Одежда спасателей для защиты от радиоактивного излучения в сейсмически-опасных зонах
Владельцы патента RU 2538458:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (федеральный центр науки и высоких технологий) (RU)
Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты спасателей при работе с радиоактивными веществами в сейсмически-опасных зонах. Изобретение направлено на повышение надежности радиационной защиты при работе спасателей в сейсмически-опасных зонах. Одежда спасателя для защиты от радиоактивного излучения в сейсмически-опасных зонах, содержит комбинезон из воздухо- и паропроницаемой ткани, перчатки и обувь, при этом комбинезон снабжен карманами-ячейками для размещения пластин-вкладышей, выполненных из материала, поглощающего радиоактивное излучение, с коэффициентом поглощения, соответствующим мощности дозы ионизирующего излучения, в качестве материала, поглощающего радиоактивное излучение, применяется материал, который содержит в качестве наполнителя окислы свинца (оксид свинца II, IY) и связующего - поливинилбутираль, этилацетат, ди-(алкилполиэтиленгликолевый) эфир фосфорной кислоты формулы
,
где n=6, R - алкильная группа, содержащая 8-10 атомов углерода и этилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид свинца II, IY 30,6-56,8; поливинилбутираль 3,8-10,2; этилацетат 14,3-26,5; ди-(алкилполиэтиленгликолевый эфир фосфорной кислоты) 0,2-0,4; этилцеллюлоза - остальное.
Новый состав связующего обеспечивает полную совместимость с окислами свинца и позволяет получить материалы с высоким свинцовым эквивалентом и степенью гибкости. Этот материал обладает хорошей адгезией к металлам, бетону, кирпичу. Материал представляет собой высококонцентрированную суспензию, быстро твердеющую на воздухе. Вязкость материала составляет 20÷70 Па·с. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты спасателей при работе с радиоактивными веществами в сейсмически-опасных зонах.
Известна спецодежда для защиты от радиационного загрязнения, содержащая комбинезон-оболочку, выполненную из непроницаемого для радиоактивных аэрозолей материала, снабженная распределителем со шлангом, подающим воздух в пододежное пространство (Международный стандарт JSO-8194 First edition 1987 г.).
Однако эта спецодежда имеет существенный недостаток, так как не защищает от гамма- и рентгеновского излучения и в этой спецодежде возможно работать только в ограниченном длиной воздухоподающего шланга и свободном от технологического оборудования пространстве.
Известна спецодежда повседневного пользования персонала, содержащая комбинезон, перчатки, обувь и дополнительную пленочную накидку кратковременного пользования, надеваемую поверх комбинезона (С.М. Городинский. "Средства индивидуальной защиты для работы с радиоактивными веществами", М.: Атомиздат, 1970 г., стр.216-236).
Существенным недостатком вышеописанной спецодежды является ограниченный диапазон ее применения, так как, защищая поверхность тела работающего от попадания радиоактивных нуклидов альфа- и бета-частиц, она совершенно прозрачна (свободнопроницаема) для ионизирующего гамма- и рентгеновского излучения. К тому же, ограниченная (2-2,5 часа) по времени возможность пользования данной спецодеждой, которая обусловлена тем, что при работе человека в изолированном снаряжении небольшого объема возникает нарушение процесса теплообмена в пододежном пространстве, отягчающе действующее на организм, снижающее его работоспособность.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является костюм от промышленных ядов, содержащий куртку, брюки, выполненные из воздухо- и паропроницаемого материала, шлем со смотровым стеклом и пелериной, и распределитель, подающий воздух в пододежное пространство, перед брюк имеет непроницаемые накладки, пелерина спереди переходит в фартук, спускающийся ниже верхней кромки брючной накладки по патенту РФ №2197761 (прототип). Описанный выше, как и другие аналогичной конструкции защитные костюмы для работы в среде с радиоактивными веществами и с открытыми радиоактивными источниками, могут быть применимы только для защиты от альфа- и бета-излучателей.
Из патента РФ №2075251 известен признак-аналог ткани:
… «в качестве материала, поглощающего радиоактивное излучение, применяется материал, который содержит в качестве наполнителя окислы свинца (оксид свинца II, IY) и связующего - поливинилбутираль, этилацетат, ди-(алкилполиэтиленгликолевый) эфир фосфорной кислоты формулы
,
где n=6, R - алкильная группа, содержащая 8-10 атомов углерода и этилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид свинца II, IY 30,6-56,8; поливинилбутираль 3,8-10,2; этилацетат 14,3-26,5; ди-(алкилполиэтиленгликолевый эфир фосфорной кислоты) 0,2-0,4; этилцеллюлозольв остальное».
Однако эта ткань не является намагничиваемой тканью в разных направлениях, поэтому нельзя управлять характеристиками магнитного поля, создаваемого тканью в целом и в микрообъемах, ограниченных магнитомягкими мононитями. Изменение же магнитного поля в указанных выше зонах позволяет управлять свойствами магнитных систем, в которых используется ферромагнитная ткань, а также процессом экранирования радиоактивного излучения при изменении длины волны и мощности данного излучения.
Технически достижимый результат - повышение эффективности и надежности радиационной защиты при работе спасателей в сейсмически-опасных зонах.
Это достигается тем, что в одежде спасателей для защиты от радиоактивного излучения в сейсмически-опасных зонах, содержащей комбинезон из воздухо- и паропроницаемой ткани, перчатки и обувь, при этом комбинезон снабжен карманами-ячейками для размещения пластин-вкладышей, выполненных из материала, поглощающего радиоактивное излучение, с коэффициентом поглощения, соответствующим мощности дозы ионизирующего излучения, в качестве материала, поглощающего радиоактивное излучение, применяется материал, который содержит в качестве наполнителя окислы свинца (оксид свинца II, IY) и связующего - поливинилбутираль, этилацетат, ди-(алкилполиэтиленгликолевый) эфир фосфорной кислоты формулы
,
где n=6, R - алкильная группа, содержащая 8-10 атомов углерода и этилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид свинца II, IY 30,6-56,8; поливинилбутираль 3,8-10,2; этилацетат 14,3-26,5; ди-(алкилполиэтиленгликолевый эфир фосфорной кислоты) 0,2-0,4; этилцеллюлоза - остальное.
Новый состав связующего обеспечивает полную совместимость с окислами свинца и позволяет получить материалы с высоким свинцовым эквивалентом и степенью гибкости. Этот материал обладает хорошей адгезией к металлам, бетону, кирпичу. Материал представляет собой высококонцентрированную суспензию, быстро твердеющую на воздухе. Вязкость материала составляет 20÷70 Па·с, что позволяет отливать из него пленки различной толщины фильерой или экструдером, наносить на поверхность кистью, обливанием, заливать в различные полости, щели и каналы.
На фиг.1а изображена передняя часть комбинезона, на фиг.16 - вид со спины, на фиг.2 - набор пластин-вкладышей с различным коэффициентом защиты от проникающего ионизирующего излучения, на фиг.3 - схема виброзащитных сапог.
Одежда спасателей для защиты от радиоактивного излучения в сейсмически-опасных зонах содержит комбинезон 1 из воздухо- и паропроницаемой ткани, капюшон 2, защитный экран 3 для лица, выполненный из радиационно-защитного стекла, перчатки 4 и виброзащитные сапоги 5, предназначенные для работы с радиоактивными веществами, карманы-ячейки 6-7-8 для размещения пластин-вкладышей 9, выполненных из материала, защищающего от ионизирующего излучения, который содержит в качестве наполнителя окислы свинца (оксид свинца II, IY) и связующего - поливинилбутираль, этилацетат, ди-(алкилполиэтиленгликолевый) эфир фосфорной кислоты формулы
,
где n=6, R - алкильная группа, содержащая 8-10 атомов углерода и этилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид свинца II, IY 30,6-56,8; поливинилбутираль 3,8-10,2; этилацетат 14,3-26,5; ди-(алкилполиэтиленгликолевый эфир фосфорной кислоты) 0,2-0,4; этилцеллюлозы остальное. При этом карманы-ячейки 6-7-8 расположены на уровне жизненно важных органов человека.
Пластины-вкладыши 9 могут быть выполнены из материала, защищающего от ионизирующего излучения, который выполнен упругим из ферромагнитной ткани, содержащей основу, связующее полимерное вещество и порошок ферромагнитного материала, при этом основа ткани выполнена способом ткачества полотняным переплетением, при этом основные и уточные нити выполнены чередующимися лавсановыми и магнитомягкими мононитями, количество нитей на один метр составляет 5000÷7000, магнитомягкие мононити выполнены из супермаллоя либо из молибденового пермаллоя с размером поперечника 0,05÷0,1 мм, а лавсановые нити имеют линейную плотность 10÷20 текс, в качестве ферромагнитного порошка используют порошок высококоэрцитивного сплава, причем содержание компонентов в ткани по массе находится в соотношении, мас.%: нити лавсана 10÷15; мононити магнитомягкого материала 20÷25; связующее полимерное вещество - акриловые сополимеры 10÷15; порошок высококоэрцитивного сплава 50÷55.
Намагничивая ткань в разных направлениях, используя магнитомягкие мононити из супермаллоя или молибденового пермаллоя, прикладывая внешнее магнитное поле разной величины, варьируя при этом его направление, можно управлять характеристиками магнитного поля, создаваемого тканью в целом и в микрообъемах, ограниченных магнитомягкими мононитями. Изменение же магнитного поля в указанных выше зонах позволяет управлять свойствами магнитных систем, в которых используется ферромагнитная ткань, а также процессом экранирования радиоактивного излучения при изменении длины волны и мощности данного излучения.
Виброзащитные сапоги 5 содержат голенище 10, нижнюю часть 11 с виброзащитной подошвой 12. Подкладка 13 голенища и нижней части 11 сапога выполнена из технического текстильного материала, причем соединение верхней и нижней частей подкладки осуществляется посредством линии 14. Верхняя часть голенища 6 может быть выполнена из искусственной кожи, декоративного текстильного материала или литьевых полимеров, например полиуретана.
Виброзащитная подошва 12 выполнена в виде заполненной сжатым воздухом, герметичной упругодемпфирующей полости 16, соединенной с расположенным над каблуком 17 обратным клапаном 18, унифицированным с вентилем велосипедной шины для подкачки от источника сжатого воздуха (на чертеже не показано) и сообщения с внешней средой, а также соединенной, посредством дросселирующей гильзы 19, с демпфирующей полой камерой 20, выполненной из жесткого вибродемпфирующего материала, например пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», и расположенной внутри каблука 17. Жесткость различных участков полости 16 выполнена различной: боковая поверхность 21 может быть менее жесткой, чем верхняя и нижняя поверхности или наоборот. Над герметичной полостью 16 размещена, эквидистантная и конгруэнтная ей, упругая герметичная оболочка 22, заполненная силиконовой жидкостью, а над ней расположена стелька (на чертеже не показано), выполненная из иглопробивного материала типа «Вибросил» на базе кремнеземного или алюмоборосиликатного волокна. В качестве материала подошвы 12 может использоваться вибропоглощающий материал, например эластомер, или полиуретан со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 30÷45%. При этом форма демпфирующей камеры 20 может быть выполнена как многогранной, например в виде куба, так и образована телами вращения, например в виде цилиндра, сферы.
В качестве материалов герметичной упругодемпфирующей полости 16 и упругой герметичной оболочки 22 могут быть использованы следующие материалы: эластомеры, например резина, литьевой полимер, например полиуретан, резинокордная оболочка.
С демпфирующей камерой 20, в ее средней части, жестко соединена защитная вставка 23, выполненная из более жесткого, чем подошва 12, упругого материала, и выполняющая функции дополнительного упругого элемента в виброзащитной системе «обувь-человек».
Сапог спасателя в условиях вибрационных нагрузок работает следующим образом.
Под воздействием веса человека-оператора упругая герметичная оболочка 22, заполненная силиконовой жидкостью, и верхняя поверхность полости 16, благодаря своей эластичности и, соединенная посредством дросселирующей гильзы 19, с демпфирующей полой камерой 20, соответственным образом расположенными, принимают форму стопы человека. Полость 16, благодаря упругим свойствам внутреннего наполнителя полости - воздуха и демпфирующим свойствам гильзы 19, является эффективной пневматической двухкамерной виброзащитной системой в общей системе виброзащиты: «обувь-человек». Упругая герметичная оболочка 22, заполненная силиконовой жидкостью, смягчает и также эффективно демпфирует нагрузки при ходьбе, а также устраняет перекос стопы при неровностях, защищая стопу от вывиха. Для повышения эффективности работы виброзащитной системы «обувь-человек» давление в полости 16 можно изменить под вес человека, например, дополнительно подкачав насосом воздух через клапан 18, или, наоборот, выпустив его в атмосферу.
В зависимости от создаваемого давления в полости 16 можно регулировать высоту опоры стопы, обеспечивая плотное облегание стопы, в том числе и сверху. В зависимости от жесткости оболочки 22, заполненной силиконовой жидкостью, и давления в полости 16, можно создать комфортное чувство ходьбы, например «как по траве или мягкому ковру».
Предлагаемая конструкция виброзащитной обуви обеспечивает комфорт при ходьбе и лечебно-профилактический эффект за счет виброизоляции и демпфирования воздействующих на ступню нагрузок, а также за счет более точного и плотного охвата ноги.
Одежда спасателей для защиты от радиоактивного излучения в сейсмически-опасных зонах работает следующим образом.
Порядок пользования предлагаемой спецодеждой заключается в следующем. Перед началом работ в зоне с повышенной радиацией персонал надевает комбинезон 1 с капюшоном 2 и защитным экраном 3, перчатки 4 и виброзащитные сапоги 5. Затем в карманы-ячейки 6-7-8 вкладываются пластины 9 с коэффициентом поглощения, соответствующим мощности дозы ионизирующего излучения в каждом конкретном случае.
Кроме того, предлагаемая спецодежда может быть также использована без радиационно-защитных пластин-вкладышей 9 как спецодежда повседневной носки для индивидуальной защиты кожных покровов в обычных производственных условиях.
После проведения работ с радиоактивными источниками защитные пластины-вкладыши должны извлекаться из ячеек и направляться, как и комбинезон, на дезактивацию.
В качестве материала, поглощающего радиоактивное излучение, применяется материал, который содержит в качестве наполнителя окислы свинца (оксид свинца II, IY) и связующего - поливинилбутираль, этилацетат, ди-(алкилполиэтиленгликолевый) эфир фосфорной кислоты формулы
,
где n=6, R - алкильная группа, содержащая 8-10 атомов углерода и этилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид свинца II, IY 30,6-56,8; поливинилбутираль 3,8-10,2; этилацетат 14,3-26,5; ди-(алкилполиэтиленгликолевый эфир фосфорной кислоты) 0,2-0,4; этилцеллюлозы - остальное.
Новый состав связующего в заявляемом изобретении обеспечивает полную совместимость с окислами свинца и позволяет получить материалы с высоким свинцовым эквивалентом и степенью гибкости. Этот материал обладает хорошей адгезией к металлам, бетону, кирпичу. Материал представляет собой высококонцентрированную суспензию, быстро твердеющую на воздухе. Вязкость материала составляет 20-70 Па·с, что позволяет отливать из него пленки различной толщины фильерой или экструдером, наносить на поверхность кистью, обливанием, заливать в различные полости, щели и каналы.
Предлагаемая защитная одежда предназначена для работы в производственных условиях с открытыми источниками ионизирующего излучения, а также при проведении ремонтных и аварийно-спасательных работ в сейсмически-опасных зонах.
1. Одежда спасателей для защиты от радиоактивного излучения в сейсмически-опасных зонах, содержащая комбинезон из воздухо- и паропроницаемой ткани, перчатки и виброзащитные сапоги, при этом комбинезон снабжен карманами-ячейками для размещения пластин-вкладышей, выполненных из материала, поглощающего радиоактивное излучение, с коэффициентом поглощения, соответствующим мощности дозы ионизирующего излучения, отличающаяся тем, что в качестве материала, поглощающего радиоактивное излучение, применяется материал, который содержит в качестве наполнителя окислы свинца (оксид свинца II, IY) и связующего - поливинилбутираль, этилацетат, ди-(алкилполиэтиленгликолевый) эфир фосфорной кислоты формулы
,
где n=6, R - алкильная группа, содержащая 8-10 атомов углерода и этилцеллюлозы при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид свинца II, IY 30,6-56,8; поливинилбутираль 3,8-10,2; этилацетат 14,3-26,5; ди-(алкилполиэтиленгликолевый) эфир фосфорной кислоты 0,2-0,4; этилцеллюлоза - остальное, при этом новый состав связующего в заявляемом изобретении обеспечивает полную совместимость с окислами свинца и позволяет получить материалы с высоким свинцовым эквивалентом и степенью гибкости, который обладает хорошей адгезией к металлам, бетону, кирпичу, кроме того, материал представляет собой высококонцентрированную суспензию, быстро твердеющую на воздухе, а вязкость материала составляет 20÷70 Па·c, что позволяет отливать из него пленки различной толщины фильерой или экструдером, наносить на поверхность кистью, обливанием, заливать в различные полости, щели и каналы.
2. Одежда спасателей для защиты от радиоактивного излучения в сейсмически-опасных зонах по п.1, отличающаяся тем, что пластины-вкладыши выполнены из материала, защищающего от ионизирующего излучения, который выполнен упругим из ферромагнитной ткани, содержащей основу, связующее полимерное вещество и порошок ферромагнитного материала, при этом основа ткани выполнена способом ткачества полотняным переплетением, при этом основные и уточные нити выполнены чередующимися лавсановыми и магнитомягкими мононитями, количество нитей на один метр составляет 5000÷7000, магнитомягкие мононити выполнены из супермаллоя либо из молибденового пермаллоя с размером поперечника 0,05÷0,1 мм, а лавсановые нити имеют линейную плотность 10÷20 текс, в качестве ферромагнитного порошка используют порошок высококоэрцитивного сплава, причем содержание компонентов в ткани по массе находится в соотношении, мас.%: нити лавсана 10÷15; мононити магнитомягкого материала 20÷25; связующее полимерное вещество - акриловые сополимеры 10÷15; порошок высококоэрцитивного сплава 50÷55.
