Радиоактивные наноалмазы
Впервые обнаружен и описан эффект радиоактивности наноалмазов детонационного и статического синтеза. Обычные наноалмазы облучали в активной зоне промышленного ядерного реактора. Доказано, что возникающая радиоактивность связана с наличием в исходных наноалмазах металлосодержащих примесей. Достигнута...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Сверхтвердые материалы |
|---|---|
| Datum: | 2013 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України
2013
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126056 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Радиоактивные наноалмазы / В.Ю. Долматов, Е.K. Горбунов, М.В. Веретенникова, К.А. Рудометкин, А. Веханен, В. Мюллюмяки // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 4. — С. 74-80. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-126056 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Долматов, В.Ю. Горбунов, Е.K. Веретенникова, М.В. Рудометкин, К.А. Веханен, А. Мюллюмяки, В. 2017-11-12T15:25:01Z 2017-11-12T15:25:01Z 2013 Радиоактивные наноалмазы / В.Ю. Долматов, Е.K. Горбунов, М.В. Веретенникова, К.А. Рудометкин, А. Веханен, В. Мюллюмяки // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 4. — С. 74-80. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0203-3119 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126056 666.233 Впервые обнаружен и описан эффект радиоактивности наноалмазов детонационного и статического синтеза. Обычные наноалмазы облучали в активной зоне промышленного ядерного реактора. Доказано, что возникающая радиоактивность связана с наличием в исходных наноалмазах металлосодержащих примесей. Достигнута мощность дозы γ-излучения наноалмазов ~ 180 мкЗв/ч, мощность дозы совместного γ+β-излучения – ~ 720 мкЗв/ч. Вперше виявлено і описано ефект радіоактивності наноалмазів детонаційного і статичного синтезу. Доведено, що виникаюча радіоактивність пов’язана з наявністю у вихідних наноалмазах металовмісних домішок. Досягнута потужність дози γ-випромінювання наноалмазів ∼ 180 мкЗв/год, потужність дози сукупного γ + δ- випромінювання – ∼ 720 мкЗв/год. The authors have been the first to reveal and describe the effect of radioactivity of nanodiamonds produced by detonation and static syntheses. Ordinary nanodiamonds were irradiated in the core of a commercial-scale reactor. It has been demonstrated that the resulting radioactivity is associated with the presence of metal-containing impurities in the initial nanodiamonds. The dose rate of γ-radiation achieved for nanodiamonds is about 180 μSv/h and the dose rate of combined γ + β-radiation is ca. 720 μSv/h. ru Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України Сверхтвердые материалы Инструмент, порошки, пасты Радиоактивные наноалмазы Radioactive nanodiamond Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Радиоактивные наноалмазы |
| spellingShingle |
Радиоактивные наноалмазы Долматов, В.Ю. Горбунов, Е.K. Веретенникова, М.В. Рудометкин, К.А. Веханен, А. Мюллюмяки, В. Инструмент, порошки, пасты |
| title_short |
Радиоактивные наноалмазы |
| title_full |
Радиоактивные наноалмазы |
| title_fullStr |
Радиоактивные наноалмазы |
| title_full_unstemmed |
Радиоактивные наноалмазы |
| title_sort |
радиоактивные наноалмазы |
| author |
Долматов, В.Ю. Горбунов, Е.K. Веретенникова, М.В. Рудометкин, К.А. Веханен, А. Мюллюмяки, В. |
| author_facet |
Долматов, В.Ю. Горбунов, Е.K. Веретенникова, М.В. Рудометкин, К.А. Веханен, А. Мюллюмяки, В. |
| topic |
Инструмент, порошки, пасты |
| topic_facet |
Инструмент, порошки, пасты |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Сверхтвердые материалы |
| publisher |
Інститут надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Radioactive nanodiamond |
| description |
Впервые обнаружен и описан эффект радиоактивности наноалмазов детонационного и статического синтеза. Обычные наноалмазы облучали в активной зоне промышленного ядерного реактора. Доказано, что возникающая радиоактивность связана с наличием в исходных наноалмазах металлосодержащих примесей. Достигнута мощность дозы γ-излучения наноалмазов ~ 180 мкЗв/ч, мощность дозы совместного γ+β-излучения – ~ 720 мкЗв/ч.
Вперше виявлено і описано ефект радіоактивності наноалмазів детонаційного і статичного синтезу. Доведено, що виникаюча радіоактивність пов’язана з наявністю у вихідних наноалмазах металовмісних домішок. Досягнута потужність дози γ-випромінювання наноалмазів ∼ 180 мкЗв/год, потужність дози сукупного γ + δ- випромінювання – ∼ 720 мкЗв/год.
The authors have been the first to reveal and describe the effect of radioactivity of nanodiamonds produced by detonation and static syntheses. Ordinary nanodiamonds were irradiated in the core of a commercial-scale reactor. It has been demonstrated that the resulting radioactivity is associated with the presence of metal-containing impurities in the initial nanodiamonds. The dose rate of γ-radiation achieved for nanodiamonds is about 180 μSv/h and the dose rate of combined γ + β-radiation is ca. 720 μSv/h.
|
| issn |
0203-3119 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/126056 |
| citation_txt |
Радиоактивные наноалмазы / В.Ю. Долматов, Е.K. Горбунов, М.В. Веретенникова, К.А. Рудометкин, А. Веханен, В. Мюллюмяки // Сверхтвердые материалы. — 2013. — № 4. — С. 74-80. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT dolmatovvû radioaktivnyenanoalmazy AT gorbunovek radioaktivnyenanoalmazy AT veretennikovamv radioaktivnyenanoalmazy AT rudometkinka radioaktivnyenanoalmazy AT vehanena radioaktivnyenanoalmazy AT mûllûmâkiv radioaktivnyenanoalmazy AT dolmatovvû radioactivenanodiamond AT gorbunovek radioactivenanodiamond AT veretennikovamv radioactivenanodiamond AT rudometkinka radioactivenanodiamond AT vehanena radioactivenanodiamond AT mûllûmâkiv radioactivenanodiamond |
| first_indexed |
2025-11-27T02:22:06Z |
| last_indexed |
2025-11-27T02:22:06Z |
| _version_ |
1850793855176146944 |
| fulltext |
www.ism.kiev.ua/stm 74
Инструмент, порошки, пасты
УДК 666.233
В. Ю. Долматов (г. Санкт-Петербург, Россия)
Е. K. Горбунов (г. Сосновый бор, Россия)
М. В. Веретенникова,
К. А. Рудометкин (г. Санкт-Петербург, Россия)
А. Веханен, В. Мюллюмяки (г. Вантаа, Финляндия)
Радиоактивные наноалмазы
Впервые обнаружен и описан эффект радиоактивности нано-
алмазов детонационного и статического синтеза. Обычные наноалмазы облуча-
ли в активной зоне промышленного ядерного реактора. Доказано, что возни-
кающая радиоактивность связана с наличием в исходных наноалмазах металло-
содержащих примесей. Достигнута мощность дозы γ-излучения наноалмазов
~ 180 мкЗв/ч, мощность дозы совместного γ+β-излучения – ~ 720 мкЗв/ч.
Ключевые слова: наноалмазы, радиоактивность, изотопы угле-
рода, облучение в ядерном реакторе, нейтронно-трансмутационное легирование,
металлосодержащие примеси.
ВВЕДЕНИЕ
Детонационные наноалмазы (ДНА) получают при взрывном
разложении углеродсодержащих взрывчатых веществ (ВВ) с отрицательным
кислородным балансом из части высвободившегося углерода в виде наноал-
мазов (размер от 3 до 11 нм) в результате химических и физических процес-
сов за фронтом детонационной волны [1]. В зависимости от способа получе-
ния ДНА содержат различные металлосодержащие примеси, часть из кото-
рых можно удалить при химической очистке [2], а часть остается неудаляе-
мыми как внутренние включения в первичные неразрушаемые агрегаты, раз-
мер которых 20–30 нм [3, 4]. Металлосодержащие примеси имеют техноген-
ный характер (материал стенок взрывной камеры, токопроводящих проводов,
капсюля-детонатора, примеси к исходным ВВ).
Наноалмазы статического синтеза НА-АСМ (размер частиц до 100 нм) по-
лучают дроблением обычных синтетических алмазных микропорошков с
последующей классификацией в водной или газовой среде. Поскольку НА-
АСМ получают в присутствии металлических катализаторов (Ni–Mn, Fe–Co,
Cu), часть их всегда содержится в качестве неудаляемых внутренних включе-
ний (до 2,5 % (по массе)). Некоторое количество металлов попадает в НА-
АСМ от дробящих и рассеивающих устройств.
© В. Ю. ДОЛМАТОВ, Е. K. ГОРБУНОВ, М. В. ВЕРЕТЕННИКОВА, К. А. РУДОМЕТКИН, А. ВЕХАНЕН,
В. МЮЛЛЮМЯКИ, 2013
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 4 75
Известны два стабильных изотопа углерода: 12С (~ 98,9 %) и 13С (~ 1,1 %).
Из радиоактивных изотопов углерода наиболее важен 14С с периодом полу-
распада Т½ = 5,6·103 лет.
Учитывая обычно очень малые (0,001–0,3 % (по массе)) количества при-
меняемых в медицине и композитах наноалмазов, их практически невозмож-
но диагностировать. Только радиоактивные наноалмазы (R-ДНА или R-НА-
АСМ) были бы незаменимыми для диагностики и применения в исследова-
тельских и промышленных целях, особенно в медицинской практике.
ДНА и НА-АСМ широко известны и достаточно хорошо изучены [5, 6].
Известно, что получить даже 14С облучением алмаза практически невозмож-
но. Да и смысла в этом нет, так как период его полураспада очень велик. 14С,
по сути, не может быть полноценным маркером ДНА или НА-АСМ, особен-
но в медицине.
ДНА представляют собой индивидуальные частицы, объединенные в пер-
вичные кластеры из пяти кристаллитов [4]. Последние, в свою очередь, обра-
зуют неразрушаемые агрегаты из 9-10 кластеров. Далее образуются уже дос-
таточно легко разрушаемые агрегаты.
При получении ДНА сначала образуется так называемая детонационная
алмазосодержащая шихта (АШ), включающая 40–50 % собственно ДНА,
~ 40–50 % неалмазного углерода и ~ 10 % несгораемых примесей. Последние
представляют собой, как правило, широкий набор оксидов и карбидов метал-
лов, а именно: Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, W, V.
Известны способы воздействия на различные материалы с помощью ней-
тронного излучения промышленных ядерных реакторов. Энергия излучения
во много раз превышает энергию химической связи. Действие излучения на
твердое тело вызывает процессы, связанные с модификациями химического
состава или структуры.
Твердые тела обладают способностью сохранять длительное время термо-
динамически неустойчивые нарушения химического состава и структуры.
Накоплением таких нарушений под действием излучения можно регулиро-
вать некоторые свойства твердого тела. Под действием излучений, вызываю-
щих ядерные реакции, можно ввести в твердое тело микропримеси соседних
элементов. Этот метод строгого дозирования микропримесей может оказать-
ся эффективным для изменения в нужном направлении состава исходного
материала.
Так, известна технология ядерного легирования полупроводниковых ма-
териалов при промышленном производстве на энергетических реакторах типа
РБМК. Во время ядерного легирования кремния при помещении его в ней-
тронное поле реактора происходит преобразование части ядер кремния в ядра
легирующей примеси фосфора [7]:
Р
ч26,2
Si),(Si 313130 >βγ
−
n .
Ядра 30Si, поглощая тепловые нейтроны с испусканием γ-излучения, пре-
образуются в ядра неустойчивого изотопа 31Si, который распадается через
2,26 ч с испусканием β-частиц, образуя ядра легирующей примеси фосфора
31P. Распределение образующихся ядер соответствует распределению флюен-
са тепловых нейтронов по объему слитков кремния.
В [8] описан усовершенствованный способ нейтронно-трансмутационного
легирования кремния, включающий облучение нейтронным потоком по доз-
но-временному регламенту контейнера со слитками кремния в канале ядер-
www.ism.kiev.ua/stm 76
ного реактора, при этом контроль за усредненным флюенсом нейтронов осу-
ществляют с использованием нейтронной камеры и вертикальных сборок,
составленных из дискретных датчиков тока.
В [9] описан способ получения радионуклида углерод-14 путем облучения
смеси очищенных от примесей нитратов кальция и натрия. Смесь нитратов
расплавляют при 250–500 °С, охлаждают, измельчают и загружают в контей-
нер. После облучения в нейтронном потоке крышку контейнера прокалывают
и порциями подают через отверстия HNO3 для растворения облученного ве-
щества, одновременно подогревая контейнер до 150–200 °С. Образующиеся
газообразные соединения углерода-14 периодически выдувают из контейнера
и направляют на переработку. Углерод-14 широко применяется в виде мече-
ных органических соединений, а также в источниках β-излучения.
На данный момент отсутствуют сведения о наноалмазах (и других алмазах
также), имеющих свойства радиоактивных материалов.
Цель работы – создание радиоактивных наноалмазов, которые можно бы-
ло бы включать в разнообразные композиционные материалы и покрытия для
использования в медицинской практике, получать по простой технологии,
характеризующейся относительной безопасностью, надежностью, улучшен-
ными технико-экономическими и экологическими параметрами и возможно-
стью организовать промышленное производство.
Зольность алмаза (металлосодержащие примеси) обусловлена наличием
неорганических примесей, связанных с особенностями его получения, окси-
дов и карбидов железа, солей меди и никеля, соединений кальция, алюминия,
кремния, титана, хрома, натрия, вольфрама, что является основой образова-
ния радиоактивности наноалмаза и не является препятствием для использо-
вания такого материала в различных областях (медицине, полимерной химии,
как композиционный материал).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Радиоактивные наноалмазы получали, облучая в ядерном реакторе нано-
алмазы, включающие металлосодержащие примеси в количестве 0,04–1,24 %
(по массе), нейтронным потоком с флюенсом нейтронов 1,4–1,46·1019 ней-
тронов/см2. Радиоактивное излучение воздействует на неудаляемые металло-
содержащие примеси наноалмазов.
Ниже приведено описание экспериментов.
В кварцевые стеклянные ампулы были помещены и запаяны пробы по-
рошка наноалмазов детонационного синтеза производства: комбината “Элек-
трохимприбор”, Россия (эксперимент 1 – ампулы 1-1, 1-2, 1-3, 1-4); ФГУП
“СКТБ “Технолог”, Россия (эксперимент 2 – ампулы 2-1, 2-2); ЗАО “АЛИТ”,
Украина (эксперимент 3 – ампулы 3-1, 3-2); проф. Осава, Япония (экспери-
мент 4 – ампулы 4-1, 4-2) и наноалмазы статического синтеза (НА-АСМ,
0,1/0) производства ООО “САКИД” (эксперимент 5 – ампулы 5-1, 5-2). Ис-
ходные данные по использованным наноалмазам сведены в табл. 1.
Ампулы эксперимента 1 были облучены в реакторе 4-го энергоблока Ле-
нинградской АЭС в период с 04.10.2010 г. 12 ч 15 мин до 06.10.2010 г. 12 ч
30 мин (173700 с) в специальном охлаждаемом канале. Средняя мощность
ТВС (тепловыделяющая сборка) в ближайшем окружении облучательного
канала составляла 2,35 МВт.
Для стандартных условий облучения в рассматриваемом канале (средняя
мощность ТВС – 2,27 МВт) приведенная к тепловой точке плотность потока
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 4 77
нейтронов равна 8,1·1013 см–2·с–1. Таким образом, за время облучения флюенс
нейтронов составил
8,1·1013 см–2·с–1·2,35 МВт / 2,27 МВт·173700 с = 1,46·1019 нейтронов·см–2.
Таблица 1. Исходные наноалмазы, используемые для облучения
Эксперимент Ампула
Содержание неудаляемых
примесей в ДНА, % (по массе)
Масса порошка
наноалмаза, г
1-1 0,3029
1-2 0,3046
1-3 0,3065
1
1-4
1,24
0,3004
2-1 0,2736 2
2-2
0,07
0,2050
3-1 0,3741 3
3-2
0,34
0,3585
4-1 0,5606 4
4-2
0,79
0,4548
5-1 1,0119 5
5-2
0,85
0,9386
Ампулы экспериментов 2–5 были также облучены в реакторе 4-го энерго-
блока Ленинградской АЭС в период с 11.01.2011 г. 12 ч 15 мин до 13.01.2011
г. 12 ч 20 мин (173100 с) в специальном охлаждаемом канале, расположенном
в ячейке 34-57. Средняя мощность ТВС в ближайшем окружении облуча-
тельного канала составляла 2,27 МВт. Следовательно, за время облучения
флюенс нейтронов составил
8,1·1013 см–2 с–1·173100 с = 1,40·1019 нейтронов·см–2.
Была оценена мощность дозы излучения от ампул эксперимента 1 с по-
рошком ДНА (выдержка 7 суток после окончания облучения). Мощность
дозы γ-излучения (1 см от ампулы, дозиметр ДРГ-05М с фильтром) и дозы
γ+β-излучения (1 см от ампулы, дозиметр ДРГ-05М без фильтра) представле-
на в табл. 2. Аналогично была оценена мощность дозы излучения от ампул
экспериментов 2–5 (выдержка 19, 117 и 227 суток после окончания облуче-
ния) (табл. 3–5).
Таблица 2. Мощность дозы излучения от ампул эксперимента 1 с
порошком ДНА (выдержка 7 суток после облучения)
Ампула
Мощность дозы
γ-излучения, мкЗв/ч
(средняя)
% γ-излучения от
суммарного γ + β-
излучения
Мощность дозы γ + β-
излучения, мкЗв/ч
(средняя)
1-1–1-4 144 22 648
Результаты проведенного спектрометрического исследования ампул 1-1 и
1-2 эксперимента 1 с использованием полупроводникового Ge-Li детектора
представлены в табл. 6.
В табл. 7 приведен элементный состав неудаляемых, в основном, металло-
содержащих примесей исходных ДНА (эксперименты 1–4) и НА-АСМ (экс-
перимент 5).
www.ism.kiev.ua/stm 78
Таблица 3. Мощность дозы излучения от ампул экспериментов 2–5
(выдержка 19 суток после облучения)
Ампула
Мощность дозы γ-
излучения, мкЗв/ч
(средняя)
% γ-излучения от
суммарного γ + β-
излучения
Мощность дозы γ + β-
излучения, мкЗв/ч
(средняя)
2-1 и 2-2 13,68 43 31,86
3-1 и 3-2 14,22 38,3 37,08
4-1 и 4-2 124,20 30,2 410,40
5-1 и 5-2 160,20 35 459,0
Таблица 4. Мощность дозы излучения от ампул экспериментов 2–5
(выдержка 117 суток после облучения)
Ампула
Мощность дозы γ-
излучения, мкЗв/ч
(средняя)
% γ-излучения от
суммарного γ + β-
излучения
Мощность дозы γ + β-
излучения, мкЗв/ч
(средняя)
2-1 и 2-2 3,24 72 4,50
3-1 и 3-2 4,68 76,5 6,12
4-1 и 4-2 30,24 74,3 40,68
5-1 и 5-2 32,4 53,9 60,12
Таблица 5. Мощность дозы излучения от ампул экспериментов 2–5
(выдержка 227 суток после облучения)
Ампула
Мощность дозы
γ-излучения, мкЗв/ч
(средняя)
% γ-излучения
от суммарного
γ + β-излучения
Мощность дозы
γ + β-излучения,
мкЗв/ч (средняя)
2-1 и 2-2 0,61 70,9 0,86
3-1 и 3-2 1,22 73,5 1,66
4-1 и 4-2 7,74 74,1 10,44
5-1 и 5-2 11,20 64,8 17,28
Таблица 6. Наиболее вероятные радионуклиды в наноалмазах после
облучения
Радионуклид Активность в ампуле, Ки Примечание
Cr-51 1,8·10-6 Основной присутствующий радионуклид
Hf-181 2,4·10-8 Определен с высокой достоверностью
Sb-122, Sb-124, Zr-95 ≤ 1·10-8 Присутствуют с вероятностью 50 %
Таблица 7. Элементный состав неудаляемых примесей в химически
очищенных ДНА и НА-АСМ
Эксперимент
1 2 3 4 5
ДНА НА-АСМ
Эле-
мент
ppm
% (по
массе)
ppm
% (по
массе)
ppm
% (по
массе)
ppm
% (по
массе)
ppm
% (по
массе)
Na 156 0,0156 9 0,0006 29 0,0029 809 0,0809 8 0,0008
ISSN 0203-3119. Сверхтвердые материалы, 2013, № 4 79
Таблица 7. (Продолжение)
Mg 133 0,0133 – – 26 0,0026 104 0,0104 18 0,0018
Al 60 0,0060 – – 326 0,0326 243 0,0243 11 0,011
Si 553 0,0553 99 0,0066 492 0,0492 571 0,0571 344 0,0344
K – – – – 30 0,0030 38 0,0038 – –
Ca 238 0,0236 71 0,0054 119 0,0119 220 0,0220 58 0,0058
Ti 96 0,0096 46 0,0035 208 0,0208 936 0,0936 – –
Cr 5146 0,5146 – – 74 0,0074 264 0,0264 16 0,0016
Mn 60 0,0060 – – 2 0,0002 10 0,0010 2406 0,2406
Fe 702 0,0702 160 0,0123 450 0,0450 1109 0,1109 255 0,0255
Ni 11 0,0011 – – 3 0,0003 26 0,0026 2710 0,2710
Cu 35 0,0035 9 0,0006 64 0,0064 32 0,0032 – –
Zn – – – – 77 0,0077 – – 3 0,0003
Zr – – – – 3 0,0003 12 0,0012 – –
W – – – – 210 0,0210 603 0,0603 – –
S 21 0,0021 – – 8 0,0008 12 0,0012 – –
V – – – – 17 0,0017 65 0,0065 – –
Pb – – – – 112 0,0112 – – – –
Sn – – – – – – 4 0,0004
Co – – – – 6 0,0006
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Радиоактивные наноалмазы (R-ДНА и R-НА-АСМ) представляют собой
порошки от светло-серого до черного цвета с размером индивидуальных час-
тиц от 2 до 100 нм, определенных методом светорассеивания и рентгеност-
руктурного анализа. Величина площади удельной поверхности, определенная
с помощью изотерм Брунауэра-Эммета-Теллера по тепловой десорбции арго-
на, имеет значение от 200 до 450 м2/г для ДНА и от 20 до 60 м2/г для НА-
АСМ. В результате анализа ИК-спектров поглощения образцов R-ДНА и R-
НА-АСМ были обнаружены полосы поглощения, характерные для карбо-
нильных =СО, карбоксильных =СООН и гидроксильных −ОН групп.
Радиоактивные наноалмазы обладают радиоактивностью с мощностью до-
зы γ-излучения менее 5,0 мкР/с (180 мкЗв/ч) и мощностью дозы γ + β-
излучения менее 20 мкР/с (720 мкЗв/ч).
Источником образования радионуклида Cr-51 является изотоп Cr-50 (со-
держание 4,35 % в элементарном хроме); радионуклида Hf-181 – стабильный
изотоп Hf-180 (содержание 35,10 % в элементарном гафнии, химическом
аналоге титана); остальные химические примеси – железо, титан, алюминий –
также могут образовать долгоживущие радионуклиды, такие как Fe-59, Sc-46,
Co-60 (см. табл. 6 и 7).
При сопоставлении табл. 2–5 и табл. 7 видно, что возникшую после облу-
чения нейтронами радиоактивность ДНА и НА-АСМ можно отнести к радио-
нуклидам, образующимся из Na, Ca, Ti, Fe, Al, W, V, Cu.
Данный радиоактивный алмазный материал с указанной выше мощностью
дозы γ- и γ + β-излучения можно использовать, в первую очередь, в медици-
не. При использовании ДНА в качестве антиракового средства [10] невоз-
можно определить в живом организме в режиме реального времени места
www.ism.kiev.ua/stm 80
скопления ДНА, их концентрацию, эффективность воздействия на раковые
клетки, места выведения из организма. Только использование радиоактивных
ДНА делает это возможным.
Также R-ДНА и R-НА-АСМ могут быть использованы для усиленной
сшивки полимерных материалов и создания разного рода композиционных
материалов.
Вперше виявлено і описано ефект радіоактивності наноалмазів дето-
наційного і статичного синтезу. Доведено, що виникаюча радіоактивність пов’язана з
наявністю у вихідних наноалмазах металовмісних домішок. Досягнута потужність дози
γ-випромінювання наноалмазів ∼ 180 мкЗв/год, потужність дози сукупного γ + δ- випромі-
нювання – ∼ 720 мкЗв/год.
Ключові слова: наноалмази, радіоактивність, ізотопи вуглецю,
опромінення в ядерному реакторі, нейтронно-трансмутаційне легування, металовмісні
домішки.
The authors have been the first to reveal and describe the effect of radioac-
tivity of nanodiamonds produced by detonation and static syntheses. Ordinary nanodiamonds
were irradiated in the core of a commercial-scale reactor. It has been demonstrated that the
resulting radioactivity is associated with the presence of metal-containing impurities in the
initial nanodiamonds. The dose rate of γ-radiation achieved for nanodiamonds is
about 180 μSv/h and the dose rate of combined γ + β-radiation is ca. 720 μSv/h.
Keywords: nanodiamonds, radioactivity, carbon isotopes, irradiation in nu-
clear reactor, neutron transmutation doping, metal-containing impurities.
1. Долматов В. Ю. К вопросу механизма образования детонационного наноалмаза // По-
родоразрушающий и металлообрабатывающий инструмент – техника и технология его
изготовления и применения: Сб. науч. тр. – Киев: ИСМ им. В. Н. Бакуля НАН Украины,
2012. – Вып. 15. – С. 257–261.
2. Возняковский А. П., Калинин А. В., Агибалова Л. В. Модификация наноалмазов детона-
ционного синтеза углеводородным радикалом как метод получения их высокодисперс-
ных водных суспензий // Сверхтв. материалы. – 2011. – № 4. – С. 38–45.
3. Пат. 2109683 РФ, С01В 31/06. Способ выделения синтетических ультрадисперсных
алмазов / В. Ю. Долматов, В. Г. Сущев, В. А. Марчуков и др. – Заявл. 05.03.96 г.;
Опубл. 27.04.98. – БИ № 12 (II ч).
4. Озерин А. Н., Куркин Е. С., Долматов В. Ю. Исследование структуры наноалмазов
детонационного синтеза методами рентгеновской дифракции // Кристаллография. –
2008. – 53, № 1. – С. 80–87.
5. Долматов В. Ю. Детонационные наноалмазы. – СПб: Изд-во НПО “Профессионал”. –
2011. – 534 с.
6. Физические свойства алмаза: Справ. / Под ред. Н. В. Новикова. – Киев: Наук. думка. –
1987. – 190 с.
7. Смирнов Л. С. Легирование полупроводников методом ядерных реакций. –
Новосибирск: Наука. – 1981. – 182 c.
8. Пат. 2193609 РФ, C30B31/20. Способ нейтронно-трансмутационного легирования
кремния / В. Г. Шевченко, В. Ф. Скибин, В. П. Счеславский и др. – Заявл. 27.09.2000;
Опубл. 27.11.02, БИ № 33.
9. Пат. 2172533 РФ, G21G1/06. Способ получения радионуклида углерод-14 / Ю. В. Га-
русов, В. Г. Шевченко, А. Б. Сотиков и др. – Заявл. 05.01.2000; Опубл. 20.08.2001. –
БИ № 23.
10. Пат. 2203068 РФ, A61K33/44. Биологически активные ультрадисперсные алмазы
детонационного синтеза / В. Ю. Долматов. – Заявл. 12.04.01; Опубл. 27.04.03. –
БИ № 12.
ФГУП “Специальное конструкторско- Поступила 21.05.13
технологическое бюро “Технолог”
Ленинградская АЭС
Carbodeon Ltd. Oy
|