceeaşi. Distanţa dintre valţuri menţinându-se constantă, grosimea benzii laminate este uniformă. Avantajele sistemului descris sunt numeroase . măsurarea este continuă, fără contact cu tabla are loc pe o suprafaţă mai mare, deci nu este influenţată de mici defecte locale se realizează comanda automată a distanţei dintre valţuri b) Extruziunea Extruziunea este un procedeu de prelucrarea materialelor la cald prin presare hidraulică într-o matriţă prevăzută cu un orificiu. Prin acest orificiu metalul curge sub formă de ţevi sau bare cu un anumit profil. Pentru punerea la punct a procedeului de extruziune este necesar să se stabilească modul cum are loc procesul de curgere a materialului. Pentru aceasta, metalul sau aliajul care va fi supus la extruziune este mai întâi găurit perpendicular pe direcţia de presare şi în găuri se introduc probe cilindrice din acelaşi material activate prealabil prin iradiere într-un reactor nuclear. După ce extruziunea s-a executat, ţevile sau barele profilate obţinute se secţionează la diferite distanţe şi se studiază modul cum s-au repartizat probele iradiate. Acest studiu se face prin autoradiografie sau cu alte mijloace de detecţie a radiaţiilor. Stabilind zonele în care s-a repartizat materialul iradiat, se poate deduce modul cum s-a deformat întregul material datorită extruziunii. c) Construcţii de maşini Una dintre cele mai importante aplicaţii ale izotopilor radioactivi în industrie este controlul radiografic cu radiaţii gama. Controlul radiografic se aplică în general atât pieselor finite, cât şi semifabricatelor. De exemplu, se cercetează dacă piesele turnate au goluri, fisuri sau incluziuni, dacă cusuturile de sudură sunt continue sau solide. Semifabricatele care reprezintă defecte sunt eliminate din procesul tehnologic, pentru a nu se irosi muncă cu prelucrarea lor mai departe. Controlul radiografic este obligatoriu la o serie de piese şi instalaţii de mare importanţă în exploatare, care prin defectare ar putea duce la accidente. Ca exemple în acest sens menţionăm piese de locomotivă şi avioane, cazane cu abur, corpuri de nave. . Pentru piese mai subţiri se folosesc izotopi ai cesiului sau ai iridiului. Pentru a face o gamagrafie se procedează în felul următor: filmul fotografic se introduce într-o casetă care se fixează pe o parte a piesei de studiat, iar sursa de radiaţii se aşează la o oarecare distanţă, în partea opusă. Radiaţiile gama străbat piesa fiind parţial absorbite. În locul în care există defecte ( goluri) interioare cum ar fi fisuri sau goluri radiaţiile vor fi absorbite mai puţin. Pe imaginea radiografică aceste defecte vor apărea ca nişte pete de intensitate diferită. Uneori, în afară de metoda radiografică, la găsirea defectelor cu radiaţii gama se mai poate folosi şi metoda ionizării. În acest caz, detectarea radiaţiilor nu se face cu o placă fotografică ci cu un aparat detector de radiaţii cum ar fi un contor sau camera de ionizare. În regiunea care prezintă defecte intensitatea radiaţiilor detectate creşte. O altă aplicaţie interesantă a izotopilor radioactivi în construcţia de maşini este măsurarea grosimii straturilor de acoperire a tablelor sau al sârmelor zincate sau cositorite. Înainte, determinarea grosimilor acestor straturi nu se putea face decât indirect, prin metode chimice. Cu ajutorul radiaţiilor nucleare această măsurare se poate face destul de exact prin metoda retrodifuziei radiaţiilor. Principiul metodei este următorul: când radiaţiile nucleare pătrund într-un material, o parte din ele sunt împrăştiate înapoi sau retrodifuzate. Cercetările au arătat că procentul de radiaţii retrodifuzate din totalul radiaţiilor care pătrund în material este variabil şi depinde de doi factori. Primul factor este grosimea materialului, intensitatea radiaţiilor retrodifuzate creşte cu grosimea materialului până la o anumită grosime, dincolo de care rămâne constantă, adică ajunge la un nivel de saturaţie. Al doilea factor este numărul atomic. Prin urmare, intensitatea radiaţiilor corespunzătoare nivelului de saturaţie a unui material cu numărul atomic mai mare este superioară celei corespunzătoare unui număr atomic mai mic. Acest lucru îşi găseşte o aplicaţie directă la măsurarea grosimii stratului de acoperire la tablele cositorite, deoarece cositorul are numărul atomic 50 iar fierul 26. Detectorul şi sursa se află de aceeaşi parte. Sursa se fixează fie în interiorul detectorului, fie în exteriorul lui, în imediata lui apropiere. Potrivind diviziunea zero a indicatorului aparatului la intensitatea corespunzătoare nivelului de saturaţie al oţelului, acest indicator care are o scară gradată în unităţi de grosime, ne va arăta direct grosimea stratului de acoperire. Acelaşi principiu poate fi folosit şi la măsurarea grosimii pereţilor ţevilor sau cazanelor şi eventuala descoperirea unor defecte locale. 2.3.Aplicaţii în procesul de fabricaţie al produselor refractare În industria produselor refractare s-au aplicat radionuclizii pentru determinarea unor parametri de care depinde calitatea acestor produse ca: timpul optim de amestecare a materiei prime timpul de trecere al materialelor argiloase în cuptorul rotativ de somatizare rezistenţa produselor refractare la uzură 2.3.1. Determinarea timpului de trecere a materialelor argiloase în cuptorul rotativ de somatizare, cu surse închise de radiaţii nucleare Fabricarea somatei se face în cuptoare rotative asemănătoare acelora de fabricaţia cimentului. Pentru aceasta materialele argiloase se introduc în cuptor sub formă de brichete sau bulgări, în contracurent cu gazele de ardere care se încălzesc treptat până ajung la temperatura de vitrificare. În cuptor se deosebesc trei zone tehnologice: zona de uscare zona de preîncălzire-calcinare zona de vitrificare În funcţie de calitatea materiilor prime, se obţin somate de diferite refracterităţi. Calitatea somatei şi productivitatea cuptorului depind de timpul de retenţie al materialului în fiecare zonă tehnologică. Timpul de retenţie poate fi determinat pe cale radiometrică. Această metodă dă posibilitatea de a se afla timpul de retenţie pe zone tehnologice şi de-a lungul cuptorului, măsurând timpul de trecere a materialului printre diferite puncte. Există două metode ce folosesc surse deschise de radiaţii: a) Metoda marcării materialului cu un radionuclid gama activ, având timpul de înjumătăţire scurt. b) Metoda activări la reactor a unei părţi din material care se introduce în cuptor. Aceste metode prezintă următoarele dezavantaje: - Materialul marcat constituie o sursă deschisă de radiaţii nucleare, ce este răspândită la ieşirea din cuptor în următoarele faze ale procesului tehnologic şi poate produce prin inhalare de praf, contaminări interne de scurtă durată. - Radionuclizii folosiţi având un timp de înjumătăţire mic, trebuie transportaţi de la reactor la locul de aplicaţie cu mijloace de transport foarte rapide - Radionuclizii nu se recuperează Pentru a înlătura aceste dezavantaje s-a recurs la metoda radiometrică cu surse închise de radiaţii nucleare. Această metodă constă în următoarele: Materialul sau aliajul din care se confecţionează capsulele trebuie să reziste la temperatura maximă de ardere din cuptor şi răcitor. Ø ᨀDin aceste motive capsulele s-au confecţionat din oţel rezistent la temperaturi ridicate. Capsulele au formă de cilindru cu înălţime egală cu diametrul bazei şi având un volum în aşa fel calculat încât densitatea aparentă a capsulei să fie egală cu cea a materialului ce se arde în cuptor. Trecerea capsulei cu izotopul radioactiv prin diferite puncte, care marchează zonele cuptorului se urmăreşte din exterior cu ajutorul unui radiometru la o distanţă de 0.5 m pentru a evita încălzirea contorului de radiaţii. În momentul în care sursa trece prin dreptul punctului considerat, indicatorul aparatului arată o intensitate maximă. Se notează ora trecerii prin fiecare punct de măsurare. Capsula cu sursa de radiaţii se recuperează la ieşirea din agregat în modul următor: cu ajutorul radiometrului se semnalizează apropierea sursei de radiaţi de ieşirea din răcitor, din acest moment materialul din răcitor se evacuează pe o platformă şi se recuperează sursa de radiaţii după identificarea ei cu radiometrul. Sursa de radiaţii se poate folosi la oricâte încercări este nevoie. Această metodă prezintă următoarele avantaje: - Personalul este protejat contra radiaţiilor - Sursa de radiaţii se poate folosi ori de câte ori este nevoie - Se poate face un număr mare de determinări într-un timp scurt - Transportarea surselor de radiaţii la locul de aplicaţii se poate face cu mijloace curente - Metoda este precisă, rapidă şi permite determinarea timpului de trecere în cuptorul rotativ atât pe zone cât şi de-a lungul întregului cuptor. 2.3.2. Determinarea timpului optim de amestecare al materiilor prime refractare Durabilitatea produselor refractare de somată în agregatele termice industriale depind în mare măsură de caracteristicile lor fizico-chimice. Un rol determinant în acest sens îl are modul de amestecare a materiilor prime din care se compune reţeta de fabricaţie. Structura produselor refractare depinde de omogenitatea distribuţiei granulelor de somată între acelea de argilă-liant şi influenţează o serie de proprietăţi fizice ca: rezistenţa la şoc termic, la atacul zgurelor, la compresiune. Cunoaştere timpului optim de omogenizare duce la asigurarea calităţii produselor refractare şi la determinarea productivităţii amestecătorului. Spre deosebire de metodele uzuale metoda radiometrică şi autoradiografică arată în mod precis gradul de omogenitate a diverselor componenţi ai masei refractare şi dă indicaţii asupra felului cum s-a distribuit argila-liant în timpul amestecării. Metoda autoradiografică se bazează pe efectuarea autoradiografiei probelor luate din timp în timp din masa marcată, omogenizarea optimă fiind dată de o distribuţie uniformă a particulelor componentului marcat pe autoradiografie. Aceste metode cu indicatori radioactivi s-au aplicat pentru determinare timpului optim de amestecare a materiilor prime refractare, în amestecul Eirich, la fabricaţia produselor de somată. În acest caz având trei componenţi s-au folosit doi radionuclizi unul beta şi altul gama activ, ţinând seama de următoare: natura şi energia radiaţiilor timpul de înjumătăţire combinaţia chimică a radionuclizilor radionuclizii să rezulte dintr-o reacţie nucleară peste care s-a adăugat somata groabă. S-au amestecat şi s-au luat probe din minut în minut pentru măsurătorile radiometrice. Activitatea redusă a probelor măsurate a arătat că pentru omogenizarea somatelor sunt necesare trei minute. , s-au efectuat măsurători radiometrice şi a rezultat un timp de omogenizare de două minute. În final s-a adăugat argila marcată şi s-a determinat în acelaşi mod timpul de omogenizare care a fost de patru minute. În total pentru omogenizarea unei şarje prin metoda semiuscată sunt necesare nouă minute. 2.4. Utilizarea izotopilor radioactivi la studiul şi controlul uzurii 2.4.1. Consideraţii generale Uzura este un proces ce constă într-o degradare progresivă a suprafeţei unei piese din cauze mecanice, cum ar fi căldura şi frecarea. Ea are urmări nefavorabile asupra capacităţii de funcţionare a pieselor, datorită dereglărilor, jocului între piese, gripările ce le produce şi care pot duce la avarii şi accidente grave. Uzura depinde de mulţi factori ca: geometria şi stare piesei materialul din care este construită piesa presiunea exercitată pe suprafeţele în mişcare temperatura în locul unde se produce uzura viteza de mişcare a pieselor cantitatea şi calitatea lubrifiantului timpul de funcţionare Cercetările privind uzura se întreprind în următoare scopuri; determinarea celor mai economice regimuri de funcţionare a maşinilor sau a organelor de maşini mărirea rezistenţei la uzură a suprafeţelor aflate în mişcare planificarea cât mai corectă a reparaţiilor confecţionarea numărului necesar de piese de rezervă stabilirea celor mai bune medii de ungere stabilirea gradului de uzură la diferite straturi de lubrifianţi urmărirea depăşirii gradului admisibil de uzură cercetarea influenţei prafului care pătrunde în maşină Cercetările privind uzura cuprinde trei domenii: cercetarea uzurii în condiţii de laborator cercetarea uzurii organelor în frecare ale maşinilor în condiţii de exploatare s-au pe bancul de probă cercetarea uzurii sculelor aşchietoare şi neaşchietoare. Procedeele vechi de apreciere a uzurii, cum ar fi cântărirea piesei înainte şi după uzură, care constau în opriri neproductive ale maşinilor, în cheltuieli generate de demontarea şi montarea lor, în variaţii ale uzurii ca urmare a demontării pieselor, de unde rezultă concluzii eronate, fiind necesară şi o aparatură de măsurat costisitoare. Cel mai mare neajuns al vechilor procedee de apreciere a uzurii constă în faptul că aceste fenomene nu puteau fi urmărite în timpul desfăşurării lor. Procedeele noi constau în urmărirea vitezei de uzare a organelor de maşini chiar în timpul funcţionării acestora, ele pot fi de două feluri: Primul procedeu constă în determinarea conţinutului de fier rezultat în urma uzurii în mediul de ungere, probele de ulei fiind analizate pe cale chimică, stabilindu-se astfel conţinutul de fier. Acest procedeu este nesatisfăcător datorită efectuării unor lucrări costisitoare şi de lungă durată. Al doilea procedeu constă în utilizarea izotopilor radioactivi. Utilizarea izotopilor radioactivi nu exclude vechile procedee de cercetare a uzurii, combinarea, în unele cazuri, cu acestea poate duce la rezultate deosebite. Organelor de maşini radioactivate li se desprind particule mici în timpul procesului de uzare, care pot fi regăsite în materialul de ungere. Detectarea se poate face cu ajutorul unui contor care, după numărul de impulsuri ce le dă pe minut indică gradul de uzură în timpul funcţionării maşinii. În cazul maşinilor şi agregatelor cu sistemul de ungere prin circulaţie aparatul de măsurat se poate aşeza favorabil în sistemul de ungere prin circulaţie s-au în apropierea conductei de ulei, putându-se trasa direct diagramele uzurii, după variaţia radioactivităţii înregistrată de contor. Cantitatea de izotop radioactiv, găsită în lubrifiant este proporţională cu uzura. 2.4.2. Uzura roţilor dinţate . Roata în cauză este angrenată cu altă roată neradioactivă, fiind supusă la diferite solicitări. Particulele radioactive , desprinse în timpul procesului de uzură de pe suprafaţa roţii dinţate, sunt antrenate de uleiul pompat pin cutia angrenajului. Uleiul, ce antrenează particule radioactive, este refulat de o pompă de circulaţie spre o cameră în care s-a montat un contor Geiger-Müller. Se compară activitatea, după numărul de radiaţii înregistrate de contor într-un minut, în timpul circulaţiei uleiului şi în timpul când uleiul nu circulă. Etalonul de comparaţie este o soluţie de naftenat de fier, preparată din material din roata dinţată radioactivă. Se constată că numărul de înregistrări pe minut este o funcţie liniară de cantitate de metal din ulei. Întrucât activitatea roţii scade din cauza unor izotopi cu perioada de înjumătăţire scurtă, este necesar ca activitatea roţii dinţate să fie determinată zilnic. 2.4.3. Uzura motoarelor Prin studierea uzurii motoarelor se permite perfecţionarea construcţiei motoarelor, găsirea şi verificarea celor mai bune metode de ungere şi a combustibilului celui mai potrivit. Metoda de încercare a motoarelor constă în următoarele: organul de maşină a cărui uzură trebuie determinată, spre exemplu segmenţii unui piston de motor de automobil se activează în prealabil prin iradiere cu neutroni apoi se montează în motor şi se lasă să funcţioneze normal o perioadă scurtă de timp. Datorită uzurii fragmentele microscopice din segmentul activat se vor desprinde şi vor fi antrenate în uleiul care unge motorul. Acesta este pompat continuu afară din motor, trece printr-un filtru unde se depun fragmentele desprinse din piston şi se reîntoarce în motor pentru a repeta ciclul de ungere. În dreptul filtrului sunt instalaţi contori a căror indicaţii este direct proporţională cu cantitatea de material care s-a desprins de pe segment, deci cu uzura acestuia. Faptul că determinările sunt extrem de sensibile şi durează puţin timp, permite cercetătorilor să tragă concluzii asupra mersului uzurii, cu mult înainte ca pe organul respectiv de maşină să fi apărut un semn vizibil de uzură. Asemenea instalaţii de încercare a uzurii motoarelor cu ajutorul izotopilor radioactivi se instalează chiar pe autocamioanele ale căror motoare se încearcă constituind adevărate laboratoare mobile. S-au obţinut în felul acesta date preţioase pentru constructorii de maşini, cât şi pentru cei care le exploatează. S-a putut astfel stabili cum depinde uzura motorului de automobili de calitatea combustibilului şi a lubrifiantului, de starea drumului, de conţinutul de praf în aer, de temperatură şi de alte condiţii. 2.4.4. Uzura sculelor aşchietoare Pentru cunoaşterea mai aprofundată a naturii fizice a procesului de uzare a sculelor aşchietoare există, de asemenea, metode ce folosesc izotopii radioactivi . Stabilirea regimurilor optime de uzură este importantă în cadrul uzinelor şi linilor automate. Cunoaşterea acestor fenomene permite luarea de măsuri necesare. Se cunosc două procedee de activare: Introducerea izotopilor radioactivi în compoziţia şarjei aliajului dur Activarea plăcuţelor din metal dur pe calea tratamentului cu neutroni în reactor. . Radioactivitatea şpanului s-a detectat cu un contor Geiger-Müller, obţinându-se astfel indicaţii chiar în timpul funcţionării maşinii, ceea ce a redus astfel foarte mult timpul pentru măsurarea uzurii în comparaţii cu alte procedee. Din cercetări, a rezultat că, folosind chiar tetraclorura de carbon, unul dintre cele mai bune lichide de răcire, este inevitabilă sudarea locală, tranzitorie a cuţitului cu piesa de prelucrat. În şpan se găseşte cel puţin 95% din substanţa radioactivă desprinsă prin uzură. Prin aceste procedee se mai poate controla rapid şi uşor calitatea metalului dur, a uleiului de răcire, şi forma cuţitului. Poate fi studiată dependenţa uzurii de viteza de lucru. . Măsurându-se activitatea aşchiei metalice îndepărtate de pe piesa de oţel s-a putut stabili uzura în funcţie de timpul de prelucrare. 2.4.5. Uzura produselor refractare Am văzut mai sus că procesul de elaborare a fontei în furnal se întrerupe la câţiva ani pentru reparaţii. Acestea constau în primul rând la rezidirea căptuşelii furnalului, care este construit din cărămidă refractară. Cărămida refractară, deşi este special făcută pentru a rezista la temperaturi înalte, se uzează cu timpul şi neînlocuirea ei la timp poate da naştere la accidente grave. Pe de altă parte, oprirea prematură a furnalului, când reparaţiile nu sunt necesare, este neeconomică. De aceea, determinarea exactă a gradului de uzură a căptuşelii furnalului este de mare importanţă. Şi această problemă se poate soluţiona cu ajutorul izotopilor radioactivi. Pentru aceasta, atunci când se zideşte furnalul se introduc din loc în loc, în interiorul căptuşelii de cărămidă, capsule cu izotopi radioactivi. Supravegherea procesului de uzură în timpul funcţionării agregatului poate fi făcută în două moduri. În prima variantă, o serie de contori Geiger-Müller instalaţi împrejurul furnalului înregistrează radioactivitatea capsulelor care se găsesc în căptuşeală. O scădere bruscă a indicaţiei unuia dintre contori înseamnă că una dintre capsule a căzut în furnal datorită uzurii căptuşelii. În a doua variantă se înregistrează activitatea fontei produse de furnal. În acest caz, o creştere bruscă a radioactivităţii fontei este o indicaţie că una din capsule a căzut din căptuşeală. Ţinând o evidenţă a rezultatelor date de una sau de ambele variante de măsurare se poate cunoaşte în orice moment progresarea uzurii căptuşelii, şi se pot lua hotărâri în cunoştinţă de cauză. 2.5. Utilizarea izotopilor radioactivi la studiul şi controlul coroziunii Procesul de coroziune constă în reacţii chimice sau electrochimice, la limita metal-mediu şi distrugerea superficială sau totală a metalelor sau a aliajelor. Coroziunea este de mai multe feluri: Coroziune uniformă, când agentul corosiv lucrează simultan şi uniform pe întreaga suprafaţă metalică. Coroziune locală, agentul corosiv acţionează pe o porţiune restrânsă din suprafaţa metalului. Ea poate progresa rapid în adâncimea materialului putând fi străpuns fără ca acest lucru să se observe la suprafaţă Coroziune selectivă, când agentul corosiv lucrează numai asupra unor elemente din compoziţia aliajului sau a structurii cristaline. Cauza acestui proces de coroziune şi fenomenul de iniţiere a distrugerii materialului constau în tendinţa metalelor de a forma ioni atunci când vin în contact cu electroliţii şi de a forma combinaţii chimice în contact cu neelectroliţi. Viteza coroziunii este influenţată de următorii factori: Concentraţia ionilor de hidrogen (pH) Concentraţia substanţelor oxidante sau a oxigenului Umiditatea Temperatura Coroziunea sub influenţa acizilor constă în dizolvarea metalelor în acid. Ea se va produce de la suprafaţa metalului spre interior. Stabilitatea metalului faţă de acid este în mare măsură o caracteristică a proprietăţilor sale anticorozive. 2.5. Utilizarea izotopilor radioactivi pentru marcare şi numărare 2.5.1. Marcarea cu izotopi radioactivi. Pentru a evita confundarea benzilor de oţel de diferite calităţi, laminate la rece, asemănătoare ca aspect exterior, a fost necesară marcarea acestora, astfel încât să fie nedespărţită de banda şi să nu dispară în cadrul diferitelor operaţii tehnologice. se aplică, prin scântei electrice, pe banda de oţel câteva semne dinainte stabilite. Benzile de oţel marcate radioactiv se disting între ele prin felul şi energia radiaţiei emise((,( sau (), precum şi prin numărul, mărimea şi forma semnelor radioactive de pe produs. Acest procedeu se caracterizează prin simplitatea aplicării şi citirii marcajului în timpul procesului tehnologic şi prin aceea că, în urma acestei marcari, suprafaţa marcată îşi păstrează neschimbate calităţile. Acest procedeu eliberează un mare număr de muncitori care lucrează la controlul calitativ pe diferite faze ale procesului tehnologic. în operaţiile tehnologice următoare constatarea şi descifrarea semnelor radioactive de pe benzile de oţel se efectuează folosind detectoare de radiaţii, pelicule fotografice sau rontgenografice prin autoradiografie. 2.5.2. Aparate de numărare pe banda rulantă ce folosesc izotopi radioactivi. Aceste aparate îşi găsesc aplicare în toate ramurile industriale, acolo unde este nevoie de numărat producţia finită sau chiar semifinită. Aparatele de numărat ce funcţionează cu izotopi radioactivi sunt aparate simple şi sigure ca funcţionare. Prin natura lor izotopii radioactivi dau fluxuri de radiaţii radioactive continue. Aparatele de numărat se bazează pe faptul că obiectele care trec pe o bandă rulantă întrerup aceste fluxuri de radiaţii continue. .De cealaltă parte a benzii rulante pe care trec obiectele se găseşte detectorul de radiaţii (, cuplat cu numărătorul electro-mecanic. La trecerea unui obiect între sursa radioactivă şi contor, fluxul de radiaţii se întrerupe şi intră în funcţiune numărătorul electro-mecanic. Un asemenea aparat poate număra până la 180 obiecte pe minut. Acest procedeu de numărare prezintă avantaje mult mai mari decât metoda fotoelectrică, întrucât nu mai este necesară aparatura optică şi nici dispozitive, care să ferească de lumină aparatul receptor. 쥁@