АКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ АЭРОИОНИЗАТОРА Российский патент 1995 года по МПК A61L9/22 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в различных отраслях промышленности для хранения пищевых продуктов.

Известно, что ионизированный воздух обладает рядом лечебно-терапевтических свойств. Наибольший эффект достигается при преобладании в воздухе отрицательных легких аэроионов [1] Для ионизации воздуха используют источники альфа-, бета- и гамма-излучения, а также электрические и магнитные поля.

Электрические и магнитные ионизаторы имеют довольно сложное устройство. Повышенная степень ионизации достигается лишь при подаче высокого напряжения на ионизатор [2]
Ионизация воздуха альфа-частицами достигается применением ускорителей альфа-частиц или радиоактивных материалов. Это является сложной технической задачей, связанной с повышенной опасностью при обслуживании установок. Альфа-частицы сами могут явиться образователем радиоактивных изотопов. Гамма-излучение обладает более низкой ионизирующей способностью по сравнению с альфа- и бета-частицами, но обладает значительной проникающей способностью. Бета-излучение это поток электронов. При низких и средних энергиях частиц электроны, присоединяясь к внешним оболочкам атомов и молекул воздуха, являются образователями прежде всего отрицательно заряженных ионов. Пробег их в воздухе в зависимости от заряда в среднем 3,8 м/МэВ.

Известно большое число как искусственных, так и естественных радионуклидов бета- и гамма-излучателей. Среди них наиболее распространенным является калий 40. В природе имеются три естественных изотопа калия: калий 39, калий 40 и калий-41, связанных между собой постоянным соотношением 93,08:0,0119: 6,91. Изотоп калий-40 неустойчив (период полураспада 1,32х10⁹ лет), при распаде испускает бета-частицы со средней энергией Е=0,541 МэВ и превращается в кальций 40:
40 40+ либо путем К-захвата превращается в аргон 40:
40+ __→ 40. Ядро аргона 40 нестабильно и, переходя в стабильное состояние, испускает квант с энергией 1,46 МэВ.

Из вышесказанного следует, что калий 40 является хорошим ионизатором воздуха и прежде всего создает отрицательные ионы, обладающие наибольшим лечебным эффектом. За основу принята ионизирующая способность радиоактивных материалов.

В качестве ближайшего аналога можно рассматривать радиоактивный элемент из устройства [3]
Целью изобретения является создание эффективного активного элемента аэроионизатора.

Цель достигается тем, что в качестве активного элемента аэроионизатора используют радиоактивный материал, содержащий калий с крупностью частиц не менее 5 мм.

Суть полезных действий калийсодержащих материалов (пород) заключается прежде всего в ионизирующей способности бета- и гамма-излучения калия 40. Поскольку калий 40 находится в строгом соотношении с другими изотопами калия, то очевидно, что в качестве ионизатора может быть применен любой калийсодержащий материал.

Бета- и гамма-излучение калия 40 является полностью безопасным. Излучение бета-частиц, как показали исследования в калийных рудниках, не превышают 40 частиц на см²/мин. Мощность дозы гамма-излучения, создаваемая бесконечным полупространством, состоящим, например, из 100% хлористого калия, составляет 83 мкР/ч. Поэтому в радиационной защите излучение калия включается в понятие естественного радиационного фона и не ограничивается Нормами радиационной безопасности (НРБ-76/67).

При изучении возможности использования бета-излучения для определения содержания калия в породе установлено, что при изменении крупности частиц породы от 0 до 5 мм интенсивность бета-излучения нарастает, а затем при дальнейшем укрупнении частиц стабилизируется [5] Этот факт может быть объяснен тем, что если бета-излучение в воздухе при Е=0,541 МэВ распространяется на 1,7 м, то в породе путь электронов до поглощения при этой энергии частиц не превышает 2 мм [4] и, следовательно, излучателем в воздух может быть лишь порода до глубины от стенки не более 2 мм. Следовательно, при диаметре частиц породы 4-5 мм весь объем породы в ней будет излучающим. При большем диаметре частиц часть излучения из центральных точек частицы вообще не достигает поверхности, но при этом с увеличением размеров частиц увеличиваются воздушные промежутки между ними и за счет этого снижается поглощение электронов соседними частицами и соответственно увеличивается доля электронов, идущая на ионизацию воздуха.

При размере частиц породы менее 5 мм основная часть электронов поглощается соседними частицами и основное излучение проходит лишь с поверхности до глубины 2 мм общего насыпного массива. Таким образом, лучше всего использовать в аэроионизаторе частицы с крупностью не менее 5 мм.

Изобретение может быть использовано в медицине при создании аэроионных фильтров как палатных, так и для индивидуальных ингаляторов, а также в различных отраслях промышленности, где необходимо присутствие отрицательных аэроионов.

Процесс образования легких отрицательных аэроионов может в зависимости от конкретных лечебных требований регулироваться за счет применения материала с большим или меньшим содержанием калия в нем либо путем изменения скорости прохождения воздуха через фильтр, либо увеличением поверхности контакта воздух калийсодержащий материал, либо комбинацией этих способов.

В настоящее время в АО "Уралкалий" испытывается подобный фильтр, заполненный сильвинитовой рудой с содержанием КСl в руде до 30% для получения ионизированного воздуха с соляной аэрозолью. Результаты замера воздуха, проходящего через него, показали увеличение отрицательно заряженных ионов в нем до 30% Применение в нем более богатых калийсодержащих руд или материалов (в том числе и чистого гранулированного 95%-ного стандартного хлористого калия) позволит существенно увеличить степень ионизации.

В качестве материала согласно предлагаемой заявке могут в качестве рабочего элемента ионизатора применяться сильвинит, карналлит, лангбейнит и другие калийсодержащие руды, имеющие невысокую стоимость и неограниченный срок использования.

Использование: в медицине, промышленной санитарии, пищевой промышленности. Сущность изобретения: активный элемент аэроионизатора выполнен из калийсодержащего материала с крупностью частиц не менее 5 мм.

АКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ АЭРОИОНИЗАТОРА, содержащий радиоактивный материал, отличающийся тем, что в качестве радиоактивного материала используют естественный или искусственный калийсодержащий материал с крупностью частиц не менее 5 мм.