Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Изобретение относится к способам дистанционной очистки поверхностей с локальными загрязнениями в твердом виде (куски, крошка, пыль), преимущественно в труднодоступных местах и в местах, опасных для пребывания человека, например повышенный уровень радиации и/или высокая загазованность воздуха. Наиболее эффективно предлагаемый способ может быть реализован при очистке поверхностей из металла, бетона, наливных полов и др. от твердых радиоактивных и (или) токсичных загрязнений различной дисперсности.

Известны различные способы очистки поверхности (дезактивации), например электролитный, окислительно-восстановительный, ударной волной. Однако эти способы не могут быть применены в силу большой трудоемкости проведения работ, большой дозовой нагрузки на персонал и дальнейшего распространения твердых частиц различной дисперсности (пыления).

Известен способ дезактивации поверхности от радиоактивных веществ (патент Болгарии №10757, кл. C 09 D 9/04, публ. 1965 г.). На очищаемую поверхность наносят пленкообразующую композицию, которая впоследствии удаляется вместе с загрязнением. Композиция содержит поливиниловый спирт, воду, комплексообразователи и кислоты.

Известен также способ дезактивации поверхностей, описанный в пат. №1271267 "Пленкообразующий состав для дезактивации лакокрасочных поверхностей" (кл. G 21 F 9/16, публ. 1998 г.), где на загрязненную поверхность наносят дезактивирующий состав (поливиниловый спирт, вода, щелочь). После высыхания состава образовавшееся пленочное покрытие удаляют. Для обеспечения эффективного удаления загрязнений рекомендуется применять армирование марлей.

К недостаткам, препятствующим использованию данных изобретений, относится то, что они не могут быть реализованы дистанционно, требуется обязательное присутствие людей.

Известен способ очистки поверхностей от загрязнений, описанный в а.с.СССР №1473263 "Грузозахватное устройство" (кл. В 22 С 1/00, публ. 15.01.1994 г.). Очистка осуществляется с помощью захвата в виде рамки с закрепленной на ней гибкой сеткой и включает сначала нанесение на захват клеевого состава (вязкостью 170-240 с), доставку захвата к месту проведения работ и затем приведение его в контакт с очищаемой поверхностью. После затвердевания клеевого состава захват удаляют вместе с загрязнением. Недостатками данного способа, препятствующими его использованию, являются:

- значительная потеря клеевого состава во время доставки захвата к месту проведения работ (это значительно увеличивает его расход);

- высокая вязкость состава увеличивает усилие отрыва, что делает затруднительным удаление захвата с применением робототехнических комплексов, особенно в труднодоступных местах, где работы могут проводиться только небольшими робототехническими устройствами;

- конструкция захвата позволяет удалять лишь крупные обломки и не обеспечивает очистку поверхности от мелкодисперсных загрязнений.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является способ, описанный в а.с. СССР №1473263, который и выбран в качестве прототипа.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является дистанционная очистка с применением робототехнических комплексов (безлюдная технология) поверхностей от радиоактивных и (или) токсичных загрязнений (например, кусков, крошки, пыли или мелкодисперсных частиц в виде облученного ядерного топлива, образующихся при механической резке твэлов).

Сущность способа заключается в том, что он позволяет в одну стадию эффективно очищать поверхности, в том числе и неровные, от твердых загрязнений. Благодаря использованию робототехнических комплексов с дистанционным управлением исключается необходимость пребывания человека на загрязненной территории и, следовательно, повышается безопасность работ по очистке поверхности от радиоактивных или токсичных загрязнений. Применение рамочных захватов в сочетании с нанесением на них клеевых составов обеспечивает сбор и удаление загрязнений различной дисперсности и очистку неровных поверхностей.

Вязкость указанного клеевого состава, с одной стороны, обеспечивает возможность сбора частиц любой формы и размеров, а с другой стороны, обуславливает проявление нивелирующих свойств, обеспечивающих "обволакивание" загрязнений на поверхностях с уклоном до 5 градусов.

При этом способ является экономически выгодным за счет дозированного нанесения клеевого состава непосредственно на месте загрязнения и применения при изготовлении рамочных захватов из недорогих и доступных материалов.

Указанный технический результат достигается тем, что дистанционная очистка поверхности от загрязнений, преимущественно радиоактивных, осуществляется путем их удаления с помощью захвата в виде рамки с закрепленной на ней гибкой сеткой и включает операции нанесения клеевого состава, доставки захвата к месту производства работ, приведения рамки в контакт захвата с очищаемой поверхностью, выдержки до затвердевания клеевого состава и удаления захвата вместе с загрязнением, при этом сначала захват доставляют к месту производства работ, приводят его в контакт с очищаемой поверхностью, а затем захват дозированно заполняют, нанося непосредственно на гибкую неметаллическую сетку клеевой состав в виде водного раствора поливинилового спирта с пластификатором вязкостью 120-165 сек.

Все операции осуществляются с помощью дистанционно-управляемого манипулятора.

Клеевой состав дополнительно содержит комплексообразователь и/или поверхностно-активное вещество.

При повышенном радиоактивном загрязнении поверхности в клеевой состав добавляют комплексообразователь для усиления дезактивирующих свойств.

При очистке сильно развитой поверхности (поры, трещины, рытвины) в клеевой состав добавляют поверхностно-активное вещество для улучшения съема (отрыва захвата).

Признаки, указанные в формуле изобретения, являются необходимыми и достаточными для достижения указанного технического результата, а их совокупность не известна из других источников информации.

Перечень компонентов, используемых для приготовления клеевого состава:

- поливиниловый спирт ГОСТ 10779-78;

- пластификатор:

- глицерин ГОСТ 6259-96;

- трибутилфосфат ТУ 2435-305-05763458-01;

- комплексообразователь:

- этилендиаминтетрауксусная кислота ГОСТ 10652-73;

- натрий лимоннокислый пятиводный двухзамещенный ГОСТ 22280-76;

- поверхностно-активное вещество (ПАВ):

- биодезактиватор марки "А" ТУ 6890-001-18835254-2001;

- сульфонол ТУ 2481-106-07510508-2000.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежами: на фиг.1 показана укладка первого захвата на очищаемую поверхность; на фиг.2 представлена укладка n-го количества захватов на поверхность; на фиг.3 представлена подача через дозатор в захват клеевого состава; на фиг.4 представлена конструкция захвата, где:

1 - робототехнический комплекс (РТК);

2 - манипулятор;

3 - захват;

4 - рамка;

5 - гибкая неметаллическая сетка, например сетка строительная;

6 - держатель, выполненный в виде скобы;

7 - твердые радиоактивные или токсичные загрязнения;

8 - дозирующее устройство;

9 - клеевой состав.

В табл.1 представлены примеры клеевых составов с различным количественным и качественным содержанием и вязкость каждого состава.

В табл.2 представлены результаты испытаний на усилие отрыва захватов от очищаемой поверхности при различной температуре окружающей среды.

Испытания на усилие отрыва проводили динамометром общего назначения ДПУ-0,5-2.

В табл.3 представлены результаты испытаний клеевых составов на дезактивирующую способность.

Способ осуществляется следующим образом.

Клеевой состав приготавливают в электрическом пищеварочном котле марки КПЭ-60-1 при температуре от 60 до 80°С с последующим охлаждением до 40°С. Компоненты вводят последовательно при перемешивании согласно рецептуре, после чего клеевой состав готов к использованию.

С помощью дистанционно-управляемого робототехнического комплекса (1) доставляют к месту производства работ захваты (3) в виде деревянной рамки (4) с гибкой неметаллической сеткой (5). Захваты (3) за держатель (6) укладываются манипулятором (2) комплекса (1) рядом друг с другом таким образом, чтобы укрыть всю поверхность, загрязненную твердыми радиоактивными или токсичными веществами (7). Количество захватов (3) определяют по данным дозиметрического контроля. На гибкую неметаллическую сетку (5) каждого захвата (3) при помощи дозирующего устройства (8) наносят клеевой состав (9), композиция которого обеспечивает самовыравнивание внутри захвата (3). С помощью дозирующего устройства (8) необходимую массу клеевого состава (9) "вбрасывают" внутрь рамки (4) порциями (дозировано), что обеспечивает дополнительное усилие, обуславливающее надлежащее прижатие сетки (5) захвата (3) к твердым загрязнениям (7). После высыхания клеевого состава (9) с помощью робототехнического комплекса (1) осуществляют поочередное удаление захватов (3) с затвердевшей полимерной пленкой, включающей радиоактивные и/или токсичные загрязнения (7). Удаление осуществляют с помощью манипулятора (2) комплекса (1), который за держатель (6) отрывает захват (3) от поверхности и помещает в контейнер для твердых отходов для последующей переработки.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, поясняются примером.

На 1 м² пола, покрытого старой бетонной стяжкой, с трещинами и выбоинами, от 1 до 5° уклона имитировали загрязнение облученным ураном при помощи металлической дроби весом от 0,1 до 10,0 грамм. Оператор РТК (1), дистанционно управляя манипулятором (2), уложил 9 захватов (3) в виде деревянной рамки (4) с закрепленной на ней строительной сеткой (5) на имитацию твердых радиоактивных загрязнений (7). При помощи дозирующего устройства (8), установленного на схват дистанционно-управляемого манипулятора (2), в каждый захват (3) порционно было внесено 200 г клеевого состава (9). Через 10 часов после высыхания состава (9) оператор робототехнического комплекса (1) поочередно удалил захваты (3) и поместил в контейнер для переработки. Все захваты (3) были удалены без нарушения целостности сформировавшегося полимерного покрытия вместе со всей металлической дробью.

Анализ результатов испытаний на усилие отрыва захватов от поверхности показывает, что при осуществлении способа дезактивации при температуре воздуха в диапазонах 12-16°С, 16-18°С и 22-26°С адгезивные свойства клеевого состава и конструкция рамки являются необходимыми и достаточными для эффективного съема и полного удаления твердых загрязнений с поверхности с учетом изложенного порядка операций способа.

Дезактивирующую способность клеевых составов определяли по ГОСТ Р 50773-95. Коэффициент дезактивации (К_д) рассчитывали по формуле:

где А_исх - исходная активность, А_ост - остаточная активность.

Дезактивацию проводили следующим образом: на образец помещали 0,5 г металлической дроби (имитатора твердых загрязнений), сверху наносили загрязняющий раствор. Затем после высыхания загрязняющего раствора замеряли исходную активность образца; на него укладывали захват с нанесенным на него клеевым составом. После высыхания клеевого состава захват удаляли и замеряли остаточную активность. Анализ результатов на дезактивирующую способность показывает, что при осуществлении предлагаемого способа очистки поверхности достигается высокая степень дезактивации поверхности (табл.3).

Таким образом, при реализации предлагаемого способа дезактивации (при помощи робототехнического дистанционно управляемого комплекса) твердых загрязнений в виде радиоактивных и (или) токсичных веществ путем удаления их с поверхности захватом в виде рамки с сеткой, заполненных клеевым составом, обеспечивается полное удаление твердых загрязнений.

При вязкости клеевого состава, большей 165 с, наблюдается недостаточная растекаемость клеевого состава по сетке захвата, что приводит к неоправданному увеличению времени проведения работ и вызывает технологические трудности в работе дозатора.

При вязкости клеевого состава, меньшей 120 с, значительно увеличивается время высыхания клеевого состава и одновременно уменьшается прочность при растяжении высохшего состава, вобравшего в себя твердые загрязнения.

Водный раствор поливинилового спирта (ПВС) с пластификатором выбран как предпочтительный из большого числа известных клеевых составов различного назначения, поскольку он является универсальным для удаления радиоактивных, токсичных и других твердых загрязнений. При этом обеспечивается достижение результата не за счет введения агрессивных компонентов, а за счет варьирования вязкости клеевого состава, то есть практически только за счет количества вводимой в состав воды, что в свою очередь обуславливает экологическую чистоту при приготовлении и использовании клеевого состава, а также доступную его стоимость.

Указанный технический результат достигается соблюдением очередности операций при использовании малокомпонентного клеевого состава, при заполнении этими составами захватов определенной конструкции, то есть при всей совокупности существенных признаков.

В качестве материала сетки захвата используют гибкую неметаллическую сетку. Гибкость сетки обеспечивает необходимое прилегание (контакт) с твердыми загрязнениями, а неметаллический характер сетки обуславливает возможность последующей переработки захвата.

Сравнение полученных результатов испытаний предлагаемого способа очистки поверхности от загрязнений и способа по патенту РФ №1473263, принятого за прототип, показало, что в предлагаемом способе степень дезактивации и возможность удаления твердых загрязнений в виде кусков, крошки, пыли выше, чем в прототипе, при этом усилие отрыва захвата от очищаемой поверхности значительно меньше, чем в прототипе, что позволяет использовать небольшие робототехнические комплексы в затесненных или труднодоступных местах.

Из вышеизложенного следует, что заявленный способ направлен на решение поставленной задачи и при этом соответствует всем требованиям патентоспособности по действующему законодательству.