способ фиксации частиц на волокнах ткани

Формула изобретения

1. Способ фиксации частиц на волокнах ткани путем воздействия связующим на ткань, отличающийся тем, что в качестве связующего используют пары растворителя волокна ткани, которые просасывают через ткань, при этом степень фиксации частиц загрязнения пропорциональна концентрации паров растворителя и времени обработки и обратно пропорциональна скорости просасывания паров через волокна ткани.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве волокон ткани, например фильтров радионуклидного загрязнения, выбрана ткань Петрянова, а в качестве растворителя - метилен хлористый.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемый способ относится к области фиксации различных частиц на волокнах ткани, в частности может быть использован в области техники защиты от излучений, к обработке материалов с радиоактивным заражением и устройствам для устранения радиоактивного заражения, к технике эксплуатации и утилизации фильтров, применяемых в системах вентиляции радиационно опасных производств.

Известен способ обработки объекта, загрязненного радионуклидами, с целью их фиксации (связывания, закрепления для дальнейшего удаления - дезактивации), международная заявка PCT (WO) 93/13531, опубл. в ИСМ 99-(10-12)-94 G 21 F 9/00. По предложенному способу источник лазерного излучения направляют на загрязненную поверхность, создавая локальный участок с интенсивным тепловым излучением на поверхности. Источник лазерного излучения установлен таким образом, чтобы перемещаться по поверхности в виде растра, вызывая локальное плавление поверхности, расплавленная поверхность позже застывает и тем самым закрепляет внутри себя радионуклиды. До обработки интенсивным тепловым излучением на объект наносится слой покровного материала, в который вероятно и заплавляются радионуклиды.

Недостатком данного способа является то, что он применим только для обработки доступных поверхностей объектов, позволяющих нанесение покровного материала и высокотемпературную обработку лазером. В связи с чем данным способом невозможно обрабатывать (в частности) фильтры, установленные в вытяжной вентиляции, с целью связывания абсорбированных в них загрязнений (в том числе радионуклидов), невозможно произвести фиксацию радионуклидов внутри объема фильтрующей ткани фильтров.

Известен другой способ ускоренной фиксации радионуклидов на поверхности объекта в окисной пленке при дезактивации поверхности металлов и сплавов, который предполагает повышение эффективности, достигаемое за счет ускорения процесса окисления и снижения энергетических затрат (а.с. 1547579, G 21 F 9/34, опубл. 10.05.96 в БИ N 13, 1996 г.). Способ включает обработку поверхности металлов или изделий потоком окисляющей среды и более быстрое получение пленки окислов, связывающей радионуклиды, расположенные на поверхности металлов и сплавов.

Недостатком приведенного способа для решения поставленной задачи является то, что с его помощью невозможна фиксация радионуклидов в объеме ткани фильтра, т.к. ткань не окисляется.

Наиболее близким к заявляемому способу по наличию совокупности существенных признаков является решение, выбранное в качестве прототипа (патент US 5571618 A от 17.06.94, опубл. 05.11.96, D 02 G 3/00), предполагающее наличие на поверхности волокон ткани реакционноспособного связующего для фиксирования частиц. Связующее присутствует в неактивной форме в количестве, достаточном для фиксирования не менее 1% частиц на волокне после перевода связующего в активированное состояние.

Недостатками прототипа являются

- необходимость проработки дополнительных технологических решений для выполнения операции нанесения на волокна фильтрующей ткани реакционноспособного связующего без потери ею основных технических характеристик - способности улавливать загрязнения - абсорбировать радионуклиды;

- малая эффективность способа - незначительный процент фиксации частиц на волокнах ткани реакционноспособным связующим.

Существуют и другие запатентованные или приведенные в технической литературе способы фиксации радионуклидов. Однако, несмотря на многообразие существующих способов, вопрос закрепления радионуклидов в фильтрующей ткани отработавших фильтров, к тому же еще - в вентиляционном канале перед заменой фильтра, остается нерешенным, что делает радиационно опасным проведение работ по замене фильтров, и не исключает вероятности утечки радионуклидов и заражения окружающей среды.

Промышленный фильтр, устанавливаемый в вентиляционные системы предприятий, представляет собой сплошной деревянный ящик, имеющий входное и выходное отверстия, содержащий в качестве фильтрующего элемента полотно определенной длины из ткани Петрянова, которая с помощью пластмассовой арматуры располагается в ящике специальным образом (в виде своеобразного лабиринта) с целью получения максимальной площади фильтрующей поверхности, в данном объеме фильтра. Фильтрующая ткань может быть как однослойной, так и многослойной. Воздушный поток, проходя через фильтр, его входное и выходное отверстия, просасывается через фильтрующую ткань, в которой абсорбируются загрязнения, в том числе и радионуклиды.

Бесспорным и не требующим особых доказательств является тот факт, что фильтры, работающие в вентиляционных системах радиационно опасных производств являются объектами повышенной радиационной опасности. Работы по их замене, транспортировке и утилизации (захоронению в могильники и долговременному хранению их там) связаны с риском заражения окружающей среды и облучения персонала вследствие утечки (распыления) радионуклидов. Перечисленные факторы имеют место вследствие того, что абсорбированные в фильтрах продукты являются легколетучими мельчайшими частицами (аэрозолями) особо вредных радиоактивных материалов, ничем не связанные и не зафиксированные в объеме фильтрующей ткани и удерживающиеся там лишь за счет физических свойств ткани, чего крайне недостаточно для предотвращения утечек радиоактивных загрязнений (вытряхивания, выветривания, вымывания и т.д.) в случае повреждения консервирующей тары. Поэтому вопросы надежной объемной фиксации (закрепления) радиоактивных загрязнений внутри фильтрующей ткани является особенно актуальными.

Данное изобретение направлено на решение этих вопросов.

Технический результат, который достигается при реализации предлагаемого изобретения, заключается в

- получении прочного и надежного связывания любых вредных частиц, в том числе радионуклидов в фильтрующей ткани, предотвращающего распыление радионуклидов при замене отработавших фильтров (в том числе при повреждениях целостности фильтра или самой фильтрующей ткани) и, как следствие,

- обеспечении возможности безопасного извлечения фильтрующей ткани из фильтра (без распыления химически вредных частиц, радионуклидов);

- уменьшении опасности работ по замене фильтров, работающих в вентиляционных системах вредных производств, в том числе радиационно опасных;

- повышении надежности безопасного хранения утилизируемых фильтров.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе фиксации частиц на волокнах ткани путем воздействия связующим на ткань, в качестве связующего используют пары растворителя волокон ткани, которые просасывают через ткань, при этом степень фиксации частиц загрязнения пропорциональна концентрации паров растворителя и времени обработки и обратно пропорциональна скорости просасывания паров через волокна ткани. В качестве волокон ткани, например фильтров радионуклидного загрязнения, может быть выбрана ткань Петрянова, а в качестве растворителя выбран метилен хлористый.

Наличие отличительных от прототипа признаков подтверждает соответствие предлагаемого способа критерию "новизна". Заявляемый способ соответствует и критерию "изобретательский уровень", т.к. не выявлено источников известности, где был бы описан технический результат, достигаемый предлагаемым способом.

В отличие от прототипа, где присутствует реакционноспособное связующее для фиксирования частиц на волокне, которое предварительно должно быть нанесено на поверхность волокон, а затем приведено в активированное состояние, в предложенном способе фиксация радионуклидов в объеме (а не только на поверхности фильтрующей ткани) отработавших фильтров, производится посредством просасывания через отработавший фильтр пара растворителя фильтрующей ткани перед извлечением фильтра из вентиляционного канала. При этом в процессе просасывания пары растворителя проникают в структуру ткани, заполняя пространство между волокнами, оседая на поверхности волокон (смачивая ткань Петрянова). По мере смачивания осевшим растворителем поверхность волокон размягчается. Волокна становятся липкими, что обеспечивает прилипание инородных частиц (абсорбентов), взаимное слипание волокон, превращение на отдельных участках (волокнистой изначально) ткани в желеобразную массу, с вкраплениями частиц загрязнений. После обработки фильтра (просасывания растворителя) остатки растворителя выветриваются, улетучиваются в процессе высыхания. Желеобразная масса, частично или полностью обволакивающая загрязнения, затвердевает, чем обеспечивается надежная фиксация (связывание) частиц (в том числе - радионуклидов) в объеме фильтрующей ткани, т.к. частицы оказываются между склеевшимися, частично растворившимися и высохшими волокнами ткани Петрянова.

Для осуществления предлагаемого изобретения не требуется каких-либо сложных конструктивных решений. В вентиляционном канале перед фильтром делается отверстие, которое в обычном состоянии закрыто. Через это отверстие при обработке фильтра подаются пары растворителя от испарителя. В качестве испарителя может быть металлический баллон низкого давления со змеевиком, через который пропускается горячая вода с температурой, превышающей температуру кипения растворителя (для метилена хлористого достаточно, чтобы температура была выше 50^oC). В баллон заливается растворитель, а через змеевик пропускается горячая вода. Производительность такого испарителя регулируется (при необходимости) температурой воды.

Интенсивность процесса фиксации (связывания) загрязнений в фильтрующей ткани данным способом увеличивается с повышением концентрации паров растворителя в объеме фильтрующей ткани в процессе просасывания, а степень фиксации (отношение зафиксированных частиц к общему числу частиц) пропорциональна концентрации паров растворителя и времени просасывания растворителя. Для повышения концентрации паров и КПД способа скорость просасывания должна быть минимально возможной.

Таким образом предлагаемый способ позволяет надежно связывать частицы загрязнений (в том числе радионуклидов) в фильтрующей ткани, предотвращать распыление загрязнений при замене отработавших фильтров, обеспечить возможность безопасного извлечения фильтрующей ткани из фильтра (без распыления загрязнений) с целью уменьшения утилизируемых объемов, уменьшить опасность работ по замене фильтров, работающих в вентиляционных системах вредных производств, в том числе радиационно-опасных, повысить надежность безопасного хранения утилизируемых фильтров.

Предложенный способ был опробован на макетной установке и показал хорошие результаты по фиксации частиц в ткани фильтра.