АЭРОЗОЛЬНОЕ ДЕЗАКТИВИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО Российский патент 1999 года по МПК G21F9/28 

Изобретение относится к дезактивации поверхностей объектов, загрязненных радионуклидами, преимущественно β -радионуклидами, и может быть использовано для дезактивации поверхностей оборудования, металлоконструкций, частей зданий, а также кожных покровов человека.

Известно использование композиции для дезактивации поверхности загрязненного радионуклидами оборудования, содержащее щавелевую или лимонную кислоту и комплексообразователь - ЭДТА (FR, 2471655, G 21 F 9/30, 1981). Композицию используют в виде водного раствора. К недостаткам использования известной композиции следует отнести невысокий коэффициент дезактивации, а также сложность технологии процесса обработки загрязненных поверхностей, поскольку обработку проводят непрерывно в течение длительного времени при нагревании.

Для увеличения эффективности дезактивации поверхности оборудования атомных энергетических установок водный дезактивирующий раствор, содержащий лимонную кислоту и ЭДТА, используют после обработки загрязненной поверхности окислительным раствором, содержащим щелочной раствор перманганата калия (EP, 0138289, C 21 F 9/00, 1985). Однако известный процесс обработки поверхности является сложным, длительным, а сам раствор малоэффективен при обработке различных бетонных поверхностей, например поверхностей зданий.

Эффективность дезактивирующих растворов увеличивается при введении в них поверхностно-активных веществ (ПАВ). Известен раствор для дезактивации оборудования радиохимических производств, содержащий поверхностно-активное вещество, в качестве которого используют ОП-7 или ОП-10, лимонную или щавелевую кислоту, ЭДТА в качестве комплексообразователя и восстановитель (Шведов В.П. и др. Ядерная технология. М., Атомиздат, 1979, с. 310-312). Процесс очистки поверхностей с использованием указанного дезактивирующего раствора обладает следующими недостатками: необходимость проведения дезактивации при нагревании; низкая эффективность дезактивации поверхностей, выполненных из нержавеющей стали или бетона, уменьшение дезактивирующей способности раствора в процессе его использования, длительность процесса дезактивации. Известно также моющее средство для дезактивации, содержащее недиссоциированное поверхностно-активное вещество, триполифосфат щелочного металла и силикат щелочного металла (JP, заявка, 55-34398, G 21 F 9/28, 1980). Известное моющее средство эффективно для очистки одежды, однако не обеспечивает высоких коэффициентов дезактивации при обработке поверхностей оборудования, помещений и т.д.

В Чернобыле для дезактивации загрязненных поверхностей использовали растворы, приготовленные на основе препаратов СФ-2 и СФ-3 (Зимон А.Д., Пикалов В.П. Дезактивация. М., Издат., 1994, с. 154-155). В состав этих препаратов входят алкилбензолсульфонат, гексаметилфосфат натрия в качестве комплексообразователя, а также щавелевая кислота и вода. Щавелевая и лимонная кислоты создают в дезактивирующих растворах определенную кислотность, кроме того, они обладают комплексообразующими свойствами и способствуют увеличению коэффициента дезактивации. Самым значительным недостатком растворов для дезактивации, приготовленных на основе препаратов СФ-2 и СФ-3, является низкая эффективность дезактивации.

Известно, что для увеличения эффективности обработки загрязненных поверхностей в состав композиции, используемой для обработки, вводят комплексообразователь, образующий прочные комплексы радионуклидами. Так, например, для локализации α и β -радионуклидов на поверхности объектов атомной техники используют полимерную композицию, в состав которой входит родамин C (SU, авторское свидетельство, 1436745, G 21 F 9/30, 1993). Однако известная композиция обладает локализующими свойствами и не используется для дезактивации поверхностей зданий, а также кожных покровов.

Наиболее эффективны для дезактивации различных поверхностей составы, используемые в виде пены. В пенообразующие составы входят ПАВ и комплексообразователи (Зимон А. Д. , Пикалов В.П. Дезактивация. 1994, с. 157-159). Эффективность дезактивации поверхностей пенами возрастает многократно за счет увеличения площади контакта с поверхностью дезактивирующего пенного состава. Кроме того, использование пены дает возможность эффективно дезактивировать вертикальные поверхности, что существенно при дезактивации зданий и внутренних помещений. Однако пенообразующие составы подбираются индивидуально для различных поверхностей, их качественный и количественный состав зависит от природы материала, из которого образована загрязненная поверхность. Так, например, для дезактивации железнодорожного состава используют пены кратностью K = 20 - 30, содержащие ПАВ, синтетические моющие средства и воду (RU, патент, 2066494, G 21 F 9/28, 1996). Однако пенные составы, используемые для дезактивации оборудования из стали, неэффективны для дезактивации, например, бетонных поверхностей, и не могут быть использованы для дезактивации кожных покровов человека.

Для дезактивации кожных покровов используют неагрессивные но своему действию на кожу растворы, в состав которых входят комплексообразователи и мыло. Известен водный раствор для очистки кожи от цезия, содержащий гексаметафосфат натрия и борную кислоту (Зимон А.Д., Пикалов В.П. Дезактивация. 1994, с. 304). При этом известно, что введение в раствор этилового спирта увеличивает эффективность дезактивации кожи (Зимон А.Д., Пикалов В.П. Дезактивация. 1994, с. 304).

Эффективным средством для очистки кожи от радионуклидов является раствор, содержащий сульфонол, гексаметафосфат натрия, ЭДТА и угольную кислоту (Зимон А.Д., Пикалов В.П. Дезактивация. 1994, 306). Однако указанные известные композиции не являются эффективными средствами для очистки оборудования, поверхностей зданий и т.д.

Наиболее близким к предложенному изобретению является состав для дезактивации поверхности при загрязнении ее α - и β -радионуклидами (RU, авторское свидетельство, 1373216, G 21 L 9/00, 1993). Состав упакован в аэрозольную упаковку, например, аэрозольный баллончик. В состав входят этанол, пропеллент, в качестве которого используют дихлордифторметан, а также поливинилбутираль, глицерин и фосфорная кислота. Преимуществом указанного аэрозольного состава перед другими известными составами является высокая эффективность дезактивации поверхностей оборудования, портативность препарата, возможность быстроты использования его в аварийных ситуациях. Однако указанный аэрозольный дезактивирующий состав является пленкообразующим. При использовании указанного состава его наносят на поверхность в несколько слоев, при этом время сушки каждого слоя составляет около 20 мин, а общее время сушки пленочного покрытия составляет несколько часов. Кроме длительности процесса дезактивации, к недостаткам известного аэрозольного состава следует отнести неэффективность дезактивации бетонных поверхностей, а также агрессивность по отношению к коже человека, поскольку состав содержит фосфорную кислоту в высокой концентрации.

Задачей настоящего изобретения являлась разработка универсального средства для эффективной экспрессной дезактивации поверхностей из самых различных материалов, а также кожных покровов человека, которое характеризуется простотой использования и может быть применено в аварийных ситуациях на рабочем месте для дезактивации оборудования, рабочих помещений и рабочего персонала.

Для решения поставленной задачи предложен следующий состав для дезактивации, мас. ч.:
aлкилбeнзoлcульфoнaт или сульфонол - 0,5 - 5,0
полифосфат - 0,3 - 5
одноатомный спирт - 2,0 -5,0
неионогенное поверхностно-активное вещество - 0,1 - 1,5
органическая кислота - 0,5 - 2,0
комплексообразователь - 0,02 - 0,04
вода - 90,0 - 95,0
пропеллент - 8,0-85,0.

Состав помещают в аэрозольную упаковку, предпочтительно аэрозольный баллончик.

Преимущественно в аэрозольном дезактивирующем средстве в качестве полифосфата используют гексаметафосфат натрия. Полифосфаты образуют комплексные соединения с катионами щелочноземельных и тяжелых металлов. Примеры комплексообразователей, которые относят к полифосфатам, приведены, например, в кн. Зимон А.Д. и др. Дезактивация. М., Издат, 1994, с. 142.

В качестве одноатомных спиртов преимущественно используют этиловый и/или изопропиловый спирты, и/или изобутиловый спирты.

Преимущественно в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества используют ОП-7 и/или ОП-10.

В качестве органической кислоты преимущественно используют щавелевую кислоту и/или лимонную кислоту.

В качестве комплексообразователя в составе для дезактивации преимущественно используют дитизон, образующий прочные комплексы со многими радионуклидами, в частности с редкоземельными элементами, в том числе с 144Ce.

Преимущественно в качестве пропеллента используют дихлордифторметан.

Кроме указанных выше предпочтително используемых соединений в составе для дезактивации могут быть использованы любые другие известные соединения, относящиеся к указанным классам веществ.

При уменьшении в составе содержания сульфонола (алкилбензолсульфоната), полифосфата, органической кислоты или комплексообразователя ниже указанных значений эффективность дезактивации падает. При увеличении содержания перечисленных выше компонентов, а также при уменьшении содержания спирта состав теряет гомогенность, при этом наблюдается выпадение осадка.

Уменьшение количества пропеллента приводит к ухудшению пенообразования, следовательно, к снижению эффективности дезактивации, тогда как увеличение количества пропеллента невозможно по технологическим причинам.

При введении в состав поверхностно-активного вещества в количестве ниже указанного не обеспечивается необходимого смачивания загрязненной поверхности, тогда как при избыточном содержании поверхностно-активного вещества снижается пенообразующая способность состава.

Указанный состав вводят в аэрозольный баллон. Это может быть сделано, например, следующим образом: все компоненты состава, кроме пропеллента, смешивают в указанных количествах и вводят в аэрозольный баллон, на горловине которого герметизируют клапан с сифонной трубкой; затем в аэрозольный баллон с помощью дозатора вводят указанное количество пропеллента.

Состав в аэрозольной упаковке перед употреблением встряхивают и наносят на поверхность в виде пены. Расход состава зависит от материала, из которого выполнена загрязненная поверхность, и от величины исходной загрязненности. Так, например, при обработке поверхности из стали расход может составлять 10-30 г/м², а при обработке кожи рук - 5-15 г. После нанесения па поверхность состава в виде пены, пену выдерживают в течение 1-30 мин и удаляют с помощью фильтровальной бумаги, марли, ветоши и т.д. При необходимости обработку проводят неоднократно.

Применение предложенного аэрозольного дезактивирующего средства имеет ряд преимуществ перед другими известными средствами для дезактивации загрязненных поверхностей, которые заключаются в следующем:
- в процессе использования предложенного средства не образуется жидких радиоактивных отходов,
- предложенное средство содержит несколько активных компонентов, которые в совокупности обеспечивают высокие коэффициенты дезактивации самых разных поверхностей, от стали до кожи рук, при этом высокая очистка поверхностей достигается без увеличения кислотности среды, что существенно с точки зрения коррозионного воздействия на материал баллона и агрессивного действия состава на кожу человека,
- негорючесть состава, отсутствие в нем токсичных компонентов, отсутствие жидких радиоактивных отходов обеспечивают безопасность дезактивации,
- экспрессность проведения дезактивационных работ,
- простота использования аэрозольного средства для дезактивации.

Другие не перечисленные выше преимущества предложенного аэрозольного состава также с очевидность вытекают из известных преимуществ использования аэрозольных баллончиков.

Указанные выше свойства состава, а также размещение состава в аэрозольном баллончике делает его незаменимым при необходимости проведения экстренных работ по дезактивации, например, в случае возникновения аварийных ситуаций.

Ниже приводятся примеры использования аэрозольного средства для дезактивации различных поверхностей от радионуклидов.

Пример 1.

Дезактивации подвергали кожу рук, загрязненную хлористым цезием-137 с исходной активностью 800 β -част/см²•мин.

Для обработки кожи рук использовали следующий состав, маc. ч.:
сульфонол - 2,5
гексаметафосфат натрия - 0,4
этиловый спирт - 3,5
вода - 92,5
дихлордифторметан - 70,0
ОП-7 - 1,0
лимонная кислота - 1,0
дитизон - 0,02,
Состав был помещен в аэрозольный баллончик, который перед использованием встряхивали. Состав наносили в виде пены на руки в количестве 5-10 г и через 1-2 мин руки промокали фильтровальной бумагой или бумажной салфеткой. Нанесение пенного состава и его удаление проводили 2 раза. В результате обработки активность была удалена с поверхности рук полностью.

Примеры 2-4.

Дезактивации подвергали поверхности коррозионностойкой стали марки 12Х18Н101 оргстекла и стали, окрашенной эпоксидной эмалью марки ЭП-574. Исходная загрязненность всех трех поверхностей по цезию-137 составляла 20000 β част/см²•мин и 15000 β част/см²•мин по церию-144.

Для очистки использовали следующий состав, мас.ч.:
сульфонол - 3,0
гексаметафосфат натрия - 0,35
этиловый спирт - 3,8
вода - 93
дихлордифторметан - 80
ОП-7 - 1,0
щавелевая кислота - 2,0
дитизон - 0,04
Состав для дезактивации был помещен в аэрозольный баллончик.

Состав наносили на поверхность в виде пены из расчета 20 г/м². После выдерживания в течение 15 мин обрабатываемую поверхность промокали ветошью. Загрязнение было полностью снято со всех трех поверхностей после их двукратной обработки.

Дезактивирующее средство содержит одноатомный спирт, пропеллент, алкилбензолсульфонат или сульфонол, полифосфат, неионогенное поверхностно-активное вещество, органический комплексообразователь и воду. Технический результат заявленного изобретения выражается в разработке универсального средства для эффективной защиты поверхностей из самых различных материалов. 6 з.п. ф-лы.

1. Аэрозольное дезактивирующее средство, содержащее одноатомный спирт и пропеллент, помещенные в аэрозольную упаковку, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит алкилбензолсульфонат или сульфонол, полифосфат, неионогенное поверхностно-активное вещество, органическую кислоту, комплексообразователь и воду при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Алкилбензосульфонат или сульфонол - 0,5 - 5,0
Полифосфат - 0,3 - 0,5
Одноатомный спирт - 2,0 - 5,0
Неионогенное поверхностно-активное вещество - 0,1 - 1,5
Органическая кислота - 0,5 - 2,0
Комплексообразователь - 0,02 - 0,04
Вода - 90,0 - 95,0
Пропеллент - 8,0 - 85,0
2. Средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве одноатомного спирта оно содержит этиловый, и/или изопропиловый, и/или изобутиловый спирт. 3. Средство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в качестве пропеллента оно содержит дихлордифторметан. 4. Средство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что в качестве полифосфата оно содержит гексаметафосфат натрия. 5. Средство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что в качестве органической кислоты оно содержит щавелевую и/или лимонную кислоту. 6. Средство по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что в качестве неионогенного поверхностно-активного вещества оно содержит ОП-7 и/или ОП-10. 7. Средство по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что в качестве комплексообразователя оно содержит дитизон.