КОМПОЗИЦИЯ, ПЕНА И СПОСОБ ДЕКОНТАМИНАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ Российский патент 2008 года по МПК G21F9/28 

Предметом настоящего изобретения является композиция для деконтаминации, раствор и пена. Композиция и раствор настоящего изобретения позволяют получать кислотную или основную студенистую водную пену, которую можно использовать для деконтаминации поверхностей.

Настоящее изобретение находит, например, применение для деконтаминации металлических поверхностей, загрязненных, например, жиром, излучающими неорганическими отложениями, прочно сцепленным оксидным слоем или в толще материала.

Особенно большое преимущество изобретение имеет при деконтаминации от радиоактивности, например, на крупных атомных установках со сложной конфигурацией или в тех случаях, когда эти установки недоступны и для которых необходима экономия в отношении используемых химических реагентов и жидких стоков. Например, затруднительно деконтаминировать внутреннюю часть крупных резервуаров, например, емкостью от 20 до 100 м³, или установки для повторной переработки отработанного топлива, включающего растворы продуктов деления, поскольку среда в этом случае является сильно излучающей. В частности, мощность дозы на дне резервуара на глубине 7,5 м может достигать 40 Гр/4. Этот уровень облучения исключает практически любое изменение арматуры резервуара. Кроме того, наличие многочисленных змеевиковых холодильников в емкости не позволяет вводить устройства для проведения деконтаминационных обработок. Наконец, загрязненная жидкость не может изыматься из емкостей с целью повторного использования пены без применения очень дорогих дополнительных устройств. Следовательно, необходимо задействовать существующие средства перекачки и напорные трубопроводы для жидкостей.

Уровень техники

Были разработаны многочисленные композиции и пены, предназначенные для обработки поверхностей, в частности для чистки, обезжиривания и/или дезактивации поверхностей от радиоактивности. К сожалению, все эти композиции и пены обладают одними и теми же недостатками: их времена жизни слишком малы и трудно регулируются. Причиной этого является то, что пены предшествующего уровня техники быстро стекают (в течение нескольких минут) и обладают временем жизни, определяемым как время, необходимое для полного превращения данного объема пены в жидкость, обычно в пределах от 1 до 10 мин.

Это часто означает то, что для обеспечения эффективности обработки необходимо многократно наносить пену на обрабатываемую поверхность. В результате этого увеличиваются объем стоков очистки и трудность обработки.

Кроме того, поскольку продолжительность контакта пены с поверхностью ограничена из-за малого времени жизни пен, используемые очищающие и обработочные средства часто должны подбираться таким образом, чтобы они были высоко активными в течение очень короткого времени. В результате этого могут быть использованы лишь либо высокие концентрации продуктов, либо более коррозийные продукты. Это ограничивает тип пригодной для обработки поверхности и приводит к более сильному загрязнению окружающей среды, повышенным трудностям при ополаскивании поверхностей и повышенной стоимости обработки.

Таким образом, существует реальная потребность в пенящейся композиции, которая позволила бы устранить недостатки композиций предшествующего уровня техники, т.е. которая бы позволила продлить и иметь возможность регулировать время жизни пены, уменьшить объем стоков, использовать менее коррозийные очищающие средства, использовать эти средства в более низкой концентрации и уменьшить трудоемкость, загрязнение окружающей среды и стоимость обработки.

Раскрытие изобретения

Конкретной целью настоящего изобретения является решение множества проблем предшествующего уровня техники путем обеспечения композиции, предназначенной для приготовления водного пенообразующего раствора, который позволяет генерировать пену, не обладающую недостатками предшествующего уровня техники.

Композиция настоящего изобретения включает:

пенообразующий органический поверхностно-активный агент или смесь пенящихся поверхностно-активных агентов,

гелеобразующий агент и, при необходимости,

деконтаминирующий агент.

Таким образом, пены, генерируемые из композиции настоящего изобретения, включают гелеобразующий агент. Причиной этого является то, что время жизни такой пены оказалось неожиданным образом значительно большим времени жизни пен предшествующего уровня техники, и то, что приготовленная таким образом пена обладает выраженно улучшенной способностью по сравнению с пенами предшествующего уровня техники оставаться в контакте с поверхностью в течение нескольких часов, даже в случае вертикальной поверхности. Это делает возможным удаление загрязнений с упомянутой поверхности в статических условиях или струйным способом. Такой неожиданный результат приводит к более эффективной обработке поверхности (в зависимости от обстоятельств) пониженными концентрациями деконтаминирующего агента, например, очищающего, обезжиривающего или деконтаминирующего агента, и к уменьшению количества производимых стоков. Кроме того, возможно использование активных деконтаминирующих агентов, которые менее коррозийны по сравнению с агентами предшествующего уровня техники, благодаря увеличению времени контакта пены настоящего изобретения с обрабатываемой поверхностью.

Композиция настоящего изобретения является предпочтительно водным раствором, который содержит в 1 л раствора:

от 0,2 до 2% мас. пенообразующего органического поверхностно-активного агента или смеси пенообразующих поверхностно-активных агентов,

от 0,1 до 1,5% мас. гелеобразующего агента и, при необходимости,

от 0,2 до 7 моль деконтаминирующего агента.

Этот раствор может быть очень легко приготовлен, например, при комнатной температуре путем добавления поверхностно-активного вещества или поверхностно-активных веществ, гелеобразующего агента и, в случае его использования, деконтаминирующего агента композиции настоящего изобретения к водному раствору, например воде, с помощью простого смешивания.

Согласно настоящему изобретению гелеобразующий агент является предпочтительно биодеградируемым. Предпочтительно он представляет собой органический загущающий агент, характеризующийся реологическим поведением псевдопластического типа. Согласно изобретению, гелеобразующий агент может быть выбран, например, из группы, в которую входят водорастворимый полимер, гидроколлоид и гетерополисахарид, выбираемый, например, из семейства полиглюкозидных полимеров, содержащих разветвленные трисахаридные цепи, таких как ксантановая смола, например, Rhodopol 23 (торговая марка), продаваемый фирмой Rhodia. Он может быть также выбран из группы, состоящей из производных целлюлозы, таких как карбоксиметилцеллюлоза или полисахарид, включающий глюкозу в качестве единственного мономера, например Amigel (торговая марка), продаваемый фирмой Alban Muller International.

Согласно изобретению поверхностно-активным агентом может быть пенообразующее неионогенное ПАВ, выбираемое, например, из семейства алкилполиглюкозидов или алкилполиэфирглюкозидов. Эти ПАВ представляют собой производные натуральной глюкозы и обладают тем преимуществом, что они являются биодеградируемыми. В качестве примера можно, в частности, упомянуть GFD "Oramix CG-110" (торговая марка), продаваемый фирмой Seppic, или "Glucopon 215" (торговая марка), продаваемый фирмой AMI.

Согласно изобретению поверхностно-активным агентом может быть амфотерное ПАВ, выбираемое, например, из семейства сульфобетаинов, из семейства алкил-амидопропилгидроксисульфобетаинов, например, Amonyl 675 SB (торговая марка), продаваемый фирмой Seppic, или из семейства аминоксидов, например, Amonyl 675 SB (торговая марка) или кокодиметиламиноксид, продаваемый фирмой Akzo Nobel.

Композиция настоящего изобретения может включать одно ПАВ или смесь ПАВ, выбираемых, например, из названных выше семейств.

Композиция настоящего изобретения предлагается, главным образом, как композиция, которая позволяет генерировать пену для деконтаминации поверхности. Естественно, что настоящее изобретение распространяется также на любую композицию, позволяющую генерировать пену независимо от назначения при условии, что она включает поверхностно-активный агент и гелеобразующий агент.

Например, композиция настоящего изобретения может быть также композицией, включающей только два последних названных компонента и предназначенной для приготовления промывочной пены, или, в альтернативном варианте, композицией, дополнительно включающей агент для обработки поверхности и предназначенной для приготовления пены для обработки поверхности. Агентом для обработки поверхности может быть, например, антиоксидант, антисептик и т.д.

Деконтаминирующий агент (в случае его присутствия) выбирают в соответствии с областью применения, для которой предназначается композиция. Когда композиция предназначена для генерирования деконтаминирующей пены, активный агент выбирают, в частности, в зависимости от природы загрязнения и деконтаминируемой поверхности, например, из кислоты или смеси кислот, основания или смеси оснований, окислительного агента, например, Н₂О₂, восстанавливающего агента, дезинфектанта и т.д. Специалисту в данной области известно, как подобрать деконтаминирующий агент, который бы соответствовал его требованиям.

Согласно изобретению активным деконтаминирующим агентом может быть кислота или смесь кислот, например, неорганических, преимущественно выбираемых из группы, в которую входят хлористо-водородная кислота, азотная кислота, серная кислота, фосфорная кислота и щавелевая кислота. Согласно изобретению кислота преимущественно содержится в концентрациях от 0,2 до 7 моль, предпочтительно от 0,3 до 7 моль и, более предпочтительно, от 1 до 4 моль. Эти пределы концентраций имеют отношение, естественно, к концентрации ионов Н⁺. При этом они даются для приготовления 1 литра пенообразующего раствора. Таким образом, они представляют собой концентрацию в моль/л в 1 л пенообразующего раствора, приготовляемого из этой композиции.

Согласно изобретению активным деконтаминирующим агентом может быть основание или смесь оснований, например, неорганических, преимущественно выбираемых из группы, в которую входят гидроксид натрия, гидроксид калия, карбонат натрия и т.п. Согласно изобретению основание преимущественно содержится в концентрациях ниже 2 моль·л^-1, предпочтительно в пределах от 0,5 до 1,5 моль·л^-1. Эти диапазоны концентраций имеют отношение, естественно, к концентрации ионов ОН^-. При этом они даются для приготовления 1 литра пенообразующего раствора. Таким образом, они представляют собой концентрацию в моль/л в 1 л пенообразующего раствора, приготовляемого из этой композиции.

Таким образом, в зависимости от упомянутой выше композиции, выбираемой в соответствии с настоящим изобретением, кислотная или щелочная пена может проявлять либо способность растворять излучающие радиоактивные отложения, например, для удаления загрязняющих материалов, не связанных с поверхностью, либо способность производить контролируемую коррозию поверхности в отношении загрязняющего материала, фиксированного на ней.

Композиция настоящего изобретения преимущественно обладает вязкостью при 0,3 об/мин (низкоскоростное тестирование по Брукфилду, модуль х) от 100 до 50 000 сП. Причиной этого является то, что такая вязкость обеспечивает пене продолжительное время жизни и позволяет генерировать пену путем разбрызгивания этого раствора с использованием сопла или пропускания раствора через пористую насадку.

Пену можно также генерировать из названного пенообразующего раствора с помощью системы генерирования пены предшествующего уровня техники: механического перемешивания, разбрызгивания, использования шарового статического смесителя или какого-либо другого устройства, обеспечивающего газожидкостное смешение, такого как устройства, раскрытые в FR-A-2817170, или же устройства, использующего разбрызгивающее сопло и т.п.

Генерируемая пена может действовать статически, обладая продолжительным временем жизни, обычно от 1 до 10 час, и обеспечивая контролируемое воздействие на поверхность путем регулирования времени стекания с помощью гелеобразующего агента.

Настоящее изобретение относится также к способу деконтаминации поверхности, включающему стадию, состоящую в осуществлении контакта подвергаемой деконтаминации поверхности с пеной, получаемой из композиции настоящего изобретения, т.е. с пенообразующим раствором согласно настоящему изобретению.

В общем, изобретение относится к обработке, в частности к деконтаминации, поверхностей любого типа, например поверхностей стекла, пластика, металлов и т.п., которые могут быть обширными и которые не обязательно являются горизонтальными, но, напротив, могут быть наклонными или даже вертикальными. Эта обработка может быть использована, например, для деконтаминации резервуаров, вентиляционных каналов, бассейнов, перчаточных боксов, парогенераторов, труб, полов и т.д.

Деконтаминирующие пены могут быть использованы как для периодического технического обслуживания существующих промышленных установок, так и в случае демонтажа таких установок. Этими установками могут быть, например, атомные электростанции или химические промышленные установки в целом.

Пена может быть введена в контакт с поверхностью, предназначенной для обработки с использованием традиционных способов, путем заполнения, например, резервуаров, емкостей или труб, стенки которых должны быть дезактивированы; путем разбрызгивания на дезактивируемую поверхность; путем циркуляции пены в установке, поверхности которой должны быть деконтаминированы, и т.д.

Пена может быть, например, нанесена на деконтаминируемую поверхность с использованием традиционного способа разбрызгивания с помощью насосов и сопел. Для разбрызгивания распад струи пены над деконтаминируемой поверхностью может достигаться, например, при помощи плоскоструйного или круглоструйного сопла. Малое время, необходимое для восстановления вязкости композиции настоящего изобретения, позволяет разбрызгиваемой пене оставаться достаточно долго прилипшей к поверхности, на которую разбрызгивается пена.

Для дезактивации, например, резервуара, способ настоящего изобретения может состоять в простом заполнении резервуара пеной настоящего изобретения с целью осуществления контакта стенок резервуара с пеной. После этого пена естественным образом «статически» распадается в результате стекания под действием силы тяжести. Термин «статический» противоположен динамическому нанесению пен, состоящему в циркуляции или разбрызгивании. Пену можно также наносить только по поверхности резервуара без обязательного его заполнения.

В соответствии с изложенным выше, другим предметом изобретения является способ деконтаминации установок, который включает простое введение пены с помощью простого заполнения внутренней части установки, «статическое» выдерживание этой пены внутри пространства, например, при температуре от 20 до 50°С, в течение времени стекания пены, которое обычно составляет от 1 до 10 час и является достаточным для обеспечения деконтаминации, и, наконец, удаление стекшей жидкости с помощью простого опорожнения.

Деконтаминационная обработка поверхности может включать несколько нанесений одной и той же пены или пен разной природы, наносимых последовательно. Каждая из этих обработок может включать заполнение деконтаминируемого пространства или разбрызгивание пены над поверхностью, статическое выдерживание пены в течение нескольких часов, в процессе чего происходит ее стекание, и удаление стекшей жидкости с помощью простого опорожнения. Однако изобретателями было отмечено, что благодаря более продолжительному времени жизни пены настоящего изобретения по сравнению с пенами предшествующего уровня техники для достижения эффективной обработки поверхности, на которую было необходимо производить несколько нанесений пен предшествующего уровня техники, достаточно проведения уменьшенного числа нанесений, даже одного нанесения.

Продолжительность операции контактирования будет существенным образом зависеть от характера деконтаминации, от состава и природы пены и от природы поверхности. Обычно продолжительность операции контактирования, которая может лежать в пределах от 15 мин до 10 час, является достаточной для эффективной обработки. Эта продолжительность должна корректироваться в соответствии с требованиями прикладного использования настоящего изобретения.

Настоящее изобретение обеспечивает эффективную обработку, в частности, эффективную деконтаминацию, благодаря тому, что время жизни пены, и, соответственно, время контакта пены со стенкой, увеличивается и корректируется с помощью добавления гелеобразующего агента, который замедляет стекание. При этом на вертикальных поверхностях или даже на крышах пены настоящего изобретения благодаря присутствию гелеобразующего агента прилипают лучше по сравнению с пенами предшествующего уровня техники, что в еще большей степени повышает эффективность обработки или деконтаминации этих поверхностей.

Стекшая жидкость, получаемая в конце жизни пены настоящего изобретения, может быть легко выведена с помощью опорожнения и может быть легко обработана с использованием традиционных операций для деконтаминации жидких стоков. Она может быть также регенерирована, например, способом, раскрытым в документе FR-A-2817170, с целью восстановления пены.

После стадии контактирования деконтаминируемой поверхности с пеной способ настоящего изобретения может дополнительно включать стадию ополаскивания названной поверхности с помощью ополаскивающей пены или раствора. Ополаскивающими пеной или раствором могут быть любые подходящие пена или раствор в соответствии с природой деконтаминирующей пены и/или ополаскиваемой поверхности. Это может быть обычная ополаскивающая пена или ополаскивающая пена согласно настоящему изобретению, т.е. содержащая только ПАВ и гелеобразующий агент и, при необходимости, традиционный буферный агент, который позволит нейтрализовать используемый выше кислотный или основный деконтаминирующий агент или соединение для обработки поверхности. Это может быть также водный раствор, например вода.

Такая обработка «гелеобразной пеной», согласно настоящему изобретению, имеет много преимуществ по сравнению с существующими способами обработки.

Прежде всего, традиционным преимуществом пенной обработки является, в частности, уменьшение объема образующихся стоков. Причиной этого является то, что пена состоит из дисперсии пузырьков воздуха в жидкости и может быть охарактеризована ее расширением «F», определяемым в стандартных условиях температуры и давления следующей зависимостью (1):

F=(V_газ+V_{жидкость})/V_{жидкость}=V_пена/V_{жидкость},

в которой V обозначает объем жидкости, газа или пены в соответствии с указанием.

Деконтаминирующие пены, приготовленные из композиции настоящего изобретения, обладают тем преимуществом, что они характеризуются расширением порядка от 10 до 15. Таким образом, они позволяют деконтаминировать большой объем, например, 100 м³, с использованием менее 10 м³ жидкости.

Другим преимуществом, в частности, в случае деконтаминации разбрызгиванием гелеобразной пены над поверхностями радиоактивных установок, является то, что гелеобразная пена настоящего изобретения образует меньшие количества радиоактивных стоков благодаря более долгому времени жизни, в то время как разбрызгивание пен или водных растворов предшествующего уровня техники производит большие количества радиоактивных стоков за счет ограниченной эффективности из-за малого времени контакта с обрабатываемыми поверхностями.

Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что после самопроизвольного стекания пены настоящего изобретения загрязненную стекшую жидкость собирают, и остается лишь ополоснуть поверхность небольшим количеством воды, т.е. приблизительно 1 л/м². Таким образом, впоследствии образуется меньшее количество жидкого стока, который необходимо обрабатывать. Это приводит к упрощению в целом всего процесса обработки загрязнения и уменьшению загрязнения окружающей среды.

Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными при прочтении следующих примеров, которые даются, естественно, в качестве иллюстрации и без ограничения, со ссылками на приложенные фигуры.

Краткое описание фигур

Фиг.1 является схематическим представлением устройства, используемого изобретателями для генерирования пены из водного раствора композиции настоящего изобретения и измерения кинетики стекания полученной пены.

Фиг.2 представляет график, иллюстрирующий кинетику стекания, выраженную в виде зависимости доли (F) собранной жидкости (в г) от времени (t) (в мин) для различных пен, полученных из разных композиций настоящего изобретения.

Фиг.3 представляет график, иллюстрирующий кинетику стекания, выраженную в виде зависимости объемов (V) стекшей жидкости (в мл) от времени (t) (в мин) для различных пен, полученных, с одной стороны, из разных композиций настоящего изобретения, и, с другой стороны, из композиций без гелеобразующего агента.

Фиг.4 является схематическим представлением устройства, используемого изобретателями для генерирования пены из композиции настоящего изобретения и проведения процесса деконтаминации поверхности согласно настоящему изобретению.

Фиг.5 представляет график, иллюстрирующий влияние количества ксантановой смолы (Xant) (в г/л) на задержку стекания (устойчивость пены): зависимость высоты стекшей жидкости (Н) (в мм) от времени (t) (в мин). На этой фигуре в подписи указаны разные тестируемые пенообразующие растворы, а F означает расширение каждой полученной пены.

Примеры

Пример 1: пены предшествующего уровня техники

Были изучены способность к стеканию и эффективность пен, получаемых из пяти пенообразующих растворов, включающих эталонную смесь двух ПАВ: 8 г/л Oramix (торговая марка) и 3 г/л Amoyl (торговая марка).

Один состав, упоминаемый как эталонный состав (позволяющий образование эталонной пены), не содержал деконтаминирующего агента.

Другие четыре состава различаются по природе деконтаминирующего агента:

1-й состав: карбонат натрия в концентрации 1 моль·л^-1,

2-й состав: смесь фтористоводородной кислоты в концентрации 0,05 моль·л^-1 и азотной кислоты в концентрации 2 моль·л^-1,

3-й состав: смесь щавелевой кислоты в концентрации 0,6 моль·л^-1 и азотной кислоты в концентрации 0,5 моль·л^-1,

4-й состав: смесь перекиси водорода в концентрации 1 моль·л^-1 и азотной кислоты в концентрации 3 моль·л^-1.

При температуре от 20 до 50°С не было обнаружено начала помутнения.

Эти пенообразующие растворы были затем использованы для генерирования пен с контролируемым расширением, используя стеклянный статический генератор с отводом (Q1 = расход пенящегося раствора, Qg = расход воздуха, F=(Qg+Q1)/Q1).

Был разработан протокол эксперимента с целью построения графика кинетики стекания каждой из пен в условиях, близких к промышленным, с помощью устройства (I), схематически изображенного на фиг.1. Приведенными на этой фигуре обозначениями указаны следующие компоненты устройства (I):

(3): емкость для приготовления пенообразующего раствора; (5): пенообразующий раствор; (7): механическая мешалка; (9): насос; (11): система подачи сжатого воздуха; (13): контроллер расхода; (15): пеногенератор; (17): трубы; (19): емкость для приема пены; (21): пена; (23): ручной вентиль; (25): резервуар для сбора стекшей жидкости.

Каждый из пяти составов проявляет великолепное вспенивание, поскольку приготовленные пены характеризовались расширением более 10.

Из кинетических исследований следует, что присутствие деконтаминирующих агентов не меняет или лишь очень слабо влияет на кинетику стекания в сравнении с эталонной пеной без деконтаминирующего агента, как это видно на фиг.2.

Из всех приготовленных составов более половины жидкости стекает за менее чем 8 мин, а времена жизни каждого из составов остаются короткими (от 15 до 25 мин).

Пример 2: пены настоящего изобретения

Добавление небольшого количества, т.е. 0,1% мас. или 1 г/л, ксантановой смолы, используемой в качестве гелеобразующего агента в смысле настоящего изобретения, к разным пенообразующим составам растворов примера 1 стабилизирует все пены, как это показано на фиг.3.

Добавление 1 г/л ксантановой смолы производит эффект значительного замедления стекания каждого из пенных составов и обусловленного этим увеличения времени жизни пены.

Время t_1/2, необходимое для стекания половины содержащейся в пене жидкости, и время t₁ - время стекания всей жидкости пены - представлены в приведенной ниже таблице 1 для разных изученных пен.

Таблица 1Время жизни t₁ и время t_1/2 для различных составов пены Без ксантановой смолы1 г/л ксантановой смолыВремя жизни t₁ и время полужизни t_1/2 (в мин и с)t_1/2t₁t_1/2t₁Пена с азотной кислотой + перекисью водорода4'30''15''18'50'Пена с азотной кислотой + фтористо-водородной кислотой4'30''15''24'60'Пена с азотной кислотой + щавелевой кислотой6'20'36'80'Щелочная пена с карбонатом натрия7'30''25'90'>120'

Для двух кислотных составов, содержащих перекись водорода и фтористо-водородную кислоту, время t_1/2 с добавкой ксантановой смолы в количестве 1 г/л составляет приблизительно 20 мин. Пена, содержащая щавелевую кислоту, наиболее устойчива из кислых пен, имея время t_1/2 близкое к 40 мин. Наконец, щелочная пена стекает очень медленно, поскольку в этом случае для сбора половины жидкости требуется время, близкое к полутора часам.

Представленные результаты показывают, что добавление небольшого количества ксантановой смолы (0,1% мас. или 1 г/л) стабилизирует все составы примера 1.

Последнее выражается в весьма значительном увеличении устойчивости составов, так как при простом добавлении небольшого количества ксантановой смолы время жизни может составлять от 50 до 120 мин.

Были проведены тесты, демонстрирующие связь между количеством гелеобразующего агента и временем жизни пены.

Фиг.5 представляет собой график, иллюстрирующий влияние количества ксантановой смолы на задержку стекания (устойчивость пены).

До тех пор, пока не происходит стекания жидкости, пена является устойчивой. С 1 г/л ксантановой смолы пена не стекает в течение 20 мин, с 2 г/л ксантановой смолы в течение 60 мин и с 3 г/л ксантановой смолы в течение 120 мин. Из этого графика также очевидно, что пенящиеся растворы без гелеобразующего агента стекают сразу же (t=0 мин).

Пример 3: обработка поверхности пенами настоящего изобретения

Эффективность пен примера 2 далее испытывалась в отношении деконтаминации поверхностей.

При этом целью было продемонстрировать то, что пены, приготовленные из пенообразующих растворов настоящего изобретения, могут, например, растворять воспроизведенное отложение нерастворимых материалов, имитирующее реальное применение к стенке излучающее отложение.

Пластины из нержавеющей стали, покрытые налипшими на них отложениями, подвешивают в 30-литровой, выполненной из оргстекла колонне, в устройстве (II), схематически представленном на фиг.4. Приведенными на этой фигуре обозначениями указаны следующие компоненты устройства (II):

(40): колонна из оргстекла; (42): подвешенная стальная пластина; (44): вентиль; (46): пеногенератор со слоем стеклянных шариков; (48): система подачи сжатого воздуха; (50): труба для подачи генерированной пены в колонну (40); (52): труба для сбора стекшей жидкости; (54) вентиль; (56): насос; (58): демпфер пульсаций; (60): фильтр; (62): отводная труба; (64): реактор для приготовления пенообразующего раствора; (66): пенообразующий раствор; (б8): механическая мешалка; (70) термометр; (72): труба для подачи воды; (74): труба для подачи пенообразующего раствора с соединением; (76): труба для подачи в пеногенератор (46) пенообразующего раствора; (78): резервуар со спиртом; (80): насос для дозирования спирта; (82): пеноотводящая труба.

Две пластины (42), покрытые предназначенным для растворения отложением, произвольно размещают в середине колонны. Колонну заполняют до полного погружения образцов, и генерацию пены останавливают в тот момент, когда верхний край каждой из двух пластин окажется в пене на глубине 10 см. Этот уровень пены соответствует 20 л пены и специально ограничен с целью количественной оценки эффективности верхней части пены.

Малое погружение пластин невыгодно, потому что пена в этом случае истощается сверху в результате стекания под действием тяжести. Время контакта пены с отложением в этом случае сокращается и может оказаться недостаточным для обеспечения эффективного растворения. Однако когда растворение в верхней части пены оказывается значительным, оно должно быть еще более значительным внутри пены.

Секундомер включается в тот момент, когда колонна заполняется 20 литрами пены, после чего пену оставляют для статического воздействия. По истечении заданного времени образец извлекают для оценки растворения отложения с помощью взвешивания. Если были помещены два образца, один может быть извлечен после погружения, например, в течение 1 часа, а другой после 2 часов.

Для проведения названных экспериментов по растворению отложений пены получают последовательно следующим образом. Приготовляют 4 л раствора, содержащего один из трех реагентов, ПАВ и ксантановую смолу. Раствор помещают при перемешивании в реактор (64), термостатируемый при температуре от 20 до 50°С. После этого начинают генерировать газожидкостную смесь в известной пропорции через слой стеклянных шариков: приблизительно 12 л/час кислого раствора смешивают с регулируемым газовым потоком 180 л/час воздуха, в результате чего образуется относительно влажная пена с известным расширением в области 14.

Испытания в пенной фазе проводили, например, с содержащим карбонат пенообразующим составом, включающим 1,5 г/л ксантановой смолы с торговой маркой Rhodopol 23. Время жизни пены в этом случае имело порядок от 2 до 3 час.

Первое налипшее отложение - образец 1 - толщиной 0,5 мм, т.е. 1 г на 25 см², помещают внутри колонны. Целью испытания является дать возможность содержащей карбонат пене воздействовать статически и извлечь образец после возвращения пены в жидкое состояние. Тест осуществляют, предварительно нагревая пенообразующий раствор до 50°С, что позволяет иметь температуру внутри пены 33°С. Спустя один час температура пены становится равной 30°С, а через 2 часа - 28°С. Через 3 часа температура совпадает с температурой в лаборатории (27°С), и содержащая карбонат пена, полученная из 1 М раствора, полностью стекает.

Невидимый вначале в результате погружения его в пену образец появляется полностью освобожденным от отложения.

Этот очень позитивный качественный результат послужил основанием для опыта с двумя более толстыми Mo-Zr отложениями, толщина которых была равной примерно 1,2 мм, с целью количественной оценки скорости растворения в течение первых двух часов обработки. Одно отложение извлекают после 1 часа контакта с пеной, а второе - через 2 часа. Результаты представлены в приведенной ниже таблице 2.

Из таблицы следует, что масса, растворенная за 2 часа, т.е. 0,74 г или 0,71 г, практически вдвое превышает массу, растворенную в течение первого часа, т.е. 0,42 г (несколько меньше, поскольку средняя температура в течение второго часа на 3° ниже).

При средней температуре пены 30°С скорость растворения отложения размером 25 см² в контакте с пеной имеет порядок 0,4 г/ч или, в другом выражении, 0,2 мм/ч, что можно сопоставить с 0,8 г/ч, полученным в жидкой фазе при 30°С. Скорость растворения, практически постоянная в течение первых двух часов, показывает, так же как и в случае жидкой фазы, что растворение является равномерным и гомогенным по всей поверхности. Это выгодно создает возможность полного растворения излучающего отложения толщиной 0,5 мм при 30°С в течение 3 час.

Этот результат позволяет предвидеть использование вместо операции ополаскивания карбонатом натрия в жидкой фазе операцию ополаскивания в пенной фазе согласно изобретению, что делает возможным снизить количество используемого натрия, который неблагоприятен впоследствии для стекла защитной оболочки.

Таблица 2Потери веса Mo-Zr отложения в контакте со статической пеной, содержащей карбонат натрия (1 М)ОбразецВремя погружения в пенуТемператураВес исходного отложения (25 см³) в гПотеря веса во время погружения (г)21 час1 ч от 33 до 30°С2,40,4232 часа1 ч от 33 до 30°С
1 ч от 30 до 28°С2,490,7431 ч дополнительно
(через 48 ч)1 ч от 36 до 30°С1,750,4932 ч дополнительно2 ч от 35 до 28°С1,260,71

Изобретение относится к композиции, позволяющей получение гелеобразной водной пены, способной деконтаминировать, очищать и обезжиривать радиоактивную поверхность. Пена включает 0,2-2% мас. поверхностно-активных веществ или их смеси, 0,2-7 моль неорганической кислоты или основания или их смеси и 0,1-1,5% мас. гелеобразующего агента. Изобретение позволяет удалять радиоактивное загрязнение из недоступной, крупной по размеру и конструктивно сложной установки путем простого заполнения или простого разбрызгивания над доступной поверхностью. 16 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

1. Применение пены, приготовляемой из водного раствора, который содержит в 1 л раствора: от 0,2 до 2 мас.% пенообразующего органического поверхностно-активного агента или смеси пенообразующих поверхностно-активных агентов, от 0,1 до 1,5 мас.% гелеобразующего агента и, при необходимости, от 0,2 до 7 моль неорганической кислоты или основания для радиоактивной деконтаминации или смеси неорганических кислот или оснований для радиоактивной деконтаминации, в способе деконтаминации поверхности от радиоактивности.2. Применение по п.1, в котором поверхностно-активным агентом является пенообразующее неионогенное ПАВ.3. Применение по п.1, в котором поверхностно-активным агентом является пенообразующее неионогенное ПАВ, которое выбирают из семейства алкилполиглюкозидов или алкилполиэфирглюкозидов.4. Применение по п.1, в котором поверхностно-активным агентом является амфотерное ПАВ.5. Применение по п.1, в котором поверхностно-активным агентом является амфотерное ПАВ, выбираемое из семейства сульфобетаинов, из семейства алкиламидопропилгидроксисульфобетаинов или из семейства аминоксидов.6. Применение по п.1, в котором кислоту выбирают из группы, состоящей из хлористо-водородной кислоты, азотной кислоты, серной кислоты, фосфорной кислоты, щавелевой кислоты и смесей кислот из названной группы.7. Применение по п.1, в котором количество кислоты составляет от 0,3 до 7 моль.8. Применение по п.1, в котором количество кислоты составляет от 1 до 4 моль.9. Применение по п.1, в котором основание выбирают из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида калия, карбоната натрия и смеси оснований из названной группы.10. Применение по п.1, в котором количество основания меньше 2 моль.11. Применение по п.1, в котором количество основания составляет от 0,5 до 1,5 моль.12. Применение по п.1, в котором гелеобразующим агентом является органический загущающий агент, характеризующийся реологическим поведением псевдопластического типа.13. Применение по п.1, в котором гелеобразующий агент выбирают из группы, состоящей из водорастворимого полимера, гидроколлоида и гетерополисахарида, или из группы, состоящей из производных целлюлозы.14. Применение по п.1, в котором гелеобразующий агент выбирают из группы, состоящей из гетерополисахаридов, выбираемых из семейства полиглюкозидных полимеров, содержащих разветвленные трисахаридные цепи, и производных целлюлозы, таких как карбоксиметилцеллюлоза, или полисахарид, включающий глюкозу в качестве единственного мономера.15. Применение по п.1, в котором гелеобразующим агентом является ксантановая смола.16. Применение по п.1, в котором деконтаминируемую поверхность вводят в контакт с пеной в течение времени от 1 до 10 ч.17. Применение по п.16, дополнительно включающее ополаскивание упомянутой поверхности с использованием ополаскивающего раствора, проводимое после операции контактирования деконтаминируемой поверхности с пеной.