Олег покосился на нее: «Не мешай, мол!» — но Алеша не хотел надолго настраиваться на лирический лад.
— А может, соберемся, и сейчас через перевал? Пока погодка разгуливается? А, начальник?
— К сожалению, ничего не выйдет. Подъем нужно начинать с рассвета, иначе придется ночевать на перевале. С горами приходится быть осторожным.
— Ты прав, конечно, — с легкой грустью согласился Алеша. — Но ведь потеряем полдня.
— Почему потеряем? — возмутился Сергей. — Кажется, за эти дни мы совсем не скучали. И ничего не потеряли, а, по-моему, наоборот. А вот сфотографировать избушку сейчас надо. Освещение чудесное! Ну-ка, стройтесь, участники семинара по изотопам!
…Солнце село не в тучи. Кажется, это хороший признак. Утром снова будет хорошая погода. И пока мы варили обед, вниманием завладел Илья.
— Итак, еще одна экскурсия. На этот раз к металлургам!
Нам часто приходится слышать и читать, что в разных местах страны задувают новые доменные печи. Ввод в действие домны — это большое событие, событие государственного масштаба.
Доменная печь беспрерывно работает в течение пяти-шести, а то и более лет. После этого ее останавливают и производят капитальный ремонт. Во время ремонта прежде всего сменяется вся огнеупорная кладка, или, как говорят металлурги, футеровка доменной печи.
Роль футеровки в домне исключительно велика. Ее качеством определяется продолжительность непрерывной работы печи. Особенно важно качество огнеупорной кладки горна и заплечиков — наиболее ответственных частей домны. Здесь клокочут расплавленный чугун и шлаки. Они-то и действуют на огнеупоры, постепенно разъедая их. И когда футеровочный материал оказывается недостаточно хорошим, процесс разъедания идет быстрее.
Если не обнаружить вовремя разрушения кладки заплечиков и горна, не остановить печь на ремонт, то не миновать катастрофы. Поэтому нужно следить внимательно и постоянно за процессом разъедания, чтобы успеть предупредить опасность.
Многие ученые работали над проблемой контроля за разрушением огнеупоров в ходе работы домны. Известно несколько методов, но все они технически весьма сложны.
Сейчас эту проблему можно считать решенной.
В этом заслуга радиоактивного изотопа кобальта 60. Он обладает весьма мощным гамма-излучением, настолько мощным, что и полуметровая кирпичная кладка не является препятствием. Лучи свободно проникают через нее.
При постройке или капитальном ремонте доменной печи в огнеупорную кладку замуровывают на разных глубинах специальные ампулы, содержащие образцы кобальта 60. Излучение образцов легко обнаружить, если поднести специальные счетчики к определенным, заранее отмеченным участкам на наружной стороне печи. Каждый такой участок соответствует определенной ампуле с образцом.
Как я уже сказал, расплавленные шлаки постепенно разрушают огнеупоры. Поэтому образцы, расположенные близко к внутренней поверхности кладки, попадают в расплав и растворяются в нем. Таким образом, на отмеченных снаружи участках, соответствующих этим образцам, счетчик не уловит гамма-излучения.
Наблюдая последовательное растворение образцов, можно контролировать процесс разъедания огнеупорной кладки и вовремя остановить печь для ремонта.
Работа доменной печи — это целый сложный комплекс одновременно протекающих процессов. Чтобы получать качественные плавки, нужно учитывать ход каждого из них. Например, для получения чугуна с определенными качествами очень важно знать, как движутся шихтовые материалы и газовые потоки. Изучение этих процессов позволяет увеличивать производительность печи.
И здесь помогают радиоактивные изотопы. Их вводят в руду, кокс и флюсы — во все составляющие элементы шихты, а для исследования движения газов в печи через фурмы вдувают радиоактивный радон.
Другой пример. Это уже из области выплавки стали.
Почему при выплавке стали в электрических печах происходит загрязнение ее кальцием, каков источник этого загрязнения?
Радиоизотоп кальций 45 дает четкий ответ: источником загрязнения может быть шлак или материал футеровки ковша.
Откуда попадает сера при выплавке стали в мартеновских печах?
Ясность вносит радиоактивная сера 35. Оказывается, не только из шихты, как можно было бы полагать. Основной источник загрязнений — сера топливных газов.
Если известны источники загрязнений, мы можем соответствующим образом их устранять. А это гарантирует нам сталь более высокого качества.
Радиоизотопы отлично помогают не только и чугунолитейном и сталеплавильном производствах, они выручают и в получении других металлов.
Например, при выплавке сплава ценнейшего металла вольфрама с железом, так называемого ферровольфрама, часть дорогого вольфрама теряется. Куда теряется, долгое время не могли объяснить достаточно определенно. С помощью радиоактивного вольфрама 185 изучили его распределение между металлом, шлаком и газами.
Оказалось, что основные потери вольфрама происходят в результате уноса его газами.
Одной из предварительных стадий получения многих металлов в свободном состоянии является восстановление их окислов углем. Несмотря на кажущуюся простоту, эти процессы часто бывают капризными. Выход ценного металла получается неполным, то есть металл выделяется в количестве, меньшем, чем это можно рассчитывать по уравнению реакции. Чтобы провести восстановление с наибольшей пользой, нужно тщательно изучить условия реакции.
С помощью радиоуглерода C14 можно определить температуру, при которой начинается восстановление окислов.
Если в нашем распоряжении есть, допустим, трехокись молибдена MoO3, то в результате реакции восстановления ее углем получаются металлический молибден и окись углерода. Нетрудно понять, что она появляется лишь после того, как восстановление началось. Значит, если уголь «пометить» радиоуглеродом, то обнаружение радиоактивности в отходящих газах сигнализирует о начале процесса. Таким путем нашли, что трехокись молибдена вступает в реакцию с углем при 425°, окись меди — при 460°, окись никеля — при 500°.
Эти данные позволили повысить эффективность производственных процессов.
Теперь снова обратимся к сталям. Как известно, современные заводы выплавляют стали самых разнообразных марок. Они различаются по тем элементам, которые входят в их состав. Для каждой марки существуют определенные обозначения.
Но представим себе, что на инструментальном заводе потребовался металл какой-нибудь определенной марки. Как обнаружить нужный материал среди десятков стальных заготовок?
Можно подвергнуть их образцы обычному химическому анализу и, рассчитав количество входящих в сталь элементов, сделать вывод о принадлежности ее к данной марке. Однако этот путь весьма трудоемкий и продолжительный. Даже самому искусному химику-специалисту требуется несколько часов, чтобы проанализировать один образец.
Радиоактивные изотопы позволяют произвести определение марки за несколько секунд.
Для этого в процессе плавки к ней добавляют небольшое количество радиоактивного изотопа, лучше всего излучающего гамма-лучи. Поскольку различные радиоактивные изотопы обладают разной энергией распада, они могут быть и по величине этой энергии отличны друг от друга.
Затем простым измерением энергии гамма-излучения точно определяется, к какой марке относится наша сталь.
Со временем разовьется новая область науки — радиационная металлургия. Известно, что малые добавки многих редких элементов значительно улучшают качества сталей. Но ведь эти элементы можно не вводить предварительно в чугун, а синтезировать из других искусственно прямо в стали. Для этого достаточно подвергнуть расплавленный металл интенсивному нейтронному облучению.
Илья замолк, и было неясно, кончил ли он или станет продолжать, но на его лице уже появилась ехидная улыбка.
— Хотите вопрос на сообразительность? Можно ли с помощью радиоактивных изотопов определять износ режущего инструмента? Пока обед не готов, думайте!
— Я бы хотела подумать о другом, — робко произнесла Майка. — На сколько дней у нас осталось продуктов? Кажется, физической работы никакой, а едим мы многовато.
— Зато какая умственная работа! Нам — популярно объяснять, вам — понимать! И потом, разве ты забыла, какую кучу дров сегодня заготовили. Хватит на несколько солидных дискуссий, — удовлетворенно подытожил Илья.
— Все это мелочи, — отмахнулся Олег. — Знаешь, Илья, я, кажется, нашел ответ. Нужно ввести в резец какой-нибудь радиоактивный изотоп, а затем время от времени измерять активность стружки.
— А как ввести изотоп?
— По-моему, облучить резец нейтронами. Тогда в нем образуются радиоактивные изотопы, — предположила Наташа.
— Разумно! — восхитился Илья. — Из твоих молодцов, начальник, выйдет толк.
— Могу привести еще один пример, — вмешался я. — Контроль за износом двигателя. Здесь участвует радиоактивное железо Fe59. Перед окончательной сборкой верхнее поршневое кольцо двигателя облучают медленными нейтронами в реакторе. Благодаря ядерной реакции в кольце образуется радиоактивный изотоп железа Fe59. При работе двигателя кольцо постепенно изнашивается, истирается. Частички металла попадают в слой масла на стенках цилиндра и смываются в картер. Пробы масла время от времени отбирают из картера и измеряют их активность, обусловленную присутствием железа 59.
Таким путем можно весьма точно определить износ кольца в миллиграммах в час.
Этот способ позволяет следить и за износом подшипников.
А что вы слышали о гамма-дефектоскопии? Ничего?
Тогда продолжаю. Вот пример. С конвейера сходит деталь. По всем своим внешним показателям она удовлетворяет требованиям технического контроля. На ней ставится заводская марка, и деталь получает путевку в жизнь.
Деталь становится частью сложной машины. Машина работает четко, безукоризненно — и вдруг авария. На долгое время ценный станок выведен из