СПОСОБ ДЕЗАКТИВАЦИИ ТВЕРДЫХ НЕГОРЮЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2007 года по МПК G21F9/28 

Изобретение относится к области обработки материалов с радиоактивным заражением и предназначено для дезактивации твердых негорючих поверхностей. Способ дезактивации включает нанесение на дезактивированную поверхность любого пространственного положения (а именно крутая, вертикальная, потолочная) слоя пастообразной адгезионно-активной экзотермической смеси, выдерживание его при нормальных условиях в течение 1-4 час, последующий за этим термический нагрев осуществляется путем поджога его, термомеханического разрушения поверхности и удаления радиоактивных продуктов. Экзотермическая смесь имеет следующий состав, мас.%: порошок магния 20-40, порошок алюминий-магниевого сплава 20-40, жидкое натриевое кремниевое стекло 60-20.

Технический результат - дезактивация крутых, вертикальных и потолочных поверхностей, снижение трудоемкости, повышение производительности труда.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области дезактивации поверхностей, загрязненных радионуклидами. Наиболее эффективно предлагаемый способ может быть реализован при дезактивации твердых негорючих поверхностей из бетона, асбеста, кирпича, металла и т.п.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ дезактивации негорючих поверхностей обрабатываемых объектов путем нанесения на поверхность слоя порошкообразной экзотермической металлической смеси (ЭМС), поджога ее и удаления радиоактивных продуктов горения [Карлина O.K., Петров Г.А., Петров А.Г., Тиванский В.М., Ожован М.И., Соболев И.А., Баринов А.С. Патент РФ №2114470 С1, МКИ⁶ G21F 9/28, опубл. 27.06.1998, Бюл. 181]. Сущность способа состоит в том, что в процессе горения порошкообразной экзотермической смеси происходит термическая десорбция радионуклидов с загрязненной поверхности, переход их в газовую фазу и последующая фиксация в объеме образующегося шлака. С металлических и асбестовых поверхностей шлак удаляется обычным скалыванием. В случае бетонных, железобетонных, кирпичных поверхностей происходит спекание шлака с поверхностным слоем, который отслаивается вместе с кусками материала.

Данный вариант дезактивации реализован только для горизонтальных и слабонаклоненных негорючих поверхностей.

Недостатком известного способа является то, что

способ может быть использован для дезактивации только горизонтальных и слабонаклоненных (не более 15°) твердых поверхностей, на которых можно зафиксировать размещение экзотермической смеси в виде порошка. Однако с помощью такой порошкообразной экзотермической смеси нельзя провести дезактивацию крутых и тем более вертикальных и потолочных поверхностей.

Для дезактивации поверхности любого пространственного положения (крутых, вертикальных и потолочных) необходимо разработать новые экзотермические смеси, которые должны обладать высокой адгезией к дезактивируемым поверхностям. При контактном горении такой адгезионно-активной экзотермической смеси за короткий промежуток времени горения поверхность должна нагреться до высокой температуры (1300°С и выше) и подвергнуться воздействию значительных внутренних напряжений, что должно привести к механическому разрушению дезактивируемого поверхностного слоя.

Сущность заявляемого способа состоит в следующем: для дезактивации на твердые негорючие поверхности наносится экзотермический состав толщиной 1 см и размером, превышающим размеры дезактивируемой поверхности, затем проводится тепловая обработка дезактивируемой поверхности. Экзотермический металлический состав СПВА-31, содержащий порошок магния и порошок алюминий-магниевого сплава смешивается с адгезионно-активной смесью, обладающей высоким коэффициентом адгезии к различным твердым поверхностям - бетону, железобетону, кирпичу, асбесту, металлу и т.п. Исследования экзотермических паст с клеевыми добавками на основе различных органических соединений, например эпоксисоединений, бутилакрилатных латексов, фенолформальдегидных смол, показали, что с помощью органических соединений невозможно создать адгезионно-активное высококалорийное горючее на основе ЭМС для разрушения твердых поверхностей.

Известно, что высокими коэффициентами адгезии к различным твердым поверхностям обладают некоторые неорганические клеи, в частности такой широко используемый клей как жидкое стекло. Экспериментально было установлено, что композиции в виде паст и получаемые из них твердые смеси, содержащие экзотермический металлический состав СПВА-31 и натриевое жидкое стекло, обладают высокой адгезионной способностью к твердым поверхностям. Эти экзотермические смеси являются высококалорийным горючим. Измерения калориметрическим методом в бомбе ВМ-5 (Польша) показали, что теплотворная способность экзотермических смесей в зависимости от количества натриевого жидкого стекла (на 15-40%) превышает теплотворную способность чистого экзотермического металлического состава СПВА-31. Проведенные нами систематические исследования влияния добавок различных неорганических солей и их кристаллогидратов показали, что соли и кристаллогидраты кремния, карбоната, сульфида, сульфата, силиката, аксалата натрия, серно-кислой меди, гидроокиси бария являются эффективными допантами, существенно влияющими как на теплотворную способность, так и на скорость горения экзотермических смесей на основе ЭМС.

В качестве жидкого стекла использовали натриевое жидкое кремниевое стекло (ГОСТ 13078-81), широко используемое в промышленности, строительстве и быту [Некрасов Б.В., Курс общей химии. - М.: Госхимиздат, 1962. С.486, 487, 492, 493. Глинка Н.Л. Общая химия. Учебное пособие для вузов. 24-е издание, исправленное. - Л., Химия, 1985. С.491-497. Бурмистров Г.Н. Облицовочные синтетические материалы. - М.: Высшая школа, 1987. С.41-42]. Приготовление экзотермических смесей из ЭМС и жидкого стекла в виде паст проводилось по следующей методике. К навескам ЭМС массой 5-30 г добавляли порциями в виде капель жидкое стекло. Массовое содержание жидкого стекла в пасте варьировали от 20 до 60%. Пасту получали перемешиванием смеси при комнатной температуре на воздухе в смесителе двумя ножами, чередуя перемешивание и штыкование смеси. Смесь тщательно перемешивается до равномерного распределения ЭМС в жидком стекле в течение ˜30-60 мин. Оценка равномерности распределения компонентов в смеси производилась визуально до достижения необходимой консистенции пасты.

Приготовленная паста шпателем наносится на наклонную, вертикальную или потолочную твердую поверхность, например, сухого бетонного блока. Адгезионная способность паст характеризовалась их способностью удерживаться на дезактивируемой поверхности в течение длительного времени (более 60 мин).

Способ реализуется следующим образом.

В смесители готовят пастообразные экзотермические смеси следующих составов, мас.%:

Состав 1:

порошок магния - 20,

порошок алюминий-магниевого сплава -20,

жидкое натриевое кремниевое стекло - 60.

Состав 2:

порошок магния - 30,

порошок алюминий-магниевого сплава -30,

жидкое натриевое кремниевое стекло - 40.

Состав 3:

порошок магния - 25,

порошок алюминий-магниевого сплава - 25,

жидкое натриевое кремниевое стекло - 50.

Состав 4:

порошок магния - 20,

порошок алюминий-магниевого сплава - 20,

жидкое натриевое кремниевое стекло - 60.

Каждый из составов наносят на загрязненные радионуклидами цезия и стронция участки поверхности бетона, железобетона, кирпича, асбеста, углеродистой стали слоем толщиной 1 см, размер которого превышает размеры загрязненных участков дезактивируемых поверхностей, выдерживают при нормальных условиях в течение 1-4 час, после чего затвердевшую смесь поджигают термоспичкой или огнепроводным шнуром.

Об эффективности дезактивации поверхности бетона с помощью адгезионно-активных экзотермических паст с различным содержанием СПВА-31 и жидкого стекла свидетельствуют нижеприведенные примеры.

Пример 1. Экзотермическая смесь состава 1 массой 10 г наносится на загрязненные радионуклидами цезия и стронция участки поверхности под углом наклона 40°, выдерживается при комнатной температуре на воздухе в течение 2 час. Затем затвердевшую смесь поджигают термоспичкой или огнепроводным шнуром. Время горения смеси ˜10 с, скорость горения 6 см/с. Потеря массы образца бетона составляет около 20 г.

Пример 2. Экзотермическая смесь состава 2 массой 10 г наносится на загрязненные радионуклидами цезия и стронция участки вертикальной поверхности, выдерживается при комнатной температуре на воздухе в течение 2 час. Затем затвердевшую смесь поджигают термоспичкой или огнепроводным шнуром. Время горения смеси ˜4 с, средняя скорость горения 12 см/с. Потеря массы образца бетона составляет около 15 г.

Пример 3. Экзотермическая смесь состава 3 массой 10 г наносится на загрязненные радионуклидами цезия и стронция участки потолочной поверхности, выдерживается при комнатной температуре на воздухе в течение 2 час. Затем затвердевшую смесь поджигают термоспичкой или огнепроводным шнуром. Время горения смеси ˜7 с, средняя скорость горения 7 см/с. Потеря массы образца бетона составляет около 12 г.

Способ дезактивации твердых негорючих поверхностей относится к области обработки материалов с радиоактивным заражением и предназначен для дезактивации твердых негорючих поверхностей. На дезактивируемую поверхность (крутую, вертикальную, потолочную) наносят слой пастообразной адгезионно-активной экзотермической смеси, выдерживают ее при нормальных условиях в течение 1-4 час, затем осуществляют тепловую обработку в виде ударного термического нагрева путем поджога экзотермической смеси. Изобретение позволяет дезактивировать крутую, вертикальную, потолочную поверхность, снизить трудоемкость, повысить производительность труда.

Способ дезактивации твердых негорючих поверхностей, включающий нанесение экзотермической смеси толщиной 1 см и размером, превышающим размеры дезактивируемой поверхности, и тепловую обработку дезактивируемой поверхности, отличающийся тем, что на дезактивируемую крутую, вертикальную или потолочную поверхность наносят слой пастообразной адгезионно-активной экзотермической смеси состава, мас.%:

порошок магния 20-40

порошок алюминий-магниевого сплава 20-40

жидкое натриевое кремниевое стекло 60-20

затем выдерживают при нормальных условиях в течение 1-4 ч, а последующую за этим тепловую обработку осуществляют в виде ударного термического нагрева путем поджога экзотермической смеси.