CC BY
60
/36 Civil SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, No. 1 (43) УДК 662.1.4
Совершенствование комплекта аэрозольных устройств для экспресс-обнаружения соединений урана и аварийно химически опасных веществ на поверхностях различных объектов
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2015
В.А. Пашинин, П.Н. Косырев, И.А. Пушкин, Н.Н. Посохов
Аннотация
Описаны усовершенствованные комплекты аэрозольных устройств для экспресс-обнаружения соединений урана и аварийно химически опасных веществ на поверхностях различных объектов, предлагаемые для оснащения аварийно-спасательных формирований и спасательных служб МЧС России, а также комплекты имитационных рецептур для проверки работоспособности аэрозольных устройств.
Ключевые слова: кейс; комплект аэрозольных устройств; потенциально опасные объекты; аварийно химически опасные вещества; поверхности различных объектов; соединения урана; экспресс-обнаружение.
Improved Kit Aerosol Devices for Rapid Detection of Uranium Compounds and Abnormally Chemically Hazardous Substances at the Surfaces of Various Objects
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2015
V. Pashinin, P. Kosyrev, I. Pushkin, N. Posohov
Abstract
This article describes the enhancements to the kits of aerosol devices for rapid detection of uranium compounds and abnormally chemically hazardous substances at the surfaces of various objects, proposed to equip the emergency rescue units EMERCOM of Russia, as well as complete sets of simulation testing recipes for the aerosol devices.
Key words: keyes; Kit aerosol devices; potentially dangerous objects; and chemically hazardous substances; surface facilities; uranium compounds; express discovery.
Одним из мероприятий, способствующих снижению риска проявления опасностей, является своевременное выявление нарушений в технологии перевозки опасных грузов, неисправностей в техническом состоянии подвижного состава и состоянии потенциально опасных объектов, примыкающих к транспортной инфраструктуре.
Другая важная задача связана с определением масштабов загрязнения окружающей среды от выбросов загрязняющих природную среду токсичных органических и неорганических соединений с подвижного состава, железнодорожного полотна и от аварий и чрезвычайных ситуаций (ЧС), а также степени загрязненности объектов и отдельных участков территорий до и после проведения специальной обработки.
Для экспресс-обнаружения соединений урана и аварийно химически опасных веществ (АХОВ) разрабатываются аэрозольные устройства со специфичными индикаторными рецептурами.
Ранее в [1] описан комплект для обнаружения урансодержащих соединений, состоящий из картонной коробки, в которой размещены аэрозольные устройства, насосы-распылители и другие комплектующие изделия.
Данный комплект аэрозольных устройств разрабатывается для целей оснащения химических лабораторий и отделов радиационной безопасности объектов атомной энергетики и производств тепловыделяющих элементов.
В то же время картонная тара делает неудобным использование комплекта аварийно-спасательными формированиями и спасательными службами МЧС России в случае различных ЧС.
В работах по совершенствованию комплектов для размещения аэрозольных устройств были использованы пластиковые кейсы оригинальной конструкции, содержащие внутри пенопластовые вкладыши с соответствующими углублениями.
Предлагаемый кейс для размещения и транспортировки аэрозольных устройств характеризуется:
составом композиционных элементов: пустотелый корпус с верхней крышкой и днищем, двумя расположенными на верхней и нижней гранях проушинами для удобства переноски;
образованием пустотелого корпуса четырьмя боковыми гранями, верхней крышкой и днищем;
наличием на краях верхней крышки по одному овальному выступу с каждой стороны;
наличием на днище по одной вертикальной впадине на каждой стороне, соответствующей овальному выступу верхней крышки, служащих для закрывания кейса;
наличием на противоположных проушинам сторонах верхней крышки и днища четырех выступов, служащих для придания жесткости и устойчивости кейса при его вертикальном расположении;
наличием на верхней крышке и днище выступов в форме трапеции;
наличием на верхней крышке двух выступов в форме окружностей разного диаметра;
наличием пенопластовых вкладышей на внутренних поверхностях верхней крышки и днища;
наличием в пенопластовом вкладыше на внутренней поверхности верхней крышки одной прямоугольной полости для размещения инструкции по эксплуатации комплекта;
наличием в пенопластовом вкладыше на внутренней поверхности днища четырех полостей для размещения четырех аэрозольных устройств, причем каждая из полостей выполнена в виде двух прямоугольных полостей в соответствии с размерами насоса-распылителя и флакона аэрозольных устройств;
внутри двух окружностей на верхней крышке размещена эмблема МЧС России с круглой надписью и знаком в центре;
на выступе в форме трапеции верхней крышки размещена наклейка с текстом, характеризующим название комплекта и организацию-разработчика комплекта;
на нижней крышке на выступе в форме трапеции размещена наклейка с надписью крупным шрифтом буквами синего цвета, где указано название комплекта и текст, характеризующий состав комплекта, меньшим шрифтом.
Общий вид комплекта для обнаружения АХОВ в закрытом положении приведен на рис. 1.
Рис. 1. Общий вид комплекта для обнаружения АХОВ
Пластиковый корпус кейса обеспечивает удобство его переноски, хранения и использования аварийно-спасательными формированиями и спасательными службами МЧС России в случае ЧС. Внутри кейса в специальных углублениях размещены четыре различных аэрозольных устройства.
Внешний вид аэрозольного устройства на примере устройства для обнаружения веществ щелочного характера приведен на рис. 2.
Кейс с комплектом из четырех аэрозольных устройств для обнаружения АХОВ щелочного и кислого характера, окислителей, несимметричного диме-
/38 ^П SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, No. 1 (43)
тилгидразина и аммиака в раскрытом положении приведен на рис. 3.
Данный комплект обеспечивает обнаружение практически всех типов АХОВ, которые могут привести к получению химических ожогов, вызвать поражение органов дыхания, возгорание и взрыв при проливе (просыпи) в случае аварий и других нештатных ситуаций на химически опасных объектах.
При их производстве, хранении, транспортировании и применении необходимо соблюдение особых мер безопасности и использование в технологических процессах аппаратов, изготовленных из устойчивых к агрессивному воздействию материалов [2—4].
Многие окислители (пероксид водорода, серная и азотная кислоты) способны при определенных условиях поддерживать горение органических и неорганических веществ.
Несимметричный диметилгидразин (НДМГ) используется в качестве компонента ракетного топлива, является активным восстановителем, при взаимодействии с окислителями выделяет большое количество энергии, что может быть взрывоопасным.
Рис. 2. Аэрозольное устройство для обнаружения веществ щелочного характера
Рис. 3. Кейс с комплектом из четырех аэрозольных
устройств для обнаружения АХОВ щелочного и кислого характера, окислителей, несимметричного диметилгидразина и аммиака в раскрытом положении
Для заправки ракеты средней дальности, использующей жидкое топливо, необходимо около 60 тонн окислителя и примерно столько же НДМГ.
Поэтому своевременное обнаружение утечек, проливов компонентов ракетного топлива является актуальной задачей.
Указанные выше группы опасных веществ в массовом количестве перевозятся железнодорожным транспортом.
Порядок обнаружения АХОВ: аэрозольное устройство направляют в сторону анализируемой поверхности и на расстоянии около 0,2—0,3 м от нее производят кратковременное распыление индикаторной рецептуры;
визуально наблюдают изменение окраски индикаторной рецептуры на всей площади распыления.
В местах наличия жидких и твердых продуктов, содержащих АХОВ, появляются окрашенные пятна в соответствии с эталоном.
При авариях на объектах атомной энергетики, сопровождающихся выбросом ядерного топлива, выявление мест сосредоточения выбросов альфа-излучателей приборами радиационного контроля затруднено вследствие сильного гамма-излучения.
Обедненный уран и его соединения, являющиеся компонентами отработанного ядерного топлива, образующегося при работе атомных электростанций в качестве твердых и жидких радиоактивных отходов, являются сильными ядами и могут вызвать отравление организма.
Последствия использования обедненного урана в артиллерийских боеприпасах, которые применялись войсками стран НАТО в Югославии и Ираке, еще до конца не установлены. Поэтому актуальной задачей является обнаружение наряду с высокорадиоактивным ураном также и урана с относительно низкой радиоактивностью.
С целью обнаружения соединений урана разработан комплект аэрозольных устройств (в кейсе), в состав которого входит два аэрозольных устройства. Первое устройство (А-9 № 1) служит для перевода соединений урана в растворимую форму. Второе устройство (АУ-9 № 2) служит для обнаружения растворимых форм соединений урана.
Кейс с комплектом из двух аэрозольных устройств для обнаружения соединений урана в раскрытом положении приведен на рис. 4.
Основные характеристики аэрозольного устройства:
время обнаружения — не более 1 мин; кратность использования с одной зарядкой — около 150 раз;
масса упаковки — около 200 г; гарантийный срок хранения — 2 года; интервал рабочих температур — от 0 оС до 50 оС. Примеры индикационных эффектов от АХОВ приведены на рис 5.
Преимущества комплекта аэрозольных устройств, размещенных в кейсе, состоят в следующем:
удобство переноски и использования комплекта;
Рис. 4. Кейс с комплектом из двух аэрозольных устройств для обнаружения соединений урана в раскрытом положении
Комплект предназначен для оценки работоспособности аэрозольных устройств для обнаружения АХОВ. Комплект представляет собой кейс, внутри которого размещены аэрозольные устройства с имитационными рецептурами для обнаружения АХОВ кислого и щелочного характера, окислители, НДМГ и соединения урана.
Для оценки работоспособности аэрозольных устройств имитационную рецептуру наносят методом распыления на обследуемую поверхность с последующей ее обработкой соответствующей рецептурой для обнаружения АХОВ. Аэрозольное устройство для обнаружения АХОВ считается годным к использованию по назначению, если на поверхности появляется характерное окрашивание в соответствии с этикеткой данного аэрозольного устройства.
Практическую ценность проведенных исследований составляют достигнутые при разработке технических устройств результаты, в том числе:
совокупность разработанных технических средств и их технические характеристики, обеспечивающие наименьшую стоимость получения аналитической информации при чувствительности и производительности анализов, удовлетворяющих предъявленным требованиям;
Рис. 5. Примеры индикационных эффектов от несимметричного диметилгидразина, окислителей, веществ кислого и
щелочного характера
оптимальные массогабаритные характеристики; оперативное выявление АХОВ на больших площадях поверхностей различных объектов. Преимущества аэрозольного устройства: малый удельный расход индикаторной рецептуры; обеспечение требуемого порога чувствительности обнаружения АХОВ с низкой летучестью;
обеспечение обнаружения АХОВ, впитавшихся в лакокрасочные покрытия, на уровне критериальных значений зараженности;
нет необходимости в непосредственном контакте оператора с анализируемой поверхностью.
С целью проверки годности аэрозольных устройств и обучения операторов работе с аэрозольными устройствами разработаны два комплекта средств контроля годности для всех аэрозольных устройств.
Состав одного из комплектов средств контроля годности аэрозольных устройств приведен на рис. 6.
Рис.6. Комплект средств контроля годности аэрозольных устройств АУ-2, АУ-5 и АУ-6
/40 Civil SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, No. 1 (43)
аттестованная методика выполнения измерений урансодержащих соединений с использованием комплекта аэрозольных устройств;
запатентована и внедрена в промышленное производство конструкция аэрозольного устройства, имеющая более высокие, в сравнении с имеющимися, эксплуатационные показатели:
оптимальные массогабаритные характеристики аэрозольных устройств;
малый удельный расход индикаторной рецептуры;
достоверность анализа за счет оптимальной однородности факела аэрозоля.
Опытные партии ряда аэрозольных устройств переданы в опытную эксплуатацию для нужд различных ведомств. В ходе опытной эксплуатации подтверждена эффективность использования данных изделий.
Таким образом, предлагаемый комплект аэрозольных устройств позволит обеспечить быстрое выявление больших площадей загрязненных АХОВ поверхностей различных объектов без непосредственного контакта оператора с исследуемой поверхностью.
Исходя из вышеизложенного, разработка и применение комплектов аэрозольных устройств для экспресс-обнаружения зараженности больших площадей различных поверхностей, несомненно, представляют значительный практический интерес.
Литература
1. Пашинин В.А., Косырев П.Н., Посохов Н.Н., Семин А.А. Экспресс-обнаружение соединений урана и аварийно химически опасных веществ на поверхностях различных объектов // Технологии гражданской безопасности. 2014. Т. 11. № 3 (41). С. 74—78.
2. Вредные вещества в промышленности // Справочник для химиков, инженеров и врачей. Изд. 7-е, пер. и доп. В 3 т. Т. III. Неорганические и элементорганические соединения / Под ред. засл. деят. науки проф. Н.В. Лазарева и д. б. н., проф. И.Д. Гадаскиной. Л.: Химия, 1977.
3. Специализированные цистерны для перевозки опасных грузов: справ. пособ. М.: Издательство стандартов, 1993.
4. Пассивность и коррозия металлов. Л.: Химия, 1971.
Сведения об авторах
Пашинин Валерий Алексеевич: д. т. н., проф., ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения», МГУПС (МИИТ), проф. каф. 124992, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9. E-mail: pashininmiit@yandex.ru
Пушкин Игорь Александрович: д. т. н., проф., ФГБОУ ВПО «Академия гражданской защиты МЧС России», зав. каф. 141435, Московская обл., г. Химки, мкр Новогорск. Тел.: (498) 699-05-59. E-mail: agz@amchs.ru
Косырев Павел Николаевич: к. т. н., с. н. с., ФГБУ ВНИИ
ГОЧС (ФЦ), вед. н. с.
121352, Москва, ул. Давыдковская, 7.
Тел.: (499) 449-90-42.
E-mail: kosyrevp@mail.ru
Посохов Николай Николаевич: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ),
нач. науч.-исслед. центра.
121352, Москва, ул. Давыдковская, 7.
Тел.: (499)233-25-68.
E-mail: nik.posokhov@yandex.ru
SPIN-код — 3220-2654.
Information about authors
Pashinin Valery A.: Dr. Sci. Tech, Professor, Moscow State University of Railway Engineering, Professor of the Department. 124992, Moscow, str. Obraztsova, 9-9. E-mail: pashininmiit@yandex.ru
Pushkin Igor A.: Dr. Sci. Tech, Professor, Civil Defence Academy EMERCOM of Russia, Head of Department. 141435, Moscow Region., Khimki, md Navagorsk. Tel.: (498) 699-05-59. E-mail: agz@amchs.ru
Kosirev Pavel N.: Ph.D (Technical Sc.), Senior Researcher, Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Leading Researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. Tel.: (499) 449-90-42. E-mail: kosyrevp@mail.ru
Staves Nikolai N.: Federal Government Budget Institution "All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies" (Federal Center of Science and high technology), Head of the Research Center. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. Tel.: (499)233-25-68. E-mail: nik.posokhov@yandex.ru SPIN-scientific — 3220-2654.
