Список тематических статей

Радиационная стойкость

Радиационной стойкостью называется способность веществ сохранять свои характеристики, например физико-механические, электрические и прочие, под воздействием радиации. Эти свойства могут меняться из-за смещения атомов вещества в кристаллической решётке, реакций ядер атомов, разрыва химических связей и других факторов. Указанные процессы бывают как обратимыми, так и необратимыми.

Радиационные изменения кристаллической решётки могут приводить к различным изменениям в свойствах материала. В том числе они зависят от его природы.  

Стойкость неорганических материалов

При воздействии радиации на металлы возникающие одиночные дефекты как правило приводят к упрочнению материала. При этом электрическое сопротивление металлов растет ввиду появления дефектов в их решетке. Особенно сильно меняют свои свойства при радиационном облучении полупроводниковые материалы.

Показатель стойкости неорганических химических соединений к радиации зависит от кристаллической структуры и типов химических связей в этих соединениях. Самую большую устойчивость к радиации показывают ионные кристаллические решетки. Структуры с высокими плотностями и симметрией наиболее устойчивы к действию радиоактивных лучей.

При воздействии радиации на стекла наблюдается изменение степени прозрачности стекла, а также его окрашивание и кристаллизация. У силикатных кристаллов наблюдается анизотропное расширение, аморфизация структуры, снижение плотности, упругих и теплопроводных характеристик. Оксиды ведут себя похожим образом при воздействии излучения. Что касается бетонов, то они практически не теряют свойств при не критически высоких дозах облучения.  

Стойкость органических веществ

Изменения характеристик органических материалов происходят из-за процессов возбуждения и ионизации молекул с образованием неравновесных частиц: электронов, ионов, радикалов, возбужденных молекул и т.д. Часто реакция облучения органических соединений характеризуется выделением различных газов.

Также радиационная стойкость органических соединений находится в зависимости от количества растворённого кислорода и скорости его диффузии в вещество. Растворенный кислород способствует радиационно-химическому окислению материалов, что приводит к изменению его химической и термической стойкости.

Обратимые изменения обусловлены установлением стационарного равновесия между генерацией нестабильных продуктов радиолиза и их гибелью, поэтому они зависят от мощности дозы. Сопротивление органических изоляционных материалов уменьшается при росте мощности дозы радиации.  

Стойкость полимеров  

С точки зрения полимерной науки воздействие радиации приводит в основном к "сшиванию" («сшивке») и деструкции полимеров. Это необратимые процессы, которые приводят к очень существенным изменениям структуры полимерного материала, особенно в присутствии кислорода.

Рис.1. «Сшитый» полимер с новыми поперечными связями

Также, в полимерных материалах и других органических соединениях зачастую возникает процесс после радиационного старения, который инициируется и поддерживается главным образом за счет химических реакций свободных радикалов. Эти частицы возникают при облучении полимеров в среде атмосферного кислорода.

Радиационная устойчивость у полимерных диэлектриков определяется главным образом их механическими, а не электрическими, характеристиками. Большая часть полимеров демонстрируют повышенную хрупкость и становятся не в состоянии переносить обычные для этих материалов механические нагрузки при получении доз радиации, не вызывающих существенных изменений их электрических показателей.

Стойкость полимеров к воздействию радиации также зависит от их молекулярного строения. Самой большой устойчивостью обладают полимеры, включающие в состав макромолекулы бензольные ядра, а самой малой — состоящие из алифатических звеньев, содержащие четвертичный атом углерода и атомы галогенов. Ниже приведена градация некоторых полимерных материалов по стойкости к радиационному излучению:

- полистирол,

- полиэтилен,

- полиамиды,

- ПВХ,

- ПММА,

- политетрафторэтилен.

Основными показателями, описывающими необратимые изменения механических свойств полимерных материалов при радиационном излучении, являются:

- предел прочности материала,

- модуль упругости,

- предел деформируемости.