Giáo trình Xử lý bức xạ và cơ sở của công nghệ bức xạ phần 7

tác ở nhiệt độ cao, bởi các chất xúc tác chiếu xạ có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn. Thực tiễn cho thấy, các chất xúc tác bức xạ không phải bao giờ cũng làm tăng hoạt tính xúc tác. Bảng 5.6 giới thiệu hiệu ứng tăng hoạt tính xúc tác do bức xạ đối với phản ứng trao đổi đơteri và hydroH2 + D2 2HD (5.7)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Xử lý bức xạ và cơ sở của công nghệ bức xạ phần 7 61tác ở nhiệt độ cao, bởi các chất xúc tác chiếu xạ có thể hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn. Thựctiễn cho thấy, các chất xúc tác bức xạ không phải bao giờ cũng làm tăng hoạt tính xúc tác. Bảng 5.6 giới thiệu hiệu ứng tăng hoạt tính xúc tác do bức xạ đối với phản ứng trao đổiđơteri và hydro H2 + D2 2HD (5.7) Bảng 5.6. Hiệu ứng tăng hoạt tính do bức xạ Chất xúc tác Bức xạ Hiệu ứng xúc tác γ Al2O3 Tăng tới 2000 lần Al2O3 Tăng 2 - 10 lần n, α SiO2 Tăng không đáng kể γ, n MgO Tăng 20 lần γ Quá trình xúc tác khi chiếu toàn bộ hệ xúc tác Hiệu ứng xúc tác trong trường hợp này mạnh hơn so với trường hợp chiếu sơ bộ. Ảnhhưởng của bức xạ thể hiện rõ rệt cả ở nhiệt độ thấp lẫn nhiệt độ cao. Quá trình sử dụng chất xúc tác phóng xạ Sự thay đổi hoạt tính xúc tác trong trường hợp này gây ra bởi một số nguyên nhân: tạo racác khuyết tật, xuất hiện dòng điện bổ sung, chất xúc tác được tích điện, xuất hiện các nguyêntử tạp vốn là sản phẩm của quá trình phân rã phóng xạ.5.2.4 Các quá trình điện hoá và ăn mòn bức xạ Quá trình điện hoá bức xạ + Hiện tượng: Thí nghiệm cho thấy các tấm bạch kim nhúng vào nước và được chiếu xạgamma thì điện thế của nó giảm dần theo chiều âm, ngược lại thế của các tấm thép không gỉ(mác 304-thép crom) trong điều kiện tương tự lại giảm theo chiều dương. + Cơ chế: Điều này được lý giải như sau. Khi chiếu xạ, nước bị phân li thành các gốc tựdo với điện tích dương và âm. Chúng chuyển về các điện cực khác dấu, trung hoà ở điện cựcvà làm cho điện thế của các điện cực suy giảm: H++ OH- H+ + O- + HH2O = Trong các thí nghiệm đó, người ta quan sát thấy sự giải phóng khí H2 ở catốt và O2 ởanốt. Như vậy dưới tác dụng của bức xạ, đã diễn ra quá trình điện hoá bức xạ. Quá trình ăn mòn bức xạ Phụ thuộc vào dạng ăn mòn, quá trình ăn mòn được chia làm hai loại: ăn mòn tổng thể vàăn mòn cục bộ. + Ăn mòn cục bộ là quá trình ăn mòn một phần bề mặt của vật liệu, dưới dạng các vếtnhỏ hoặc vết ăn mòn điểm, ăn mòn giữa các mạng tinh thể ... 61 62 + Ăn mòn tổng thể là quá trình ăn mòn toàn bộ bề mặt của vật liệu. + Trong quá trình ăn mòn, diễn ra hai quá trình điện hoá có liên quan với nhau: quá trìnhanốt và quá trình catốt. Trong quá trình anốt kim loại chuyển vào dung dịch dưới dạng các ionhyđrat hoá. Còn trong qúa trình catốt, các chất ion hoá trong dung dịch liên kết với cácelectron vừa được giải phóng trong quá trình anốt. Có thể làm chậm tốc độ ăn mòn bằng cáchhãm các quá trình anốt và catốt. Nói chung tốc độ ăn mòn của đa số các kim loại và hợp kim nhúng trong dung dịch nướctăng lên khi chiếu xạ. Hiệu ứng diễn ra càng mạnh ở nhiệt độ cao. Ở các điều kiện như vậy,ngay cả thép không gỉ cũng bị ăn mòn. Đối với một số hợp kim đặc biệt như hợp kim ziriconi,quá trình ăn mòn chỉ gia tăng khi chiếu nơtron và các hạt mang điện nặng. Quá trình ăn mòn ở thép không gỉ được biểu diễn như sau: Fe2+ + 2e- (quá trình anốt) Fe (5.8) 4e- + 4H+ + O2 2H2O (quá trình catốt) (5.9) Gộp 2 phương trình đó ta có Fe + 1/2 O2 + 2H+ Fe2+ +H2O (5.10) 2+ Sau đó ở phần bề mặt kim loại diễn ra quá trình oxi hoá Fe : 2Fe2+ + 2H+ +1/2 O 2Fe3+ + H2O (5.11) Fe2+ + O•H Fe3+ + OH- (5.12) Tiếp theo Fe3+ hydroxit hoá tạo ra hydroxit kết tủa và biến thành muối: Fe3++ 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ (5.13) 2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O (5.14) Quá trình ăn mòn bức xạ có ý nghĩa rất lớn trong vấn đề an toàn lò phản ứng trong cácnhà máy điện nguyên tử.5.2.5 Ảnh hưởng của bức xạ tới tốc độ hoà tan của vật rắn Chiếu xạ ảnh hưởng tới tốc đ ...