CC BY
0UDC: 539
МЕХАНИКАЛЬЩ СОВДЫДАН БАСТАЛАТЫН ЦАТТЫ ФАЗАЛЬЩ ТYРЛЕНДIРУЛЕРДЩ ЕРЕКШЕЛ1КТЕР1
ТАУДАНБЕКОВА КУРАЛАЙ МУРАТБЕКОВНА
"Физика" мамандыгыныц магистрантi, Сэрсен Аманжолов Атындагы Шыгыс ^азакстан
Университетi, Эскемен, ^азакстан
КВЕГЛИС Л. И.
Сэрсен Аманжолов Атындагы Шыгыс ^азакстан Университетшщ Физика Жэне Технология Кафедрасыныц Профессоры, Эскемен, ^азакстан
НЕДОБИТКОВ А.И.
Канд. Еылыми. (Агылш.), Д. Серiкбаев Атындагы Шыгыс ^азакстан Техникалык Университетшщ Ага Еылыми Шеберлш Орталыгы, Эскемен, ^азакстан
СЭД1БЕКОВ. А. Б.
Инженер-Зерттеуш^ Д. Серiкбаев Атындагы Шыгыс ^азакстан Техникалык Университетi, Эскемен, ^азакстан
МАЦСУТ Ц¥РАЛАЙ
"Физика" мамандыгыныц магистрант^ Сэрсен Аманжолов Атындагы Шыгыс ^азакстан
Университетi, Эскемен, ^азакстан
Аннотация: Зерттеу механикалыц эсерден басталган ядролыц взгер1стерд1 бацылауга арналган. Механикалыц эсерден туындаган трансмутация MYMKwdmH кврсететт квптеген басылымдар бар. Бул жумыс мыс пен мырыштыц ауысу цубылыстарын зерттейдг. Бурын втпелг энергиясы 1352,13 КеВ болатын мырыштыц мысца айналуы туралы хабарланган болатын. Бгздгц жумысымызда 780 м/с жылдамдыцпен цозгалатын болат шардыц соццысынан кешн мыс фольгасында пайда болган мырыш бвлшектерт аныцтау Yшiн сканерлеушг электронды микроскопия (SEM) жэне микроанализ цолдандыц. Мыстыц мырышца ауысу процес1 кинетикалыц эсер ету энергиясы E = 3,53*1016 Дж/моль, E = 3,658*1011 эВ/атомга сэйкес келетт болат шардыц эсер1нен журед1, бул цажетт1 ауысу энергиясынан айтарлыцтай асып тYседi. Мыс фольгасыныц деформациясы оныц цалыцдыгын екг есеге дерлгк, 200 мкм-ден 100 мкм-ге дейгн цысцартцаны аныцталды. INCA Penta FETx3 энергетикалыц дисперсиялыц талдау цондырмасын пайдалана отырып, деформацияланган мыс фольгасыныц локализацияланган аймацтарында диаметрг шамамен 1 мкм болатын сфералыц мырыш бвлшектер1 аныцталды. Шардыц кед1р-будыр бетшц нYктелерi мен мыс фольга арасындагы адиабаталыц эрекеттесу арцылы кинетикалыц энергия трансмутация энергиясына айналады. Шар арцылы бершетт жалпы кинетикалыц энергия 9,68549*1020 эВ.
Ктт сездер: мыс Yлгiлерi, мырыш, трансмутация, пластикалыц деформация, подшипниктт болат, рентгендт флуоресценттт талдау (XRF), сканерлеушi электронды микроскоп (SEM), микроанализ
К1р1спе
Соцгы кездерi гылымныц дамуымен галымдар трансмутацияга кeбiрек кызыгушыльщ танытуда. Трансмутация-бул бiр химиялык элементтщ атомдарыныц олардыц ядроларыныц радиоактивт ыдырауы немесе ядролык реакциялар нэтижесшде баска атомдарга айналу процесь
Биологиялык объектшердеп темен энергиялы ядролык тYрлендiрулер макалада сипатталган [1]. Макалада [2] ZnO кристалдарыныц мыс допингiмен 64zn-ден 65си-га керi трансмутациясы Байкалды. Ядролык тYрлендiрулер саныныц кажеттi энергияга катынасы келтсршген. Бул ж^мыс кептеген элементтер Yшiн екенiн керсетедi (42K, 56Fe, 60Со, 94ЫЬ, 107Cd, 127Te, 148Pm, 155Еи, 161Dy, 162Dy, 172Yb, 194Ir, 237и, 239Pu) ядролык тYрлендiрулердi бастау Yшiн кажеттi энергия 500 Кэв-тан аспайды [3]
Нейтрондык энергия спектрi сштемеде керсетiлгендей 1 кэв-тан 30 кэв-ка дейiн болуы мYмкiн [4].
Эсердi кысу кезiнде паразиттiк фондык шу пайда болуы мYмкiн [5]. Мыс субстраты сиякты к^рылымдык материалдарда фондык нейтрондардыц пайда болуы мYмкiн [5]. Мыс атомыньщ жанында орналаскдн нейтрон ездшнен протон мен электронга айналуы мумкш [6].
М^ндай реакцияга кажетп энергия шамамен 1175 кэв болуы мYмкiн [7].
Жацадан пайда болган белшектер мыстыц мырышка айналу реакциясын бастауы мYмкiн:
296зCu + ^ + -e = 3064Zn
[2] сэйкес 65Zn-ден 65си-га керi тYрлендiру Yшiн 1352,13 Кэв кажет болады.
Бiздщ жумысымыздыц максаты-^шт кинетикалык эсердщ эсершен мыс пен мырыштыц ауысу мYмкiндiгiн негiздеу.
Осы максатка жету Yшiн 6i3 болат шар мен мыс фольгасыньщ эсер ету процесш зерттедiк. Осы максатта 6i3 болат шардыц эсерiне ушыраган мыс фольгасыныц сыныктарын зерттедiк. Зерттелген фольгадан мырыш 6eлшектерi табылды.
Мыс фольгамен болат шардыц кинетикалык эсерiнен туындайтын трансмутация процесш тYсiндiру кажет.
Зерттеу материалдары мен 9dicmepi
Зерттеу о6ъектiлерi-мойынтiректi болаттан жасалган шар жэне d16 корытпасынан жасалган дуралюминий пластинасы. Мойынпрект болат айтарлыктай жанасу жYктемелерiне тамаша тeзiмдiлiriмен танымал. Кeмiртеriшц жогары болуына байланысты ол жаксы каттылыкка жэне керемет тозуга тeзiмдiлiкке ие [16]. D16 корытпасы темен салмакпен, жаксартылган пластикамен, жогары берштшпен жэне туракты к¥рылыммен сипатталады [17]. Доп пластинага 780 м/с жылдамдыкпен тигенде, ол пластинага енiп кетедi. Тэж1рибеден кейiн пластинадагы шардан калган теактщ диаметрi шардыц диаметршен кiшi екендiгi аныкталды (1-Суретп карацыз). Соктыгысу кезiнде экстремалды энергия 6y^ затка 6eлiн6едi, 6iрак пластиналык материал кызган локализацияланган жерлерге шогырланды. Кейiннен бул локализацияланган аймактардагы температура тeмендеп, материал катты кYЙге оралды.
^ i-1 I
t-Jf. - I
Сурет 1. Дюралюминий пластинасында т^рып калган болат шар: (а) бYЙiрлiк бeлiмнен Кeрiнiс; (b) ыктимал кету жагынан Кeрiнiс.
Соккы алдында доп пен дуралюминий пластинасыньщ арасына м1 маркалы мыс фольга койылды. Микроанализ доптыц дуралюминий пластинасымен жэне мыс кабатымен соктыгысуы кезiнде темiр белшектершщ пластинаныц курылымына да, мыс фольгасына да ауысканын кeрсеттi (1-Сурет.) Эксперимент нэтижелерш зерттеу Yшiн сканерлеушi электронды микроскопия (SEM) колданылды, эсiресе INCA Penta fetx3 энергия-дисперсиялык талдау кондыргысымен жабдыкталган JSM-6390lv сканерлеушi электронды микроскоптыц кeмегiмен.
Нэтижелер жэне талцылау
Электронды микроскопта трансмутацияны индукциялауга багытталган жогары энергиялы кинетикалык эксперименттен кейiн болат шардыц астынан алынган мыс фольга фрагментшщ cyperi.
Сурет 2. Болат шардыц астынан алынган мыс фольгасыныц фрагмент (кескшнщ
Yлкейтуi 150х).
1 100pm 1 Electron Image 1
Сурет 3. Фольга фрагментшщ калыцдыгы бойынша элементтердщ таралуы.
Кесте 1.
3-Суретке сэйкес кесте.
Spec trum Ст атистика да. l i l a n e u n otal
Spec trum 1 Иэ .68 .73 .12 5.48 00.0 0
Spec trum 2 Иэ .22 .57 .38 8.32 .51 00.0 0
Spec trum 3 Иэ 2.28 .72 .42 .43 1.99 .16 00.0 0
Spec trum 4 Иэ 0.15 .78 .97 7.10 00.0 0
Spec trum 5 Иэ .94 .19 .25 .39 .47 .00 6.03 .71 00.0 0
Spec trum 6 Иэ .76 .68 .63 2.93 00.0 0
Spec trum 7 Иэ .78 .92 .60 4.70 00.0 0
Spec trum 8 Иэ .23 .52 .63 .50 .75 .45 .18 .04 6.69 00.0 0
Spec trum 9 Иэ .77 .42 .75 7.07 00.0 0
Spec trum 10 Иэ .93 .49 .45 5.13 00.0 0
Spec trum 11 Иэ 6.69 .29 .70 3.87 .45 00.0 0
Max 6.69 .52 .63 .50 .75 .45 .18 .42 .70 5.48 .51
Min. .68 .42 .63 .25 .39 .45 .47 .42 .45 6.69 .45
Микроанализаторы бар электронды микроскопта жогары Yлкейту кезшде TYciprnreH фольга фрагментшщ суретi 4-Суретте кeрсетiлген.
Сурет 4. Спектрлер алынган накты белгiленген аймактары бар мыс фольга фрагментшщ электронды микроскопты; бейнесi.
Кесте 2.
S pectru m Ст атистик ада. l i l a r e u n otal
S pectru m 1 Иэ 9.94 .71 .03 .63 .47 .37 7.51 3.34 1 00.00
S pectru m 2 Иэ 0.97 0.72 9.44 .93 .81 1.14 1 00.00
S pectru m 3 Иэ .57 .21 0.02 0.20 1 00.00
S pectru m 4 Иэ .44 .62 .75 .63 0.19 8.62 .74 1 00.00
S pectru m 5 Иэ .22 .53 .01 9.24 1 00.00
S pectru m 6 Иэ .77 .11 .59 4.52 1 00.00
M ax. 0.97 0.72 9.44 .63 .93 .37 .63 0.19 4.52 .74
M in. .22 .11 .75 .63 .47 .37 .63 .59 3.34 .74
Алынган материал Рентгендш флуоресценциялы; талдау (XRF) кeмегiмен зерттелдi. Алюминий мен тем1рден баска хром, кремний, кальций аньщталды (5-Суретп кдрацыз)
Сурет 5. Соккыдан кейiнгi болат шардыц бетш рентгендш флуоресценциялык талдау:
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
(а) алюминийдщ Стандартты дифракциялык Yлгiсi. (Ь) дюралюминийдщ жайылган
белiгiнен.
Болат шардыц мыс тоскауылына жогары жылдамдыктагы эсерi [8] сiлтеме бойынша зерттелдi, бiрак авторлар олардыц сипаттамасын тоскауылдагы кратермен шектедь Автор [9] соккы жылдамдыгы 50-900 м/с болатын бурыннан бар дислокациялары бар мыс монокристалдарындагы эсердщ кысылуын талдады; дегенмен, бул зерттеу процест модельдеумен шектелдi. Эз кезегшде, сiлтеме [10] 100 м/с-тан асатын доп жылдамдыгында толкындык процестер мацызды рел аткара бастайтынын жэне тоскауылдыц касиеттерi езгеретiнiн керсеттi. Сипатталган экспериментте соккы кYшi Р=311958 NP = 311958 \, NP=311958n болды., жэне юрютшк берiктiгiнiц есептелген мэнi: стТ =
29574,4МРа (^/тт2), бул мыстыц стандартты номиналды берiктiгiнен едэуiр асып тYседi
=а02 = 60 Мра (И/мм2) .
Автор [11] бiрiншiден, кез-келген бузылуды материалдыц кристалдык торындагы атомдык байланыстардыц Yзiлуi ретiнде карастыру керек, екiншiден, жогары эсер ету жылдамдыгында материалдыц бузылуы тоскауылдыц бYкiл келемiн деформацияламай, жергiлiктi децгейде жYретiндiгiн керсеттi..
Мышинский Г.В. [12] зерттеушшер казiр сезiмталдыктыц экстремалды децгейiмен эр тYрлi эксперименттерде алынган материалдардыц массасы мен элементтiк курамы туралы тэуелаз, сенiмдi акпарат алуга мYмкiндiгi бар екенш атап еттi. Жумыста [12] соккыга дейiн болмаган "бетен" химиялык элементтер аныкталганы туралы хабарланды; сонымен катар, осы "бетен" элементтердiц изотоптары туракты, ягни радиоактивтi емес болды. [12] - де бул "бетен" элементтердщ мелшерш реакция келемшде болатын химиялык элементтердщ коспаларымен тYсiндiруге болмайтындыгы, ал кейбiр тэж1рибелерде бул "бетен" элементтер бYкiл массаныц ондаган пайызын курайтындыгы баса айтылган.конденсацияланган орта.
Мышинский Г.В. [12] конденсацияланган ортадагы темен энергиялы ядролык реакциялар резонанстык интерференция алмасуыныц езара эрекеттесуiне байланысты жYредi деген гипотезаны усынды. Бул жаца парадигма жаца ядролык реакцияларга, материяныц жаца кYЙiне: спиндiк нуклеидтi электронды конденсатка жэне ец алдымен резонанстык интерференция алмасуыныц жаца езара эрекеттесулерше непзделген [12].
Айта кету керек, бастапкыда мыс пластинасында пластикалык агын пайда болды, бул мыс фольгасыныц жергшкт калыцдыгыныц темендеуiне экелдi. Есептелген юрютшк
берiктiгiнiц мэнiне жеткенде:от = 29574,4МРа (^/мм2), механохимиялык жэне ядролык
процестер айкын болды [12]. Эксперимент кезшде пайда болатын механохимиялык реакциялар ^штщ кинетикалык теориясымен тYсiндiрiледi, оныц негiзгi формуласын 1930 жылы С. Н. Журков усынган [13]:
мундагы: т-металл заттыц кызмет ету Mep3iMi, оныц 6epiKTiri
т0-химиялык байланыстыц ауысу уакыты, эксперименталды турде елшенген мэн, 10-13 секундка тец;
e-табиги логарифмнщ негiзi (Эйлер саны);
Эбиндинг-жуздеген кдж/моль рет1мен болатын байланыстырушы энергия; о-кернеу сэтiнен бастап колданылатын жергiлiктi жуктеме немесе кернеу, 6iздiц жагдайда 40 Гпа-дан асады;
у-химиялык байланысын ауыстырган активтендiрiлген атомдардыц келемi, 6iздiц жагдайда бiрнеше-бiрнеше ондаган микрометр аралыгында; кб-Больцман турактысы;
Т балкыту-балку температурасы.
Бiздiц жагдайда болат шар мен мыс фольга арасындагы жанасу соктыгысатын денелерде болмаган мырыш бар белшектщ пайда болуына экелдi ("деректер"косымшасын карацыз).
Журков формуласы езгеретiн процестер 10-13 секундтан аспайтын катты дененщ болуын болжайды. Бiздiц жагдайда мысты мырышка айналдыру процестерi табигатта ядролык сипатка ие жэне мундай процестер 10-20 секунд шшде уакытты кажет етедi [10]. Болат шармен тасымалданатын энергияныц жалпы мелшерi 155,1785 Дж немесе 9,68549 * 1020 эв курайды. Есептеулер e = mv2 / 2 формуласы бойынша жYргiзiлдi, бастапкы мэлiметтермен: D=
0.005.м, v= 780 м/с. Содан кешн алынган Zn шарыныц диаметрiн сурет бойынша аныктадык.4, содан кейiн 6í3 zn, v (Zn) = 0,523*10-18 м келемш аньщтадьщ. жалпы энергия мен ендiрiлген мырыштыц келемiне CYЙене отырып, заттыц бiр мольiне келетш энергияны есептедiк: E = 3,53*1016 Дж/моль, 3,658*1011 эв/атом. Доппен бершетш кинетикалык энергия 9,68549*1020 эв курайды
Бiздiц тэжiрибемiзде болат шардыц мыс фольгага механикалык эсерiнен механохимиялык тYрленулер де, ядролык процестер де орын алды. Элементар белшектердiц козгалысын эксперименталды тYPде тiкелей бакылай алмайтын зерттеушi классикалык физикалык принциптер мен табигаттыц жалпы зацдылыктарына негiзделген барлык белгш эмпирикалык тужырымдарды карастыра отырып, олардыц езара эрекеттесу процестерiн "куруга" мэжбYP. Зерттелетiн курылымдык формация шецберiндегi белшектердщ козгалысыныц жалпы керiнiсiнiц белiгi ретшде зерттелетiн кубылыстыц мэнiн тYсiндiретiн жаца усыныс усынылуы керек [10]. Табигаттагы элементар белшектердiц алуан тYрлiлiгiн ашуга емес, керiсiнше курылымдык тYзiлiстiц пульсациясы мен сакталуын камтамасыз ететiн энергия ендiретiн ядроiшiлiк процестiц механизмiн тYсiнуге баса назар аудару керек. Бул мэселенi шешудегi мацызды мэселе экспериментпк зерттеу мYмкiндiктерiн шектеу болып табылады
^орытындылар
^атты кYЙдегi объектiлердегi темен энергиялы ядролык тYрлендiрулер сипатталган. Макалада 63си-ныц 64zn-ге ауысуы байкалды. Ядролык тYрлендiрулердi бастау Yшiн жогары энергия кажет емес. 1. Механикалык эсер ету жагдайында мыстыц мырышка айналуы байкалды. Мыстыц мырышка айналу процес болат шардыц кинетикалык энергиясы E = 3,53*1016 Дж/моль болатын Кезде Пайда болады, Бул E = 3,658*1011 эв/атомга сэйкес келедi. 2. sing jsm-6390lv сканерлеушi электронды микроскоп, мыс фольгасыныц деформациясы оныц калыцдыгын 200 мкм-ден 100 мкм-ге дешн екi есеге азайтканы аныкталды. INCA Penta fetx3 энергия-дисперсиялык талдау кондырмасыныц кемегiмен деформацияланган мыс фольгасыныц локализацияланган аймактарында диаметрi шамамен 1 мкм сфералык мырыш белшектерiнiц тYзiлуi аныкталды.
СШТЕМЕЛЕР
1. Корнилова А.есiп келе жаткан биологиялык дакылдардагы изотоптардыц (Мп55-Тен Fe57-ге дейiн) темен энергиялы ядролык трансмутация кубылысыныц Эксперименттiк ашылуы / И. И. Самойленко, В. И. Высоцкий // Суык Синтез бойынша 6-Шы Халыкаралык Конференция Материалдары. - Жапония. — 1996. — № 2. — Б.687-693.
2. Рекер М.С. 642п-ден 65си-га дешнп трансмутация эдiсiмен ZnO кристалдарыныц Мыс допингг электронды парамагниттiк резонанс пен гамма-сэулелш спектроскопияны зерттеу / Дж. В. Макклори; М. С. Холстон; Э. М. Голден; Н. С. Джайлс; Л. Э. Халлибертон // ^олданбалы Физика Журналы. — 2014. - Том. 115. — Б.243706.
3. Capote R. RIPL - Ядролык Реакцияларды Есептеуге Жэне Ядролык Деректердi Багалауга Арналган Аныктамалык Енпзу Параметрлерiнiц Кiтапханасы / М. Герман, П. Обложинский, П. Г. Янг, С. Горили, Т. Бельгия, А. В. Игнатюк, А. Дж. Конинг, С. Хилер, В. А. Плюйко, М. Авригеану, О. Берсиллон, М. Б. Чадвик, Т. Фукахори, Жиган Ге, Инлу хан, с. кайлаш, Дж. копецкий, В. М. Маслов, Г. Реффо, М. Син, E.Sh. Суховицкий, П. Талу
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
/ / Ядролы; Мэлiметтер Парагы. — 2009. —Sauerwein W.A.G. Neutron Capture Therapy. Principles and Applications / A. Wittig, R. Moss, Y. Nakagawa // Springer. — 2012. — P. 553.
4. Алейник В.И. Измерение спектра нейтронов ускорительного источника времяпролетным методом / Д.А. Касатов, А.Н. Макаров, С.Ю. Таскаев / / Ядрольщ эксперимент Техникасы.
— 2014. — Б.9-13. DOI: 10.7868 / s0032816214030021.
5. Audi G. AME2003 атомды; массасын багалау - (II). Кестелер, графиктер жэне сiлтемелер. / А.Х. Вапстра, С. Тибо // Ядролы; Физика, А Бeлiмi. — 2003. - Том. 729, № 1. — Б.337-676. DOI: 10.1016 / j.ядролык физика.2003.11.003.
6. Бета-распад нейтрона [электронный ресурс]. - ^ру режимi: https://ru.wikipedia.org/wiki/Бета-распад_нейтрона
7. Мержиевский Л.А. Высокоскоростной удар стальных частиц по преградам из пористой меди / Чистяков В.П. // Физика горения и взрыва. — 2014. — Т.50, № 4. — Шамамен 140 -142 жж.
8. Брюханов И.А. бурыннан бар дислокациялы; желiсi бар мыс монокристалдарындагы соккы толкыныныц Атомды; модельдеуi / Брюханов И. А. / / Халыкаралы; Пластика Журналы. — 2022. - Том. 151. — Б.103171, DOЫ0.1016/j.ijplas.202L103171Батуев Г.С. Инженерные методы исследования ударных процессов / Голубков Ю.В., Ефремов А.К., Федосов А.А. // Машиностроение. — Россия. — 1977. — C. 240.
9. Пашкеев И. Ю. материалдардыц молекулааралы; ^штершщ жогары жылдамдыкты соккы кезiнде жойылуындагы рeлi / Пашкеев И. Ю. / Хабаршы ЮУрГУ. - Т. №6. — 2005. — C. 106-113.
10. Мышинский г. В. жаца парадигма жолында / Мышинский г.в. / / РЭНСИТ. — 2020. — T. 12, № 4, — C. 529-544. DOI: 10.17725/ rensit.2020.12.529.
11. Журков с. Н.металдар мен корытпалардыц берштш мен сусымалылыгы арасындагы байланыс / Санфирова Т. П // техникалы; физика журналы. — 1958. — T. 28. — C. 17191726.
12. Михайлов а. в. апаттардыц физикалы; теориясы / Михайлов а. в. / / Санкт-Петербург: Ахоме. — 2009. — C. 130.
13. Marcos Jaen Sanchez Fылым. Ец Yлкен теориялар: 36-шыгарылым: электр энергиясыныц екi жакты козгалысы. Тесла. Айнымалы ток. — 2013.
14. Мойыш!рек Болат [Электронды ресурс]. - ^ол жеткiзу режимi: https://aviasteel.ru/podshipnikovaya-stal
15. D16 корытпасы: сипаттамалары, касиеттер^ ГОСТ, колдану салалары [Электронды; ресурс]. - ^ол жеткiзу режимi: https://metalinox.ru/marochnik-stali/alyuminiy-splav-alyuminiya/splav-d16/.
16. Kim, H. Transmuted isotopes doped in neutron-irradiated ZnO thin films / Park, K., Min, B., Lee, J., Cho, K., Kim, S., Han, H., Hong, S., & Yao, T. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. — Vol. 217, No. 3, — 2004,
— P. 429-434. https://doi.org/10.1016/J.NIMB.2003.11.085.
17. Selim F. A. Cu-doping of ZnO by nuclear transmutation / M. C. Tarun; D. E. Wall; L. A. Boatner; M. D. McCluskey // Applied Physics Letters. — 2011. — Vol. 99, No. 20. https://doi.org/10.1063/L3662014.
