• Nie Znaleziono Wyników

Zastosowania wskaźników promieniotwór

W dokumencie Prom ieniotw órczość Z i e m i (Stron 41-46)

czych

Różne odm iany izotopowe tego samego pierwiastka (z w yjątk iem pierw iastków najlżejszych) zachowują badać zachowanie się poszczególnych pierwiastków w jakichś interesujących nas procesach przy pomocy dodanych do nich atomów izotopu promieniotwórczego.

Te ostatnie dzięki ich zdolności do wysyłania promieni a, f5 lub y mogą być łatw o śledzone metodami, o któ­

rych była m owa w yżej. W ten sposób przy pomocy niew ielkiej liczby dodanych atom ów „naznaczonych1*

jakiegoś pierwiastka wnosim y o zachowaniu się w da­

nym procesie wszystkich jego atomów. Dzięki temu użycie izotopowych w skaźników d aje nam możność rozróżniania zachowania się atom ów tego samego p ier­

wiastka w różnych ich położeniach w molekułach, badać zachowanie się chemiczne jednakowych sub­

stancji w ich mieszaninach ze sobą itp. W prow a­

dzenie odpowiednich w skaźników izotopowych na określone m iejsca do molekuł lub do określonych składników mieszaniny pozw ala szczegółowo badać drogi przemieszczania się atom ów i cząsteczek podczas reakcji chemicznych, podczas różnych procesów te­

chnologicznych itp. Duża czułość i prostota pomiarów

lepiej charakteryzuje nam czułość om awianej metody.

Badanie różnych procesów p rzy pomocy wskaźników prom ieniotwórczych może być przeprowadzane dw o­

jako. A lb o do materiału, który ma być badany, doda­

jem y izotop prom ieniotw órczy danego pierwiastka, albo też badany m ateriał bom bardujem y neutronami, wzbu­

dzając w nim w ten sposób izotopy promieniotwórcze.

Następnie badamy, najczęściej przy pomocy licznika G. M. jak w danym procesie zachowuje się dany izo­

top prom ieniotwórczy.

M ożliw ości technicznych zastosowań izotopów pro­

mieniotwórczych, zwanych inaczej izotopam i wskaźni­

kowym i, albo po prostu wskaźnikami prom ieniotw ór­

284

W S Z E C H Ś W I A T

U żyw am y ich np. p rzy produkcji, gdzie zachodzi ko­

nieczność dokładnego w ym ieszania dwu substancji sproszkowanych. Chcąc m ieć kontrolą rów nom iernego w ym ieszania dwu substancji, np. p rzy produkcji p re­

paratów leczniczych, dodajem y do jed n ego z nich pew ną niew ielką ilość izotopu prom ieniotw órczego pierw iastka w chodzącego w je j skład. Izotop ten zdra­

dzi nam stan w ym ieszania interesujących nas sub­

stancji.

Izotopy A41 i X e m są używ ane w zagadnieniach zw iązanych z opracow aniem w e n ty la c ji hal fabrycznych i kopalń. P rzez dodatek odpow iednich izotopów w skaź­

nikow ych do różnych gazów szkodliw ych dla zdrow ia robotników można badać skuteczność rozm aitych urzą­

dzeń w en tylacyjn ych przy rozm aitych procesach fa - brykacyjnych.

za pomocą liczn ików G.-M. lub też metodą auto- radiografii. Izotop w skaźnikow y nanosi się na jedną pow ierzchnię trącą i bada się szybkość przenoszenia się go na drugą powierzchnię.

T a sama metoda pozw ala nam śledzić zużyw anie się tarcz z kalibrow anym i otw oram i do przeciągania dru­

tó w dla uzyskania ich określonej średnicy. Bom bardu­

jem y tarczę w stosie atom owym neutronami i badamy ścieranie się je j metodą autoradiograficzną, umieszcza­

ją c drut bezpośrednio na kliszy fotograficznej. Jeste­

śmy w ten sposób w stanie w yk ryw a ć 10—10 gram a ma­

teriału tarczy na długości 1 cm drutu. M ożna w ten sposób badać, czy ścieranie zachodzi rów nom iernie na całym obw odzie otworu, czy zachodzi w sposób ciągły, czy też skokami.

M etoda ta daje możność dobierania n ajodpow

iedniej-Ryc. 9. K r z y w a ścierania się pierścienia uszczelniają­

cego tło k w jed n ocylin d row ym motorze, w zależności od czasu w różnych warunkach pracy. I bieg luzem, I I bieg z obciążeniem. 1) 1-n = 1000 obr/min., 2) -n = 1500 obr/min., 3) n = 2000 obr/min., 4) M = 2,9 K M , n = 2000 obr/min., 6) M = 3,0 K M , n = 2000 obr/min.

W technologii budow y m aszyn i obróbki m etali bada się przy pom ocy izotopów p rom ieniotw órczych ściera­

nie się pow ierzchni ślizgających się po sobie (ryc. 8), bada się zużycie różnych części w motorach, np. tło­

ków, pierścieni uszczelniających tło k i (ryc. 9), cylin ­ drów, łożysk, bada się ścieranie się noży tokarskich itp. Dotychczasowe m etody badania zużycia się tych części p rzy pom ocy m ikrom etrów i dokładnego ważenia są bardzo kłopotliw e, zajm u ją dużo czasu, w ym agają zużycia dużych ilości m ateriałów i prow adzą w rezul­

tacie do w y n ik ó w bardzo niepewnych. D opiero zasto­

sowanie w skaźników izotopow ych d a je szybkie i jedno­

znaczne rezultaty. Zaletam i tej m etody są:

1. W ysoka dokładność oceny zużycia się,

2. możność pom iaru zużycia się rów nocześnie kilku części podczas ich pracy, bez potrzeby rozbierania m a­

szyn, co um ożliw ia badanie w p ływ u na ścieranie roz­

m aitych czynników.

M ożem y w ten sposób badać dla maszyn, w zależ­

ności od ich obciążenia, tem peratury pom ieszczenia itp.

n ajkorzystniejszy skład smaru p rzy danym m ateriale użytym na osie i łożyska itp. Badania przeprow adzam y

szych m ateriałów na trące się części maszyn dla da­

nych w arunków pracy i na odwrót, pozw ala ona dla danych maszyn ustalić najkorzystniejsze warunki pra­

cy, b y przedłużyć ich żywot.

P rz y w yb orze wskaźników prom ieniotwórczych na­

leży pamiętać, by były spełnione następujące warunki:

1. W większości w ypadków w ażne jest, by w p ro w a ­ dzony izotop nie różnił się sw ym i własnościam i che­

m icznym i od jednego z pierw iastków wchodzących w skład trących się części (najlepiej, by b ył to izotop jednego z tych pierw iastków ), by był rozdzielony ró w ­ nom iernie z głębokością i n ie tw o rzy ł niepożądanych zw iązk ów chemicznych z m etalam i trących się po­

wierzchni.

2. N ajkorzystniej jest używać izotopów o okresie po­

łowicznego rozpadu nie krótszym od 10 dni. W ko­

niecznych wypadkach, gdy dobrze jest zorganizowana dostawa izotopów, m ogą być używ ane rów nież m etale radioaktyw ne o okresie połów kow ym ok. 1 dnia.

3. Dany izotop w skaźnikow y w inien dawać odpo­

w iedni typ prom ieniowania, by w przeprowadzanej

Pa źd ziernik-listopad 1955

285

próbie m ogło ono być m ierzone z ja k najw iększą w y ­ dajnością.

M etoda izotopów prom ieniotwórczych znalazła duże zastosowanie w m etalurgii. W prow adzając izotopy pro­

m ieniotw órcze fosforu, siarki, manganu itp. do szlaki, m ożna badać szybkość przechodzenia tych pierw iast­

ków do m etalu stopionego. D aje to możność badania na opracowanie metod uzyskiwania najczystszych m e­

tali, często potrzebnych dla zastosowań w nowoczesnej innej drodze, badanie szybkości sam odyfuzji metalu w metal, która zasadniczo w p ływ a na szybkość i cha­

rakter zm ian strukturalnych przy obróbce cieplnej sto­

pów. Zbadano np. że w temperaturze 700 °C szybkość sam odyfuzji w żelazie a jest 660 razy w iększa niż w że­

lazie y.

W yjaśnione zostało, że p rzy produkcji koksu jedna­

kow o zachow uje się siarka pochodzenia organicznego i nieorganicznego. P rzez dodatek do w ęgla izotopu C "

można było przestudiować najkorzystniejsze warunki otrzym yw ania produktów suchej destylacji węgla. W ę ­ giel C14 znalazł też ważne zastosowanie przy badaniu procesu cem entacji żelaza dla uzyskania odpow iedniej jeg o twardości na powierzchni. składu chemicznego, sposobu wprow adzenia do gleby, własności tej gleby, nasłonecznienia itp. Badania te przeprowadza się na ogół metodą autoradiografii przez przykładanie sprasowanych roślin do klisz fotograficz­

nych. Zastosowanie znajduje ta metoda w studiach nad 2. Badania nad reakcjam i katalitycznym i,

3. Badania odnoszące się do studiów nad budową molekuł złożonych z w iększej liczby atomów.

4. Badania w dziedzinie analizy chemicznej, np. ba­

dania rozpuszczalności trudno rozpuszczalnych soli w wodzie, w ody w w ęglow odorach i w tłuszczach, ba­

dania zupełności rozdziału substancji p rzy analizach chemicznych, w yk ryw a n ie śladowych domieszek w róż­

nych ciałach, jak fosforu i siarki w tkaninach i papie­

rze, m iedzi w srebrze, irydu w platynie itp.

Przytoczone w yżej przykłady w dostatecznej mierze dowodzą, ja k ważną dziedziną w ied zy jest nauka o pro­

mieniotwórczości, której rozw ój zapoczątkowały prace odkrywcze naszej w ielk iej rodaczki M a rii Skłodow­

skiej-Curie. Potw ierdzają też one dobitnie słuszność dobrze znanego powiedzenia, że fizyk a dzisiaj jest z najw ybitniejszych polskich przyrodników , ówcześnie profesora A kadem ii Rolniczej w Dublanach. Studia gim nazjalne odbył w K rakow ie, po czym zapisał się na w yd zia ł filozoficzn y Uniwersytetu Jagiellońskiego, po­

św ięcając się studiom fizy k i i chemii, ze szczególnym uwzględnieniem rozw ija ją cej się dziedziny elektroche­

mii. P ierw szą jego pracą drukowaną była rozprawa zamieszczona w e Wszechświecie pt. O unoszeniu elek­

tryczności przez parę (Wszechświat X V I I I , 1899, str.

789— 792, 805— 807). Stopień doktora filo zo fii uzyskuje w r. 1903 na podstawie pracy O ciśnieniu osmotycznym niektórych roztw orów obliczonem na podstawie sił elektrom otorycznych ogniw koncentracyjnych, która została zamieszczona w Rozprawach Akadem ii U m ie­

jętności.

P o uzyskaniu doktoratu udaje się Tadeusz G od lew ­

ski (1903) do Szw ecji, do Instytutu Svante A r r h e - n i u s a, znakomitego chemika i fizyka, tw órcy teorii dyssocjacji elektrolitycznej, stanowiącej jedną z pod­

staw nowoczesnej chemii fizycznej. W ynikiem rocznego pobytu w Sztokholm ie jest praca o dysocjacji elek­

trolitów alkoholowych.

Badania ciał prom ieniotwórczych, zapoczątkowane przez B e ą u e r e l a , a następnie rozw inięte przez M a­ i Godlewski, którego pełen entuzjazmu temperament zadecydował o w yjeźd zie za ocean, by w Montrealu pod kierow nictw em Ernesta Rutherforda rozpocząć tw órczy okres pracy naukowej.

286

W S Z E C H Ś W I A T stosować pracow nię do badań prom ieniotw órczości 1 zdobyć konieczny m ateriał w y jś c io w y do badań. P ra ­

gicznego rozpoczyna prace p rzygotow aw cze do w ydania Polskiego ogólno-biologicznego słownika następców na stanowisku rektora Politechniki — „C zło­

w iek a m iary zgoła niepow szedniej".

W szelkie m ateriały jak: hasła, instrukcje, regula­

m iny, notatki metodyczne, w zo ry itp., należy nadsy­

P a źd ziernik-listopad 1955

287

soką aktywność, rezultat ostateczny nie został jeszcze osiągnięty. T eoria przemian radioaktywnych p rzew i­

duje, że w minerałach prom ieniotwórczych zawarta rzeczą byłoby stwierdzić, czy tutaj rzeczyw iście zacho­

dzi fakt niezgodny z teorią.

Ś w ieżo podjęliśm y robotę chemiczną, m ającą na celu przygotow anie preparatu polonowego w stanie bardzo w ielk iego stężenia. U żyliśm y do tego kilka ton pozo­

stałości po w ydobyciu uranu, którym i m ieliśm y m oż­

ność rozporządzać. Masa mineralna była traktowana gorącym, dość stężonym roztw orem chlorowodoru, cze­

go następstwem było rozpuszczenie praw ie całkow itej zawartości polonu. R oztw ór nie zaw ierający w sobie radu był w fabryce poddany postępowaniu prowadzą­

cemu do w ydzielan ia ciała czynnego. Postępowanie to przeprow adzone pod naszym kierunkiem, i którego opis znajduje się w innej, obszerniejszej rozprawie, dostar­

czyło około 200 g substancji z prom ieniotwórczością przew yższającą 3500 razy aktywność uranu. Substan­

cja ta zaw ierała przeważnie miedź, bizmut, uran, ołów, arsen; aktywność swoją zawdzięczała polonowi. Usiło­

w aliśm y oczyścić tę substancję przez postępowanie w y ­ konane już w pracowni.

W tym celu roztw ór w kwasie chlorow odorow ym został strącony amoniakiem, ażeby uwolnić mieszaninę od miedzi. Osad wodorotlenków był gotow any z roz­

tw orem N aH O w celu rozpuszczenia ołowiu. Pozosta­

łość w ytraw ion o gorącym roztworem węglanu amono­

w ego dla rozpuszczenia uranu. W szystkie te czynności powtarzano kilkakrotnie. Otrzymane w końcu w ęglany nierozpuszczalne w w odzie rozpuszczono w kwasie sol­

nym, a roztw ór traktowano chlorkiem cynawym. Ca­

łość tego postępowania okazała się bardzo skuteczna, gd yż aktywność pierw otną odznaleźliśmy w osadzie ostatecznym w ilości w ystarczająco zupełnej, o czym upewniliśm y się za pomocą odpowiednich oznaczeń.

Osad w ażący około 1 g rozpuszczono na now o w k w a­

sie solnym, a roztw ór strącono za pomocą siarkowodoru;

o.trzymaną mieszaninę siarczków przem yw ano siarcz­

kiem sodu; pozostałość rozpuszczono ponownie i zno­

Próbując oczywiście m aterię aktywną spotkaliśmy się z w ielk im i trudnościami i przekonaliśmy się, że jest pomocą siarczku potasowca. Reakcjami, które nigdy nie zawodzą, okazały się jedynie: strącenie w postaci siarczku czy to z roztworu kwaśnego, czy też zasado­

w ego i strącenie za pomocą chlorku cynawego. P o ­ znaliśm y także, że polon osadza się bardzo łatwo przez elektrolizę i że sposób ten może być użyty w celu w y ­ dzielenia ilościowego polonu z roztworu kwaśnego.

Lecz jednocześnie osadzają się też i metale takie, jak roztworu była odparowana na blasze szklanej; ozna­

czano w wartości absolutnej prąd nasycenia, otrzy­ tego szybkość rozpadania się polonu (zmniejszenie do połow y po dniach 140) oraz liczbę cząsteczek, zawartą

nach dobrego uranu smolistego. Nasz preparat promie­

niotw órczy mógł tedy zawierać w sobie kilka odsetek polonu czystego, tak że rozbiór w idm ow y mógł być z nim przedsięwzięty z pew nym i w idokam i powodzenia. Otrzy­

maliśmy i odfotografow ali kilka w idm iskrowych; nie­

ściślejszej jak można identyfikacji linij, których dłu­

gość fa li jest znana (z tablic Exnera i Hascheka oraz

identy-288

W S Z E C H Ś W I A T aktyw na nie daje początku prom ieniotw órczości indu­

kow an ej ani dającej się ocenić em isji prom ieni prze­

rodzie nieożyw ionej, którego celem jest przedstawienie zagadnień nauki współczesnej od m atem atyki i fizy k i poprzez chemię, m ineralogię do nauk o Ziem i oraz stworzenie terenu dla dyskusji ideologicznej podsta­

w ow ych zagadnień nauki, zaw iera kronikę naukową i recen zję oraz artykuł K . M a ś l a n k i e w i c z a U ra ­ nowe m inerały cu rit, skłodowskit i kuproskłodowskit.

L u i s e M a r i e S c h m i e d : D ie magischen S tra h -

szczone na osobnych kredow ych tablicach fotogra fie stanowią cenne uzupełnienie tej pierw szej w języku

W dokumencie Prom ieniotw órczość Z i e m i (Stron 41-46)

Powiązane dokumenty