3. Принципи створення маловідходних технологій.

В сучасному розумінні технологія повинна дозволяти забезпечувати виробництво необхідних продуктів не тільки з мінімальними витратами сировини, енергії, робочої сили, але й з дотриманням екологічних умов, що зводять до мінімуму викиди шкідливих речовин в біосферу.

З метою захисту навколишнього середовища робота промислових підприємств повинна бути організована таким чином, щоб відходи, що утворюються, перетворювалися у нові продукти. Процес приближення виробництва до безвідходної технології слід характеризувати відношенням кількості корисно використаної сировини і енергії до загальних витрат сировини і енергії.

В загальному вигляді ці заходи направлені на створення слідуючих схем та режимів виробництва:

• комплексних схем, які дозволяють максимально використовувати всі інгредієнти сировини і які забезпечують дотримання ГДК шкідливих речовин у потоках, що відходять;

• схем з повним кругообігом води, які дозволяють скоротити потреби підприємств у свіжій воді;

• енерго-технологічних схем з утилізацією тепла реакцій, в результаті чого деякі виробництва, наприклад аміаку, перетворюються з енергоспоживних в енерговиробничі;

• технологічних режимів, які забезпечують випуск продукції високої якості.

В якості приклада вкажемо на агрегат синтезу аміаку продуктивністю 1360 т/добу. В цьому агрегаті в порівнянні з агрегатами, які раніш використовувалися, витрати на 1 т аміаку зменшились:

Води з 500 до 50 м³

Енергії з 1200-1600 до 50-100 кВтгод

Витрати газу з 5 до 3.5 %

Використання тепла синтезу аміаку дозволяє підприємству відмовитися від будівництва електростанції потужністю 70 000 кВт.

Безвідходна технологія – це такий спосіб здійснення виробництва продукції, при якому найбільш раціонально і комплексно використовуються сировина і енергія у циклі ресурси-виробництво-споживання-вторинні ресурси таким чином, що любий вплив на навколишнє середовище не порушує його нормального функціонування.

Лекція 15 план

1. Радіоактивне випромінювання та його властиості.

2. Природні та штучні джерела іонізуючого випромінювання.

3. Одиниці виміру іонізуючого випромінювання.

4. Радіоактивне забруднення навколишнього середовища.

5. Методи зниження рівня радіоактивного забруднення навколишнього середовища і захоронення радіоактивних відходів.

1. Радіоактивне випромінювання та його властивості.

В 1896 році французький фізик А. Беккерель (1852-1908) встановив, що сіль урану, поміщена на фотопластинку, викликає її почорніння після проявлення. Причому, таке почорніння виявилося незалежно від зовнішніх умов, тобто випромінювання носило спонтанний характер. Саме тоді було відкрите явище радіоактивності – спонтанне випромінювання невидимих променів, здатних проходити крізь непрозорі екрани та справляти дію на фотопластинки та середовища, через які ці промені проходять.

Пізніше було встановлено, що радіоактивність (від латин. Radio – випромінювання, radius – промінь та activus – діяльність) – це здатність окремих атомних ядер спонтанно перетворюватись в інші ядра з випромінюванням частинок.

Починаючи з древніх греків і до кінця 19 століття вважалось, що атом є найпростішою неподільною частиною речовини. Подальший розвиток науки підтвердив, що атом є найдрібнішою частиною елемента, яка зберігає його властивості, але було заперечено твердження про неподільність цієї частки. Як виявилось, атом представляє собою досить складну та міцну частинку, утворену з інших, більш простих частинок. Атом складається із тяжкого ядра з позитивним зарядом, навколо якого обертаються частки з негативним зарядом – електрони. Лінійні розміри атомів в середньому досягають 10^-8 см, ядра –10^-12-10^-13см.

Ядра атомів складаються з частинок двох видів: протонів⁺, нейтронів^. Маса ядра складає 99.95 % маси атома. Заряд ядра – основна характеристика атомів. Вона визначає атомний номер хімічного елемента, та його місце в таб. Меделеєва. Поскільки маса електрона 0.91*10^-27 г в 1840 разів менше маси протона чи нейтрона 1.67*10^-24, то маса атома практично є сумою мас протонів та нейтронів і називається масовим числом. Таким чином, якщо взяти з таблиці Менделеєва елемент, наприклад, цезій, то він записується як ¹³³Cs₅₅. Тут 133 –масове число, 55 – атомний номер. Значить ядро атому містить 55 протонів, на орбітах навколо нього обертаються 55 електронів. Таке співвідношення визначає фізичні та хімічні властивості цезію. А кількість нейтронів у ядрі може коливатися, не впливаючи на властивості атому. Тому атоми з однаковим числом протонів та різною кількістю нейтронів носить назву ізотопів, тобто розміщені в одному місці табл. Менделеєва. Їх позначають як ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr і т. п., розуміючи, що їх атомний номер відповідає атомному номеру стабільного елемента.

Кількість нейтронів в ядрі може коливатися в певних межах. Більшість елементів представляє собою суміш двох і більше ізотопів. Причому, співвідношення в досить значних межах. Так, наприклад, якщо для урану ізотоп ²³⁸U₉₂ складає 99.274 %, ²³⁵U₉₂ – 0.72 %, ²³⁴U₉₂ – 0.005%, то для хлору ³⁵Cl₁₇ міститься в природі 75 %, а решта 25 % - ³⁷Cl₁₇. На сьогодняшній день таб. Менделеєва містить 104? Елементів, з яких 89 мають природне походження, а інші утворені штучно. В сукупності 104 елементи мають більше 1300 ізотопів, із яких лише 250 є стабільними, а решта – радіоізотопи.

В магнітному полі пучок радіоактивних променів розкладається на три. На одну складову МП не діє, а дві інші відхіляються в протилежному напрямку.

-випромінювання зумовлено потоком позитивних часток. Швидкість 15-20 тис. км/год. Має найменшу проникаючу здатність, також повністю поглинається листом паперу 0.1 мм. Це обумовлено їх відносно великою масою та зарядом.

-випромінювання – це потік від”ємно заряджених часток. Швидкість досягає швидкості світла. Бета-випромінювання проникає в повітрі на відстань кілька метрів, а в живих тканинах – кілька міліметрів.

-випромінювання представляє собою електричне поле з довжиною хвилі 10^-8-10^-10см. Випромінювання досягає швидкості світла. Проникна здатність залежить від довжини хвилі випромінювання. Наприклад, для зниження активності випромінювання радіоактивного ⁶⁰Со₂₇ в 2 раза необхідно застосовувати екран із свинця товщиною 1.6 см або бетону 10 см.

Час, протягом якого триває радіоактивний розпад індивідуальний для кожного ізотопу і коливається в дуже широких межах. Мірою тривалості існування радіоактивної речовини є період напіврозпаду – час, протягом якого розпадається половина атомів радіоактивного елемента.

Період напіврозпаду:

Полоній ²¹²Ро₈₄ – 3*10^-7 с

Аргон ⁴¹Ar₁₈ – 2 години

Уран ²³⁸U₉₂ – 4.5 млрд. років

Свинець ²⁰⁴Pb₈₂ – 10¹⁹ років