Sách giáo trình trường Đại Hoạc Quốc Gia Hà Nội
http://www.ebook.edu.vn Giáo trình Xử lý xạ sở công nghệ xạ GS TS Trần Đại Nghiệp NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2006, 97 Tr Từ khoá: Bức xạ, đặc điểm xạ, nguồn xạ, xạ gamma, xạ electron, máy gia tốc electron, xạ ion, đo xạ, liều lượng kế, đo liều lượng cao xử lý xạ, truyền lượng, lý thuyết vết, lý thuyết công nghệ xạ, tương tác xạ, xạ nhiều pha, khuyết tật, lỗ trống, kim loại, hợp kim Tài liệu Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên sử dụng cho mục đích học tập nghiên cứu cá nhân Nghiêm cấm hình thức chép, in ấn phục vụ mục đích khác khơng chấp thuận nhà xuất tác giả Mục lục Chương Các đặc trưng xạ nguồn xạ 1.1 Các đặc trưng xạ 1.1.1 Tính chất sóng hạt xạ 1.1.2 Phân loại xạ theo lượng bước sóng 1.1.3 Tính phóng xạ tốc độ truyền lượng xạ 10 1.2 Các đặc trưng tương tác xạ với vật chất 12 1.2.1 Đặc điểm tương tác xạ với vật chất 12 1.2.2 Tương tác hạt nặng mang điện với vật chất 12 1.2.3 Tương tác xạ bêta với vật chất 13 Chương Các nguồn xạ sử dụng công nghệ xạ 25 2.1 Nguồn xạ gamma 25 2.1.1 Các đặc trưng vật lý 25 2.1.2 Các đặc trưng kinh tế kỹ thuật 25 2.1.3 Ưu điểm nhược điểm nguồn gamma 26 2.2 Máy gia tốc electron 26 2.2.1 Các đặc trưng kinh tế kỹ thuật 26 http://www.ebook.edu.vn 2.2.2 Ưu điểm nhược điểm máy gia tốc electron 28 2.3 Các nguồn xạ ion khác 30 2.3.1 Máy gia tốc electron - nguồn xạ hãm 30 2.3.2 Mạch xạ 31 2.3.3 Bức xạ tử ngoại 32 2.4 Cấu trúc hệ thiết bị chiếu xạ đặc điểm công nghệ xạ 32 2.4.1 Đặc điểm công nghệ xạ 32 2.4.2 Cấu trúc thiết bị chiếu xạ 32 2.4.3 Năng lượng xạ, độ phóng xạ cảm ứng độ an toàn sản phẩm 33 2.4.4 Hiệu suất sử dụng lượng giá thành sản phẩm 34 2.4.5 Đặc điểm quy trình cơng nghệ xạ 35 Chương Các phương pháp đo liều cao xử lý xạ 36 3.1 Phân loại liều lượng kế 36 3.1.1 Liều lượng kế sơ cấp thứ cấp 36 3.1.2 Hệ thống theo dõi liều lượng kế mục đích sử dụng 36 3.2 Các tiêu chí lựa chọn liều lượng kế dải liều sử dụng 37 3.2.1 Các tiêu chí lựa chọn 37 3.2.2 Dải liều sử dụng liều lượng kế 37 3.3 Các loại liều lượng kế đo liều cao 38 3.3.1 Nhiệt lượng kế 38 3.3.2 Buồng ion hoá 38 3.3.3 Các loại liều lượng kế hoá học 39 Chương Quá trình truyền lượng sở lý thuyết công nghệ xạ 43 4.1 Đối tượng nghiên cứu môn công nghệ xạ 43 4.2 Lý thuyết cấu trúc vết 43 4.3 Mơ hình truyền lượng 44 4.4 Các dẫn xuất mơ hình truyền lượng 45 Chương Tương tác xạ với chất rắn, chất lỏng trình xạ nhiều pha 49 5.1 Sự phân tích xạ vật rắn 49 5.1.1 Các q trình hố lý 49 5.1.2 Kim loại hợp kim 53 5.1.3 Chất bán dẫn 54 5.1.4 Tinh thể kiềm 55 5.1.5 Oxit 56 5.1.6 Thuỷ tinh 56 5.1.7 Các hợp chất vô khác 58 5.1.8 Các chất hữu rắn 58 5.2 Quá trình xạ nhiều pha 59 5.2.1 Quá trình hấp phụ kích thích xạ 59 5.2.2 Phân tích xạ chất bị hấp phụ 60 5.2.3 Xúc tác nhiều pha xạ 60 5.2.4 Các q trình điện hố ăn mòn xạ 61 5.2.5 Ảnh hưởng xạ tới tốc độ hoà tan vật rắn 62 Chương Tương tác xạ với vật liệu polyme 63 6.1 Những biến đổi hoá hoá - lý polyme tác dụng xạ 63 6.1.1 Hiệu ứng khâu mạch (cross-linking) ngắt mạch (degradation) polyme63 6.1.2 Hiệu ứng tách khí 65 http://www.ebook.edu.vn 6.1.3 Oxy hoá xạ sau xạ polyme 66 6.2 Sự thay đổi tính chất vật lý polyme chiếu xạ 67 6.2.1 Biến đổi điện tính 67 6.2.2 Biến đổi tính chất học 69 6.2.3 Biến đổi tính chất vật lý khác 69 6.3 Độ bền xạ polyme 70 6.4 Sự bảo vệ xạ tăng nhạy xạ 70 6.4.1 Sự bảo vệ xạ polyme 71 6.4.2 Sự tăng nhạy q trình hố xạ polyme 71 6.5 Đặc điểm trình phân tích xạ dung dịch polyme 72 Chương Một số quy trình sản phẩm công nghệ xạ 73 7.1 Chế tạo kính nhạy xạ 73 7.1.1 Sự hình thành phá huỷ tâm màu thuỷ tinh xạ 73 7.1.2 Phối trộn thành phần nhạy xạ 73 7.1.3 Tạo thành phẩm kiểm tra chất lượng sản phẩm 75 7.1.4 Tạo hình xạ 76 7.1.5 Chế tạo liều kế thuỷ tinh 78 7.2 Xử lý bề mặt kim loại phương pháp cấy ion 78 7.2.1 Các trình vật lý 79 7.2.2 Biến tính bề mặt kim loại 80 7.3 Chế tạo màng lọc kỹ thuật chiếu chùm ion gia tốc 81 7.3.1 Màng lọc có tính đóng - mở 81 7.3.2 Màng lọc nano có tính chọn lọc 82 7.4 Chế tạo băng vết thương dạng gel nước 82 7.5 Cơng nghệ lưu hố chất đàn hồi 83 7.5.1 Sản xuất vật liệu cách nhiệt bền nhiệt tự dính 83 7.5.2 Q trình lưu hố xạ chất đàn hồi khác 84 7.6 Các quy trình biến tính vật liệu polyme xạ 85 7.6.1 Chế tạo vỏ cáp dây điện khâu mạch xạ 85 7.6.2 Chế tạo ống màng co nhiệt 86 7.6.3 Chế tạo polyetylen xốp xạ 86 7.6.4 Công nghệ làm đông cứng chất phủ polyme 87 7.7 Sản xuất vật liệu gỗ – chất dẻo vật liệu bê tông – polyme công nghệ xạ 87 7.7.1 Vật liệu gỗ - chất dẻo 87 7.7.2 Xử lý vật liệu bê tông - polyme 88 7.8 Gắn xạ chất đồng trùng hợp 89 7.8.1 Xử lý vật liệu dệt 89 7.8.2 Tổng hợp màng trao đổi ion 89 7.9 Tổng hợp hoá xạ 89 7.9.1 Tổng hợp sulfoclorit 89 7.9.2 Tổng hợp chất thiếc – hữu 90 7.10 Các quy trình xử lý vật liệu dùng cho công nghệ cao 90 7.10.1 Sợi carbit silicon chịu nhiệt độ siêu cao 90 7.10.2 Sợi hấp thụ urani 91 7.11 Xử lý xạ nguồn nước thải 91 7.11.1 Xử lý nước tự nhiên 91 7.11.2 Xử lý nước thải công nghiệp 92 http://www.ebook.edu.vn 7.11.3 Xử lý chất lắng đọng từ nước thải bùn hoạt tính 92 7.12 Khử trùng dụng cụ y tế 92 7.13 Làm khói nhà máy cơng nghệ xạ 93 7.14 Xử lý chất thải xenlulô làm thức ăn gia súc 95 7.15 Xử lý xạ thực phẩm 95 http://www.ebook.edu.vn Lời nói đầu Ngay từ phát tia X vào năm 1895 tượng phóng xạ vào năm 1896, người hiểu nguồn lượng mà loại xạ mang theo vô to lớn Nếu ngành lượng hạt nhân chuyên khai thác nguồn lượng khổng lồ phản ứng phân hạch nhà máy điện hạt nhân, cơng nghệ xạ sử dụng nguồn lượng nhỏ chùm xạ phát từ nguồn đồng vị phóng xạ máy gia tốc để xử lý biến tính vật liệu, sản xuất hàng hoá phục vụ nhu cầu đa dạng người Công nghệ xạ lĩnh vực khoa học công nghệ đời tảng kết hợp chủ yếu ngành vật lý hạt nhân, khoa học vật liệu, hoá học sinh học Ngày ứng dụng kỹ thuật hạt nhân, có cơng nghệ xạ số nước trở thành ngành kinh tế kỹ thuật thực sự, với lợi nhuận hàng năm lên tới hàng trăm tỷ đô la, mang lại hàng triệu cơng ăn việc làm, sánh ngang với ngành lượng hạt nhân nhiều ngành kinh tế quan trọng khác Tuy chiếm tỷ phần khiêm tốn công nghiệp công nghệ xạ phát triển mạnh mẽ với tốc độ tăng truởng hàng năm lên tới 20÷25% Ở nước ta cơng nghệ xạ bắt đầu phát triển từ đầu năm 90 kỷ trước có số nhà máy xử lý xạ hoạt động Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh Với phát triển mạnh mẽ công nghệ xạ, việc đưa lĩnh vực khoa học công nghệ vào chương trình đào tạo đại học sau đại học nhu cầu cần thiết Công nghệ xạ mơn học bắt buộc chương trình đào tạo Cử nhân Công nghệ hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Giáo trình Xử lý xạ sở công nghệ xạ tài liệu biên soạn để phục vụ cho mơn học Nó phát triển từ giảng tác giả cho sinh viên Đại học Quốc gia Hà Nội công nghệ xạ năm vừa qua từ Công nghệ xạ tác giả viết, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật ấn hành năm 2002 dành cho mục đích đào tạo đại học sau đại học Với việc kết hợp lý thuyết thực nghiệm, việc cập nhật thành tựu lĩnh vực xử lý xạ công nghệ xạ, tác giả hy vọng giáo trình trang bị cho sinh viên ngành cơng nghệ kiến thức cần thiết đại thuộc lĩnh vực xử lý xạ công nghệ xạ Tác giả mong muốn nhận ý kiến đóng góp quý báu đồng nghiệp sinh viên giáo trình để hồn thiện lần tái sau Hà Nội, tháng 11 năm 2004 TÁC GIẢ http://www.ebook.edu.vn Mở đầu Xử lý xạ đời công nghệ xạ Phát minh tia X Wilhelm C Roentgen năm 1895 [1] tượng phóng xạ Antoine Henri Becquerel năm 1896 [2] mở hướng nghiên cứu ứng dụng rộng rãi trình tương tác xạ với vật chất Hiện tượng ion hoá tia X tia gamma thực trở thành sở quan trọng chế q trình hố-lý hay thường gọi hoá xạ Đối với lượng lớn lượng ion hố phân tử (3 ÷ 4,5 eV), tia xạ lượng cao tạo biến đổi hoá lý làm thay đổi tính chất vật liệu Các thí nghiệm Curie Debiern cho thấy muối rađi hyđrat giải phóng liên tục khí bị chiếu xạ [3] Thí nghiệm tương tự Giesel với dung dịch nước rađi bromit cho thấy chất khí giải phóng hỗn hợp oxi hyđro tạo phá hủy mối liên kết phân tử nước tác dụng xạ [4] Các chất khí có mối liên kết hố học tương đối yếu sử dụng nguồn xạ hoạt độ nhỏ để xử lý, nhiên chất lỏng chất rắn, mối liên kết phân tử nguyên tử bền chặt hơn, đòi hỏi phải có nguồn xạ mạnh tạo hiệu ứng mong muốn Sau người ta thấy rằng, xạ với lượng dải kiloelectronvolt (keV) megaelectronvolt (MeV) thực có hiệu q trình xử lý xạ Sự phát triển máy tia X công suất lớn dùng công nghiệp cung cấp nguồn xạ mạnh để xử lý xạ Những thiết bị không tạo cường độ xạ mạnh hơn, chiếu mẫu có bề dày lớn mà tạo trường xạ đồng đều, hẳn nguồn rađi trước Cùng với đời chương trình lượng hạt nhân quy mô lớn từ năm 1940, nguồn gamma đồng vị chế tạo từ chất phóng xạ tích luỹ lò phản ứng 137Cs, 60Co, thúc đẩy lĩnh vực xử lý xạ phát triển mạnh mẽ Những năm 60, 70 kỷ trước coi thời kỳ nghiên cứu sâu rộng trình vật lý liên quan đến hấp thụ lượng xạ Các biến đổi hoá lý xạ ion hoá lượng cao tiền đề cho phát triển lĩnh vực khoa học cơng nghệ - lĩnh vực hố xạ công nghệ xạ Trong hệ hữu sinh học, phân tử bị ion hoá bị kích thích thường tạo gốc tự do, trạng thái phân tử vốn có mối liên kết đồng hoá trị với electron đồng hành bị qúa trình chiếu xạ Ở giai đoạn đầu, gốc tự tập trung xung quanh đường vết hạt ion hoá gây Dần dần, (trong khoảng thời gian từ 10-12 đến 1010 s kể từ kiện bắn phá xạ) gốc tự khuếch tán phân bố môi trường bị chiếu xạ http://www.ebook.edu.vn Gốc tự phần tử có hoạt tính mạnh Các phản ứng hoá học chúng gây hệ khí lỏng thường kéo dài vài phút, song đa số chất rắn độ linh động bị giới hạn, chúng ghi nhận hàng tuần chí hàng tháng sau chiếu xạ Các hiệu ứng xạ thực vật động vật kéo dài nhiều năm đặc biệt liều chiếu thấp Sự tương tác photon hạt mang điện lượng cao làm gia tăng số lượng cặp ion (ion dương điện tử) phân tử trạng thái kích thích tập trung dọc theo đường xạ, tạo tượng ion hoá thứ cấp; biến đổi thứ cấp làm thay đổi tính chất vật liệu Những biến đổi xác định loại xạ, lượng xạ tốc độ truyền lượng xạ cho vật chất Tốc độ mát lượng xạ thường gắn liền với trình truyền lượng tuyến tính (Linear Energy Transfer - LET) xạ Trên sở người ta phải phân biệt loại xạ truyền lượng tuyến tính thấp (Low LET) xạ truyền lượng tuyến tính cao (High LET) Đại diện xạ Low LET electron nhanh xạ điện từ (tia gamma tia X) Các loại xạ có lượng nằm dải keV MeV Năng lượng loại xạ Low LET thường tích luỹ chủ yếu quần thể ion phân tử kích thích biệt lập hàm đặc trưng mơ tả mơ hình truyền lượng [8] Các hạt electron di chuyển chậm, hạt alpha, ion hêli hạt nặng mang điện khác xếp vào loại xạ High LET Phần lớn lượng loại xạ bị mát hấp thụ dọc theo vệt đường vật chất, mơ tả lý thuyết cấu trúc vết lẫn mơ hình truyền lượng [7, 8] Các nguồn tạo xạ Low High - LET chất đồng vị phóng xạ, máy gia tốc thiết bị phát chùm tia Các hiệu ứng hố - lý, lý sinh định lượng thông qua lượng xạ truyền cho môi trường hấp thụ xác định liều lượng hấp thụ Chất lượng trình xử lý xạ công nghệ xạ phụ thuộc vào độ xác phép đo liều lượng Công nghệ xạ môn khoa học mới, nghiên cứu ứng dụng hiệu ứng vật lý, hoá học, sinh học số hiệu ứng khác xuất xạ truyền lượng cho vật chất nhằm biến hiệu ứng thông qua quy trình cơng nghệ để tạo sản phẩm với phẩm chất, tính cơng dụng phục vụ người Sự đời môn công nghệ xạ kết giao kết hợp chủ yếu ngành vật lý hạt nhân, khoa học vật liệu, hoá học sinh học Đối tượng trình xử lý xạ Quá trình xử lý xạ liên quan tới biến đổi hoá - lý, lý - sinh vật chất hấp thụ xạ lượng cao Sự kiện xảy từ thời điểm khoảng 10-15s sau hạt xạ qua vật chất, tạo ion hạt trạng thái kích thích tới thời điểm phản ứng hố học hồn thành Nói chung biến đổi hố học kết thúc vòng vài mili giây vài phút Những trình diễn trước sau thời điểm 10-15s thường đối tượng nghiên cứu http://www.ebook.edu.vn mơn hố xạ Những biến đổi sinh hố sinh học xảy chậm sở mơn khoa học khác sinh học xạ Xử lý xạ - công cụ đổi công nghiệp Từ nhiều năm nay, công nghệ xạ trở thành công cụ đổi công nghiệp, làm tăng hiệu công nghiệp, tăng suất lao động, tiết kiệm lượng bảo vệ mơi trường sinh thái Có thể nêu số thành tựu điển hình cơng nghệ xạ thời gian gần đây: - Các máy gia tốc ion nặng (máy cấy ion) tạo vi mạch với kích thước 0,1μm Ở Nhật Bản có tới 400 máy cấy ion làm việc lĩnh vực bán dẫn vi điện tử - 100% vật liệu vách ngăn loại pin siêu nhỏ vật liệu polyme xử lý xạ - Vật liệu sợi composit SiC loại vật liệu sử dụng kỹ thuật hàng không vũ trụ xử lý xạ, chịu tới nhiệt độ 1800oC, xử lý nhiệt chịu nhiệt độ 1200oC - Hàng năm kỹ thuật xử lý bề mặt toàn giới sử dụng 20 triệu hóa chất, 40% lượng hố chất bay vào khí gây nhiễm mơi trường tạo hiệu ứng nhà kính Kỹ thuật xử lý xạ cho 1% lượng hóa chất bay vào mơi trường - 80% bao bì thực phẩm Châu Âu Bắc Mỹ xử lý bề mặt xạ - 90% lượng SO2 85% lượng NOx chất độc từ khói cơng nghiệp biến thành phân bón dùng nơng nghiệp xử lý xạ electron Quá trình cho phép giảm đáng kể hiệu ứng nhà kính Trái đất trận mưa axít Trong cơng nghiệp sản xuất dụng cụ y tế, 40% đến 50% sản phẩm khử trùng công nghệ xạ Dự báo năm tới tỷ lệ đạt tới 80% Có 40 nước với 120 chủng loại thực phẩm thương mại hoá thực phẩm chiếu xạ Xử lý xạ từ nhiều năm trở thành lĩnh vực nghiên cứu phát triển quan trọng quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) khuyến cáo tài trợ - Chương Các đặc trưng xạ nguồn xạ 1.1 Các đặc trưng xạ Bức xạ ion hoá lượng cao sử dụng để tạo biến đổi mức nguyên tử phân tử loại xạ alpha, bêta, gamma, tia X, nơtron, electron ion Trong số xạ gamma electron thường sử dụng nhiều so với loại xạ khác Tuy không xếp vào loại xạ ion hoá lượng cao, song gần tia cực tím (UV) sử dụng quy trình xử lý màng mỏng xử lý bề mặt vật liệu 1.1.1 Tính chất sóng hạt xạ Bức xạ dạng lượng phát trình vận động biến đổi vật chất Về mặt vật lý thể dạng sóng, hạt, sóng hạt Mỗi dạng xạ đặc trưng dải lượng hay tương ứng với nó, dải bước sóng xác định Mối tương quan lượng E bước sóng λ xạ mơ tả biểu thức (1.1) E = hv = hc , 2πλ (1.1) đó, h = 6.626075(40)x10-34Js số Planck; c = 299 792 458 m.s-1 vận tốc ánh sáng chân không Bảng 1.2 Phân loại xạ theo lượng bước sóng Dạng xạ Sóng rađio Bức xạ nhiệt Tia hồng ngoại Ánh sáng , tia tử ngoại Tia X: Tia γ: Năng lượng Bước sóng điển hình điển hình, m - -4 10 - 10 10-5 -6 10 10-7 100eV 1keV 10keV 100keV 1MeV 10MeV 100MeV 10 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14 1.1.2 Phân loại xạ theo lượng bước sóng -8 10 Tất dạng xạ phân loại theo lượng bước sóng (Bảng1.1) 1.1.3 Tính phóng xạ tốc độ truyền lượng xạ 1.1.3.1 Tính phóng xạ - Hằng số phân rã, chu kỳ bán rã thời gian sống đồng vị phóng xạ Bức xạ chất phóng xạ phát Khi xem xét chất phóng xạ ta thấy khơng phải tất hạt nhân chúng phân rã lúc Tại thời điểm t số hạt nhân phân rã N(t), suốt khoảng thời gian dt có dN(t) hạt bị phân rã Xác suất phân rã λ đơn vị thời gian xác định biểu thức: dΝ (t) λ = − dt Ν (t) (1.2) Đối với chất phóng xạ, λ đại lượng khơng đổi, đặc trưng cho chất phóng xạ gọi số phân rã Lấy tích phân phương trình (1.2) với điều kiện N(t=0) = N0 ta có: N(t) = N o e −λt (1.3) Đây định luật phân rã phóng xạ Theo định luật này, xác suất hạt nhân khơng phân rã phóng xạ thời điểm t là: Ν (t) = e −λt Νo Nếu coi T1/2 khoảng thời gian số lượng hạt nhân phóng xạ giảm nửa, ta có: N ( T1/ ) N0 = , N = e−λT1/ = N0 hay ln2 = λT1/2 T1/2 = 0,693/λ T1/2 gọi chu kỳ bán rã Nếu xác suất phân rã đơn vị thời gian λ tổng xác suất phân rã hạt nhân suốt thời gian sống τ 1: τ ∫ λdt = λτ = Như vậy, thời gian sống chất phóng xạ τ xác định cơng thức: τ= - Hoạt độ phóng xạ λ (1.4) 83 Ưu điểm loại băng vết thương dạng gel nước làm cho vết thương chóng lành, hạn chế tối đa trình nước từ vết thương, không gây đau đớn, dễ thay băng suốt nên thầy thuốc theo dõi trực tiếp vết thương trình điều trị Hình 7.11 Băng vết thương dạng gel nước PVA Nhật Bản chế tạo chùm xạ electron (Tư liệu JAERI) Hình 7.12 Băng vết thương dạng gel nước PVA doViệtnam chế tạo chùm xạ gamma (Tư liệu Viện Khoa học Kỹ thuật Hạt nhân Trường Đại học Khoa học Tự nhiên) 7.5 Cơng nghệ lưu hố chất đàn hồi 7.5.1 Sản xuất vật liệu cách nhiệt bền nhiệt tự dính 7.5.1.1 Chế tạo băng dính cách điện chịu nhiệt - Nguyên lý: Lưu hoá khâu mạch 83 84 - Quy trình: Việc chế tạo sản phẩm bao gồm công đoạn sau: 1) Chuẩn bị phối liệu ban đầu gồm từ hỗn hợp cao su số phụ gia; 2) trộn phối liệu nhiệt độ ≤ 50oC; 3) tạo băng cao su nguyên liệu đế polyetylen cuộn thành bánh đường kính 12÷15cm; 4) lưu hố xạ nguồn 60Co; 5) đóng gói sản phẩm gói polyetylen Để chế tạo băng dính, ta lấy hỗn hợp cao su polygetepolyxyloxan có chứa Bo Ngun liệu có khả tự bám dính hấp thụ nhiệt độ phòng Tính tự bám dính có nhờ nhóm B÷O mạch polyme - Liều chiếu: từ 100 – 130 kGy, suất liều 2,2 Gy/s - Thiết bị: Máy gia tốc nguồn 60Co Sản phẩm hoạt động nhiệt độ 250oC, độ bám dính tốt, chịu nước, chịu nhiệt độ thấp 7.5.1.2 Chế tạo vải thuỷ tinh cao su - Nguyên lý: lưu hố cao su - Quy trình chuẩn bị ngun vật liệu: 1) Tẩm vải thuỷ tinh dung dịch polyxyloxan; 2) phủ lớp hỗn hợp mủ cao su; 3) dùng rulô phủ tiếp lớp màng mỏng polyetylen lớp thứ lớp thứ hai - Chiếu xạ electron băng chuyển động liên tục với liều hấp thụ 50÷70 kGy Cũng dùng xạ gamma nguồn 60Co để lưu hoá Trong trường hợp sản phẩm chiếu theo cuộn Sản phẩm có độ bền cơ, chịu nhiệt cao, chịu nước, cách điện tốt 7.5.2 Q trình lưu hố xạ chất đàn hồi khác - Đệm, phớt cao su: Dùng nguồn 60Co electron nhanh chiếu mủ cao su - Lốp ô tô: Lúc đầu người ta cho chế tạo lốp tơ phương pháp lưu hố xạ có triển vọng Tuy nhiên, nghiên cứu sau cho thấy vấn đề không đơn giản Nguyên nhân tính phức tạp đối tượng, tính đa dạng thành phần độ bền khác chất q trình chiếu xạ Do đó, đối tượng này, xử lý xạ tính ưu việt rõ rệt so với phương pháp xử lý nhiệt Tuy nhiên, việc kết hợp xử lý xạ xử lý nhiệt cho kết định tạo phơi tăng độ bám dính lốp xe mặt đường xạ Việc tạo phơi xạ có tác dụng tăng độ bám dính lốp xe mặt đường, đồng thời làm giảm thời gian chế tạo sản phẩm xuống 20% - Lưu hoá mủ cao su tự nhiên (latex) Ở Indonesia có hệ thử nghiệm lưu hố mủ cao su nguồn 60Co (225kCi) Sản lượng 3000 tấn/năm Thiết bị gồm phận: phận nhũ tương hoá nguyên liệu, phận trộn phản ứng lưu hoá Trong phận nhũ tương hoá, người ta chuẩn bị nhũ tương hoá từ CCl4 nước Nhũ tương đưa vào phận trộn để trộn từ từ với latex Hỗn hợp sau đưa vào buồng lưu hoá để chiếu gamma từ nguồn 60Co CCl4 sử dụng làm chất tăng nhạy Thiết bị hoạt 84 85 động theo chu trình, mẻ 1550kg latex 40kg nhũ tương Suất liều 2,27 kGy/h, liều 30 kGy Cao su lưu hố có chất lượng tương đương xử lý nhiệt Hệ chiếu xạ latex khác Malaysia có cơng suất 6000 tấn/năm 7.6 Các quy trình biến tính vật liệu polyme xạ 7.6.1 Chế tạo vỏ cáp dây điện khâu mạch xạ Các vật liệu xử lý xạ có độ bền cơ, nhiệt cao; tính chất cách điện cải thiện, đặc biệt nhiệt độ cao Bảng 7.2 giới thiệu giới hạn nhiệt độ loại cáp điện vỏ bọc polyetylen Bảng 7.2 o Giới hạn nhiệt độ loại cáp điện dùng polyetylen làm vỏ bọc, T C Dạng xử lý Sử dụng lâu dài Dưới 100h/năm Sử dụng không thường xuyên 75 90 150 130 200 140 250 350 Không xử lý Khâu mạch hoá Khâu mạch xạ Qua bảng ta thấy polyetylen khâu mạch xạ chịu nhiệt độ cao phương án sử dụng - Các loại polyme thông thường dùng làm lớp cách điện xử lý xạ polyetylen (CH2 -CH2 -), polyvinylclorua (-CH2:CHCl-) - Quá trình chiếu: Liên tục - Nguồn xạ để khâu mạch: Máy gia tốc electron công suất 100-150 kW Ngồi sử dụng xạ hãm - Liều hấp thụ: 200 – 400 kGy Dùng chất tăng nhạy giảm liều xuống 100 – 200 kGy - Bề sâu tối ưu d e-: Tuỳ theo bề dày cáp, người ta sử dụng lượng electron cho thích hợp (xem Bảng 7.3) Bảng 7.3 Bề dày tối ưu d polyetylen lượng electron khác Năng lượng E, MeV 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 Bề dày d, g/cm3 0,019 0,051 0,085 0,119 0,190 0,263 Năng lượng E, MeV 1,5 10 Bề dày d, g/cm3 0,449 0,634 1,02 1,4 1,17 3,68 - Giá thành xử lý giảm 2,1 lần so với xử lý nhiệt (tốn điện năng, mặt sản suất nhỏ) Đây lĩnh vực thể ưu hẳn công nghệ xạ so với công nghệ hoá học 85 86 7.6.2 Chế tạo ống màng co nhiệt Lĩnh vực lớn thứ hai xử lý vật liệu công nghệ xạ chế tạo ống màng co nhiệt Quy trình dựa tượng khâu mạch polyme hiệu ứng nhớ, chủ yếu polyetylen [22] - Các sản phẩm thường gặp: phim, ống, băng, túi, loại bao bì … Các sản phẩm thường sử dụng ngành điện kỹ thuật, cơng nghiệp thực phẩm, đóng tàu, chế tạo máy, công nghiệp điện tử số lĩnh vực khác - Các polyme thường dùng: polyetylen, polyvinylclorua, polyvinylidenflorid … - Nguồn xạ: Máy gia tốc electron lượng từ 1÷3MeV, trường hợp dùng màng lượng nhỏ hơn, từ 0,5 ÷1MeV Ngồi dùng xạ gamma nguồn 60Co - Tỷ lệ co kích thước sản phẩm tới 15÷20% 7.6.3 Chế tạo polyetylen xốp xạ - Nguyên lý: Dựa trình khâu mạch - Quy trình: gồm giai đoạn 1) Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu ban đầu polyetylen, chất tạo khí số chất phụ gia Chất tạo khí dùng diazodicarbonamit (NH2CON = NCONH2) Chất bị phân huỷ nhiệt độ 200oC Khi phân huỷ 1g chất khí tạo 200 – 240cm3 CO2, CO, N2 NH3 Phụ thuộc vào hệ số tạo bọt (độ tăng thể tích polyme so với thể tích ban đầu), lượng chất tạo bọt thường tới 10% khối lượng Hệ số tạo bọt 10 ÷ 40 tương ứng với mật độ polyetylen xốp khoảng ÷ 0,025 g/cm3 Để giảm nhiệt độ phân huỷ chất tạo khí Cần cho thêm chất tăng kích động tạo bọt (thường stearat kẽm C17H35COOZn) với ÷ 1,5% khối lượng Ngồi thêm số chất chống oxi hoá, chất tăng nhạy, chất màu v v… 2) Giai đoạn 2: Tạo phôi sở nguyên liệu Thao tác thực phương pháp ép liên tục máy ép có đầu hở Để lúc tạo phơi khơng tạo phân huỷ khí, nhiệt độ nguyên liệu không vượt 300oC 3) Giai đoạn 3: Chiếu electron nhanh với lượng 0,5÷4 MeV Liều tối ưu 50 – 70 kGy 4) Giai đoạn 4: Việc tạo bọt khí phôi chiếu xạ thực phân huỷ chất tạo khí bị đốt nóng nhiệt độ 180oC Mục đích chiếu xạ tăng độ nhớt polyetylen nóng chảy q trình khâu mạch Do đó, chất khí khó khỏi phơi, thể tích polyme tăng lên Việc gia nhiệt thực theo hai bước: Bước 1: Các polyme chiếu xạ gia nhiệt sơ tới nhiệt độ nhiệt độ phân huỷ khí nhằm mục đích loại bỏ ứng suất nội đảm bảo tính đồng q trình tạo khí giai đoạn 86 87 Bước 2: Tiếp tục nâng nhiệt độ tới nhiệt độ tạo khí xạ hồng ngoại khơng khí nóng Polyetylen xốp khâu mạch xạ có tính chất cách nhiệt giảm chấn động tốt, hấp thụ nước có độ đàn hồi cao Chúng sử dụng công nghệ ô tô, xây dựng dân dụng, chế tạo dụng cụ thể thao, vật liệu cách điện, bao bì … 7.6.4 Cơng nghệ làm đông cứng chất phủ polyme - Nội dung quy trình: Khi phủ lớp mỏng hỗn hợp chất trùng hợp lên mặt vật liệu, sau tiến hành chiếu xạ electron nhanh để polyme hố - Đối tượng: gỗ, kim loại, chất dẻo v v… - Năng lượng electron: 0,15÷0,5MeV Với lượng tương đối thấp, máy gia tốc electron thường loại tự bảo vệ Liều sử dụng 20÷200kGy - Tính ưu việt so với phương pháp xử lý hoá nhiệt: + Tiết kiệm lượng tới 85 lần + Thiết bị chiếm diện tích Bề dài thiết bị hố xạ khoảng 15÷20 m Trong lò nhiệt có bề dài 30÷ 90 m + Tốc độ xử lý lớn; cỡ vài giây; xử lý hóa nhiệt cần tới vài Nói cách khác cơng nghệ hố xạ có suất cao + Quy trình hố xạ làm đơng cứng polyme phủ bề mặt thực nhiệt độ phòng, quy trình hố nhiệt thực nhiệt độ 60÷70oC Với lý đó, quy trình hố nhiệt khó thực chất dẻo làm cho chất dẻo dễ bị biến dạng Ngồi ra, quy trình hóa xạ cải thiện mơi trường làm việc khơng xảy q trình bay monome chất khác từ chất phủ bề mặt, từ chất dung môi chất thiếu quy trình hố nhiệt + Tiết kiệm nhiên liệu vật liệu Quy trình hố nhiệt cần tới chất khơi mào xúc tác, quy trình hố xạ khơng cần tới chúng + Trong quy trình xử lý xạ mạch polyme gắn sâu vào bề mặt vật liệu làm tăng thêm độ bền vững lớp phủ - Các ứng dụng: xử lý chất phủ, sơn, vật liệu trang trí, lớp phủ vật liệu dẫn điện, mực in, băng từ v.v… 7.7 Sản xuất vật liệu gỗ – chất dẻo vật liệu bê tông – polyme công nghệ xạ Trong năm gần phương pháp xạ biến tính vật liệu chứa lỗ rỗng gỗ, bê tông, xi măng amian v.v… sử dụng rộng rãi Nội dung phương pháp tẩm vật liệu monome aligome (polyme có phân tử lượng thấp), sau cho trùng hợp tác dụng xạ 7.7.1 Vật liệu gỗ - chất dẻo 87 88 - Trùng hợp monome xạ gỗ cải thiện tính chất chúng: + Tăng độ bền + Giảm độ hút ẩm + Chống sâu mọt - Công nghệ gồm giai đoạn sau: + Sấy gỗ tới độ ẩm định; + Hút chân khơng gỗ tới áp suất 0,5-80kPa (4÷600mmHg); + Tẩm monome; + Chiếu xạ để trùng hợp Có thể bổ sung vào chất monome chất màu, tạo cho gỗ gam màu khác Việc sấy gỗ có tác dụng hạn chế độ ẩm vốn cản trở thâm nhập polyme Có thể sử dụng gỗ khơ tự nhiên (độ ẩm – 10%) Xử lý chân khơng có tác dụng hút khơng khí từ lỗ hổng (oxy nói cản trở q trình trùng hợp), đồng thời đẩy nhanh trình xử lý - Nhược điểm quy trình: Quá trình xử lý kèm theo tượng toả nhiệt lỗ hổng tích luỹ lượng liên quan đến độ dẫn nhiệt vật liệu; phân bố nhiệt khơng làm biến dạng sản phẩm, đồng thời làm bay phần monome từ gỗ Để giảm bớt tác hại q trình này, làm nguội khí trơ theo chu trình kín, chiếu với suất liều thấp - Bức xạ thường dùng tia gamma 60Co Liều lượng từ 10÷20 kGy metylmetacrylat Nói chung liều để xử lý gỗ thường 50 kGy Đối với monome khó trùng hợp, dùng chất tăng nhạy CCl4 Thời kỳ đầu người ta cho rằng, xử lý gỗ mềm – polyme xạ có triển vọng Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy loại gỗ xử lý không kinh tế tốn nhiều monome Ở Mỹ, người ta thường xử lý loại gỗ rắn, 80% gỗ sồi Các sở cơng nghiệp có sản lượng hàng trăm nghìn mét vng năm Có thể xử lý theo phương pháp tương tự giấy sản phẩm từ gỗ, tượng gỗ, đồ gỗ cổ v.v… 7.7.2 Xử lý vật liệu bê tông - polyme Trong số vật liệu xốp xử lý xạ kể tới bê tơng Vật liệu có độ bền gấp – lần so với bê tơng thường Ngồi chịu tác động mơi trường bên ngồi - Cơng nghệ chế tạo: tương tự công nghệ chế tạo gỗ – chất dẻo Điểm khác biệt chỗ bê tơng khoảng khơng gian tự ít, q trình sấy khơ chiếu xạ quan trọng so với trường hợp gỗ Độ ẩm sau sấy khơ phải có giá trị khoảng 0,1% 88 89 - Lĩnh vực ứng dụng: ống bê tông, đậy tuyến giao thông, vật liệu bê tông tiếp xúc với môi trường xâm thực nước biển, hố chất, v.v… Q trình áp dụng cho số đối tượng khác thạch cao, tượng cổ, đồ đá v.v… 7.8 Gắn xạ chất đồng trùng hợp 7.8.1 Xử lý vật liệu dệt Q trình gắn xạ cải thiện tính chất loại sợi vải nhân tạo tự nhiên tăng độ bền, tăng độ bám dính thuốc nhuộm, giảm độ tích điện, tăng độ tương thích loại sợi, tăng tính chống cháy - Quy trình: Tẩm sợi vải dung dịch monome, sấy khô chiếu electron Khi chiếu xạ, diễn trình gắn monome vào phân tử xenlulo - Bức xạ: Electron, liều 10÷20 kGy 7.8.2 Tổng hợp màng trao đổi ion - Phương pháp: tổng hợp màng trao đổi ion phương pháp gắn xạ, chẳng hạn gắn axit acrylic với polyetylen Màng dùng làm vách ngăn pin kiềm tính Đặc điểm loại màng có độ dẫn điện cao thời gian sử dụng lâu dài - Quy trình: Màng polyetylen đem chiếu electron lượng MeV khí trơ Bề dày màng khoảng 25÷150 μm Sau đó, màng đưa vào buồng dung dịch axit acrylat có chứa 0,25% muối Mor FeSO4(NH4)2 để thực q trình gắn hố học Sau rửa monome, màng polyme sấy khô buồng đặc biệt Các vách ngăn dùng acquy chế tạo theo quy trình tương tự 7.9 Tổng hợp hoá xạ Bức xạ ion hố sử dụng để thực phản ứng hố học Thơng thường q trình xạ ion hố đóng vai trò tác nhân khơi mào phản ứng dây chuyền 7.9.1 Tổng hợp sulfoclorit - Mục tiêu quy trình: Thu monosulfoclorit để sử dụng sản xuất chất tẩy rửa sinh học - Phương pháp: Dựa phản ứng dây chuyền pha lỏng khơi mào xạ gamma RH + SO2 + Cl2 → RSO2Cl + HCl (7.3) - Cơ chế quy trình bao gồm phản ứng sau: R + SO2 → RSO2 (7.4) R + Cl2 → RCl + Cl (7.5) 89 90 RSO2 + Cl → RSO2Cl (7.6) RH + Cl → R + HCl (7.7) Cl + Cl → Cl2 (7.8) RSO2 + Cl → RSO2Cl (7.9) Ngồi RSO2Cl, có sản phẩm phụ clorit - Nguồn xạ: 60Co, hoạt độ nhỏ kCi, suất liều 2×10-4-10-2 Gy/s - Sản phẩm: Dung dịch 30% sulfoclorit hydrocacbon 7.9.2 Tổng hợp chất thiếc – hữu - Phương pháp: Dựa phản ứng khơi mào xạ: 2RBr + Sn → R2SnBr2 (Diakil bromit) (7.10) - Diakil bromit thiếc (R2SnBr2) dùng làm sản phẩm việc sản suất chất xúc tác, đặc biệt chất cố định polyme 7.10 Các quy trình xử lý vật liệu dùng cho công nghệ cao 7.10.1 Sợi carbit silicon chịu nhiệt độ siêu cao Loại vật liệu sợi SiC chịu nhiệt độ siêu cao nghiên cứu chế tạo Nhật Sản phẩm xử lý khâu mạch xạ từ sợi polycarbosilane (PCS), xử lý nhiệt nhiệt độ 1200oC Loại sợi chịu tới nhiệt độ 1800oC, xử lý khâu mạch hoá học chịu tới nhiệt độ 1200oC (Hình 7.13) Liều xử lý 10kGy electron Giá trị loại vật liệu cao thương mại hoá SiC sử dụng làm vật liệu compozit kết hợp với gốm kim loại dùng tàu vũ trụ thoi, tuabin nhà máy điện…(Hình 7.14) Hình 7.13 Sự phụ thuộc ứng suất kéo SiC vào nhiệt độ: 1- Xử lý xạ; 2- Xử lý 90 91 nhiệt Hình 7.14 SiC thường (bên phải) SiC xử lý xạ (bên trái) 7.10.2 Sợi hấp thụ urani Phương pháp ghép xạ có tính ưu việt vật liệu polyme Quy trình tiến hành với việc ghép acrylamide với sợi polyetylen rỗng, việc biến đổi nhóm cyano (-CN) thành nhóm amidoxime (NHCO) Việc ghép thực phương pháp chiếu electron Loại sợi rỗng bó thành cột để thử nghiệm trình hấp thụ urani từ nước biển cho hiệu suất cao Vật liệu mở triển vọng lớn điều chế urani từ nước biển 7.11 Xử lý xạ nguồn nước thải Các nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải tiến hành theo bước xử lý sau đây: 1) Xử lý xạ nguồn nước tự nhiên; 2) Làm xạ nguồn nước thải công nghiệp; 3) Xử lý xạ chất lắng đọng nước thải Quá trình xử lý nước thải tiến hành đồng thời với q trình khử tính lây nhiễm mầm bệnh nước 7.11.1 Xử lý nước tự nhiên Nước tự nhiên trước sử dụng làm nước uống, thường làm chủ yếu chất hữu vốn làm cho nước có màu, đồng thời khử mùi vị khơng bình thường nước Dùng tia gamma nguồn 60Co với liều thấp cỡ kGy, người ta khử màu, tẩy uế diệt khuẩn để nước sử dụng làm nước sinh hoạt Việc khử màu chủ yếu liên quan tới phân huỷ chất mùn sản phẩm phân tích xạ, mà vai trò quan trọng gốc tự O•H Cũng liều kGy mùi bị khử hoàn toàn, độ nhiễm độc vi khuẩn nhiễm độc ký sinh trùng nước giảm nhiều Cho nên coi liều kGy liều làm nước 91 92 Trong việc xử lý nước, máy gia tốc electron triển vọng Theo tính tốn máy gia tốc cơng suất 500 kW xử lý nước cung cấp cho thành phố 100 000 dân 7.11.2 Xử lý nước thải công nghiệp Nước thải công nghiệp thường chứa nhiều chất độc hại, chất khó phân huỷ lại có nồng độ tương đối cao Để phân huỷ chúng cần liều D ≥ 10 kGy Nói chung người ta thường kết hợp nhiều phương pháp: hoá học, sinh học, xạ v.v… Sau làm phương pháp hoá học sinh học, cần liều xạ nhỏ để làm nước thải, cỡ 0,1÷0,3 kGy 7.11.3 Xử lý chất lắng đọng từ nước thải bùn hoạt tính Các chất lắng đọng thường chiếm từ 0,5 – 8% thể tích nước thải Liều lượng 25 kGy coi liều lượng tiệt trùng bùn chất lắng đọng Sản phẩm dùng làm phân bón nông nghiệp 7.12 Khử trùng dụng cụ y tế Khử trùng dụng cụ y tế lĩnh vực phát triển mạnh mẽ công nghệ xạ Trong vài năm tới, tỷ lệ dụng cụ y tế xử lý xạ đạt tới 80% Nguồn xạ chủ yếu sử dụng để khử trùng dụng cụ y tế gamma (60Co 137Cs), nguồn electron sử dụng Khử trùng xạ kỹ thuật tổng hợp, liên quan tới sinh học xạ hố xạ Dưới tác dụng xạ, người ta phải giải hai vấn đề: 1) Tiêu diệt vi trùng, hay nói xác làm khả sinh sản chúng; 2) Ngăn chặn khả phân huỷ xạ đối tượng khử trùng Rõ ràng vấn đề liên quan tới sinh học xạ, vấn đề thứ hai liên quan tới hố xạ Hiện cơng nghệ tiệt trùng y tế, người ta chưa có khả tiêu diệt hồn tồn vi trùng mà có khả giảm xác suất lây nhiễm chúng để khơng vượt 10-6 Khả chống xạ vi trùng xác định chủ yếu độ bền xạ axit nucleic Tiệt trùng trình phá huỷ ADN vi trùng cho số phân tử axit nucleic có khả phân chia tế bào giảm từ 6÷9 bậc Động lực học q trình tử vong vi trùng tuân theo luật hàm mũ Quy luật mơ tả mơ hình truyền lượng Ở liều nhỏ có “bờ vai” giảm chậm trình phục hồi hệ tế bào (Hình 7.15) Trong trình chiếu xạ người ta hay sử dụng khái niệm D10 giá trị liều làm chết 90% lượng vi trùng liều mà 10% vi trùng sống sót Liều tiệt trùng công nhận 25 kGy, nước Bắc Âu liều tiệt trùng công nhận từ 35÷50kGy, phụ thuộc vào mức độ nhiễm khuẩn ban đầu 92 93 Các nghiên cứu cho thấy đa số polyme sử dụng làm dụng cụ y tế, khơng biến đổi tính chất liều tiệt trùng polyetylen, polypropylen, polyamit, cao su silicon… Chỉ có polyaxetan polytetrafluoetylen bị phá huỷ mạnh liều 25 kGy Hình 7.15 Độ sống sót vi trùng L bị chiếu xạ Một yêu cầu khử trùng tính đồng liều Cần phải đảm bảo để liều cực tiểu Dmin = 25 kGy Tính ưu việt khử trùng xạ dụng y tế: + Tiêu tốn lượng thấp so với xử lý nhiệt; + Xử lý vật liệu dễ bị biến dạng nhiệt; + Xử lý dụng cụ bao bì kín; + Khơng tạo độc chất xử lý hoá nhiệt; + Dễ điều khiển; + Xử lý liên tục dễ tự động hoá 7.13 Làm khói nhà máy cơng nghệ xạ Ơ nhiễm mơi trường vấn đề tồn cầu Sự phát tán chất SO2 NOx vào khí từ nhà máy điện chạy than dầu, từ nhà máy công nghiệp nguồn ô nhiễm chủ yếu Các chất gây nhiễm tạo trận mưa axít làm tăng hiệu ứng nhà kính với nóng dần lên khí Trái đất - Kỹ thuật xử lý electron: Là kỹ thuật mới, tách đồng thời chất nói từ khói thải, nghiên cứu số nước có số thiết bị công nghiệp, chẳng hạn Mỹ, Nhật, Ba Lan… 93 94 Hình 7.16 Sơ đồ quy trình xử lý khí thải chùm electron 1-Khí thải từ nhà máy điện, 2-Nước phun, 3-Hạt sương làm lạnh, 4-Nguồn nuôi, 5-Máy gia tốc Electron, 6-Bộ thu gom sản phẩm phụ, 7-Phân bón, 8-Ống khí - Nội dung phương pháp: Khí thải phát làm lạnh phun hạt nước kích thước nhỏ tới nhiệt độ 70oC Khí qua buồng chiếu chiếu chùm electron với diện amoniac (NH3) trộn trước đưa vào buồng chiếu Khí SO2 NOx biến thành axit tương ứng chúng, sau biến thành amoni sulfat amoni nitrat Các chất thu hồi máy tĩnh điện Chính sản phẩm phụ phân bón cho nơng nghiệp Các phản ứng xảy sau: • • O H,O,HO NO x ⎯⎯⎯⎯→ HNO3 • • O H,O,HO SO ⎯⎯⎯⎯→ H 2SO NH3 H 2SO ⎯⎯⎯ →(NH ) SO NH3 (NH ) SO ⎯⎯⎯ →(NH ) SO 2NH NO3 - Thiết bị: Máy gia tốc electron, lượng 0,5÷1,5 MeV, cơng suất 10÷50 kW, dòng ~ 20mA, với vài tổ máy, nhiệt độ 60÷150oC - Hiệu quả: Việc xử lý liên tục cho phép tách 95% khí SO2 80% khí NOx khỏi khói thải - Tính ưu việt quy trình cơng nghệ: + Đây quy trình tách đồng thời SO2 NOx; + Sản phẩm phụ dùng làm phân bón; + Quy trình khơng đòi hỏi nhiều nước; + Đáp ứng yêu cầu tách SO2 NOx Nó cạnh tranh với quy trình đại tách SO2 cạnh tranh mặt kinh tế, đặc biệt nhà máy nhiệt điện (Hình 7.17) 94 95 - Nhược điểm: Cơng nghệ cao, đòi hỏi vốn đầu tư tương đối lớn Hình 7.17 Xử lý khói kỹ thuật xạ (Tư liệu JAERI) 7.14 Xử lý chất thải xenlulô làm thức ăn gia súc Quy trình cơng nghệ dựa q trình ngắt mạch polyme xạ Các chất thải công nghiệp nông nghiệp chứa xenlulô, chẳng hạn rơm rạ; bông; cây, lõi vỏ ngô; đậu; mạt cưa; phoi bào; bã mía… có số lượng phong phú Các chất thải chứa lượng lớn polysacarit (gỗ rơm rạ chứa tới 60-70%) chủ yếu dạng xenlulơ Tuy nhiên, dạng hợp chất này, lồi vật khó tiêu hố diện tổ hợp lignin-xelulơ độ polyme hố cao phân tử Q trình tiêu hố cải thiện đáng kể chất thải chiếu xạ Dưới tác dụng xạ, xenlulô dễ dàng tách khỏi lignin, giảm lượng sợi thô tạo dạng monosacarit oligosacsrit, chúng dễ dàng tiêu hố dày vật ni Bảng 7.4 giới thiệu hiệu suất tạo chất monosacarit dễ tiêu hoá từ chất thải xenlulô Bảng 7.4 Hiệu ứng chiếu xạ gamma carbonhydrat với diện trình thuỷ phân axit, tính theo phần trăm khối lượng khô Liều, Mgy Glucô Tổng mono- oligosacarit 0.5 1.0 2.0 9.50 13.0 21.3 30.1 13.6 21.9 36.8 51.1 Qua bảng ta thấy chiếu xạ làm tăng đáng kể lượng đường glucô sacarit đơn dễ hấp thụ động vật 7.15 Xử lý xạ thực phẩm Xử lý xạ thực phẩm áp dụng chủ yếu để làm ngưng làm chậm phát triển nảy mầm rau củ, cải thiện chất lượng sản phẩm, diệt sâu bọ, khử trùng tiệt trùng Dây chuyền chiếu xạ thực phẩm giới thiệu Hình 7.18 95 96 Hình 7.18 Dây chuyền chiếu xạ thực phẩm, Cầu Diễn, Hà Nội (Tư liệu Trung tâm Chiếu xạ Cầu Diễn) Theo liều lượng, người ta chia trình xử lý thực phẩm làm loại: - Liều thấp (dưới kGy): Sử dụng để hạn chế nảy mầm rau, củ, làm chậm q trình chín hoa diệt trùng Có thể tạo màng chiếu xạ để bảo quản rau (Hình 7.19) - Liều trung bình (từ – 10 kGy): Dùng để kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm, giảm lây nhiễm vi sinh vật, cải thiện số tính chất cơng nghệ - Liều cao (từ 10 – 60 kGy): Dùng để tiệt trùng, diệt vi rút, xử lý đồ hộp Hình 7.19 Bảo quản xồi màng chitosan chiếu xạ (ảnh bên trái: xồi khơng chiếu xạ) 96 97 Bảng 7.5 giới thiệu công dụng chiếu xạ thực phẩm, liều chiếu chủng loại Bảng 7.5 Liều lượng chiếu xạ mục đích chiếu xạ thực phẩm chủng loại áp dụng Dải liều Liều thấp Liều trung bình Liều cao Mục đích xử lý Liều hấp thụ, KGy Chủng loại - Hạn chế nảy mầm 0.05 ÷ 0.15 - Khử sâu bọ 0.15 ÷ 0.5 - Tỏi, gừng, hành, cà chua - Ngũ cốc, cá khô, thịt, hoa tươi khô - Làm chậm q trình chín, úa 0.5 ÷ 1.0 - Hoa rau tươi - KÉO DÀI THỜI HẠN BẢO QUẢN 1.5 ÷ 3.0 - Cá tươi, dâu tây … - CHỐNG THỐI RỮA VÀ TIỆT TRÙNG 2.0 ÷ 5.0 - Thuỷ hải sản gia cầm, thịt (tươi đơng lạnh) - Cải tiến tính chất thực phẩm 2.0 ÷ 7.0 - Chống nước nho rau - Khử trùng phụ gia thực phẩm 10 ÷ 50 - Emzym, kẹo cao su, gia vị … - Khử trùng thương mại 30 ÷ 50 - Thực phẩm bệnh viện, thịt gia cầm, thức ăn sẵn, hải sản Cũng theo liều người ta phân biệt số trình với thuật ngữ mới: - Radurization: Xử lý liều từ 2÷6kGy, vi khuẩn giảm cách đáng kể, không bị tiêu diệt hồn tồn Q trình làm tăng khả bảo quản lên từ 3÷5 lần nhiệt độ thấp (0 ÷5oC) - Radicidation: Liều tương tự radurization diệt số loại vi khuẩn gây bệnh xác định - Radappertization: Xử lý liều từ 30 – 50 kGy để tiêu diệt gần hoàn toàn hệ vi khuẩn nhằm bảo quản lâu dài sản phẩm thịt sản phẩm thịt 97 ... polyme 70 6.4 Sự bảo vệ xạ tăng nhạy xạ 70 6.4.1 Sự bảo vệ xạ polyme 71 6.4.2 Sự tăng nhạy q trình hố xạ polyme 71 6.5 Đặc điểm trình phân tích xạ dung dịch polyme... 86 7.6.3 Chế tạo polyetylen xốp xạ 86 7.6.4 Công nghệ làm đông cứng chất phủ polyme 87 7.7 Sản xu t vật liệu gỗ – chất dẻo vật liệu bê tông – polyme công nghệ xạ ... hợp gọi va chạm đàn tính Các q trình (ion hố, va chạm đàn tính va chạm khơng đàn tính) thường diễn đồng thời với xác suất khác Khi 34 eV khơng khí, hạt nặng dùng 15 eV cho ion hố 19 eV cho va chạm