Введение к работе
Актуальность темы. Интерес к аэрозолям связан во-первых, с широкой их распространенностью и, во-вторых, с тем, что они играют важную роль во многих природных и технологических процессах. К тому же, возможность управления размерами, составом и структурой частиц, обеспечивает гибкость характеристик аэрозолей в широком диапазоне. Наибольшее влияние на свойства и поведение аэрозолей оказывают процессы электрической зарядки, протекающие практически во всех аэродисперсных системах.
Особую важность представляют вопросы зарядки частиц в условиях ионизирующего облучения, воздействующего на частицы и окружающую атмосферу. .Источники облучения могут быть внешними, но возможны ситуации, когда сами частицы радиоактивны. Зарядка аэрозолей является фактором, определяющим их поведение, распространение, седиментацию в поле тяготения с учетом электрических полей различного происхождения (в том числе, поля Земли), коагуляцию частиц и эффективность работы очистных устройств. По-видимому, именно зарядка радиоактивных частиц являлась причиной их левитации и неосаждения в помещениях аварийного блока Чернобыльской АЭС. К сожалению, зарядка частиц в поле ионизирующего облучения исследована фрагментарно, очень мало работ по таким важным вопросам, как кинетика зарядки, статистика распределений зарядов по частицам и т.д.
Почти аналогична ситуация с исследованием электрической зарядки аэрозольных частиц в условиях фотоэффекта,» частности, в когерентных полях. Здесь объем известной информации (в том числе результаты моделирования) чаще всего ограничивается оценкой средних.зарядов частиц без исследования кинетики зарядки. Однако, именно с разбросом значений зарядов на частицах связано многообразие поведения аэрозолей в любых условиях облучения. Существенно, что из-за малых размеров, аэрозольных частиц, процессы обмена зарядами происходят очень быстро,
' - 3 -
вследствие чего определяющую роль играют различного рода флуктуации, приводящие к статистическим явлениям в аэрозолях. Разброс зарядов по частицам может быть весьма значительным, причем распространение частиц и их осаждение определяется особенностями зарядового состояния. Именно это делает актуальной задачу изучения процессов электрической зарядки аэрозолей при воздействии полей электромагнитной природы.
Целью диссертационной работы является теоретическое исследование процессов электрической зарядки аэрозольных частиц при воздействии радиации и электромагнитных полей оптической частоты, а также статистических характеристик этих процессов.
Новизна результатов состоит в следующем:
-
Впервые определена статистика стационарной электрической зарядки аэрозолей в слабоионизированном газе при излунательном воздействии на частицы: в полях радиоактивного облучения и при фотоэффекте.
-
Впервые рассчитаны статистические распределения при электрической зарядке радиоактивных частиц.
-
Доказано увеличение эффективности зарядки фотоактивных частиц при наличии в атмосфере неактивной примеси.
-
Дано теоретическое объяснение явлению многократной зарядки высокодисперсных аэрозолей.
-
Предложен новый теоретический подход к описанию нестационарной зарядки частиц в световом поле.
Практическая ценность работы:
1) Предложена методика расчета электрической зарядки аэрозолей в условиях воздействия различных внешних полей и самооблучения.
' - 4 -'
-
Определены условия получения монозаряженных аэрозолей в электромагнитных полях.
-
Теоретически предсказана возможность стимулирования процесса монозарядки аэрозоли при фотоионизации путем добавления неионизируемой примеси.
4) Теоретически объяснены экспериментальные результаты по многократной зарядке высокодисперсных частиц в оптическом поле.
Апробация результатов работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 1 российской и 4 международных конференциях: Российское Аэрозольной конференции ( Октябрь 1993 : Москва); Международном Аэрозольном симпозиуме ( Март 1994 : Москва); British Aerosol Society Conference ( March 1994 : York, Great Britain); 12th International Conference on Clouds and Precipitation ( 19 - 23 August 1996 : Zurich, Switzerland); European Aerosol Conference 1996 ( 9 -12 September 1996 : Delft, The Netherlands)
До теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата. .
Структура и объем работы:
