Способ определения поверхностного загрязнения и устройство для отбора проб с загрязненной поверхности


 


Владельцы патента RU 2408003:

Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к области контроля окружающей среды, а именно к контролю загрязненности различных твердых поверхностей радиоактивными и другими опасными веществами. Способ определения поверхностного загрязнения основан на создании тракта нагнетания-отсоса воздуха. При этом нагнетают воздух в замкнутый объем под углом к исследуемой поверхности, сдувают загрязнения с исследуемой поверхности и осаждают загрязнения, пропуская поток воздуха через фильтр. После чего анализируют количество и активности радионуклидов, осажденных на фильтре, и пересчитывают их на единицу площади исследуемой поверхности. Для взятия проб для определения поверхностного загрязнения указанным способом предложено устройство для отбора проб с загрязненной поверхности. При этом устройство состоит из корпуса, внутри которого установлен фильтрующий элемент, с подводящими и отсасывающим патрубками, насоса. При этом нижняя часть корпуса выполнена открытой. Кроме того, подводящие патрубки соединены с отверстиями, выполненными в нижней части корпуса и расположеными под углом к исследуемой поверхности. Техническим результатом изобретения является возможность определения поверхностного загрязнения с высокой степенью достоверности, а также повышение экспрессности метода. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области контроля окружающей среды, а именно к контролю загрязненности различных твердых поверхностей радиоактивными и другими опасными веществами.

Известен способ определения поверхностного загрязнения радиоактивными веществами - активности радионуклидов на единицу площади поверхности, распад/(мин·см2), т.н. метод мазков (http://www.nnc.kz/rbn/riETPB/pbtrv_pril.htm).

Способ заключается в следующем. Путем контакта сорбирующего материала с исследуемой поверхностью оператор снимает с нее загрязнение. В качестве сорбирующего материала используют ватные тампоны, марлю, фильтровальную бумагу. Мазки берут сухими или влажными (смоченными кислотой, спиртом и т.п.).

Пробы мазков после гамма-спектрометрического анализа озоляются преимущественно «мокрым» способом путем нагревания в концентрированной азотной кислоте в течение 1 ч при периодическом добавлении 30%-ной перекиси водорода. В отдельных случаях «мокрое» озоление проводится трехкратно и выщелаты объединяются. Для некоторых мазков может проводиться определение веса отобранной пыли. В этих случаях мазки подвергаются термическому озолению (500-600°C) до полного выгорания органики и сухой остаток после взвешивания на аналитических весах выщелачивается концентрированной азотной кислотой при нагревании с добавлением перекиси водорода. Последовательные выщелаты из каждой пробы затем объединяются. Затем определяют альфа- и бета-активность озоленных мазков на соответствующих приборах. Зная площадь, с которой снималось загрязнение, рассчитывают величину поверхностного загрязнения.

Данный способ имеет целый ряд недостатков. Он зависит от субъективных особенностей пробоотбора (степень влажности сорбирующего материала, сила нажатия при отборе мазка и т.п.), взятие мазков с неровных поверхностей неэффективно (пыль не может быть удалена из естественных микроуглублений) и получаемые результаты по «снимаемому» поверхностному загрязнению могут быть занижены.

Известны различные способы и устройства для определения наличия и количества различного рода загрязнений, см., например, способ определения МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ПЫЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (патент РФ №2282175), согласно которому производят отбор пыли пробоотборным механизмом, включающим в себя насос и соосно расположенные над и под фильтрующим элементом подводящий и отсасывающий патрубки, ось которых перпендикулярна плоскости фильтрующего элемента, пыль осаждают на фильтрующий элемент, измеряют интенсивность полного потока β-излучения и потока через фильтрующий элемент до осаждения, а затем после осаждения вычисляют поверхностную плотность в соответствии с фактической характеристикой поглощения β-излучения. Калибровку характеристики поглощения производят однократно перед измерениями с использованием меры известной плотности, измеряя, как и ранее, интенсивность полного потока β-излучения и потока через меру.

Вычисление искомой концентрации пыли производят исходя из плотности пятна напыления, его геометрических размеров и объема пропущенного воздуха.

Также известен СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЛИЧИЯ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ В ЕМКОСТЯХ (патент РФ №2126160).

В способе отбора проб и определения наличия остатков веществ в емкости непрерывно подают текучую среду - воздух - в отверстие емкости. На этапе нагнетания вытесняют по меньшей мере часть летучих веществ из емкости для образования облака пробы вне емкости смежно ее отверстию. Извлекают облако пробы и анализируют извлеченное облако пробы для определения наличия или отсутствия в нем остатков веществ. Извлечение облака пробы осуществляют непрерывно путем всасывания с помощью откачивающего насоса, а нагнетание потока текучей среды и/или всасывание пробы облака осуществляют импульсно. Установка для отбора проб и определения наличия или отсутствия остатков в емкостях содержит средство для нагнетания текучей среды в отверстия в указанных емкостях, чтобы вытеснить по меньшей мере часть их содержимого для образования облака пробы в областях вне емкостей. Устройство содержит средство для извлечения пробы указанной части содержимого каждой емкости, вытесненной таким образом путем приложения всасывания к облаку пробы, средство для поддержания указанного средства для извлечения снаружи от емкостей на некотором расстоянии от их отверстий и средство для анализа пробы для определения наличия или отсутствия в ней остатков. Средство для извлечения пробы выполнено в виде откачивающего насоса.

Данные способы и устройства не предназначены для определения поверхностного загрязнения, которое необходимо знать с высокой степенью достоверности, особенно в условиях радиоактивного загрязнения.

Техническим результатом, на которое направлено изобретение, является возможность определения поверхностного загрязнения с высокой степенью достоверности, а также повышение экспрессности метода.

Для этого предложен способ определения поверхностного загрязнения путем создания тракта нагнетания-отсоса воздуха, при этом нагнетают воздух в замкнутый объем под углом к исследуемой поверхности, сдувают загрязнения с исследуемой поверхности и осаждают загрязнения, пропуская поток воздуха через фильтр, после чего анализируют количество и активности радионуклидов, осажденных на фильтре, и пересчитывают их на единицу площади исследуемой поверхности.

Для взятия проб для определения поверхностного загрязнения указанным способом предложено устройство для отбора проб с загрязненной поверхности, состоящее из корпуса, внутри которого установлен фильтрующий элемент, с подводящими и отсасывающим патрубками, насоса, при этом нижняя часть корпуса выполнена открытой, а подводящие патрубки соединены с отверстиями, выполненными в нижней части корпуса и расположенными под углом к исследуемой поверхности.

На чертеже показан вариант выполнения устройства, где 1 - исследуемая поверхность, 2 - патрубок отсоса воздуха, 3 - корпус, 4 - фильтр, 5 - патрубок подачи воздуха, 6 - отверстия.

Для взятия пробы с исследуемой поверхности устройство устанавливается на исследуемую поверхность 1 и плотно прижимается к ней. Включают насос (не показан) и по тракту нагнетание-отсос, который включает патрубки подачи воздуха 5, отверстия 6, внутреннее пространство корпуса 3 и патрубок отсоса воздуха 2, в течение некоторого времени прокачивают воздух. Подвод воздуха к отверстиям 6 может осуществляться через коллектор или индивидуально в зависимости от числа, расположения и размеров отверстий. Воздух, направляемый под углом к исследуемой поверхности 1, сдувает с нее загрязнения, которые, проходя через съемный фильтр 4, оседают на нем. Проба отбирается примерно в течение 5-30 с, после чего насос отключается, извлекают фильтр 4, который подвергается специальной обработке (например, озолению).

Пример проведения измерений на объекте «Укрытие» (Чернобыльская АЭС)

Пробоотборник плотно прижимали к исследуемой поверхности. При этом желательно иметь площадь сбора пыли, равную 100 см2, поскольку многие датчики бета- и альфа-радиометров имеют такую же эффективную площадь и тогда не требуется перерасчетов - показания радиометров дают сразу результат в частицах/(мин×см2 ). Если площадь отличается от указанной, то требуется провести перерасчет на площадь 1см2. Время одной экспозиции при отборе пробы на объекте «Укрытие» было 10-20 с. (зависело от степени загрязненности поверхности).

После проведения измерений фильтр из ленты ЛФС-2-50 снимали, складывали загрязненной поверхностью внутрь и помещали в специальный конверт из полиэтилена.

Непосредственно на объекте выполняли предварительное определение его гамма-активности на универсальном радиометре-дозиметре.

После доставки фильтра в лабораторию (г.Чернобыль) проводили гамма-спектрометрический анализ с помощью полупроводникового спектрометра, использующего детектор из сверхчистого германия фирмы ORTEC. Затем фильтр подвергали термическому озолению (500-600°C) до полного выгорания органики и сухой остаток после взвешивания на аналитических весах трижды выщелачивается концентрированной азотной кислотой при нагревании с добавлением перекиси водорода. Последовательные выщелаты из каждой пробы затем объединялись. В среднем для пылевых образцов процент выщелачивания, описываемый методикой, составляет около 70%. Бета-радиометрические измерения активности 90Sr выполнялись с помощью бета-радиометра РУБ-01П. Для альфа-спектрометрических измерений содержания изотопов плутония и америция использовалась установка фирмы CANBERRA.

Измерения содержания урана проводили с помощью люминесцентного спектрометра с возбуждением от импульсного азотного лазера.

В результате проведенных измерений получали данные о поверхностной плотности радиоактивной пыли, находящейся на стенах помещений, расположенных на верхних отметках «Укрытия», способной при обрушениях выйти в окружающую среду. Характерные значения бета-активности - (1-10)×104 частиц/(мин×см2) (137Cs и 90Sr), альфа-активности - (1-10)×102 частиц/(мин×см2) (238+139+240Pu и 241Am), загрязнения ураном - 2×10-6г/см2.

Таким образом, данное изобретение позволит с большей степенью достоверности определять загрязненность твердых поверхностей различных рельефов, в том числе и радиоактивных.

1. Способ определения поверхностного загрязнения путем создания тракта нагнетания-отсоса воздуха, при этом нагнетают воздух в замкнутый объем под углом к исследуемой поверхности, сдувают загрязнения с исследуемой поверхности и осаждают загрязнения, пропуская поток воздуха через фильтр, после чего анализируют количество и активности радионуклидов, осажденных на фильтре, и пересчитывают их на единицу площади исследуемой поверхности.

2. Устройство для отбора проб с загрязненной поверхности, состоящее из корпуса, внутри которого установлен фильтрующий элемент, с подводящим и отсасывающим патрубками, насоса, отличающееся тем, что нижняя часть корпуса выполнена открытой, а подводящие патрубки соединены с отверстиями, выполненными в нижней части корпуса и расположенными под углом к исследуемой поверхности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фотометрии для контроля агрегационной способности частиц коллоидных систем в широких областях техники. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. .

Изобретение относится к фильтрованию жидкостей. .

Изобретение относится к области исследований или анализа защитных свойств материалов лицевых частей противогазов при воздействии на них капель , '-дихлордиэтилсульфида (ДДС) путем использования его имитатора - бутил- -хлорэтилсульфида (БХЭС) в качестве вещества, моделирующего проникающую способность иприта.

Изобретение относится к области медицины. .

Изобретение относится к медицинской диагностике и обеспечивает подсчет частиц в пробе крови. .

Изобретение относится к способам автоматического измерения частиц потока материала, в процессе мокрого или сухого измельчения в области обогащения полезных ископаемых, в горно-химической, абразивной, строительной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области микробиологии, в частности к оптическим способам определения количества таких микробиологических объектов, как бактерийные клетки, грибы, дрожжи в процессе их культивирования, и может быть использовано для диагностических целей в медицине, а также контроле биотехнологических процессов.

Изобретение относится к области медицины, а именно к разделу детской и подростковой гинекологии. .

Изобретение относится к технике исследования физических свойств горных пород, в частности остаточной водонасыщенности, для определения коэффициентов вытеснения нефти водой и растворами химреагентов.

Изобретение относится к способу обеспечения хранения и транспортировки природного газа и может использоваться в газовой промышленности

Изобретение относится к оптическим диагностическим приборам, предназначенным для измерения распределения концентрации и размеров наночастиц в жидкостях

Изобретение относится к оптическому устройству для подсчета и дифференциации лейкоцитов в автоматическом устройстве для анализа крови

Изобретение относится к устройствам для анализа воды по следующим характеристикам: мутности, цветности, температуре, результатам седиментационного анализа, электропроводности, вязкости, электрофоретической подвижности, дзета-потенциалу частиц взвеси, химической потребности в кислороде, содержанию хлора, водородному показателю и редокс-потенциалу и может быть использовано для мониторинга водных объектов, технического и питьевого водоснабжения

Изобретение относится к области контроля эксплуатации скважин в нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано при определении критических скоростей флюида, соответствующих началу выноса песка из пористых образцов

Изобретение относится к проточному сосуду, адаптированному к оптическому устройству для подсчета и/или дифференциации лейкоцитов в автоматическом устройстве, анализирующем кровь

Изобретение относится к области горного дела, добыче полезных ископаемых, в частности к устройствам для определения характеристик образцов горных пород

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к оптико-электронным устройствам контроля параметров дисперсных сред
Наверх