СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ ИЗ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ Советский патент 1997 года по МПК G21F9/02 

Изобретение относится к технике снижения уровня заражения окружающей среды радиоактивными изотопами, выбрасываемыми в атмосферу при аварии(разрушении) ядерного энергетического реактора атомной электростанции (АЭС). Преимущественной областью его использования является применение в качестве универсальной стационарной установки или системы установок на АЭС, предназначенной для осаждения радиоактивных изотопов, выбрасываемых из разрушенного ядерного энергетического реактора в атмосферу в виде мелкодисперсных частиц или парогазовых аэрозольных образований.

Известно природное явление, связанное с вымыванием осадками радиоактивных частиц, находящихся в атмосфере. Основными недостатками вымывания из атмосферы радиоактивных частиц являются сравнительно низкая вероятность возникновения длительных обильных осадков в районе АЭС в момент их разрушения; отсутствие возможности искусственного регулирования видов и интенсивности осадков.

Известен способ искусственного создания аэрозольного образования над объектом с помощью авиационного двигателя ВК-1А, применяемого для защиты цитрусовых от кратковременных морозов, опрыскивания, опыления, дисперсного дождевания цитрусовых и удаления снежного покрова с растений.

С помощью этих установок возможно создание аэрозолей с размерами капель диаметром около 420 мкм. Обычно такие образования создаются установкой у поверхности земли. Этот способ нельзя использовать для осаждения радиоактивных частиц из атмосферы ввиду распространения аэрозольного облака горизонтально поверхности земли. При изменении ориентации генерирования аэрозоля указанным средством ближе к вертикальному над объектом вследствие ветровых нагрузок аэрозоль будет сноситься с объекта и распространяться в атмосфере с выпадением радиоактивных частиц на поверхность земли и объектов.

Недостатками известного способа являются низкая вымывающая способность радиоактивных частиц из воздуха диспергированными потоками воды с каплями диаметром около 420 мкм, выбрасываемыми в атмосферу; невозможность принудительного повышения скорости осаждения радиоактивных изотопов и их вымывающей способности аэрозолями.

Указанные недостатки известного способа не позволяют при его применении для осаждения радиоактивных изотопов эффективно использовать его для вымывания радиоактивных частиц из атмосферы.

Целью изобретения является повышение эффективности вымывающей способности и скорости осаждения радиоактивных частиц аэрозольными образованиями из воздуха над разрушенным реактором путем сокращения времени существования аэрозольного облака, обеспечиваемого направленным, принудительным перемещением аэрозольных частиц в атмосфере.

Поставленная цель достигается тем, что в способе осаждения радиоактивных изотопов, включающем создание над разрушенным ядерным энергетическим реактором аэрозольного облака, аэрозольное облако создают из капель воды с диаметром частиц 0,01-0,2 мм, на которое дополнительно воздействуют СВЧ-излучением с двумя электромагнитными полями одинаковой частоты и с начальными фазами, отличающимися для положительно заряженных частиц на π/2, а для отрицательно заряженных частиц на 3/2p.

Известно, что радиоактивные частицы из атмосферного воздуха вымываются за счет воздействия на них естественных осадков: дождя, ливня, мороси, тумана и дождя со снегом.

Скорости вымывания радиоактивных частиц и вымывающая способность осадков даны в таблице.

Однако этот процесс неуправляемый и зависит только от природных явлений, связанных с выпадением осадков в районе атомной электростанции в момент разрушения ее ядерного и энергетического реактора. В связи с этим данный процесс может быть применен случайно.

Как видно из таблицы, из естественных осадков наибольшей вымывающей способностью обладают туманы и мороси, имеющие капли воды диаметром 0,01-0,2 мм. При этом плотность распределения водных частиц мороси и тумана в единице объема воздуха больше, чем других, указанных в таблице осадков, за счет чего атмосфера в зоне выброса очищается лучше.

Искусственное создание мороси и тумана известно и может осуществляться на практике, например, с помощью универсальных стационарных аэрозольных установок УОП-2, с целью защиты цитрусовых растений от кратковременных морозов, опрыскивания, опыления, дисперсного дождевания и удаления снежного покрова с растений.

Следовательно, предлагаемый способ состоит в том, что в момент разрушения ядерного энергетического реактора или несанкционированного выброса в атмосферу из реактора радиоактивных изотопов над реактором создают аэрозольное облако с указанными выше размерами частиц воды.

Следует отметить, что создание аэрозольного облака с такими размерами частиц воды приводит к быстрому переносу его над поверхностью земли под действием атмосферных потоков воздуха на значительное расстояние и осаждению из него радиоактивных изотопов на местность и местные строения и т.д. Применение указанного способа без других дополнительных мер было бы неэффективным. Поэтому другим отличительным признаком в предлагаемом способе от ранее известных является то, что на искусственно создаваемое аэрозольное облако дополнительно воздействуют СВЧ-излучением с двумя электромагнитными полями одинаковой частоты и с начальными фазами, отличающимися для положительно заряженных частиц на p/2, а для отрицательно заряженных частиц на 3/2 p, что приведет к принудительному осаждению радиоактивных частиц в зоне их выброса из разрушенного реактора, причем для создания на частицах вертикально направленных вниз сил начальные фазы двух электромагнитных полей для положительно заряженных частиц отличаются на p/2, а для отрицательно заряженных частиц на 3/2p что подтверждается приведенными ниже результатами расчета.

Установлено, что воздействие двух электромагнитных полей одинаковой частоты с начальными фазами, отличающимися на p/2, на положительно заряженные частицы приводит к их оседанию. В случае отрицательного заряда частиц начальная фаза электромагнитных полей должна отличаться на 3/2p.

Как показывают расчеты, при высоте подъема радиоактивных частиц до 700 м мощность одного источника электромагнитного излучения не будет превышать 100 мвВ.

Изобретение поясняется чертежом, где приведена схема реализации предлагаемого способа.

Для осуществления способа на объекте с ядерным энергетическим реактором 1 необходимо установить (устроить) датчики регистрации факта разрушения реактора АЭС 2, блок обработки и анализа данных и включения системы защиты 3, автономные универсальные аэрозольные генераторы 4, системы СВЧ-излучения 5, автономный источник питания 6, закрытые непроточные пруды-емкости для сбора зараженной воды 7.

При регистрации датчиками 2 факта разрушения ядерного энергетического реактора АЭС 1 сигнал выдается в блок обработки и анализа данных 3, срабатывает автономный источник питания 6, через данные управления 8 включаются универсальные стационарные аэрозольные установки 4 и источники электромагнитного излучения 5, образуя в воздушном пространстве на АЭС аэрозольное облако и электромагнитное поле, осаждающие радиоактивные частицы. Сбор зараженной радиоактивными изотопами воды осуществляется в закрытые непроточные пруды-емкости 7.

Предлагаемый способ осаждения радиоактивных частиц может быть реализован на ядерных энергетических растворах АЭС.

Использование предлагаемого способа осаждения радиоактивных изотопов по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества: расчеты показывают, что степень заражения атмосферы и местности в результате разрушения ядерного энергетического реактора АЭС при использовании предлагаемого способа осаждения радиоактивных изотопов исключается; это приводит к сокращению времени на ликвидацию последствий разрушения ядерного энергетического реактора АЭС и экономических затрат; район радиоактивного заражения локализуется в основном зоной АЭС; экологическая среда менее подвергается заражению и поражению.

Использование: локализация газовых фракций радиоактивных аварийных выбросов. Сущность изобретения: над зоной выбросов создают аэрозольное облако с частицами заданного размера и одновременно осуществляют воздействие на это облако СВЧ-излучением с двумя полями одинаковой частоты в фазах π/2 и 3/2π. 1 табл., 1 ил.

Способ осаждения радиоактивных изотопов из воздушной среды, включающий создание над разрушенным ядерным энергетическим реактором АЭС аэрозольного облака из капель воды, отличающийся тем, что, с целью повышения вымывающей способности и скорости осаждения радиоактивных частиц аэрозольными образованиями из воздушной среды путем сокращения времени существования аэрозольного облака направленным принудительным перемещением аэрозольных частиц в атмосфере, над ядерным энергетическим реактором создают аэрозольное облако из капель воды с диаметром частиц 0,01 0,2 мм, на которое дополнительно воздействуют СВЧ-излучением с двумя электромагнитными полями одинаковой частоты и с начальными фазами, отличающимися: для положительно заряженных частиц на π/2, а для отрицательно заряженных частиц на 3/2π.в