Глава 3

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ОБЪЕКТОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО

Транспорта

При ликвидации последствий ЧС важнейшей задачей является обеззараживание местности, сооружений и устройств, транспортных средств, одежды, продовольствия, воды, воздуха, то есть всего, что нас окружает и сопутствует повседневной жизнедеятельности.

Термин «обеззараживание» объектов подразумевает ликвида­цию или уменьшение заражения до предельно допустимых норм их загрязнения.

В зависимости от видов заражения (загрязнения) различают следующие виды обеззараживания: дезактивация, дегазация и дезин­фекция.

Дезактивация - это обеззараживание объектов путем удаления радиоактивных загрязнений или изоляция загрязненных поверхно­стей. Обеззараживание жидкости и газов определяется термином «очистка», а кожных покровов человека - «санитарная обработка».

Необходимо учесть, что речь идет лишь об удалении радиоак­тивных загрязнений или их изоляции. Все они содержат радионукли­ды, обладающие радиоактивностью, т.е. способностью самопроиз­вольно выделять энергию в виде потока альфа и бета - активных час­тиц и гамма - излучений, а также нейтронов, Предотвратить или ка­ким-либо образом изменить самопроизвольное выделение этой энер­гии невозможно.

Дегазация - это уничтожение (нейтрализация) АХОВ и ОВ или их удаление с поверхности таким образом, чтобы зараженность сни­зилась до допустимой нормы или исчезла полностью. Для нейтрали­зации используются специальные дегазирующие растворы.

Дезинфекция - это уничтожение болезнетворных микробов или нейтрализация (разложение) их токсинов специальными растворами.

3.1. Способы дезактивации и локализации радиоактивных загрязнений

Радиоактивные вещества, загрязняя поверхности предметов, воздух и жидкости, могут находиться в твердом, жидком и газообраз­ном виде. Попадая на различные объекты, они закрепляются на их по­верхностях. Различают поверхностное и глубинное загрязнение (в воздухе и жидкостях - объемное загрязнение).

В условиях поверхностного загрязнения радионуклиды нахо­дятся лишь на наружной части предмета. В случае глубинного радио­активного загрязнения радионуклиды проникают вглубь материала. Поэтому при обеззараживании не ограничиваются удалением радио­активных веществ только с внешней стороны поверхности, их нужно извлечь еще из глубины.

На рис. 3.1 показаны различные варианты глубинного загрязне­ния.

Рис.3.1. Глубинные радиоактивные загрязнения

Радиоактивные вещества в виде жидкостей проникают в тре­щины и выемы поверхности (1). Мелкие частицы, размеры которых меньше выемов, проникают внутрь и закрепляются там (2). Радионук­лиды в виде молекул и ионов способны самопроизвольно проникать внутрь материалов (З).Этот процесс называют диффузией. Бели за­грязненный предмет имеет пористую структуру (кирпич, бетон, песок, сыпучие материалы), то радионуклиды, растворенные в жидкости, способны проникать на значительную глубину через поровое про­странство (4). Ориентировочно можно считать, что глубина проник­новения составляет: для некоторых металлов - до 1 мм, лакокрасоч­ных покрытий, бетона и кирпича - до 5 мм, грунта - до 7 см.

Различают первичное и вторичное загрязнения. Первичным на­зывают те, которые образовались непосредственно в процессе аварий и взрывов ядерных боеприпасов в виде радиоактивных осадков на территориях, различных объектах и в водоемах.

Вторичными загрязнениями считают переход радиоактивных веществ с ранее загрязненного объекта территорий на чистый или за­грязненный, но в меньшей степени. Вторичное загрязнение может происходить в результате переноса радионуклидов обувью, одеждой, а также железнодорожным составом.

Эффективность удаления РВ с поверхности различных объек­тов оценивается при помощи коэффициента дезактивации (КДЗ), а снижение опасности облучения людей - при помощи коэффициента снижения (КС) мощности дозы.

КДЗ показывает, во сколько раз снизилось в результате дезак­тивации радиоактивное загрязнение поверхности объекта, т.е.

(3.1)

где ДЗн - начальное (до дезактивации), а ДЗк - конечное (после дезак­тивации) радиоактивное загрязнение.

В формуле (3.1) начальное и конечное загрязнение может быть выражено в виде удельной и объемной активности или плотности по­тока, соответственно Бк/кг, Бк/л и Бк/см².

КС мощности дозы (Д) определяет, во сколько раз уменьши­лась опасность облучения людей:

(3.2)

где Д_н ~ начальная и Д_к - конечная (после дезактивации) мощ­ность дозы у загрязненного об;ьекта.

По значениям коэффициентов КДЗ и КС оценивается эффек­тивность проводимой дезактивации. Однако по этим значениям нельзя окончательно определить достигнута или нет цель дезактивации, то есть снижены ли уровни загрязнений и мощности доз излучения до безопасных значений, установленных нормами радиационной безо­пасности.

Выводы о достижении цели дезактивации могут быть сделаны путем сравнения значений КДЗ и КС со значениями требуемых пока­зателей эффективности дезактивации КДЗтр и КСф, которые опреде­ляются по формулам:

(3.3)

(3.4.)

Где ДЗф и Дтр - соответственно требуемые (нормативные) уровни дезактивации поверхностей и мощности доз излучения на ме­стности.

Например: В результате дезактивации территории в одной из деревень Брянской области (путем снятия слоя грунта грейдером тол­щиной 7-10 см) удалось снизить уровень загрязнения с 30 мр/ч* до 10 мр/ч. Требуемый уровень дезактивации ДЗ-ф был установлен, равным 5 мр/ч.

Так как КДЗ-^КДЗц,, то цель дезактивации не была достигнута. Необ­ходимо было увеличить толщину срезаемого слоя грунта или приме­нить другой способ дезактивации, обеспечив условие КДЗ > КДЗтр

На рис. 3.2 приведена классификация основных способов обез­зараживания по агрегатному состоянию дезактивирующей среды и особенностям проведения дезактивации.

Иногда осуществляют комплексную дезактивацию - обработку одного и того же объекта различными способами. Способы дезакти­вации можно разделить на две группы - основные (приведены на рис.3.2) и вспомогательные (протирание загрязненной поверхности щетками или ветошью, при помощи ультразвука, пескоструйной об­работкой, шлифованием и др.)

Процесс дезактивации проходит две стадии (рис.3.3). Первая заключается в преодолении связи между носителями радиоактивных загрязнений и поверхностью обрабатываемого объекта (16).

В случае глубинного радиоактивного загрязнения сначала про­изводят извлечение глубинных загрязнений на поверхность (1а), после этого загрязнение переходит из глубинного в поверхностное и затем удаляется. Вторая стадия заключается в транспортировке радиоактив­ных загрязнений с обрабатываемого объекта (2) (рис.3.3).

* Раньше в качестве внесистемной единицы измерения уровня радиоактивного загрязне­ния поверхностей использовали - мр/ч

47

Рис.3.2. Классификация способов дезактивации

Если вторая стадия прово­дится не в полной мере или отсутствует, то происходит вторичное загрязнение в процессе самой дезактива­ции, т.е. происходит пере­распределение загрязнений на поверхности, а не их уда­ление (стадия 3). При дезак­тивации снятием верхнего загрязненного слоя две ста­дии процесса происходят одновременно.

Рис.3.3. Стадии процесса дезактивации

Процесс дезактивации может осуществляться на основе незамк­нутого и замкнутого циклов (рис.3.4).

Дезактивирующий раствор (1) подается насосом (2) через уст­ройство (3) на обрабатываемую загрязненную поверхность (4). Обра­батывающая рецептура (5),содержащая РВ, в ходе второй стадии про­цесса попадает на предметы, расположенные рядом (рис.3.4а). По су­ществу происходит обеззараживание одного объекта и загрязнение другого.

8

Рис. 3.4. Схема процесса дезактивации с незамкнутым (а) и замкнутым (б) циклом

Дезактивация с незамкнутым циклом допускается при относи­тельно небольших уровнях радиоактивных загрязнений, когда РВ раз­бавляются большой массой дезактивирующей среды (водой или воз­духом). Тогда окружающая территория будет загрязнена ниже допус­тимых уровней.

При замкнутом цикле осуществляется (рис.3.46) сбор (6) отра­ботавших дезактивирующих сред. Они могут либо очищаться от ра­диоактивных загрязнений (7) и использоваться вторично для после­дующей дезактивации, либо транспортироваться в могильники (8) для захоронения.

Характеристика способов дезактивации.

Дезактивация поверхностей струей газа или воздуха малоэф­фективна, так как газовый (воздушный) поток в состоянии преодолеть лишь поверхностное радиоактивное загрязнение и не может извлечь его из глубины материала, а дезактивация проводится по принципу незамкнутого цикла.

49

50

Усовершенствованием этого способа является введение в воз­душную струю порошка, обладающего абразивными действиями и способного снять верхний слой, в который проникли РВ. В результате пескоструйной дезактивации удаляются не только поверхностные, но и глубинные загрязнения. Коэффициент дезактивации КД резко воз­растает и может достигнуть 200, что гарантирует отличное качество обработки. Абразивом может служить песок, карборунд, металличе­ские порошки. Такой способ дает возможность использовать различ­ные компрессоры. Производительность абразивной обработки сравни­тельно невелика. При обработке стальных конструкций около 5 м²/ч, при обработке окрашенных изделий со снятием слоя краски - 25 м^ч.

При дезактивации пылеотсасыванием поток воздуха направлен от обрабатываемой поверхности под действием вакуума, создаваемого в воздушном тракте пылесоса. У бытовых и промышленных пылесо­сов вакуум, создающий разряжение в воздухе составляет 10-20 кПа.

В первой стадии процесса удалению поверхностных РВ помимо вакуума способствует механическое воздействие щетки. Воздушный поток подхватывает загрязнения, транспортирует их с поверхности и тем самым осуществляет вторую стадию дезактивации. Фильтрация загрязненного потока позволяет улавливать удаленные частицы и осуществлять очистку на основе замкнутого цикла.

Кроме пылесоса принцип пылеотсасывания реализован в убо­рочных машинах городского хозяйства. Производительность бытовых пылесосов составляет 100 - 150 м*/ч, промышленных - до 1000 -ИООм^ч, а для уборочных машин - до 10000 м^ч.

При обеззараживании поверхностей путем снятия загрязненно­го слоя совмещаются две стадии процесса дезактивации - уборка ра­диоактивных загрязнений и их транспортирование. Этот способ ис­пользуется при дезактивации территорий, дорог, окрашенных изде­лий.

Эффективность такой дезактивации определяется глубиной снимаемого верхнего загрязненного слоя, которая в свою очередь за­висит от глубины проникновения радионуклидов в различные мате­риалы. Считается, что снимаемый верхний слой должен быть в два раза толще глубины проникновения радионуклидов. Бели проникно­вение в почву составляет 5 см, то толщина снимаемого слоя грунта должна быть - 10 см, для бетона соответственно 0,5 и 1 см.

Эффективность дезактивации путем изоляции загрязненной поверхности зависит от толщины и ширины сплошного изолирующе­го слоя, а также свойств изолирующего материала. Свободный пробег альфа частиц в воздухе составляет всего 3,5 см, а в изолирующих ма-

териалах снижается до единиц и даже долей микрометров. Бели ра­диоактивное загрязнение произведено бета - излучающими радионук­лидами, то толщина изолирующего слоя не превышает 1 см. Следова­тельно, при изоляции загрязненного слоя главная опасность исходит от гамма - излучения.

Для создания изолирующего слоя используются природные ма­териалы (песок, грунт, щебень) и промышленные строительные заго­товки в виде железобетонных и бетонных плит, различных блоков, листового материала.

Дезактивация струей воды (наиболее часто используемый спо­соб) широко применяется при обеззараживании зданий, оборудования, участков местности с твердым покрытием, транспортных и других средств. Для повышения эффективности дезактивации рекомендуется струю воды направлять под углом до 45 градусов к обрабатываемой поверхности. Оптимальный расход воды при дезактивации поверхно­стей технических и транспортных средств, бывших в эксплуатации (загрязненных, замасленных) сплошной струей составляет 30 л/м². Ес­ли поверхность грузового автомобиля составляет 30 м², то для его об­работки потребуется примерно 1000 литров, т.е. 1 тонна воды. Уменьшить расход воды возможно при помощи импульсной обработ­ки, которая заключается в чередовании включения и выключения ис­точника, генерирующего струю воды.

Эффективной является импульсная обработка поверхностей с применением специальных машин типа ТМС - 65, которая позволяет примерно в 4 раза уменьшить расход воды, не снижая при этом эф­фективности.

Рядом преимуществ обладает водно-абразивная дезактива­ция, при которой исключается распыл РВ, снятых с загрязненной по­верхности, сокращается расход воды и создаются условия для приме­нения установок, работающих на принципе замкнутого цикла. Коэф­фициент дезактивации КДЗ в этом случае колеблется в довольно больших пределах - от 26 до 333.

Пароэмулъсиотый способ дезактивации применяется при об­работке транспортных средств, оборудования, аппаратуры, зданий и сооружений. В качестве рабочего тела используется струя пара. Кроме того, пар применяют для эжектирования воды или дезактивирующего раствора из емкости. При действии струей пара удаляется значитель­ная часть глубинных радиоактивных загрязнений, особенно из пор и выемов. Эффективность обработки паром повышается примерно в 5 -10 раз, если вводить в него добавки в виде дезактивирующих раство­ров.

51

Дезактивация с помощью сорбентов - порошков, способных поглощать радионуклиды, извлекая их из различной среды (жидкой, газообразной), находит все более широкое применение. Многочис­ленные поры резко увеличивают поверхность сорбентов, а следова­тельно, способность адсорбировать. Например, поверхность одной таблетки активированного угля массой 0,25г равна примерно 100 м². Чаще всего сорбенты применяют для извлечения радионуклидов из газовой и водной среды, иногда используют в качестве добавок в де­зактивирующие растворы.

Процесс дезактивации при использовании сорбентов идет в две стадии. Сначала имеет место движение радионуклидов к поверхности сорбента, а затем их адсорбция на поверхности. Эти стадии продол­жительны по времени и исчисляются десятками минут, а иногда часа­ми. Сорбенты способны избирательно поглощать различные радио­нуклиды. Например, сорбент бентонит более эффективно извлекает из воды радионуклиды цезия по сравнению с радионуклидами стронция.

Одним из сравнительно новых способов дезактивации и лока­лизации радиоактивных загрязнений является применение различных пленок.

В зависимости от целевого назначения различают три группы пленок: изолирующие (аккумулирующие), дезактивирующие и лока­лизирующие (рис.3.5).

Рис.3.5 Пленка изолирующая (а), дезактивирующая (б) и локализирующая (в)

Изолирующие воспринимают загрязнения или снижают силы взаимодействия между ними и пленкой, т.е. экранируют поверхность объекта, а сами легко поддаются дезактивации. Их предварительно наносят на чистую (незагрязненную) поверхность. Локализирующими пленками покрывают поверхность уже подвергшуюся радиоактивно­му загрязнению (рис.3.5в). Действие дезактивирующих пленок (рис. 3.56) заключается в закреплении их на поверхности объекта и в про­никновении радиоактивных загрязнений из объекта в глубь материала пленки. Срок действия изолирующих (неудаляемых) пленок может

52

составлять месяцы и годы. Локализирующие пленки могут быть как удаляемыми, так и неудаляемыми. Долговременное действие харак­терно для изолирующих на основе лакокрасочных и полимерных ма­териалов с толщиной, превышающей 100 мкм (микрометров).

Наряду с дезактивацией важно проводить локализацию радио­активных загрязнений. Под локализацией следует понимать примене­ние способов, предотвращающих переход РВ с загрязненной поверх­ности или из воздушной среды на чистые поверхности или на поверх­ности, содержащие РВ в безопасных количествах.

Локализация радиоактивных загрязнений.

Основными способами локализации являются: изоляция за­грязненной поверхности; пылеподавление; обваловка; химико-биологическое задернение грунта.

Способы пылеподавления бывают кратковременного и продол­жительного действия. Кратковременное осуществляется водой, вод­ными дезактивирующими растворами и исчисляется часами (зависит от погодных условий).

Более длительные сроки пылеподавления обеспечиваются на­несением на грунт специальных препаратов, которые можно разде­лить на три группы.

К первой группе относятся гигроскопические, которые погло­щают влагу из воздуха и почвы, увлажняя тем самым верхний слой грунта и предотвращая пылеобразование.

Вторую группу образуют вяжущие материалы, способные соз­давать вязкий верхний слой грунта, который после затвердения фор­мирует твердую пленку.

Третью группу составляют полимерные композиции, после распыления которых происходит образование и отвердение пленки.

Пленки первой и второй групп на основе гигроскопических и вяжущих материалов наносят для предотвращения гтылеобразования с обочин дорог, а полимерные - с местности вне дорог. (В Чернобыле только вертолетами в 1986 году распылили 52 тонны различных по­лимерных материалов, которые образовали локализующие пленки на площади 2492 га).

Дезактивирующие растворы используют для обеззараживания транспорта, одежды, зданий, сооружений, оборудования, помещений и дорог с твердым покрытием. Общую схему процесса можно пред­ ставить в следующем виде: (поверхность + радиоактивное загрязне­ ние) + дезактивирующий раствор ► Поверхность = (дезактиви­ рующий раствор + радиоактивные загрязнения). То есть дезактиви-

53

рующий раствор преодолевает связь радиоактивных загрязнений с по­верхностью объекта и удерживает эти загрязнения. Затем создаются условия для удаления загрязнений вместе с отработавшими дезакти­вирующими растворами.

По составу дезактивирующие растворы можно разделить на три группы: на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ), окислите­лей и сорбентов. ПАВ способны лучше смачивать загрязненную по­верхность, проникать в трещины, выемы, обволакивать загрязнения. Этим они способствуют извлечению загрязнений с поверхности и пе­реводу их в дезактивирующий раствор, удерживанию загрязнения в объеме раствора. Для лучшего задержания загрязнений в ПАВ добав­ляют различные композиции в том числе стиральные порошки быто­вого назначения.

Дезактивирующие растворы на основе ПАВ готовятся при по­мощи препаратов с условным шифром СФ (СФ-2, СФ-3, СФ-Зк). Эти препараты поступают к потребителям в виде порошка, а растворы го­товятся путем растворения порошка в воде. Водные растворы содер­жат 0,3 или 0,15% препарата СФ. В подогретых водных растворах со­держание СФ снижается до 0,075%. В этих условиях применяют СФ-Зк, который не разлагается при температуре выше 70 градусов по цельсию.

Дезактивирующие растворы на основе ПАВ применяют путем орошения поверхности с одновременным протиранием щетками, что способствует извлечению загрязнений с поверхности и удалению их вместе с отработавшим дезактивирующим раствором и снижению расхода раствора, который составляет 3 л/м². При использовании де­зактивирующих растворов не рекомендуется обработка пористых ма­териалов, таких как кирпич, шифер, некоторые сорта бетона, древеси­на неокрашенная и некоторые другие, так как в водной среде усугуб­ляется процесс проникновения радиоактивных загрязнений вместе с водой на еще большую глубину.

Дезактивацию некоторых видов одежды следует проводить в стиральных машинах, используя водные растворы препаратов СФ.

Электрическую и радиоэлектронную аппаратуру лучше всего дезактивировать пеной из препаратов СФ, т.к. пузырьки пены способ­ны извлекать радиоактивные загрязнения и удерживать их на своей поверхности.

Дезактивирующие растворы второй группы на основе окисли­телей (марганцовка с азотной или щавелевой кислотой, щелочью) применяются для дезактивации замасленных, сильно загрязненных и подвергшихся коррозии металлических поверхностей.

54

Третью группу дезактивационных растворов составляют сус­пензии с вяжущими, клеящими свойствами. Они применяются для де­зактивации внутренних и внешних вертикально расположенных стен зданий, для удаления слоя краски вместе с радиоактивными загрязне­ниями.

В таблице 3.1 приведены основные технические средства дезак­тивации, в том числе специальные, находящиеся на оснащении войск ГО,и обычные многоцелевые.

Таблица 3.1

Основные технические средства дезактивации

№ п/п	Способ дезак­тивации	Объекты дезак­тивации	Технические средства
			специ­альные	многоцелевые и обычные
1	2	3	4	5
1	Струей газа	Техника, обо­рудование, до­роги	ТСМ-65* ТСМ-65м	Отработавшие срок реактив­ные двигатели, компрессоры
2	Пылеотсасыва-нием	Здания, поме­щения, обору­дование, тех­ника, одежда, дороги	ДК^ЙС** ДК-4Д	Бытовые и промышленные пылесосы, подметально- и тротуароуборочные машины
3	Снятием загряз­ненного слоя	Местность, грунтовые до­роги, окрашен­ные здания, строительные материалы, здания, поме­щения		Бульдозеры, скреперы, грей­деры, землеройная техника, снегоочистители и снего­погрузчики, пескоструйные, абразивные аппараты, химиче­ские реагенты, скребки и щет­ки
4	Изоляцией за­грязненной по­верхности	Местность, до­роги, террито­рия населенных пунктов, зда­ния и помеще­ния		Краны для укладки бетонных плит, асфальтоукладчики, са­мосвалы, песко- и жижераз-брасыватели, плуги и др. тех­ника для перепахивания, зем­снаряды
5	Струей воды под давлением	Техника, транспортные средства, доро­ги, здания, по­мещения, СИЗ	АРС*** ТСМ-65	Мотопомпы, пожарные маши­ны, поливо-моечные машины, растворонасосы
6	Дезактивирую­щими раствора­ми	Тоже	АРС ДК-4	Краскопульты, сельскохозяй­ственные опрыскиватели, по­ливо-моечные машины

55

Продолжение таблицы 3.1.

7	Пеной	Аппаратура, самолеты, вер­толеты, опти­ческие прибо­ры		Пожарные машины, генерато­ры пены
8	Стиркой и экс­тракцией	Одежда, белье, обмундирова­ние, СИЗ, хлопчатобу­мажные изде­лия		Стиральные машины бытовых и городских прачечных, обо­рудование химических чисток
9	Паром	Оборудование, техника, окра­шенные изде­лия	АГВ- Зу****	Паровые котлы
10	При помощи дезактивирую­щих пленок	Местность, до­роги, населен­ные пункты, здания, поме­щения, обору­дование	АРС	Краскопульты и распыляющие устройства, вертолеты, маши­ны для внесения жидких орга­нических удобрений
11	Использованием сорбентов	Водоемы, зда­ния, помеще­ния и др. объ­екты		Пескоразбрызгиватели, уст­ройства для распыла порош­ков.

Примечания:

ТСМ-65 - тепловая специальная машина ДК-4К - дегазационный комплект; АРС - авторазливочная станция; **** АГВ-ЗУ - автогазовоздушная установка.