Реакторные трековые мембраны. Получение, структура и свойства тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

КОСАРЕВ СТАНИСЛАВ АЛЕКСАНДРОВИЧ

РЕАКТОРНЫЕ ТРЕКОВЫЕ МЕМБРАНЫ. ПОЛУЧЕНИЕ, СТРУКТУРА И

СВОЙСТВА

Специальность: 01.04.01. - Приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ОБНИНСК-2004

Работа выполнена в ГНЦ РФ "Физико-энергетический институт" имени А. И. Лейпунского, г.Обнинск

Научный руководитель:

кандидат химических наук Жданов Геннадий Степанович Официальные оппоненты:

Доктор химических наук, профессор Милинчук Виктор Константинович Доктор технических наук, профессор Ануфриенко Виктор Борисович

Ведущая организация:

Объединенный институт ядерных исследований, г.Дубна

Защита состоится « 2 £ » 200 года в «_» на

заседании диссертационного совета Д 201.003.01 при ГНЦ РФ-ФЭИ имени А.И.Лейпунского по адресу: Калужская область, г.Обнинск, пл.Бондаренко 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ-ФЭИ имени А.И.Лейпунского.

Автореферат диссертации разослан 200 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Прохоров Ю.А.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В настоящее время в большинстве процессов разделения жидких и газообразных сред широко используется мембранная технология и, следовательно, большое практическое значение имеет разработка методов получения новых мембран, обладающих различными свойствами. После обнаружения в диэлектриках (в том числе и в полимерах), облученных осколками деления урана (при травлении их в соответствующих реагентах), образования сквозных узких каналов, возникла идея использования этого явления для получения нового типа мембран, получивших позднее название трековых мембран. Первоначально эта идея была реализована фирмой «Nudepore Co.». Трековые мембраны получали на основе поликарбонатных полимерных пленок, облученных осколками деления урана-235.

В 1972 г. в ОИЯИ (г. Дубна) под руководством академика Г.Н. Флерова были начаты работы по созданию способа получения трековых мембран, основанного на использовании ускоренных тяжелых ионов. Были разработаны методы по получению трековых мембран- на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ) с пористой структурой, сопоставимой с трековыми мембранами, получаемыми с использованием осколков деления. В результате, к 1974 г. было реализовано два способа получения трековых мембран. В первом способе облучение полимерной пленки осуществляется осколками деления урана-235, во втором способе - многозарядные ионы ускорителя. В литературе существует достаточно большой объем данных по ускорительным трековым мембранам (способы получения, структурные, и эксплуатационные свойства) и практически полностью отсутствует информация по реакторному способу и эксплуатационным характеристикам реакторных трековых мембран.

В конце 80-х годов на базе ГНЦ РФ-ФЭИ (г. Обнинск), начаты исследования по разработке технологии реакторного способа получения трековых мембран на основе ПЭТФ с использованием реактора БР-10 в качестве облучателя. В середине 90-х начат выпуск опытной партии реакторных трековых мембран, а в конце 90-х - промышленный выпуск трековых мембран. При разработке этой технологии предполагалось, что трековые мембраны, получаемые реакторным способом, будут иметь лучшие показатели по селективности по сравнению с таковыми, при ускорительном способе. Основой такого предположения послужили следующие обстоятел ьства.

При облучении на ускорителе ионы входят в пленку под одним и тем же углом. Вследствие стохастической природы излучения, образующиеся треки случайным образом распределены друг относительно друга. В результате расстояние между отдельными треками может оказаться настолько малым, что после травления несколько пор могут перекрыться. Вследствие этого образуется сквозной канал большего размера, чем размер отдельной поры. Дисперсия пор по диаметру ухудшает

снижения влияния этого фактора приходится вводить дополнительные устройства, способствующие изменению углов входа ионов в пленку с тем, чтобы исключить перекрытие пор по всей толщине пленки.

При облучении на реакторе введение дополнительных устройств не требуется. В силу природы деления углы вылета осколков деления из источника имеют изотропное распределение. Поэтому осколки деления в пленку входят под разными углами в диапазоне значений, определенных конструкцией коллиматора. Перекрытие пор, сохраняющее по глубине мембраны, становится маловероятным.

При реакторном способе производства достигается значительно более равномерное облучение полотна полимерной пленки, чем в ускорительном способе, где используется узкий сканирующий пучок ионов. К преимуществам реакторного способа можно отнести также простоту устройства для формирования пучка осколков деления.

Вместе с тем реакторный способ не лишен недостатков. Основным недостатком является возможность радиоактивного загрязнения мембраны вследствие торможения ряда осколков в пределах толщины пленки. Кроме того, при реакторном способе облучения полимерная пленка подвергается дополнительному воздействию гамма-излучения, идущего из активной зоны реактора.

При разработке технологии получения трековых мембран реакторным способом потребовалось решить комплекс задач, относящихся к проблеме изучения влияния различных факторов на свойства трековой мембраны.

Цель работы — изучение особенностей реакторного способа получения трековых мембран и их основных свойств.

Научная новизна

1. С использованием набора пленок разной толщины экспериментально изучено распределение осколков деления урана-235 по толщине лавсановой пленки для 16-ти масс осколков. Определены экспериментальные значения пробегов для среднего осколка легкой группы и среднего осколка тяжелой группы. На основании полученных данных (с учетом диаметров требуемых пор) определена оптимальная толщина исходной пленки, при облучении которой радиоактивное загрязнение не превышает допустимых пределов, определенных нормативными документами.

2. Разработана полуэмпирическая модель, описывающая распределение осколков деления по пробегам в полимерной пленке в зависимости от условий эксперимента. На основании проведенных расчетов определена доля рассеянных осколков на коллиматоре. Из анализа распределений осколков деления, полученных различными методами (бета- и гамма-спектрометрия, электронный микроскоп), определена усредненная по всему спектру осколков деления функция распределения средней длины трека.

3. Изучено распределение размеров латентных треков осколков деления по толщине полимерной пленки. Размеры латентных треков составляют ~

20-30 нм на поверхности пленки. Предположено, что трек имеет цилиндрическую форму.

4. Исследовано распределение пор по размерам на поверхности реакторных трековых мембран. Показано, что данное распределение описывается функцией Гаусса и имеет дисперсию размеров пор не более 7%. Показано, что профиль пор имеет цилиндрическую форму.

5. Изучено влияние сопутствующих облучению факторов (гамма-излучение и температура в камере облучения) на сенсибилизацию треков осколков деления. Показано, что гамма-излучение от активной зоны реактора оказывает влияние на сенсибилизацию треков осколков деления (скорость травления треков возрастает до 20-ти раз).

6. Изучено влияние УФ-излучения на избирательность травления треков. Показано, что для достижения максимальной скорости травления треков осколков деления достаточно 30-ти минутного сенсибилизирующего воздействия УФ-света (при 30-ти и 60-ти минутном воздействии УФ-света скорости травления не отличаются между собой - 0,07 мкм/мин). Показано, что ультрафиолетовый свет является более сильным источником сенсибилизации треков ионов в полимерных пленках, по сравнению с гамма-излучением.

7. Исследовано число перекрывающихся пор на поверхности трековой мембраны и сохраняющихся по глубине мембраны. Сравнительный анализ числа перекрытых пор, сохраняющихся по всей глубине мембраны, для реакторных и ускорительных трековых мембран, показал, что при реакторном способе производства образование перекрытых пор снижается ~ 1,5 раза.

8. Систематически исследованы основные характеристики (производительность, селективность, прочность) реакторных трековых мембран. Показано, что селективность реакторных трековых мембран составляет 90-95%. Показано, что селективность реакторных мембран выше ускорительных при значениях пористости менее 3%, а при пористости более 3% селективность реакторных и ускорительных мембран одинакова. По производительности, реакторные трековые мембраны не уступают, а в случае пористости ~ 6% и выше превосходят ускорительные мембраны. По прочности реакторные трековые мембраны при одинаковой толщине исходной полимерной пленки сопоставимы с ускорительными мембранами.

Практическая значимость Результаты проведенного исследования нашли практическое применение при реализации производства трековых мембран реакторным способом. На основе экспериментальной зависимости распределения радиоактивных изотопов по толщине пленки сформулированы условия облучения полимерной пленки (толщина исходной пленки, время облучения). Определены условия, при которых применение трековой мембраны, полученной реакторным способом, предпочтительней, по сравнению с мембраной, полученной ускорительным способом. В частности, в силу более высокой селективности на базе трековых мембран

можно разработать новый метод калибровки счетчиков аэрозольных частиц и разработать технические устройства для его реализации. Результаты и основные положения, выносимые на защиту.

1. Распределение осколков деления урана-235 по толщине ПЭТФ пленки. Значения средних пробегов и их дисперсий для указанных масс осколков деления (средний пробег для средних легкого и тяжелого осколков составляет 15 и 11 мкм соответственно). Результаты компьютерного моделирования распределения пробегов осколков деления в ПЭТФ пленках с учетом реальной геометрии облучения, используемой для производства трековых мембран реакторным способом, позволившие определить среднюю длину трека осколков деления в лавсане и оптимальную толщину исходной полимерной пленки для производства трековых мембран реакторным способом - 8 мкм.

2. Размеры латентных треков осколков деления в ПЭТФ: 20-30 нм на стороне входа осколков деления в пленку. Форма профиля трека по глубине пленки - практически цилиндрическая. Распределение пор по размерам на поверхности реакторной трековой мембраны, описываемое функцией Гаусса с дисперсией ~ 6-7%.

3. Влияние сопутствующих облучению факторов (гамма- излучение и температура облучения) и дополнительного УФ-облучения на сенсибилизацию треков осколков деления. УФ-свет является более сильным источником сенсибилизирующего воздействия в следствии большей поглощенной энергии, чем при воздействии гамма-излучения (1,37 1020 и 6 1019 эВ/г, соответственно).

4. Структурные свойства реакторных трековых мембран (число мультипор, находящихся на поверхности трековой мембраны и сохраняющихся по глубине мембраны). Число мультипор на поверхности мембраны (~ 30%) существенно превышает число мультипор, сохраняющихся по глубине (~ 0,5%), для одной и той же мембраны. Число мультипор, сохраняющихся по глубине, при реакторном способе производства в 1,5 раза меньше, чем при ускорительном.

5. Основные характеристики реакторных трековых мембран (селективность, производительность и прочность) и результаты сравнения характеристик реакторных и ускорительных трековых мембран, позволившие определить области преимущества того или иного способа получения трековых мембран.

6. Установка для определения параметров трековых мембран (размер и плотность пор, производительность) с ультра малыми размерами (менее 0,1 мкм).

Апробация работы. Результаты работы были представлены на Международном молодежном конгрессе (Братислава, 2000 г.), на всероссийской научной конференции "Мембраны - 2001" (Москва 2001 г.), на двенадцатом международном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 2002 г.), на 21-ой Международной конференции по

ядерным трекам в материалах (Дели, 2002 г.), на Международной конференции Scanning Probe Microscopy - 2003 (Нижний Новгород, 2003 г.).

Публикации По теме диссертации опубликовано 7 статей и препринтов и 6 докладов на конференциях, список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации: диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, трех экспериментальных глав (вторая -объекты и методы экспериментальных исследований, третья - получение трековых мембран реакторным способом, четвертая - основные свойства и характеристики, реакторных трековых мембран}, результатов и их обсуждений, выводов и списка литературы, содержащего 122 наименования; материал диссертации изложен на 143 страницах.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, дана характеристика научной новизны, обосновано практическое значение работы.

В первой главе диссертации проведен литературный обзор, посвященный способам получения трековых мембран, и- современным представлениям о формировании и структуре латентных треков тяжелых ионов. Показано, что в литературе отсутствуют данные по эксплуатационным свойствам трековых мембран, получаемых реакторным способом. На основании литературного обзора сформулированы основные направления, цели и задачи работы.

Глава 2 Объекты и методы экспериментальных исследований посвящена описанию основных экспериментальных методик, использованных для исследования характеристик ТМ. Исследование проводилось с использованием гамма - и бета- спектрометрии, электронной и атомно-силовой микроскопии, селективность определялась с использованием счетчика аэрозольных частиц.

В качестве образцов для исследования использовались ПЭТФ пленки, облученные осколками деления и ускоренными ионами (Аг и Хе) с различной толщиной и плотностью облучения.

Глава 3 Получение трековых мембран реакторным способом посвящена изучению процесса облучения ПЭТФ пленки осколками деления и последующей стадии физико-химической обработки облученных пленок. 1. Экспериментальное исследование пробегов осколков деления U235 в ПЭТФ. Проведено изучение распределений осколков деления по толщине ПЭТФ пленки. При проведении экспериментальных исследований использовали многослойную мишень. Мишень состояла из 15 слоев полиэтилентерефталатной пленки толщиной слоя 3±0,1 мкм. После облучения набора пленок осколками деления каждую пленку измеряли на спектрометрическом комплексе СКС-50. Измерение гамма-спектров позволило получить абсолютные значения активностей всех идентифицированных радионуклидов (осколков деления) в каждом слое из набора, т.о. смоделировать распределения активностей по толщине полимерной пленки. Полученные гистограммы, в первом приближении,

апроксимировались функцией Гаусса и по ним находили значения средних пробегов осколков деления в полимере, их дисперсии и распределение по толщине пленки. Таким образом были получены экспериментальные пробеги для 16 осколков деления урана-235 со значениями массовых чисел от 91 до 151. Средний пробег для средних легкого и тяжелого осколков составляет 15 и 11 мкм соответственно. Экспериментальные результаты были сравнены с расчетными данными, полученными по методикам расчета, приведенным в литературном обзоре. Расчет средних пробегов осколков деления в ПЭТФ проводился с учетом реальной геометрии облучения (толщина урановой мишени, алюминиевого покрытия и угловой разлет осколков, максимальный угол — 30°) по методикам расчета, представленным в первой главе. Результаты измерений величин средних пробегов осколков деления в ПЭТФ и их дисперсий приведены на рисунке 1.

"I- 1

1Г1*: ТГг' >чт ? й-. {

90 100 110 120 130 140 150 А, а.е.м.

Рис.1 Сравнение экспериментальных пробегов (точки) осколков деления и235 в ПЭТФ с расчетом (пунктирные линии). Нижняя - расчет по программе SR1M, верхняя - по алгоритму Бете-Линдхарда. Погрешности для экспериментальных точек соответствуют экспериментально определенной дисперсии пробегов (а).

В результате измерений распределений осколков деления по толщине было показано, что экспериментально полученная дисперсия пробегов осколков деления значительно превышает расчетную. Это можно объяснить тем, что в формуле для расчета дисперсии пробегов ионов в веществе не учитываются условия экспериментов по измерению распределений и пробегов ионов в веществе (они могут быть различными), такие как потери энергии осколками в делящемся слое, изменение траектории движения вследствие многократного рассеяния ионов в материале мишени, угловое распределение осколков, попадающих в полимерную пленку и т.д. С этой целью были проведены расчеты, позволившие создать теоретическую модель, способную описывать распределение осколков деления по толщине полимера с учетом условий эксперимента, методом компьютерного моделирования рассчитаны функции распределения пробегов осколков деления 235V в лавсановых пленках Р(К) С учетом особенностей геометрии

облучения, используемой для производства трековых мембран. Дополнительные измерения полных у -активностей пленок толщиной 8 и 12 мкм и послойный анализ функции распределения ¥(Ь) ДЛИНЫ трека по толщине слоя, проведенный методом электронной микроскопии, позволили найти функцию распределения ¥(!>) средней длины трека по всем осколкам и согласовать имеющиеся послойные распределений, полученные различными способами, между собой. Также, на основании экспериментальных данных о распределениях пробегов осколков деления в лавсановой пленке и с использованием рассчитанных функций распределений пробегов осколков, определена доля рассеянных осколков на коллиматоре, составляющая от 5 до 10% от общего числа осколков. Результаты моделирования приведены на рисунке 2.

,-----• ✓ -л- ° • ° »

¡У 6

/1 .7 1°

т/ ] ..... Л=95

.<=143

•У * * 7 •лгоиаюетъ

JS о о р-яанвнасть

/» * з& toaqx-Змкм

О / ▼ XI Mlflqx-8, ]2мкм

-- <Л>

Рис.2. Теоретические функции распределения F(R) пробеговосколков (А=95, Л=143), усредненная по всем осколкам функция f(/í)(<4>) и экспериментальные данные по распределению полных р — и /—активностей и длины трека (электронная микроскопия) в ПЭТФ слоях.

2. Латентные треки осколков деления в ПЭТФ. На атомно-силовом микроскопе ACM Solver P-47 проведено исследование размеров латентных треков осколков деления в ПЭТФ пленках. На исследуемых - 1-ом, 3-ем и 5-ом слое из набора пленок наблюдается одинаковый размер областей повреждений, создаваемых осколками деления, что свидетельствует о цилиндрической форме латентного трека осколков (таблица 1).

Таблица 1

Размеры областей повреждения и субмикронных пор на поверхности

пленок.

Номер слоя. Общая толщина Латентные

пленки, мкм треки, нм Поры, нм

1 0 20-30 70-80

3 6 20-30 60-80

5 12 20 100-120

Поведение экспериментальной зависимости усредненного (1-ый слой -25 нм, 3-ий - 25 нм и 5-ый — 20 нм) размера латентного трека от величины остаточного пробега осколка лучше описывается моделью зависимости размера трека от потерь энергии осколком по толщине, чем моделью, предполагающей зависимость размера трека от радиального распределения поглощенной дозы Б(рисунок 3).

Рис. 3 Зависимость размера латентного трека от толщины лавсановой пленки для осколков деления. Сравнение с расчетом.

Сравнение экспериментальных результатов по размерам латентных треков осколков деления и ускоренных ионов подтверждает более высокую деструктирующую способность осколков деления. Размеры треков ионов ксенона, определенные с помощью АСМ, составляют 7 нм, что ~ в три раза меньше размеров треков осколков деления. С другой стороны, существующие расчетные модели, разработанные на основе экспериментальных данных для ускоренных ионов, не смогли дать приблизительный размер сердцевины трека. Экспериментальные значения размеров треков превышают расчетные в 2,5 раза. Поэтому, для прогнозирования размеров латентных треков осколков деления в различных веществах необходимы дальнейшие усовершенствования- существующих расчетных моделей.

3. Распределение пор в реакторных трековых мембранах по размерам. Измерения, проведенные с использованием электронной микроскопии, показали, что реакторные трековые мембраны обладают дисперсией распределения размера пор относительно среднего значения порядка 6-7%. Что сопоставимо с дисперсией для ускорительных трековых мембран, составляющей 2-15%.

4. Физико-химическая обработка облученных пленок. Проведено исследование процесса сенсибилизации треков осколков деления. При реакторном способе облучения полимерной пленки присутствуют некоторые специфические факторы, отсутствующие при ускорительном способе облучения, которые способны оказывать влияние на процесс сенсибилизации и химического травления треков осколков деления. К таким факторам

° 0,0-

0 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 22

Толщина, мкм

следует отнести температуру в камере облучения, воздействие на треки сопутствующего ионизирующего излучения: поток нейтронов, гамма- и бета-излучение в камере и от осколков деления, застрявших в пленке.

Температура в атмосфере камеры облучения составляет 60 °С и (120 -130) °С на валике, по которому проходит пленка. В результате, на валике может происходить частичный отжиг треков осколков деления, что, как известно, будет приводить к снижению скорости травления треков. Проведенные измерения зависимости скорости травления от температуры (в диапазоне температур, характерном для камеры облучения) показали отсутствие существенного влияния температуры на скорость химического травления треков (таблица 2).

Таблица 2

Влияние термоотжига на травление треков (время травления - 4мин.).

1ргж» 80 100 120 140 160 180

МКМ 0,43 0,43 0,43 0,42 0,26 0,17

Более существенным источником сенсибилизирующего воздействия является гамма-излучение от активной зоны реактора. В камере облучения мощность гамма-излучения составляет 10 Мрад/час. Доза, получаемая пленкой при облучении, составляет от 0,08 МРад до 3 Мрад. Для исследования влияния ионизирующего излучения, образцы полимерной пленки, облученные ионами Хе и Аг, дополнительно облучали ионизирующим излучением от источника ^Со дозами - 1,5; 3 и 5 Мрад. Облученные ионами и гамма-излучением образцы подвергали воздействию УФ-света в течение различного времени и последующему химическому травлению. Размеры пор сравнивали с результатами, полученными для образцов без воздействия гамма-излучения. Исходя из полученных данных, можно утверждать, что гамма-излучение оказывает существенное влияние на скорость химического травления полимерных пленок, не подвергнутых воздействию УФ-света (увеличение скорости травления треков до 20-ти раз). В тоже время, уже при небольших временах облучения УФ-светом, скорость химического травления образцов, облученных и необлученных ионизирующим излучением, практически не отличаются между собой (рис.З-4). Следовательно, ультрафиолетовый свет является более сильным источником сенсибилизации треков ионов в полимерных пленках. Это можно объяснить тем, что в результате воздействия УФ-света пленкой поглощается больше энергии, чем при воздействии гамма-излучения (~ 1,37 Ю20 и ~ 6 1019 эВ/г, соответственно).

Для исследования влияния ионизирующего излучения, создаваемого осколками деления, находящимися в облученной пленке, использовали пленки с одинаковой плотностью облучения, но облученные в разное время, т.е. с различными временами выдержки. Полученные результаты свидетельствуют о том, что влияние времени выдержки не оказывает существенного воздействия на скорость химического травления треков из-за малой величины дозы гамма-излучения. По проведенным оценкам она составляет 1-2 крад в зависимости от плотности облучения (таблица 3).

Другие виды ионизирующего излучения практически не вносят вклада в сенсибилизацию треков осколков деления Бета-частицы, испускаемые осколками деления при их распаде, не влияют на скорость травления треков Нейтронный поток может приводить к активации изотопов сурьмы, находящихся в самой пленке, но их активность настолько мала и быстро спадает, что невозможно говорить о каком-либо влиянии гамма-излучения, испускаемого данными изотопами, на сенсибилизацию треков _ ____Таблица 3

Время выдержки Время травления, мин

2 2,5 3 3,5

Размер пор, мкм

4 года 0,12±0,01 0,18±0,01 0,23 ±0,01 0,28±0,01

2 года 0,11±0,01 0,17+0,01 0,21 ±0,01 0,26±0,01

без выдержки 0,11+0,01 0,16±0,01 0,2±0,01 0,2510,01

- без гаммгнЛ^снн -о-1,5 Цма А Зкфю -•-5М*И

о 10 20 30 40 50 «о Время УЩыж

10 20 30 40 Время УФО мин

Рис 3 Зависимость размера пор в пленке, облученной ионами ксенона, от времени облучения УФ-светом

Рис 4 Зависимость размера пор в пленке, облученной ионами аргона, от времени облучения УФ-светом

Как было отмечено, ультрафиолетовый свет является наиболее эффективным источником сенсибилизирующего влияния на треки заряженных частиц. Было проведено изучено влияние УФ-света на скорость химического травления треков осколков деления в ПЭТФ Для сравнения были взяты пленки, облученные ускоренными ионами Пленка, облученная осколками деления, по скорости травления не отличается от пленки, облученной ионами ксенона и выше скорости травления пленки, облученной ионами аргона (рис 5) Из результатов, полученных для реакторных пленок видно, что кривая роста скорости химического травления от времени воздействия УФ-света, независимо от толщины пленок, выходит на постоянное значение при времени воздействия УФ-света - 30 минут. Для ускорительных пленок наблюдается иная картина Скорость химического травления от времени воздействия УФ-света продолжает медленно расти до

~ 60 минут. Рост зависимости скорости травления от времени воздействия УФО для ускорительных мембран хорошо согласуется с существующими литературными данными для пленок, облученных ускоренными ионами. Наблюдаемое отличие в поведении кривых для двух типов облучения можно объяснить тем, что при реакторном способе облучения, пленка подвергается дополнительному сенсибилизирующему воздействию гамма-излучения реактора и свойствами самих осколков деления.

Рис. 5 Зависимость скорости химическою травления от времени воздействия УФ-света для реакторной пленки и пленок, облученных ионами ксенона и аргона.

Глава 4 Структура и свойства реакторных трековых мембран.

Исследованы характеристики реакторных трековых мембран и сравнение с характеристиками ускорительных мембран. 1. Экспериментальное исследование пористой структуры реакторных трековых мембран. С использованием существующих методик был проведен расчет количества мультипор на поверхности реакторной трековой мембраны и колличества мультипор, сохраняющихся по глубине мембраны (таблица 4). Для экспериментальной проверки расчетных данных использовался большой массив экспериментальных данных, полученных с помощью электронного микроскопа. Экспериментальные результаты включают размер, плотность пор и число наложений. Расчет выполнялся следующим образом. Определялось количество одиночных пор на поверхности трековой мембраны в процентном соотношении к общему числу пор, а все остальные поры считали перекрывающимися. Эту величину сравнивали с данными, полученными с помощью электронного микроскопа (рис. 6). Погрешность экспериментальных результатов обусловлена точностью определения размера и плотности пор на поверхности мембраны. Как видно, теория дает завышенные результаты (20%) по сравнению с экспериментом при значениях пористости до 35% и заниженные результаты для значений пористости выше 35% (до 10%).

Таблица 4

Число мультипор, сохранившихся по всей глубине мембраны, для различных

значений пористости.

п% Одиночные % Двойные % Тройные % Остальные %

2 99,18 0,815 0,003 0

5 97,96 1,985 0,0495 0,00464

10 96,01 3,77 0,205 0,0101

15 94,09 5,45 0,43 0,036

20 92,23 6,97 0,72 0,076

25 90,45 8,38 1,03 0,14

30 88,69 9,63 1,44 0,24

Пористость, %

Рис. 6 Сравнение экспериментально определенного количества перекрывающихся пор на. поверхности мембраны с расчетными данными (кривая).

В работе проведено сравнение экспериментальных и расчетных данных по числу наложений пор по глубине мембраны. Измерения числа перекрывающихся пор, сохраняющихся по глубине мембраны проводили с помощью счетчика аэрозольных частиц "Дельта — 2". В качестве образца использовали реакторную трековую хмембрану с размером пор ~ 0,4 мкм и пористостью ~ 10%. При проведении измерений набирали статистику аэрозольных частиц ~ 110.000, прошедших через мембрану. Результаты сравнения показывают отличие расчета от эксперимента, примерно, 2,5 раза (расчет - 3,7% наложений, эксперимент - 1,5% наложений). При сравнении этих результатов с данными на рис.6 видно, что отличие расчета от эксперимента для данных по наложению пор на поверхности мембраны и данных по наложению пор, сохраняющихся по глубине мембраны, составляет, примерно, 2,5 раза в том и другом случае. Этот факт позволяет говорить о хорошей достоверности экспериментальных результатов, полученных с помощью счетчика аэрозольных частиц. Для сравнения реакторной и ускорительных мембран по числу наложений пор,

сохраняющихся по глубине пленки, использовалась ускорительная мембрана с параметрами (размер и плотность пор), совпадающими с реакторной мембраной (размер пор - 0,4 мкм, пористость - 7%). Результаты сравнения двух типов мембран между собой говорят о том, что в реакторных трековых мембранах в 1,5 раза меньше наложений пор, сохраняющихся по глубине пленки, чем в ускорительных (таблица 5).

Таблица 5

Сравнение числа пересекающихся пор, сохраняющихся по глубине реакторной и ускорительной мембран (размер пор - 0,4 мкм, пористость « 7

Тип мембраны Число одиночных пор, % Число наложений, %

реакторная 99,65 0,35

ускорительная 99,5 0,5

Несмотря на различный характер пористой структуры ускорительных и реакторных трековых мембран, ускорительные трековые мембраны не уступают существенно по своим структурно-селективным свойствам реакторным мембранам. Следует заметить, что экспериментально определенное число наложений пор в мембране оказалась меньше расчетного результата. Ожидалось, что экспериментальные данные по числу наложений пор по глубине мембраны будут, в лучшем случае, сопоставимы или даже значительно превышать расчетные данные. Проведенные измерения числа наложений пор по глубине можно считать пионерскими, т.к. подобных измерений, ни для реакторных, ни для ускорительных мембран не существует. Подтверждение выполненых измерений с использованием счетчика аэрозольных частиц, можно сделать по степени задержки жестких латексных части различного размера.

2.Радиационно-гигиенические свойства реакторных трековых мембран. Основной проблемой, связанной с реакторным способом получения трековых мембран остается возможность радиоактивного загрязнения облученной пленки и, как следствие, готовых мембран. Показано, что остаточная радиоактивность пленки после ее облучения осколками деления включает три компоненты:

- активация тепловыми нейтронами минеральных примесей в пленке (сурьма для ПЭТФ отечественного производства и фирмы Hostaphan). Эта компонента активности полностью исчезает через небольшое время хранения полимерной пленки (примерно 3-4 месяца).

- перенос материала мишени на поверхность пленки за счет механизма ионной эмиссии в виде диффузной, слабо связанной с поверхностью пленки компоненты активности. Эта составляющая полностью удаляется при первичном дезактивирующем травлении пленки;

- осколки деления с малой кинетической энергией, из-за рассеяния на коллиматоре и в делящемся слое, застрявшие в пленке.

В работе было проведено исследование радиационного фона облученных пленок, используемых для получения трековых мембран и выход активности из пленок при химической обработке. Для этого использовали пленки с толщинами - 8 и 12 мкм. Измерения гамма-излучения от облученных пленок проводили на том же спектрометрическом комплексе, на котором проводили измерения распределения осколков деления по толщине лавсановой пленки. Методики измерений являются полностью идентичными. Измерения показали, что для обеспечения радиационной безопасности реакторных трековых мембран необходимо выдерживать пленку до нескольких лет, в зависимости от толщины пленки. Наиболее подходящей толщиной является 8 мкм, время выдержки подобной пленки составляет несколько месяцев.

Для исследования выхода активности из полимерной пленки при травлении были проведены экспериментальные измерения на бета-счетчике образцов пленок, толщиной 12 мкм, подвергнутых травлению с различными временами (рис. 7). Все данные нормированы на величину активности облученного образца.

120

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3.0

Размер пор мембраны, мкм

Рис. 7 Спад активности пленки при различных временах травления.

Как видно, по мере травления наблюдается заметный спад активности, причем, при стравливании слоя пленки, толщиной 3 и более мкм активность пленки исчезает полностью. С другой стороны, активность пленок, толщиной 8 мкм, после 2,5-3 лет выдержки соответствует фону, т.е. полностью отсутствует. Этот факт дает право утверждать, что активность пленок толщиной 12 мкм, после аналогичного времени выдержки, обусловлена исключительно активностью долгоживущих осколков деления (шСе, 137Св и 908г), застрявших в пленке. О том, что число таких осколков может достигать от 20 до 50% от их общего числа, говорят данные по распределениям осколков деления по толщине лавсановой пленки.

Основным выводом по экспериментальным измерениям активностей облученных пленок является то, что для производства мембран с размерами

пор 0,1-0,5 мкм следует использовать пленки толщиной 8 мкм, с размерами пор От 2 мкм и выше - пленки толщиной 12 мкм. Для промежуточных значений размеров пор (от 05, до 2 мкм) можно использовать пленки толщиной 10 мкм. Такое разграничение по толщинам пленок для разных диапазонов размеров пор позволяет гарантировать радиационную безопасность реакторных трековых мембран.

3. Производительность реакторных трековых мембран. В данной работе исследована производительность реакторных трековых мембран по воздуху и воде и проведено сравнение с ускорительными трековыми мембранами (рис.8, размеры пор мембран-0,4 мкм).

пористость, % пористость. %

а) б)

гис. 5 производительность ускорительных и реакторных меморан по воздуху (а), перепад давлений -0,2 атм) и по воде (б), перепад давлений - 0,3 атм).

Видно, что по производительности, реакторные трековые мембраны не уступают, а в случае значений. пористости от 6% и выше превосходят ускорительные мембраны как для воздуха, так и для воды. По-видимому, данная разница по производительности может быть объяснена тем, что в результате углового распределения осколков по трехмерному пространству в мембране образуется большое количество пересекающихся в объеме пор, и, благодаря этому, суммарное проходное сечение реакторной мембраны несколько увеличивается, по сравнению с проходным сечением ускорительной мембраны, где каналы могут пересекаться только в одной плоскости. Для определения параметров мембраны (плотность, размер пор) и производительности трековых мембран в области малых размеров (< 0,1 мкм) была разработана экспериментальная установка по измерению расхода воздуха через мембрану, позволяющая проводить измерения при молекулярном режиме течения газа через поры.

5. Селективные свойства реакторных трековых мембран. Новизна

исследований заключается в экспериментальном изучении селективных свойств реакторных трековых мембран для обычного воздуха, находящегося в помещении. Измерения проводились на счетчике аэрозольных частиц

"Дельта-2". В качестве исследуемых образцов брали мембраны реакторного производства с диаметром пор 0,2 и 0,4 мкм. Образцы представляли собой мембраны с разной пористостью (от 0,9 до 15 процентов) при постоянном размере пор.

Наблюдается линейная зависимость селективности от пористости мембраны для реакторных трековых мембран, как для диаметра пор 0,2 мкм, так и для диаметра пор 0,4 мкм (рис. 9). Видно, что селективность реакторных трековых мембран, с диаметром пор равным 0,2 мкм лежит в диапазоне от 95% до 93%, а для диаметра пор равного 0,4 мкм - от 94% до 91%. Реакторные мембраны превосходят по селективности ускорительные только при малых значениях пористости, для 0,2 мкм — около 1%, для 0,4 мкм-5%.

Рис. 9 Зависимость селективных свойств реакторной и ускорительной трековых мембран от пористости.

6. Прочностные характеристики реакторных трековых мембран. Сравнения прочностных характеристик реакторных и ускорительных трековых мембран проводились при 2-х осном нагружении ТМ. В эксперименте определялось давление воздуха, при котором происходит разрушение мембран. В качестве образцов использовались мембраны, применявшиеся при исследовании производительности и селективности с одинаковой толщиной. Определено, что по прочности реакторные и ускорительные мембраны сопоставимы между собой.

Глава 5 Обсуждение экспериментальных результатов. Проведено обобщение полученных результатов. Предложена новая область использования трековых мембран. Полученные данные по селективности трековых мембран по отношению к аэрозольным частицам могут быть использованы для разработки новой методики калибровки счетчиков аэрозольных частиц. Основная проблема современного метода калибровки счетчиков заключается в использовании дорогостоящих латексных частиц с различными размерами (для калибровки отдельных каналов счетчика). Использование трековых мембран позволит разработать более дешевый, но не менее точный, метод калибровки счетчиков. Идея этого метода

заключается в последовательном использовании мембран с точно известным размером пор и шагом 0,05 мкм. Основной проблемой может служить то, что аэрозольные частицы не являются четкими сферическими шариками. Эту проблему можно решить, если при калибровке ориентироваться на максимальный размер аэрозольных частиц, пропускаемых мембраной с конкретным значением размера пор. Пробные исследования по этому направлению (использовали мембраны с размерами пор от 0,2 до 1 мкм) подтвердили возможность реализации данной методики. Максимальный размер пропускаемых частиц соответствует размеру пор мембраны (например: для мембраны с размером пор - 0,4 мкм, максимальный размер прошедших аэрозольных частиц определялся каналом счетчика с диапазоном

0.36.- 0,4 мкм). Данная методика может быть использована для калибровки счетчиков ядер конденсации, работающих в диапазоне аэрозольных частиц от 0,05 до 0,3 мкм. В данном случае сложно использовать латексные частицы в связи с невозможностью их получения с размерами, меньше 0,2 мкм.

Выводы

В процессе выполнения диссертационной работы были получены следующие новые результаты:

1. Экспериментальные данные о распределении пробегов осколков деления в ПЭТФ пленке для шестнадцати масс осколков деления. На основании этих данных получены значения средних пробегов и их дисперсий для указанных масс осколков деления. Средний пробег для среднего легкого и тяжелого осколков составляет 15 и 11 мкм, соответственно. Сделан вывод об оптимальной толщине исходной ПЭТФ пленки для производства трековых мембран реакторным способом - 8 мкм. Впервые получены данные по распределению плотности осколков деления по толщине ПЭТФ пленки с использованием электронной микроскопии.

2. Методами статистического анализа с использованием компьютерного моделирования (метод Монте-Карло) рассчитаны функции распределения пробегов осколков деления в ПЭТФ пленках с учетом реальной геометрии облучения, используемой для производства трековых мембран реакторным способом. Определена доля рассеянных осколков на коллиматоре, составляющая от 5 до 10% от общего числа осколков. Построена усредненная по всем осколкам функция распределения средней длины трека, полученная на основе анализа послойных распределений осколков деления с использованием бета- и гамма- спектрометрии и электронной микроскопии.

3. Методом атомно-силовой микроскопии, экспериментально исследованы размеры латентных треков осколков деления в наборе тонких ПЭТФ пленок. Размер сердцевины трека на поверхности пленки составляет 20-30 нм. Полученные данные свидетельствуют о цилиндрической форме трека.

4. Исследовано влияние сопутствующих облучению факторов (гамма-излучения реактора и температуры в камере облучения) на сенсибилизацию треков осколков деления. Показано, что гамма-излучение от активной зоны реактора может оказывать влияние на сенсибилизацию треков осколков деления. Причем скорость травления треков может возрасти в ~ 20 раз. В тоже время, даже при небольших временах облучения УФ-светом, скорость химического травления образцов, облученных и необлученных ионизирующим излучением, практически не отличаются между собой. Следовательно, ультрафиолетовый свет является более сильным источником сенсибилизации треков ионов в полимерных пленках.

5. Впервые проведено экспериментальное исследование пористой структуры реакторных трековых мембран. Сравнение экспериментальных и расчетных данных по числу наложений пор на поверхности и по глубине мембраны показывает отличие в 2,5 раза. Сравнение числа наложений пор, сохраняющихся по глубине, для реакторных и ускорительных трековых мембран показало преимущество реакторного способа производства над ускорительным в 1,5 раза.

6. Впервые проведено систематическое исследование основных характеристик-(производительность, селективность и прочность) реакторных трековых мембран. Сравнение их с характеристиками ускорительных мембран показывает, что по селективности реакторные мембраны превосходят ускорительные при значениях пористости менее 3%, при пористости более 3% реакторные мембраны не уступают ускорительным. По производительности, реакторные трековые мембраны не уступают, а в случае значений пористости от 6% и выше превосходят ускорительные мембраны. По прочности реакторные трековые мембраны не уступают ускорительным мембранам.

7. Разработана экспериментальная установка для определения параметров трековых мембран (плотность и размер пор (от 0,1 мкм и ниже)) газодинамическим методом. Установка позволяет проводить измерения расхода воздуха через трековые мембраны в молекулярном режиме течения газа.

8. Исходя из полученных данных по селективности реакторных трековых мембран, предложен новый способ применения данных мембран. На базе мембран можно разработать новый метод калибровки счетчиков аэрозольных частиц и разработать технические устройства для его реализации.

Благодарности.

Автор выражает благодарность Фурсову Б.И. и Говердовскому А.А. за постоянное внимание и поддержку проводимых исследований, а также научному руководителю Жданову Г.С.

Автор глубоко благодарен Смирнову Ю.В. за проведение измерений на гамма-спектрометре, Дворяшину A.M. за проведение измерений на электронном микроскопе, Загорскому Д.Л. (ИК РАН, г. Москва) за

проведение измерений на атомно-силовом микроскопе, Голюку СВ. и остальным сотрудникам реактора БР-1О за оказанную помощь при облучении образцов полимерных пленок, Шорину B.C. за помощь и совместную работу, Рыкову В.А., Буднику А.П. и Осипову В.П. за плодотворное сотрудничество и обсуждение полученных результатов. А также сотрудникам отдела 11 и ЗАО "Реатрек" за рекомендации и помощь, оказанную при выполнении работы.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях.

1. Косарев С.А., Туманов А.А. Особенности определения размера пор реакторных трековых мембран с использованием газодинамического метода // Тезисы докладов всероссийской научной конференции "Мембраны - 2001" - Москва - 2-5 октября 2001 - С.58.

2. Kosarev S. A., Tumanov A.A. Features of gas flow through porous structure of reactor track membranes // Annual Report - ObninskiThe State Scientific Center of Russian Federation Institute for Physics and Power Engineering named after acad. A.I.Leipunsky Nuclear Physics Departament - 2001 - P.85-86

3. Жданов Г.С, Сотов М.И., Косарев С.А. и др. Научно-практические основы формирования тонких пористых перегородок (трековых мембран) для отделения плазмы от форменных элементов крови с целью создания высокоэффективных устройств для лечебного и донорского плазмафереза // Сборник трудов регионального конкурса в области естественных наук (грант РФФИ №98-03-03578) - Издательский дом "Эйдос" - Калуга - 2000 -С.169-192

4. Kosarev S.A The learning features of the fission fragments interaction with polymeric compounds // Transactions international youth nuclear congress 2000 - April 9-14 - 2000 - Bratislava - Slovakia - P.38-39

5. Жданов Г.С., Митерев A.M., Косарев С.А. и др. Разработка научно-практических основ создания стерилизующих трековых композитных мембран // Сборник трудов регионального конкурса в области естественных наук - Выпуск 2 - Издательский дом "Эйдос" - Калуга -2001-С.250-267

6. Загорский Д.Л., Виленский А.И., Жданов Г.С., Косарев С.А., Первое Н.В., Мчедлишвили Б.В. Исследование методом атомно-силовой микроскопии треков в полимерных пленках // Труды XII Международного совещания "Радиационная физика твердого тела" - Севастополь - 2002 С.36-41

7. Zagorski D.L., Vilensky A.I., Bushuev D.O., Pervov N.A., Kosarev S.A and Zhdanov G.S. Microscopic Investigation of fission fragments tracks in polymer films //21 International Conference on Nuclear Tracks in solids (ICNTS 21) -October 21 -25 - 2002 - New Delhi - India - P. 141

8. Zagorski D.L., Vilensky A.I., Kosarev SA, Miterev A.M., Zhdanov G.S., Mchedlishvili B.V. AFM METHOD FOR INVESTIGATION OF IRRADIATED POLYMERS // Radiation Measurements - 2002 -T.36 - P.233-237

9. Zagorski D.L., Vilensky A.I., Kosarev S.A., Zhdanov G.S., Miterev A.M., Mchedlishvili B.V. AFM METHOD FOR INVESTIGATION OF POLYMERS IRRADIATED WITH FISSION FRAGMENTS // Международная конференция Scanning Probe Microscopy - 2003 (Нижний Новгород) -2003 -P.298-300

10. Косарев С.А., Туманов А.А. Измерение пробега осколков деления 235U в тонких лавсановых пленках // Атомная энергия - 2003 - Т.93 - вып.4 -С.315-318.

11. Косарев С.А., Смирнов Ю.В., Туманов А.А. Экспериментальное и расчетное определение пробегов осколков деления U в лавсане // Препринт ГНЦ РФ-ФЭИ - №2968 - 2003 - С. 12

12. Дворяшин A.M., Косарев С.А., Туманов А.А., Фурсов Б И., Шорин B.C. Пробеги и распределение длин треков осколков деления 235U в лавсане // Препринт ГНЦ РФ-ФЭИ - №2979 - 2003 - С.32

13. Жданов Г.С., Косарев'С.А. и др. Разработка научно-практических основ создания стерилизующих трековых композитных мембран // Сборник трудов регионального конкурса в области естественных наук -Выпуск 3 - Издательский дом "Эйдос" - Калуга - 2001 - С.288-296

заказ № 1075 от 10.03.2004 г. тираж 25 экз.

249037 Россия, Калужская обл., г. Обнинск, ул. Красных Зорь, д. 26. "Печатный салон", тел.: (08439) 912-84

Р- 5891

Введение.

Глава 1. Способы получения трековых мембран современные представления о формировании иктуре латентных треков тяжелых ионов.

1.1 Способы производства ТМ, и сравнительный анализ основных характеристик получаемых разными способами мембран.

1.1.1. Сравнительный анализ способов производства ТМ.

1.1.2. Структурно-селективные свойства ТМ.

1.1.3. Эксплуатационные свойства.

1.2 Современные представления о формировании и структуре латентных треков тяжелых ионов.

1.2.1. Формирование первичного трека.

1.2.2. Механизмы формирования латентных треков в веществе.

1.2.3. Общие представления о структуре латентных треков в полимерах.

Глава 2. Объекты и методы экспериментальных исследований.

Глава 3. Получение трековых мембран реакторным способом.

3.1. Экспериментальное и расчетное исследование пробегов осколков деления и235 в ПЭТФ.

3.1.1. Экспериментальное исследование распределений осколков деления по толщине пленки.

3.1.2. Расчет пробегов осколков деления в ПЭТФ с учетом реальных условий облучения.

3.2.Латентные треки осколков деления в ПЭТФ.

3.2.1 Деструктирующая способность осколков деления.

3.2.2 Исследование размеров латентных треков осколков деления в ПЭТФ.

3.2.3 Распределение пор в реакторных трековых мембранах по размерам.

3.3.Физико-химическая обработка облученных пленок.

3.3.1. Изучение скорости химического травления пленок, облученных осколками деления и ускоренными ионами.

3.3.2. Исследование процесса сенсибилизации треков осколков деления.

3.3.2.¡.Влияние сопутствующего излучения (п, у, Р), температуры на сенсибилизацию треков осколков деления.

3.3.2.2.Влияние ультрафиолетового света на скорость химического травления латентных треков осколков деления.

Глава 4. Основные свойства и характеристики реакторных трековых < мембран.

4.1 Особенности пористой структуры реакторных трековых мембран.

4.2 Расчетное и экспериментальное исследования пористой структуры реакторных трековых мембран.

4.2.1 Расчетная оценка количества пересекающихся пор в трековой мембране.

4.2.2 Экспериментальное определение перекрывающихся пор.

4.3 Радиационно-гигиенические свойства реакторных трековых мембран.

4.3.1 Состав остаточной активности облученной пленки.

4.3.2 Временная зависимость полной активности.

4.3.3 Выход активности при травлении.

4.3.4 Оценка условий радиационной безопасности реакторных трековых мембран в соответствии с НРБ-99.

4.4 Производительность реакторных трековых мембран.

4.4.1 Описание течения газа через цилиндрическую пору.

4.4.2 Производительность реакторных трековых мембран по воздуху.

4.4.3 Производительность реакторных трековых мембран по воде.

4.5 Селективные свойства реакторных трековых мембран.

4.6 Прочностные характеристики реакторных трековых мембран.

Глава 5. Обсуждение экспериментальных результатов.

Актуальность проблемы. В настоящее время в большинстве процессов разделения жидких и газообразных сред широко используется мембранная технология и, следовательно, большое практическое значение имеет разработка методов получения новых мембран, обладающих различными свойствами. После обнаружения в диэлектриках (в том числе и в полимерах), облученных осколками деления урана (при травлении их в соответствующих реагентах), образования сквозных узких каналов, возникла идея использования этого явления для получения нового типа мембран, получивших позднее название трековых мембран. Первоначально эта идея была реализована фирмой «Ыис1ероге Со.». Трековые мембраны получали на основе поликарбонатных полимерных пленок, облученных осколками деления урана-235.

В 1972 г. в ОИЯИ (г. Дубна) под руководством академика Г.Н. Флерова были начаты работы по созданию способа получения трековых мембран, основанного на использовании ускоренных тяжелых ионов. Были разработаны методы по получению трековых мембран на основе полиэти-лентерефталата (ПЭТФ) с пористой структурой, сопоставимой с трековыми мембранами, получаемыми с использованием осколков деления. В результате, к 1974 г. было реализовано два способа получения трековых мембран. В первом способе облучение полимерной пленки осуществляется осколками деления урана-235, во втором способе - многозарядные ионы ускорителя. В литературе существует достаточно большой объем данных по ускорительным трековым мембранам (способы получения, структурные и эксплуатационные свойства) и практически полностью отсутствует информация по реакторному способу и эксплуатационным характеристикам реакторных трековых мембран.

В конце 80-х годов на базе ГНЦ РФ-ФЭИ (г. Обнинск), начаты исследования по разработке технологии реакторного способа получения трековых мембран на основе ПЭТФ с использованием реактора БР-10 в качестве облучателя. В середине 90-х начат выпуск опытной партии реакторных трековых мембран, а в конце 90-х - промышленный выпуск трековых мембран. При разработке этой технологии предполагалось, что трековые мембраны, получаемые реакторным способом, будут иметь лучшие показатели по селективности по сравнению с таковыми, при ускорительном способе. Основой такого предположения послужили следующие обстоятельства.

При облучении на ускорителе ионы входят в пленку под одним и тем же углом. Вследствие стохастической природы излучения, образующиеся треки случайным образом распределены друг относительно друга. В результате расстояние между отдельными треками может оказаться настолько малым, что после травления несколько пор могут перекрыться. Вследствие этого образуется сквозной канал большего размера, чем размер отдельной поры. Дисперсия пор по диаметру ухудшает качество мембраны. Поэтому для снижения влияния этого фактора приходится вводить дополнительные устройства, способствующие изменению углов входа ионов в пленку с тем, чтобы исключить перекрытие пор по всей толщине пленки.

При облучении на реакторе введение дополнительных устройств не требуется. В силу природы деления углы вылета осколков деления из источника имеют изотропное распределение. Поэтому осколки деления в пленку входят под разными углами в диапазоне значений, определенных конструкцией коллиматора. Перекрытие пор, сохраняющее по глубине мембраны, становится маловероятным.

При реакторном способе производства достигается значительно более равномерное облучение полотна полимерной пленки, чем в ускорительном способе, где используется узкий сканирующий пучок ионов. К преимуществам реакторного способа можно отнести также простоту устройства для формирования пучка осколков деления.

Вместе с тем реакторный способ не лишен недостатков. Основным недостатком является возможность радиоактивного загрязнения мембраны вследствие торможения ряда осколков в пределах толщины пленки. Кроме того, при реакторном способе облучения полимерная пленка подвергается дополнительному воздействию гамма-излучения, идущего из активной зоны реактора.

При разработке технологии получения трековых мембран реакторным способом потребовалось решить комплекс задач, относящихся к проблеме изучения влияния различных факторов на свойства трековой мембраны.

Цель работы - изучение особенностей реакторного способа получения трековых мембран и их основных свойств.

Научная новизна

1. С использованием набора пленок разной толщины экспериментально изучено распределение осколков деления урана-235 по толщине лавсановой пленки для 16-ти масс осколков. Определены экспериментальные значения пробегов для среднего осколка легкой группы и среднего ос* колка тяжелой группы. На основании полученных данных (с учетом диаметров требуемых пор) определена оптимальная толщина исходной пленки, при облучении которой радиоактивное загрязнение не превышает допустимых пределов, определенных нормативными документами.

2. Разработана полуэмпирическая модель, описывающая распределение осколков деления по пробегам в полимерной пленке в зависимости от условии эксперимента. На основании проведенных расчетов определена доля рассеянных осколков на коллиматоре. Из анализа распределений осколков деления, полученных различными методами (бета- и гамма-спектрометрия, электронный микроскоп), определена усредненная по всему спектру осколков деления функция распределения средней длины трека.

3. Изучено распределение размеров латентных треков осколков деления по толщине полимерной пленки. Размеры латентных треков составляют ~ 20-30 нм на поверхности пленки. Предположено, что трек имеет цилиндрическую форму.

4. Исследовано распределение пор по размерам на поверхности реакторных трековых мембран. Показано, что данное распределение описывается функцией Гаусса и имеет дисперсию размеров пор не более 7%. Показано, что профиль пор имеет цилиндрическую форму.

5. Изучено влияние сопутствующих облучению факторов (гамма- излучение и температура в камере облучения) на сенсибилизацию треков осколков деления. Показано, что гамма-излучение от активной зоны реактора оказывает влияние на сенсибилизацию треков осколков деления (скорость травления треков возрастает до 20-ти раз).

6. Изучено влияние УФ-излучения на избирательность травления треков. Показано, что для достижения максимальной скорости травления треков осколков деления достаточно 30-ти минутного сенсибилизирующего воздействия УФ-света (при 30-ти и 60-ти минутном воздействии УФ-света скорости травления не отличаются между собой ~ 0,07 мкм/мин). Показано, что ультрафиолетовый свет является более сильным источником сенсибилизации треков ионов в полимерных пленках, по сравнению с гамма-излучением.

7. Исследовано число перекрывающихся пор на поверхности трековой мембраны и сохраняющихся по глубине мембраны. Сравнительный анализ числа перекрытых пор, сохраняющихся по всей глубине мембраны, для реакторных и ускорительных трековых мембран, показал, что при реакторном способе производства образование перекрытых пор снижается -1,5 раза.

8. Систематически исследованы основные характеристики (производительность, селективность, прочность) реакторных трековых мембран. Показано, что селективность реакторных трековых мембран составляет 90-95%. Показано, что селективность реакторных мембран выше ускорительных при значениях пористости менее 3%, а при пористости более

3% селективность реакторных и ускорительных мембран одинакова. По производительности, реакторные трековые мембраны не уступают, а в случае пористости ~ 6% и выше превосходят ускорительные мембраны. По прочности реакторные трековые мембраны при одинаковой толщине исходной полимерной пленки сопоставимы с ускорительными мембранами.

Практическая значимость Результаты проведенного исследования нашли практическое применение при реализации производства трековых мембран реакторным способом. На основе экспериментальной зависимости распределения радиоактивных изотопов по толщине пленки сформулированы условия облучения полимерной пленки (толщина исходной пленки, время облучения). Определены условия, при которых применение трековой мембраны, полученной реакторным способом, предпочтительней, по сравнению с мембраной, полученной ускорительным способом. В частности, в силу более высокой селективности на базе трековых мембран можно разработать новый метод калибровки счетчиков аэрозольных частиц и разработать технические устройства для его реализации. Результаты и основные положения, выносимые на защиту.

1. Распределение осколков деления урана-235 по толщине ПЭТФ пленки. Значения средних пробегов и их дисперсий для указанных масс осколков деления (средний пробег для средних легкого и тяжелого осколков составляет 15 и 11 мкм соответственно). Результаты компьютерного моделирования распределения пробегов осколков деления 235и в ПЭТФ пленках с учетом реальной геометрии облучения, используемой для производства трековых мембран реакторным способом, позволившие определить среднюю длину трека осколков деления в лавсане и оптимальную толщину исходной полимерной пленки для производства трековых мембран реакторным способом - 8 мкм.

2. Размеры латентных треков осколков деления в ПЭТФ: 20-30 нм на стороне входа осколков деления в пленку. Форма профиля трека по глубине пленки - практически цилиндрическая. Распределение пор по размерам на поверхности реакторной трековой мембраны, описываемое функцией Гаусса с дисперсией ~ 6-1%.

3. Влияние сопутствующих облучению факторов (гамма- излучение и температура облучения) и дополнительного УФ-облучения на сенсибилизацию треков осколков деления. УФ-свет является более сильным источником сенсибилизирующего воздействия в следствии большей по

АЛ глощенной энергии, чем при воздействии гамма-излучения (1,37 10 и 6 1019 эВ/г, соответственно).

4. Структурные свойства реакторных трековых мембран (число муль-типор, находящихся на поверхности трековой мембраны и сохраняющихся по глубине мембраны). Число мультипор на поверхности мембраны (~ 30%) существенно превышает число мультипор, сохраняющихся по глубине (~ 0,5%), для одной и той же мембраны. Число мультипор, сохраняющихся по глубине, при реакторном способе производства в 1,5 раза меньше, чем при ускорительном.

5. Основные характеристики реакторных трековых мембран (селективность, производительность и прочность) и результаты сравнения характеристик реакторных и ускорительных трековых мембран, позволившие определить области преимущества того или иного способа получения трековых мембран.

6. Установка для определения параметров трековых мембран (размер и плотность пор, производительность) с ультра малыми размерами (менее 0,1 мкм).

Апробация работы Результаты работы были представлены на Международном молодежном конгрессе (Братислава, 2000 г.), на всероссийской научной конференции "Мембраны - 2001" (Москва 2001 г.), на двенадцатом международном совещании "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 2002 г.), на 21-ой Международной конференции по ядерным трекам в материалах (Дели, 2002 г.), на Международной конференции Scan* ning Probe Microscopy - 2003 (Нижний Новгород, 2003 г.).

Публикации по материалам диссертации.

По материалам диссертации опубликовано 7 статей и препринтов (см. ссылки в списке литературы: 96, 97, 105, 114, 120, 121, 122) и 6 докладов на различных конференциях (см. ссылки в списке литературы: 94, 103, 104, 106, 117, 118).

Лично автором

1. Проведено экспериментальное изучение распределений осколков деления U по толщине полимерной пленки и даны рекомендации по выбору оптимальной толщины исходной пленки с целью обеспечения радиационной безопасности трековых мембран.

2. Совместно, методами статистического анализа с использованием компьютерного моделирования (метод Монте-Карло) рассчитаны функции распределения пробегов осколков деления 235U в лавсановых пленках с учетом реальной геометрии облучения, используемой для производства трековых мембран реакторным способом, и получена усредненная по всем осколкам функция распределения средней длины трека.

3. Исследованы, методом атомно-силовой микроскопии, размеры латент-* ных треков осколков деления в полимерных пленках.

4. Исследовано влияние сопутствующих облучению факторов (гамма- излучения реактора и температуры в камере облучения) и УФ-света на сенсибилизацию треков осколков деления.

5. Проведено экспериментальное и расчетное исследование пористой структуры реакторных трековых мембран.

6. Проведено систематическое исследование основных характеристик (производительность, селективность и прочность) реакторных трековых мембран и сравнение их с характеристиками ускорительных трековых мембран.

7. Разработана экспериментальная установка для определения параметров трековых мембран (плотность и размер пор (от 0,1 мкм и ниже)) газодинамическим методом в молекулярном режиме течения газа.

8. Предложен новый способ применения трековых мембран. На базе трековых мембран можно разработать новый метод калибровки счетчиков аэрозольных частиц и разработать технические устройства для его реализации.

Структура работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

• результаты работы [95] (8 мкм) О результаты настоящей работы (8 мкм) А результаты настоящей работы (12 мкм) -результаты расчета по формуле Всй-Вигиера *

I I I 11 I-1 I I I М 11

1 10

100 1000 Время выдержки, час

Рис. 4.3 Спад полной активности облученных пленок в зависимости от времени хранения.

В работе [95] утверждается, что основной вклад в полную активность вносят осколки деления с малой кинетической энергией (из-за рассеяния на стенках коллиматора), застревающие в пленке (до 70% от общей активности), остальную часть составляют аэрозольная и активационная компоненты, составляющие, примерно, по 15% от общей активности.

Причем аэрозольная компонента активности должна полностью удаляться при небольшом травлении поверхности пленки. В настоящей работе обнаружено, что аэрозольная компонента составляет не более 10% (активность первого слоя в наборе облученных 3-х пленок составляет 10% от суммарной активности всех слоев набора) от общей активности и полностью исчезает при травлении пленки на толщину не более 0,1 мкм, что полностью согласуется с выводами работы [95].

4.3.3. Выход активности при травлении.

Для исследования выхода активности из полимерной пленки при травлении были проведены экспериментальные измерения на бета-счетчике образцов пленок, толщиной 12 мкм, подвергнутых травлению с различными временами (рисунок 4.4). Все данные нормированы на величину активности облученного образца. К В о к са к ез э с о

120

100

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Размер пор мембраны, мкм

Рис. 4.4 Спад активности пленки при различных временах травления.

Как видно, по мере травления наблюдается заметный спад активности, причем, при стравливании слоя пленки, толщиной 3 и более мкм активность пленки исчезает полностью. С другой стороны, активность пленок, толщиной 8 мкм, после 2,5-3 лет выдержки соответствует фону, т.е. полностью отсутствует. Этот факт дает право утверждать, что активность пленок толщиной 12 мкм, после аналогичного времени выдержки, обусловлена исключительно активностью долгоживущих

144*-> |37 одч осколков деления ( Се, Сб и Бг), застрявших в пленке. О том, что число таких осколков может достигать от 20 до 50% от их общего числа, говорят данные по распределениям осколков деления по толщине лавсановой пленки и данные по измерениям плотности пор на входе и выходе из пленки, полученные при помощи электронного микроскопа (таблица 4.3).

Заключение

В процессе выполнения диссертационной работы были получены следующие новые результаты:

1. Экспериментальные данные о распределении пробегов осколков деления в ПЭТФ пленке для шестнадцати масс осколков деления. На основании этих данных получены значения средних пробегов и их дисперсий для указанных масс осколков деления. Средний пробег для среднего легкого и тяжелого осколков составляет 15 и И мкм, соответственно. Сделан вывод об оптимальной толщине исходной ПЭТФ пленки для производства трековых мембран реакторным способом - 8 мкм. Впервые получены данные по распределению плотности осколков деления по толщине ПЭТФ пленки с использованием электронной микроскопии.

2. Методами статистического анализа с использованием компьютерного моделирования (метод Монте-Карло) рассчитаны функции распределения пробегов осколков деления и в ПЭТФ пленках с учетом реальной геометрии облучения, используемой для производства трековых мембран реакторным способом. Определена доля рассеянных осколков на коллиматоре, составляющая от 5 до 10% от общего числа осколков. Построена усредненная по всем осколкам функция распределения средней длины трека, полученная на основе анализа послойных распределений осколков деления с использованием бета- и гамма- спектрометрии и электронной микроскопии.

3. Методом атомно-силовой микроскопии, экспериментально исследованы размеры латентных треков осколков деления в наборе тонких ПЭТФ пленок. Размер сердцевины трека на поверхности пленки составляет 20-30 нм. Полученные данные свидетельствуют о цилиндрической форме трека.

4. Исследовано влияние сопутствующих облучению факторов (гамма-излучения реактора и температуры в камере облучения) на сенсибилизацию треков осколков деления. Показано, что гамма-излучение от активной зоны реактора может оказывать влияние на сенсибилизацию треков осколков деления. Причем скорость травления треков может возрасти в ~ 20 раз. В тоже время, даже при небольших временах облучения УФ-светом, скорость химического травления образцов, облученных и необлученных ионизирующим излучением, практически не отличаются между собой. Следовательно, ультрафиолетовый свет является более сильным источником сенсибилизации треков ионов в полимерных пленках.

5. Впервые проведено экспериментальное исследование пористой структуры реакторных трековых мембран. Сравнение экспериментальных и расчетных данных по числу наложений пор на поверхности и по глубине мембраны показывает отличие в 2,5 раза. Сравнение числа наложений пор, сохраняющихся по глубине, для реакторных и ускорительных трековых мембран показало преимущество реакторного способа производства над ускорительным в 1,5 раза.

6. Впервые проведено систематическое исследование основных характеристик (производительность, селективность и прочность) реакторных трековых мембран. Сравнение их с характеристиками ускорительных мембран показывает, что по селективности реакторные мембраны превосходят ускорительные при значениях пористости менее 3%, при пористости более 3% реакторные мембраны не уступают ускорительным. По производительности, реакторные трековые мембраны не уступают, а в случае значений пористости от 6% и выше превосходят ускорительные мембраны. По прочности реакторные трековые мембраны не уступают ускорительным мембранам.

7. Разработана экспериментальная установка для определения параметров трековых мембран (плотность и размер пор (от 0,1 мкм и ниже)) газодинамическим методом. Установка позволяет проводить измерения расхода воздуха через трековые мембраны в молекулярном режиме течения газа.

8. Исходя из полученных данных по селективности реакторных трековых мембран, предложен новый способ применения данных мембран. На базе мембран можно разработать новый метод калибровки счетчиков аэрозольных частиц и разработать технические устройства для его реализации.

Благодарности.

Автор выражает благодарность Фурсову Б.И. и Говердовскому A.A. за постоянное внимание и поддержку проводимых исследований, а также научному руководителю Жданову Г.С.

Автор глубоко благодарен Смирнову Ю.В. за проведение измерений на гамма-спектрометре, Дворяшину A.M. за проведение измерений на электронном микроскопе, Загорскому Д.Л. (ИК РАН, г. Москва) за проведение измерений на атомно-силовом микроскопе, Голюку C.B. и остальным сотрудникам реактора БР-10 за оказанную помощь при облучении образцов полимерных пленок, Шорину B.C. за помощь и совместную работу, Рыкову В.А., Буднику А.П. и Осипову В.П. за плодотворное сотрудничество и обсуждение полученных результатов. А также сотрудникам отдела 11 и ЗАО "Реатрек" за рекомендации и помощь, оказанную при выполнении работы.

1. Price Р.В., Walker R.M. Molecular sieves and method for producing same // Pat. USA № 3303085 - 1962

2. Price P.B., Walker R.M. Chemical etching of charged particle tracks // J. Appl. Phys. 1962-33 - p.3407-3412

3. Флеров Г.Н. Синтез сверхтяжелых элементов и применение методов ядерной физики в смежных областях // Вестник АН СССР 1984 - № 4 -стр.35-48

4. Флеров Г.Н., Барашенков B.C. Практические применения пучков тяжелых ионов // УФН 1974 - Т.114 - №2 - стр.351

5. Гангрский Ю.П., Марков Б.Н., Перелыгин В.П. Регистрация и спектрометрия осколков деления // Москва. Энергоиздат. 1981.

6. Казанский Ю.В., Абрамов А.И., Матусевич Е.С. Основы экспериментальных методов ядерной физики // Москва. Энергоатомиздат. 1985.

7. Мухин К.Н. Введение в ядерную физику // Москва. Госатомиздат. 1963.

8. Савинский А.К. Взаимодействие электронов с тканеэквивалентными средами// Энергоиздат. 1984.

9. Рыков В.А. Равновесные и неравновесные потери энергии осколков деления в тонких пленках // Препринт ФЭИ-2612 1997 - С. 32

10. O.Brown M.D. and Moak C.D. Stopping powers of some solids for 30-90 MeV U238 ions // Phys. Rev. В 1972 - Vol.6 - N.l - P.90-94.

11. Pierce Т.Е., Blann M. A semiempirical stopping power theory for heavy ions in gases and solids // Phys. Rev. В -1968 Vol.173 - P.390-405.

12. Ландау Л.Ф., Лившиц E.M. Квантовая механика // М:Наука 1974.

13. Экспериментальная ядерная физика. // Под редакцией Э. Сегре, Т.1. Перевод с английского, М.Издательство иностранной литературы -1955.

14. Кумахов М.А., Комаров Ф.Ф. Энергетические потери и пробеги ионов в твердых телах // Минск Издательство БГУ - 1979.

15. Endo К., Doke Т. Calibration of plastic nuclear track detectors for identification of heavy charged nuclei using fission fragments // Nucl. Instruments and Methods 1973 - v.l 11 - №1 - p.29-37.

16. Третьякова С.П. Диэлектрические детекторы, использование их в экспериментальной ядерной физике: диссертация на соискание ученой степени доктора физико-матеметических наук: Дубна 1989 - С.238

17. Дюранни С., Балл Р. Твердотельные ядерные детекторы // М: Энергоатомиздат 1990 - С.32-85.

18. Schlenk В., Somogyi G., Valek A. A study on the etching properties of electron-irradiated plastic track detectors // Rad. Effects 1975- №24 -P.247-253.

19. Митерев A.M. Влияние условий облучения на образование многотрековых сквозных каналов в полимерных пленках. // Химия высоких энергий 1998 - Т.32 - №3 - с. 188-193.

20. Калашников Н.П., Ремизович B.C., Рязанов М.И. Столкновения быстрых заряженных частиц в твердых телах // Москва Атомиздат -1980.

21. Andersen Н.Н., Bottiger J., Knudsen H., Petersen P.M. Multiple Scattering of Heavy Ions of keV Energies Transmitted through Thin Films // Phys.Rev. A.-1974- v.lO-p.1568

22. Архипов Е.П., Готт Ю.В. Рассеяние медленных протонов в веществе // Атомная энергия Т.31 - вып.5 - 1971 - С.477-480ft 25.Митерев A.M. Энергетические потери и пробеги тяжелых ионов ваморфных средах // Химия высоких энергий 1996 - том 30 - №6 -с.414-417

23. Neestor R.Arista Energy loss of ions in solids: non-linear calculations for slow and swift ions // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В -146 (2002) -P.468-474.

24. Ремизович B.C., Рогозкин Д.Б.ДО Рязанов М.И. Аналитическое * описание торможения быстрых заряженных частиц в веществе //

25. Физика элементарных частиц и атомного ядра 1986 - Том 17 - вып.5 -С.929-981

26. J.F.Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark The Stopping and Ranges of Ions in Solids // Pergamon Press New York -1985

27. Brandt W.and Kitagawa M. Effective stopping-power charges of swift ions in condensed matter// Phys. Rev. В -1982 Vol.25 - N.9 - P.5631-5637.

28. Benton E.V., Nix W.D. The restricted energy loss criterion for registration of charged particles in plastics // Nucl. Instr. and Meth. 67 - (1959) - P.343-347.

29. Northcliffe L.C., Schilling R.F. Range and Stopping-Power Tables for Heavy Ions // Nucl. Data Tables 1970 - V.A7 - P.233-464.

30. Geissel H., Armbruster P., Kitahara T. et.al. Energy Loss of Heavy Particles % in Solid Materials // Nucl. Instr. and Meth. 170 - (1980) - P.217-222.

31. Hu Bitao, Qi Zhong Stopping powers of Pd, Lu and Gd for 1.0-5.0 MeV Li7 ions // Nucl. Instr. and Meth. В 145 - (1998) - P.288-292.

32. Good W.M. and Wollan E.O. Range and Range Dispersion of Specific

33. Fission Fragments // Phys.Rev 1956 - v. 10 - №1 - P.249-253

34. Готт Ю.В. Взаимодействие частиц с веществом в плазменных исследованиях // Москва Атомиздат - 1978

35. Насыров Ф., Линев С.В. Прохождение осколков деления U235 через Н2, D2, Не, N2, Аг, Кг, Хе. // Атомная энергия Том 20 - вып.6 - 1966 -С.464-468

36. Guttner К., Hofmann S., Marx D., Munzenberg G. Range and rangestraggling of heavy ion in solids // Nucl. Instr. and Meth. В — 149 (1977) -P.413-417.

37. Маренный A.M. Диэлектрические трековые детекторы в радиационно-физическом и радио-биологическом эксперименте // Москва -Энергоатомиздат 1987.*

38. Митерев A.M., Каплан И.Г., Борисов Е.А. Структура трека ^ многозарядного иона // Химия высоких энергий -1974 №8 - С.537-542

39. Luck Н.В. Mechanism of Particle Track Etching in Polymeric Nuclear Track Detectors // Nucl. Instr. and Meth. В 202 - №3 - (1982) - P.497-501.

40. Katz R., Kobetich E.J. Formation of etchable tracks in dielectrics // Phys.Rev. 1968 - V. 170 - P.401-405

41. Митерев A.M. Расчет характеристик треков тяжелых ионов в аморфных средах // Химия высоких энергий -1997 том 31 - №3 - С. 197-202

42. Апель П.Ю. Треки многозарядных ионов в полимерах : диссертация на соискание ученой степени доктора химических наук, Москва 1998 -С.192

43. Виленский А.И., Жданов Г.С. Химические изменения в области треков полиэтилентерефталата, облученном ионами ксенона // Химия высоких энергий 1998 - Т.32 - № 2 - С.112-115.

44. Флейшер P.JI., Прайс П.Б., Уокер P.M. Треки заряженных частиц в твердых телах. Принципы и приложения // Перевод с английского. М: Энергоиздат 1981 - С.11-113.

45. Seitz F., Koehler J.S. Displacement of atoms during irradiations // Solid State Phys. 1956 - 2 - P.305-448.

46. Chadderton L.T., Morgan D.V., Torrens I. McC., Van Vliet D. On the electron microscopy of fission fragments damage // Phil. Mag. 1966 - 13 -P.185-195.

47. Воробьева И.В., Гегузин Я.Е., Монастыренко B.E., Перелыгин В.П. Формирование поверхностных треков тяжелым ионом в твердых телах механизмом "ударной волны" // Физика твердого тела 1984 - Том 26 -вып.7 - С.1964-1968

48. Гольданский В.И., Ланцбург Е.Я., Ямпольский H.A. О гидродинамическом эффекте при прохождении осколков деления через конденсированные среды // Письма в ЖЭТФ 1975 - том 21 - вып.6 -С.365-367

49. Сухоносов В.Я., Каплан И.Г. Возбуждение ударных волн в воде при облучении ее быстрыми электронами // Химия высоких энергий 1994 -том 28 - №3 - С.214-217

50. Серегин A.A., Серегина Е.А. Образование ударных волн при торможении осколков деления ядер урана-235 в жидкости // Химия высоких энергий 2001 - том 35 - №4 - С.305-310

51. Apel Р., Schulz A., Spohr R., Trautmann С. and Vutsadakiss V. Track sizeand track structure in polymer irradiated by heavy ions // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В -146 (1998) - P.468-474.

52. Апель П.Ю., Третьякова С.П. Изучение процессов травления следов тяжелых заряженных частиц кондуктометрическим методом // Приборы и техника эксперимента 1980 - №3 - С.58-61

53. Апель П.Ю. Кондуктометрические исследования структуры треков * многозарядных ионов в различных полимерах // Химия высокихэнергий 1991 - Т.25 - №2 - С.132-137

54. Митерев A.M. Теоретические представления о формировании и эволюции треков заряженных частиц // Успехи физических наук 2002 -Том 172 -№10-С.1131-1164

55. АС. 574044 Способ изготовления микрофильтров // Флеров Г.Н., Барашенков B.C., Третьякова С.П., Щеголев В.А. Приор. 15.02.91

56. Патент РФ 2077938. Способ изготовления трековых мембран. Оганесян Ю.Ц., Дмитриев С.Н, Дидык А.Ю., Апель П.Ю. Приор. 27.04.97

57. Патент РФ 2054302 Способ изготовления фильтрующего материала. Алдошин A.C., Барсуков И.Б., Воробьев Е.Д., Кузнецов В.И. Приор. 20.02.96

58. Гагарин Ю.Ф. и др. // Журнал физ. Химии 1978 - №1 - С.220. бб.Золотарев П.П., Мчедлишвили Б.В. // Журнал физ. Химии - 1980 - №11- С.2946.р

59. Черкасов А.Н. и др. // Коллоидный журнал 1978 - Т.40 - №6 - С.1155.

60. Мчедлишвили Б.В., Коликов В.М., Флеров Г.Н. и др. Изучение процессов фильтрации коллоидных и биологических суспензий через ядерные фильтры // Коллоидный журнал 1978 - Т. 15 - №1 - С.59-63.

61. Булыгин А.Н., Третьякова С.П., Козлова Т.И. и др. О влиянии соотношения частиц и поры на селективность мембраны // Коллоидный журнал 1978 - Т. 15 - №6 - Ср. 1155-1160.

62. Fischer В.Е., Spohr R. // Revs Mod. Phys. 1983 - v.55 - N.4 - p.907.

63. Ширкова B.B. Физико-химические основы технологии получения трековых мембран из поливинилидентофторида и его сополимеров: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук- Москва 1995 - стр.112

64. Brovkov V.A., Makarov O.A., Mchedlichvili B.V., Pindyurin V.F., Timchenko N.A. The selective properties of regular track membranes // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. A 359 - (1995) - P. 409-411.

65. Мчедлешвили Б.В., Флеров Г.Н. Ядерные фильтры: новый класс микрофильтрационных мембран в прецизионном разделении коллоидных растворов // Журнал Всесоюзного Химического общества -том XXXII №6 - 1987 - С.641-647

66. Карбахш М., Перль X. Мембранные процессы в медицине и биотехнологии // Журнал Всесоюзного Химического общества том ХХХП - №6 - 1987 - С.669-673

67. Медведев М.Н. Сцинтилляционные детекторы // Москва -Атомиздат- 1977

68. Панов Е.А. Практическая гамма-спектрометрия на атомных станциях // Москва Энергоатомиздат - 1990

69. YV 77. Альфа-, Бета- и Гамма-Спектрометрия // Под редакцией К. Зигбана

70. Т.1 Перевод с английского - Москва - Атомиздат -1969

71. ТОО ГРИН СТАР, Москва, 1997, стр.23, www.greenstar.ru

72. Государственная система обеспечения единства измерений. "Активность радионуклидов в объёмных образцах. Методика выполнения измерений на гамма-спектрометре" // Государственный комитет СССР по управлению качеством продукции и стандартам 1991-стр.17

73. Методика выполнения измерений содержания гамма-излучающих радионуклидов на сцинтилляционных и полупроводниковых гамма-спектрометрах // Обнинск 1994 - стр.13

74. Виленский А.И., Толстикова A.JI. Исследование процесса образования пор при травлении латентных треков ускоренных тяжелых ионов в полиэтилентерефталате по данным атомно-силовоймикроскопии // Изв. АН Сер. хим. -1999 - № б - С.1115-1118.

75. Мулдер М. Введение в мембранную технологию И Перевод с английского Москва - Мир - 1999.

76. Мембраны полимерные. Метод определения точки пузырька плоских мембран. ГОСТ Р 50516-93.

77. Дэшман С. Научные основы вакуумной техники // перевод с

78. V английского Москва - Мир - 1964.

79. Исследование особенностей опытно-промышленной технологии изготовления трековых мембран из полиэтилентерефталата и полипропилена реакторным и ускорительным методами. Туманов A.A. и др. Отчет ГНЦ РФ-ФЭИ (промежуточный), №9316,1996, стр.24

80. Фурсов Б.И., Аникин Г.В., Большое В.И., Жданов Г.С., Красавина

81. Т.А., Нестеров В.Г., Туманов A.A., Абрамов П.А., Загорский Д.Л., Нечаев А.Н., Мчедлишвили Б.В., Сергеев A.B. // Сб. докладов

82. Всероссийской научной конференции «Мембраны -98» 5- 10 октября 1998 - М. ИНХС РАН - С. 139.

83. Исследование активации и радиационной стойкости полимерных пленок в поле излучения реактора. Нестеров В.Г. и др. Отчет ГНЦ РФ-ФЭИ, №8157,1992, С.39

84. Теплых В.Ф., Платыгина Е.В., Петржак К.А. Пробег продуктов с А=131-136 при делении 237Np, 243Am реакторными, 233U, 235U и 239Pu тепловыми нейтронами // Атомная энергия Т.84 - вып.4 - 1998 -С.353-356.

85. Prakash S., Manohar S., Dange S. e.a. Kinetic-energy distribution in the thermal neutron fission of 233U and 239Pu // J inorg. Nucl. Chem. 1972 -v.34 - №9, - P.2685-2697.

86. Gordon G.E., Harvey J.W. and Nakahara H. // Nucleonics- 24- 1966- P. 62

87. Straede A. Neutron induced fission of U235: Ph.D. thesis Geel - Belgium - 1985.

88. Шорин B.C. Влияние углового разброса ионного пучка на статистику ядерных пор в трековых мембранах // Препринт ФЭИ №2877 2001.

89. Гусев Н.Г., Дмитриев П.П. Радиоактивные цепочки // Москва -Энергоатомиздат -1988

90. Kosarev S.A. The learning features of the fission fragments interaction with polymeric compounds // Transactions international youth nuclear congress 2000 April 9-14 - 2000 - Bratislava - Slovakia - P.38-39

91. Исследование активации полимерных пленок при реакторном способе изготовления ядерных мембран. Нестеров В.Г. и др. Отчет ГНЦ РФ-ФЭИ, №7899,1991, стр.13

92. Косарев С.А., Туманов А.А. Измерение пробега осколков деления 235U в тонких лавсановых пленках // Атомная энергия 2003 - Т.93 -вып.4-С.315-318.

93. Дворяшин A.M., Косарев С.А., Туманов А.А., Фурсов Б.И., Шорин B.C. ПРОБЕГИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИН ТРЕКОВ ОСКОЛКОВ ДЕЛЕНИЯ 235U В ЛАВСАНЕ // Препринт ГНЦ РФ-ФЭИ №2979 - 2003 - С.32

94. Рыков В.А. Прохождение осколков деления через вещество // Часть 1. Основные явления. Ионные заряды - Обнинск - 1997- 44 стр.

95. Рыков В.А. Измерение неравновесных ионных зарядов осколков деления // Препринт ФЭИ 1995 - №2472 - С. 20.

96. Исследования по оптимизации технологии производства трековых мембран из полиэтилентерефталата, подготовка опытных образцов для сертификации. Туманов А.А. и др. Отчет ГНЦ РФ-ФЭИ, №9463,1997, стр.22

97. Разработка перспективных трековых фильтрующих мембран на базе реакторной технологии. Туманов А.А. и др. Отчет ГНЦ РФ-ФЭЙ, №9630,1997, стр.32

98. Apel P.Yu., Didyk A.Yu., Fursov B.I., Kravets L.I., Nesterov V.G., Zhdanov G.S. Particle track detection and relaxation transition in polymer // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. В 105 - (1995) - P.91-96.

99. Zagorski D.L., Vilensky A.I., Kosarev S.A., Miterev A.M., Zhdanov G.S., Mchedlishvili B.V. AFM METHOD FOR

100. VESTIGATION OF IRRADIATED POLYMERS // Radiation Measurements 2002 -T.36 - P.233-237

101. Исследование особенностей опытно-промышленной технологии изготовления трековых мембран из полиэтилентерефталата и полипропилена реакторным и ускорительным методами. Туманов A.A. и др. Отчет ГНЦ РФ-ФЭИ (промежуточный), №9316,1996, стр.24

102. Исследование по усовершенствованию реактора БР-10 с целью повышения эффективности и надежности его работы. Физико-техническая записка реактора БР-10 усовершенствованной конструкции. Аристархов H.H. и др. №08876, 1982 г.

103. Третьякова С.П., Акапьев Г.Н, Самойлова Л.И. и др. Применение ионов аргона для изготовления ядерных фильтров // Атомная Энергия 1977 - Т.42 - вып.5 - С.395-397.

104. Шорин B.C. Статистика ядерных пор на поверхности трековой мембраны // Препринт ФЭИ №2892 2001 - С.24.

105. Шорин B.C. Статистика ядерных пор в реакторных трековых мембранах // Химия Высоких Энергий 2003 - том 37 - №3 - С. 197203.

106. Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Научно-производственное объединение "Тайфун": Счетчик аэрозолей фотоэлектрический Дельта-2. Обнинск 2000, стр.7.

107. Е. Вигнер. Теория ядерных реакторов // Москва Иностранная литература - 1957.

108. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). СП 2.6.1. 758 99 (Издание официальное). Минздрав России - М. - 1999 г. - 116 с.

109. Косарев C.A., Туманов A.A. Особенности определения размера пор реакторных трековых мембран с использованием газодинамического метода // Тезисы докладов всероссийской научной конференции "Мембраны 2001" - Москва - 2 - 5 октября 2001 -С.58.

110. Косарев С. А., Смирнов Ю.В., Туманов A.A. Экспериментальное и расчетное определение пробегов осколков деления U235 в лавсане // Препринт ГНЦ РФ-ФЭИ №2968 - 2003 -С.12