CC BY
11УДК 678.028.296:6787
А.А. Колесников, М.О. Месник
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПУЧКА УСКОРИТЕЛЕН ЭЛЕКТРОНОВ ДЛЯ ВУЛКАНИЗАЦИИ ЭЛАСТОИСКОЖ
(Ивановский государственный химико-технологический университет) e-mail: т.о.теsnik@gmail.com
В статье на основе полученных данных приведены результаты для расчета энергии используемого ускорителя электронов для вулканизации искусственных кож на основе эластомеров
Ключевые слова: дозы электронного облучения, эластоискожи, пленочные материалы
В предыдущей статье [1] представлены экспериментальные данные по определению поглощенных доз при облучении искусственных кож и полимерных покрытий на основе эластомеров и пленочных материалов на основе поливи-нилхлорида. Приведены кривые глубинного распределения поглощенных доз при использовании ускорителей электронов с энергией от 0,5 до 2 Мэв при облучении эластоискож и пленочных материалов.
На основе полученных в предыдущей статье экспериментальных результатов на рис. 1 представлены графические схемы расчета поглощенной дозы с использованием кривой глубинного распределения.
экспериментальную кривую дозного распределения. Она представляет собой часть незаштрихо-ванной площади, которая соответствует оптимальной толщине облучаемого материала, с
^пти
II ф l.B
Рис. 1. Схема для расчета поглощенной энергии в материале по кривой глубинного распределения для средней поглощенной дозы (D)
Fig. 1. Scheme for calculating the energy absorbed in a material on the depth distribution curve for the average absorbed dose (D)
Коэффициент rj характеризует эффективность использования энергии электронов по толщине облучаемого объекта, и представляет часть падающей энергии, которая поглощается внутри материала. Эффективную энергию можно вычислить аналитически, используя соответствующую
$опт. + $подл.
где Sonm - часть площади кривой глубинного распределения поглощенной дозы (КГД), соответствующая оптимальной радиационной толщине облучаемого материала, и представляющая собой полезно используемую энергию электронного пучка; Бф - заштрихованная часть площади КГД, характеризующая потери энергии на фольге; SB -заштрихованная часть площади КГД, характеризующая потери энергии в технологическом воздушном зазоре между фольгой и облучаемым материалом; Б„одл - заштрихованная часть площади КГД, характеризующая потери энергии за материалом (на подложке); 11опт - оптимальная радиационная толщина (поверхностная плотность) облучаемого материала.
Оптимальное значение эффективности использования энергии по толщине облучаемого материала представлены в таблице.
Таблица
Эффективность использования электронного пучка по толщине облучаемого объекта для различных энергий
Table. Use efficiency of electron beam on depth of object under radiation for different energies
Энергия электронов, Мэв Облучаемый материал
Полиэтилен Поливинилхлорид
honK г/см2 11 hom, г/см2 О
0,3 0.016 0,3 0.17 0,28
0,4 0,044 0,56 0,046 0,53
0,5 0,0730 0,67 0,078 0,66
0,6 0,104 0,73 0,113 0,71
0,7 0,133 0,79 0,130 0,76
0,8 0,158 0,80 0,170 0,77
1,0 0,230 0,82 0,210 0,82
2,0 0,650 0,87 0,630 0,84
4,0 1,300 0,88 - -
Расчеты выполнены с учетом энергетических потерь на титановой фольге развертывающего устройства толщиной 50 мкм и 100 мм технологическом воздушном промежутке.
На рис. 2 представлена зависимость эффективности использования электронного пучка от энергии.
Рис. 2. Эффективность электронного пучка по толщине облучаемого материала при honT., Ьф =50 мкм, hB =10 см: коэффициент использования электронного пучка (ij) для средней по
объему дозы (D) Fig. 2. The efficiency of the electron beam across the thickness of the irradiated material at hopt., hf = 50 |im, hb = 10 cm: the utilization factor of the electron beam (ij) for average volume dose (D)
Анализируя указанную зависимость и результаты табличных данных можно сделать следующие выводы:
— с увеличением энергии электронного пучка оптимальная эффективность энергии растет и достигает максимального значения (85-88%) при энергии более 1 Мэв и не зависит от энергии электронов свыше 2 Мэв;
— для электронов менее 0,8 Мэв наблюдается существенное уменьшение эффективности использования энергии из-за рассеяния, потерь энергии на фольге и в воздухе;
— значения g практически одинаковы для большинства полимерных материалов, используемых в производстве искусственных кож.
Соотношение между энергией и толщиной облучаемого материала для полимеров линейно в диапазоне энергий 1-2 Мэв и может быть вычислено по следующей эмпирической формуле:
Е = К Иопт+0.32,
где Е — энергия электронного пучка, Мэв; К — коэффициент учитывающий форму кривой глубинного распределения в зависимости от свойств полимерного материала (КШх=2,5).
Приведенное выражение и выполненные расчеты для определения энергии ускоренных электронов, в зависимости от толщины облучаемого материала, относятся к пучку ускоренных электронов, перпендикулярно падающего на поверхность материала. При облучении искусственных кож и пленочных материалов шириной до 2 м пучок ускоренных электронов падает на облучаемый материал под некоторым углом d. Поэтому, естественно, увеличивается оптимальная толщина на краях материала и, соответственно, энергия электронов должна быть увеличена на ту же величину.
h
homi (KP ) = —-.
cosa
где а— угол падения электронного пучка на краях облучаемого материала.
Как правило, для ускорителей электронов серии ЭЛВ производства института ядерной физики г.Новосибирска угол падения электронного пучка а на краях облучаемого материала составляет порядка 20 % при ширине развертывающего устройства до 1,5 м. В этом случае:
h : 1,06 honT*
Таким образом, в представленной работе приведены результаты для расчета энергии используемого ускорителя электронов для вулканизации эластоискож и резино-технических изделий и оценки коэффициента использования электронного пучка в зависимости от энергии ускорителя.
ЛИТЕРАТУРА
1. Колесников A.A., Месник М.О. // Изв. вузов Химия и хим. технология. 2013. Т. 56. Вып. 6. С. 116-118; Kolesnikov A.A., Mesnik M.O. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 6. P. 116-118 (in Russian).
