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.