1 / 28

Modificari fizico-chimice ale materialelor iradiate

Modificari fizico-chimice ale materialelor iradiate. Ing. Fiz. Valentin Moise. CENTRUL DE IRADIERI TEHNOLOGICE IRASM INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRU FIZICA SI INGINERIE NUCEARA IFIN-HH. IRADIERE TEHNOLOGICA ( RADIATION PROCESSING).

benjamin
Download Presentation

Modificari fizico-chimice ale materialelor iradiate

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Modificari fizico-chimice ale materialelor iradiate Ing. Fiz. Valentin Moise CENTRUL DE IRADIERI TEHNOLOGICE IRASM INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE-DEZVOLTARE PENTRU FIZICA SI INGINERIE NUCEARA IFIN-HH

  2. IRADIERE TEHNOLOGICA (RADIATION PROCESSING) • Modificari obtinute prin iradiere cu radiatii ionizante. (fizice, chimice, biologice) IAEA (International Atomic Energy Agency): una din utilizarile pasnice ale energiei nucleare.

  3. RADIATII IONIZANTE • Radiatii gamma (g) (ex.: 60Co, 137CS)  IRADIATOARE GAMMA • Electroni accerati (EB) • Radiatii X (Rx)  ACCELERATOARE DE ELECTRONI (<10MeV)

  4. INTERACTIA RADIATIEI CU MATERIA IONIZARE  Z-1AX + e- • Z-1AX + e-+ g

  5. Randament radiochimic: nr. molecule (atomi, ioni) transformate, in urma preluarii unei cantitati de energie radianta de 100 eV

  6. STRUCTURI MOLECULARE • SCINDARE (radicali liberi) • RECOMBINARE • EXCITARI (atomice, moleculare) (H2O-> H2O !) • DEGRADARE • POLIMERIZARE • RETICULARE (Experiment/Teorie)

  7. YYY + XXX +…  (polimerizare, reticulare) Incercari fizico-chimice pentru caracterizarea materialului modificat XXX + YYY +…  (sterilizare, decontaminare microbiana) Incercari pentru evaluarea modificarilor Incercari pentru determinarea produsilor de radioliza reziduali (ppm) (toxicitate, bio-compatibilitate)  stabilitate… radicali liberi trapati CALIFICARE LA TRATAMENTUL CU RADIATII IONIZANTE

  8. Incercari fizico-chimice de calificare la tratamentul cu radiatii ionizante la IRASM • Incercari mecanice (plastice) • Incercari de determinare a culorii • Incercari termogravimetrice (STA) • Incercari cromatografice (HPLC, GC/MS) • Incercari de determinare a radicalilor liberi • Incercari de determinare a dozei absorbite

  9. INCERCARI MECANICEIng. Eugen Bratu ECHIPAMENT (2007): Incercari statice • Dispozitiv universal de testare Z005 (Zwick-Roell) • Celula traductor de forta max. 5kN. • Extensometru BTC-EXLONGS 013 (Zwick-Roell). • Software TestXpert (Zwick-Roell Germania). • Laptop HP nw8440. • Presa stantare epruvete ZCP 020 (Zwick-Roell). • Stanta debitare epruvete Incercari dinamice la soc • Dispozitiv universal de masurare a rezilientei (Zwick-Roell).

  10. Tipuri de incercari mecanice • Tractiune SR EN ISO 527-3:2000 (Folie PE) • Compresiune SR EN ISO 3386-1:2002 (Material polimeric alveolar flexibil cu densitate joasa) • Incovoiere SR EN ISO 178:2003 (Polistiren transparent) • Sfasiere/dezlipire SR EN ISO 34-1:2001 (Folie PE) • Rezilienta Charpy EN ISO 179-1:2000 (Polistiren transparent) • Rezilienta Izod SR EN ISO 180:2000(Polistiren transparent)

  11. 0 KGy 50 KGy Incercari la rupere pe hartie cu greutatea specifica de 47,5 g/mp si grosimea de 0.086 mm Experimente realizate (2007) • Incercari pe materiale • neiradiate si iradiate la • 25kGy si 50kGy: • hartie cu greutatea specifica de 80 g/mp si grosimea de 0.1 mm • hartie cu greutatea specifica de 47,5 g/mp si grosimea de 0.086 mm • folie de PE cu grosimea de 0.1 mm

  12. CONCLUZII • Se observa o degradare semnificativa la doze absorbite peste 25 kGy. • Propietatile mecanice nu scad semnificativ pana la doza de sterilizaare, dar devin importante in cazul reiradierii (50 kGy) • Hartia de buna calitate este mai afectata decat cea de slaba calitate. • PE isi pierde flexibilitatea, devenind mai rigida cu cresterea dozei absorbite. • In cazul PE, modificarea propietatilor mecanice nu este atat de mare ca in cazul hartiei (vezi testul de penetrare) • Pentru doze absorbite mai mari de 25 kGy, sunt necesare testari suplimentare. http://www.irasm.ro

  13. DETERMINAREA CULORIIIng. Fiz. Daniel Negut ECHIPAMENT (2007): Colorimetru digital Miniscan XE Plus (Hunterlab) 0: unirradiated (reference) 1: irradiated 25 kGy 2: irradiated 50 kGy

  14. Hârtie (80 g/m2, grosimea 0,1 mm:0, 25 şi 50 kGy) Măsurările s-au efectuat folosind standardul de alb al spectrofotometrului în spatele hârtiei pentru a compensa eventuala neopacitate, în acest caz fiind de interes valorile relative. Folosind spaţiul de culoare CIELCh, se observă că saturaţia C* scade cu creşterea dozei de iradiere, luminozitatea şi nuanţa rămânând neschimbate. Interpretând rezultatele cu ajutorul ecuaţiei dE CMC, diferenţele totale de culoare între proba neiradiată şi cele iradiate sunt vizibile şi proporţionale cu doza absorbită.

  15. PVC (YT2-N granule : 0, 60, 100, 150, 250 kGy. Diametrul granulelor fiind de ordinul milimetrilor, varianţa valorilor măsurate a fost mare. Pentru a compensa s-au efectuat câte 20 de măsurări pentru fiecare probă în parte. Parametrul de interes în cazul acesta este indicele de îngălbenire, YI E313 (D65/10), a cărui creştere poate fi asociată cu degradarea materialului. În urma iradierii, indicele de îngălbenire a crescut într-o proporţionalitate directă cu doza absorbită, sugerând degradarea acestui tip de PVC. http://www.irasm.ro

  16. Materiale pentru pictură pe lemn • Pigmenţi (pudră: 11 şi 37 kGy) • Pigmenţii care nu au manifestat schimbări de culoare la iradiere au fost: vermillion, cinnabar, Prussian blue, cadmium yellow, raw Sienna, raw umber, zinc white, lead white, green earth, zinc yellow, pearl gold şi pearl copper. • Schimbări de culoare după iradiere au manifestat: ultramarine, Mars red, minium, raw Sienna şi chrome yellow. Oricum, la aceştia din urmă contribuţia majoră la diferenţa de culoare a fost dată de luminozitate şi saturaţie ceea ce sugerează o posibilă schimbare în conţinutul de apă. • Lemn grunduit • Testele au arătat schimbări semnificative de culoare după iradiere, în principal cauzate de schimbarea culorii prafului de cretă (CaCO3). Totuşi, influenţa acestui strat asupra aspectului picturii este neglijabilă. • Pictura pe lemn • -Probe pictate pe lemn grunduit folosindu-se ca liant tempera şi ca pigmenţi cei care au manifestat diferenţe semnificative de culoare după iradiere. Numai în cazul pigmentului chrome yellow a fost detectată o diferenţă semnificativă, dar mică, de culoare după iradiere. Effects of gamma irradiation on the colour of pigments, D. C. Negut, C. C. Ponta, Rodica M. Georgescu, I. V. Moise, Gh. Niculescu, and A. I. M. Lupu, Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 6618, 66180R (2007).

  17. INCERCARI CROMATOGRAFICEChim. Marian Virgolici, Chim. Mihaela Manea • Cromatograf de gaze GC 6890N (Agilent-2006) echipat cu detector de ionizare in flacara si detector spectrometric de masa 5975 inert MSD • Biblioteca Nist 05 continand spectrele de masa a peste 100 de mii de compusi organici volatili si semivolatili. • - Accesoriu desorbtie termica Unity (Markes-2007) Metode cromatografice GC-MS Desorbtie termica directa a volatilelor din material – condensare – concentrare si separare intr-o singura incercare direct pe materialul polimeric : TD-GC/MS “screening” (utilizand Nist 05 peste 100mii compusi) solventi, aditivi, produsi de degradare termica, monomeri, produsi de radioliza si alti compusi mic moleculari volatili si semivolatili (VOC & SVOC) identificare si cuantificare prin repetarea incercarilor utilizand materiale de referinta pentru compusi tinta de interes

  18. Rezultate TD-GC/MS polimeri PP Neiradiat PP 25kGy PP 50kGy PP 500kGy • Pentru sortul de PP minim aditivat investigat s-au observat in principal trei fenomene direct proportionale cu doza abs: • - Traparea volatilelor datorita reticularii • Cresterea concentratiilor procentuale relative ale produsilor de radioliza in special hidrocarburi liniare • Aparitia unor compusi ciclici, marcari pentru procese radiolitice .

  19. INCERCARI PRIN ANALIZA TERMICAChim. Mihaela Manea, Chim. Marian Virgolici Analizor termic simultan (STA) STA 409 PC Luxx produs de Netzsch Geratebau GmbH (2007), permite efectuarea de incercari prin: • analiza termogravimetrica (TG) • analiza termica diferentiala (DTA) • calorimetrie diferentiala dinamica (DSC) echipat cu platane pentru analiza termica simultana tip: • TG/DTA (domeniu de lucru RT – 1450C) si • TG/DSC (domeniu de lucru RT – 800C) Atmosfera de lucru: inerta, oxidanta sau reducatoare Metode de analiză termică: DSC / DTA TG (TGA) / DTG Schimbări de masă datorate deshidratării, evaporării, descompunerii,interacţiunii cu atmosfera Efecte termice ale unorprocese fizice sauchimice

  20. Rezultate incercari termogravimetrice si calorimetrice polimeri Testele efectuate in azot pe PP prin TG si DSC au aratat o scadere a vitezei de degradare termica si a punctului de topire odata cu cresterea dozei absorbite. Aceste informatii indica probabil o crestere a reticularii polimerului cu doza absorbita si implicit a cristalinitatii acestuia.

  21. CHIHLIMBAR – ROMANIT (2007-2009) Amprentare rasini fosile Investigarea “marcarilor” originii geologice Rezultatele preliminare TD-GC/MS achizitionate pana in prezent sunt incurajatoare pentru incercari de amprentare pe baza prelucrarii statistice a componentilor principali (PCA).

  22. CHIHLIMBAR – ROMANIT (2007-2009) Amprentare rasini fosile pe baza comportamentului termic In prezent metodele de analiza termica sunt folosite in proiectul ROMANIT in vederea amprentarii rasinelor fosile - chihlimbar de diferite proveniente: romanit si succinit. Rezultatele preliminare evidentiaza o variabilitate mare a stabilitatii termice si termooxidative, dar care sugereaza asemanari mai puternice decat deosebiri intre cele doua tipuri de rasini investigate.

  23. INCERCARI DE DETERMINARE A RADICALILOR LIBERIFiz. Rodica Georgescu, Dr. Fiz. Mihalis Cutrubinis • ECHIPAMENT (2003): • Spectrometru RPE / RES MiniScope MS200 (Magnettech) • Banda X, (0 - 4500)G, 1 x 1010 spini/G

  24. STABILITATEA RADICALILOR LIBERI FORMATI IN URMA TRATAMENTULUI CU RADIATII GAMMA IN HUMANOFORT Variatia in timp a intensitatii semnalelor RES in probele P1 – P5. Spectrele RES ale probei P1 (2,0 kGy) la diferite intervale de timp dupa iradiere In urma studiului s-a stabilit doza de tratament: 2 kGy

  25. FORMAREA SI STABILITATEA RADICALILOR LIBERI IN POLIETILENA DE INALTA DENSITATE DE UZ MEDICAL LA IRADIEREA GAMMA SCOPUL: stabilirea conditiilor optime de reticulare si sterilizare PE de inalta densitate iradiata gamma in aer PE de inalta densitate iradiata gamma in vid

  26. IRADIERE SI TRATAMENT CHIMIC PENTRU DESINFECTIA HATRIEI • CONCLUZII: • in probele de hartie din sec. 18 si 19 - stabilitatea cea mai mare • cel mai eficient tratament chimic - post iradiere - vapori de amoniac

  27. INCERCARI DE DETERMINARE A DOZEI ABSORBITEFiz. Rodica Georgescu, Ing. Fiz. Daniel Negut ECHIPAMENT: • ECB Reader (Oscilotitrator Radelkisz, Ungaria-2000) sistem dozimetric Etanol-clorbenzen: 1kGy – 500kGy (ISO ASTM 51261) • Spectrometru RES (2003) sistem dozimetric alanina: 1Gy –100kGy Trasabilitate: HDRL Risoe-Danemarca: • ECB: 1-100kGy • Alanina: 20Gy-10kGy

  28. Incertitudinea de masurare Alanina ECB

More Related