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ERFINDUNGSGEGENSTAND
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Die
Erfindung betrifft Schaumrezepturen mit sowohl blastunterdrückenden
als auch dekontaminierenden Eigenschaften.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Behelfsmäßige Sprengvorrichtungen
(IEDs = Improvised Explosive Devices) stellen eine zunehmend gefährliche
Bedrohung unserer Gesellschaft dar, insbesondere wenn sie ein toxisches
chemisch/biologisches Mittel [CB-Kampfmittel] enthalten. Es ist
von ausschlaggebender Bedeutung, dass sowohl die Blastwirkung (eine
Kompressions- oder Druckwelle, Hitzeentwicklung und Schrapnell)
als auch die beim Einsatz derartiger Mittel freigesetzten CB-Mittel
und Aerosole eingedämmt
werden. Nach ihrer Freisetzung stellen die CB-Kampfmittel auch ein Dekontaminationsproblem
dar, wenn sie sich auf den Oberflächen verschiedener Geräte und Fahrzeuge
ansetzen oder auf dem Boden verschüttet werden.
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In
den letzten zehn Jahren sind Patente und Schriften über die
Anwendung von Schaum zur Unterdrückung
der Blastwirkung erschienen. So offenbaren z.B. Clark et al in den
US-Patenten 4,541,947
und 4,589,341 ein verbessertes Blastunterdrückungsverfahren, bei dem Brandbekämpfungsschäume verwendet werden,
die in einem strukturierten Sperrkörper eingeschlossen sind, welcher
die Blastquelle umgibt. Typischerweise werden Schäume auf
der Basis wasserlöslicher
Detergentien verwendet, die ein Expansionsverhältnis von 50 : 1 bis zu 1000
: 1 aufweisen. Clark offenbart die Verwendung des von der Firma
Rockwell Systems Corporation hergestellten JET-X mit 1–6 % Reinigungsmittel,
das Proteinadditive enthält
und im Verhältnis
von 1–3
Gewichtsteilen pro 100 Teilen Wasser eingesetzt wird.
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Ausschlaggebend
für diese
Erfindung ist die Methodik zur Unterdrückung von Schäumen hoher
Expansion in einer gewünschten
Lage.
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Das
der Firma Broken Hill Ltd. gewährte
US-Patent 4,964,329 beschreibt eine Schaumkomposition bestehend
aus einer Mischung von verschäumbaren
Flüssigkeit
und einem Feststoffteilchenadditiv, das als Dispersion im Schaum
mitgeführt
wird. Es wird geltend gemacht, die Dispersion habe eine schalldämpfende und
Schockwellen dämmende
Wirkung.
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Das
US-Patent 4,442,018 von P. Rand beschreibt eine Schaumkomposition
mit verminderter Lösungsviskosität für Schäume hoher
Expansion und verminderter Flüssigkeitsdrainage.
Eine derartige Komposition enthält
eine Kombination aus wasserlöslichem
Polyacrylsäure-Polymer, einem Schaumstabilisator
aus Docedylalkohol, einem Tensid und einem Lösungsmittel. Ausschlaggebend
ist die verwendete Kombination aus Stabilisator und Polymer.
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Ein
sehr interessantes, Thach et al gewährtes US-Patent 5,434,192 beschreibt
eine Komposition aus Tensiden und Stabilisatoren, die aus einer
Mischung eines modifizierten natürlichen
und synthetischen Polymers und Lösungsmitteln
besteht und in der Lage ist, Schaum zu erzeugen, der bei Temperaturen
zwischen ca. 22° C
und 40° C
zwölf Stunden
bis mehrere Tage lang beständig
bleibt. Ein solcher Schaum wird dazu verwendet, die Emission von
flüchtigen
Gasen und Dämpfen
zu unterdrücken.
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Wie
bei Clark beschrieben, kann ein Blast mit einem in einer Sperre
enthaltenen Schaum unterdrückt werden.
Die Antragsteller führten
zunächst
Blastversuche mit einem Schaumbildnerprodukt namens AFFF (Aqueous
Film Forming Foam) durch, das ursprünglich dazu vorgesehen war,
Feuer zu einzudämmen.
Dieser Schaum wurde in Nylonglockenzelten eingedämmt, die rund um die vom Blast
bedrohte Stelle aufgestellt waren. Die Ergebnisse der Blastunterdrückungsversuche
waren sehr ungleichmäßig; der
Schaum löste
sich sehr schnell auf und schwankte in seiner Form zwischen wässrig und
sehr leicht und luftig. Zu den in dieser Phase gewonnenen Erfahrungen
gehörte
die Erkenntnis, dass die physikalische Form des Schaumes sehr stark
von der Schaumdurchsatzleistung, den Tensidanteilen in der Komposition
und den Düseneigenschaften
abhängen kann.
Diese Arbeit führte
zur Entwicklung eines Containment-Systems, das in dem vom selben
Erfinder am 12. Dezember 1997 angemeldeten US-Antrag Nr. 60/069,533
beschrieben wird. Zu jenem System gehört eine zeltförmige Umfassung,
die über
einer IED aufgestellt und mit einem belüfteten wässrigen Schaummaterial gefüllt wird,
das als Dispersionsunterdrückungs-Schaum
[DSF = Dispersal Suppressant Foam] gilt. Danach wird die IED detoniert,
und das dabei entstehende Schrapnell innerhalb der Umfassung eingedämmt Das verwendete Schaummaterial bestand aus einem Produkt,
das unter dem Warenzeichen SILVEX gehandelt wurde. Seine Rezeptur
wird in dem Cundasawmy gewährten
US-Patent 4,770.794 beschrieben, das am 13. September 1988 erteilt
wurde.
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Die
Aufnahme chemischer und biologischer Kampfstoffe (CW und BW, insgesamt
CB-Kampfstoffe genannt)
oder radioaktiver Stoffe in IEDs stellt eine noch größere Herausforderung
dar. Es ist nicht nur der Blast einzudämmen, sondern die in der IED
enthaltenen Stoffe müssen
auch innerhalb des Containment-Bereichs effektiv neutralisiert werden,
um dem Personal nach der Aktivierung Zugang zum Platz zu ermöglichen.
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Generell
ist die Dekontamination radioaktiver Partikel ihres nuklearen Ursprungs
wegen nicht möglich. Ihre
Beseitigung durch Abkapselung verringert jedoch die Möglichkeit
der Aerosolisierung. Die Dekontamination chemischer und biologischer
Kampfstoffe geschieht gewöhnlich
durch Oxidation, Reduktion oder Hydrolyse. Idealerweise ist ein
Dekontaminant breiten Spektrums, der bei seiner Einwirkung auf die
voraussichtlichen Kontaminationsmittel keine toxischen Nebenprodukte
erzeugt, von größter Wichtigkeit,
wenn die Art des Kampfmittels unbekannt ist.
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Idealerweise
sollte die Blastunterdrückung
und Dekontamination das Resultat eines einzigen Vorgangs sein, wodurch
die Wirksamkeit der Operation gesteigert und am schnellsten wieder
Zugang zum Platz ermöglicht
wird. Außerdem
darf ausschlaggebendes Beweismaterial innerhalb der Unterdrückungszone
weder durch den unterdrückenden
Schaum noch durch den Dekontaminationsstoff beschädigt werden.
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Um
einen zugleich unterdrückenden
und dekontaminierenden Schaum zu erhalten, muss das Dekontaminationsmittel
Bestandteil der Schaumrezeptur sein. Während gegenwärtig sowohl
Schaum für
Blastunterdrückung
als auch Dekontaminationsmittel verfügbar sind, liegt es keineswegs
auf der Hand, sie zum kombinierten Zweck der Blastunterdrückung und
Dekontamination einfach zu vermischen.
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Ein
Dekontaminationsmittel nach dem Stand der Technik, die Deutsche
Emulsion (C8), wurde als wenig korrosives Mittel entwickelt, das
Verdickungsmittel löst
und in Farbe eindringt, um mit eingebetteten Stoffen in einer Emulsion
zu reagieren. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Emulsion oder
der Schaum ziemlich unzuverlässig
war und manchmal überhaupt
nicht schäumte.
Derartige Dekontaminationsschäume
wären auf eine
Zeit nach ihrer Entstehung nicht für die Blastunterdrückung geeignet
Jede Einbeziehung von Ingredienzen in eine Schaumrezeptur muss sorgfältig bemessen
werden, um die Auswirkungen der Rezeptur auf Blasengröße und Einförmigkeit
im Schaum festzustellen. Ferner muss die neue Rezeptur genügend Stabilität besitzen,
was durch niedrige Flüssigkeitsdränagewerte
und ein angemessenes Expansionsverhältnis erkennbar ist, macht,
um weiterhin optimale Blastunterdrückung zu gewährleisten.
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Wie
in US-Patent 4,442,018 von P. Rand beschrieben, kann die Wahl des
Lösungsmittels
in einer Schaumrezeptur die Lösungsviskosität und die
Flüssigkeitsdränage aus
dem Schaum dramatisch beeinflussen. Die in Dekontaminations-Rezepturen
enthaltenen Lösungsmittel
und Verschnittmittel können
effektiv als Entschäumer
wirken, wenn sie nicht mit der Schaumrezeptur kompatibel sind. Außerdem können sich
in Dekontaminations-Rezepturen enthaltene suspendierte Partikel
oder oxidierende Bestandteile äußerst nachteilig auf
die Schäumungseigenschaften
auswirken.
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Es
bleibt weiterhin die Herausforderung, einen einheitlichen blastunterdrückenden
und dekontaminierenden Schaum zu schaffen, der optimale Blastunterdrückungs-Eigenschaften
wie einheitliche Blasengröße, langsame
Dränage,
vertikale Anhaftung, Dampfunterdrückung und geringe Toxizität und Korrosivität mit einem breiten
Spektrum an Dekontaminationseigenschaften wie Lösbarkeit und Emulsifikation
von Kontaminanten, die schnelle und vollständige Zersetzung chemischer
und biologischer Kampfstoffe in nicht-toxische Produkte, sowie geringer
Toxizität
und Korrosivität
vereint.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung offenbart die Entdeckung, dass eine Schaumrezeptur
besteht, die such sowohl zur Blastunterdrückung als auch zur Dekontamination
eignet, welches besonders wünschenswert
ist, wenn es sich um einen Sprengkörper handelt, der mit einem
Kontaminationsmittel für
destruktive Ausbreitung ausgerüstet
ist. In Fällen
von Blastunterdrückung
nach dem Stand der Technik hat sich gezeigt, dass sich ein Kontaminationsmittel
zwar wesentlich durch einen Schaum eindämmen lässt, der verwendete Schaum
jedoch stark kontaminiert wird.
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Demzufolge
wird ein zufällig
entdeckter Schaum dargestellt, der die Vorteile der Blastunterdrückung sowie
die der Dekontamination chemischer und biologischer Kampfmittel
verbindet.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren für die Neutralisierung eines
für CB-Kontamination eingerichteten
Sprengkörpers,
bestehend aus:
- (a) Herstellung eines belüfteten,
aus einer Rezeptur in Wasser gebildeten Schaums bestehend aus einem Tensid,
einem aus einer Gruppe gewählten
Verschnittmittel, die aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie
aus Derivaten und Mischungen derselben besteht, sowie aus einem
Schaumstabilisator, einem Chloroisocyanursäuresalz und einem Puffer, um
die besagte Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 zu
halten; und
- (b) Umhüllung
der explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung mit dem Schaum.
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Vorzugsweise
besteht das Verfahren weiterhin aus der Umhüllung der explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung
mit einer Containmentstruktur und aus der Verfüllung der Struktur mit dem
belüfteten
Schaum.
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In
dem oben beschriebenen Verfahren wird das Chloroisocyanursäuresalz
vorzugsweise aus einer Gruppe gewählt, welche
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Die
Erfindung schafft auch ein System zur Dispersionsunterdrückung einer
explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung,
das sich wie folgt zusammensetzt:
- (a) einer
Unterdrückungsstruktur
für die
Umhüllung
der explosiven Kontaminationsvorrichtung; und
- (b) innerhalb der Struktur eingedämmtem belüftetem Schaum, der aus einer
Schaumrezeptur in Wasser gebildet wird, welche ein Tensid, einen
Schaumstabilisator, ein aus der Gruppe gewähltes Verschnittmittel, welche
aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol
sowie Derivaten und Mischungen derselben besteht, ein Chloroisocyanursäuresalz
und einem Puffer gebildet wird, um die besagte Rezeptur auf einem
pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 zu halten.
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Im
oben beschriebenen System kann sich die Schaumrezeptur wie folgt
zusammensetzen:
- (a) einem Schaumbildner bestehend
aus einem oberflächenaktiven
Stoff, einem aus der Gruppe gewählten Verschnittmittel,
welche sich aus Polypropylenglykol, Polyäthy lenglykol sowie Derivaten
und Mischungen derselben zusammensetzt, und aus einem Schaumstabilisator;
und
- (b) einer Dekontaminations-Rezeptur bestehend aus Chloroisocyanursäuresalz
und einer dispersionsunterdrückenden
Schaumrezeptur in Wasser, zusammengesetzt aus:
einem Tensid;
einem
Schaumstabilisator;
einem aus der Gruppe gewählten Verschnittmittel,
welche aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie Derivaten
und Mischungen derselben besteht;
einem Chloroisocyanursäuresalz,
und
einem Puffer, um die besagte Rezeptur auf einem pH-Wert
von ca. 11 bis ca. 8,5 zu halten.
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In
einer neuartigen Kombination wird ein System für die Dispersionsunterdrückung einer
explosiven CB-Kontaminationsvorrichtung geschaffen, bestehend aus:
- – einer
Containmentstruktur zur Umhüllung
der explosiven Kontaminationsvorrichtung; und
- – belüftetem Schaum
innerhalb der Struktur, der aus einer Dekontaminations-Rezeptur in Wasser
gebildet wird und sich zusammensetzt aus einem Tensid, einem Schaumstabilisator,
einem aus der Gruppe gewählten
Lösungsmittel,
welche aus Polypropylenglykol, Polyäthylenglykol sowie Derivaten
und Mischungen derselben besteht, aus n und einem Puffer, um die
besagte Rezeptur auf einem pH-Wert von ca. 11 bis ca. 8,5 zu halten.
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Bei
der vorzugsweisen Anwendung zur Umhüllung eines Sprengkörpers besteht
die Schaumrezeptur in Wasser aus ca. 0,4 bis 4 Gew.-% eines Tensids,
ca. 0,03 bis 0,5 Gew.-% eines Schaumstabilisators und ca. 0,10 bis
9,5 Gew.-% eines Verschnittmittels, ca. 3 bis 6 % der Chloroisocyanursäuresalze,
während
der Puffer und der Rest aus Wasser bestehen.
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Vorzugsweise
und immer noch effektiv für
Dekontamination und Schaumleistung ist eine Rezeptur aus 0,6 Gew.-%
Tensid, ca. 0,03 Gew.-% Schaumstabilisator, ca. 0,75 Gew.-% Verschnittmittel
und ca. 3 % der Chloroisocyanursäuresalze.
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KURZE BESCHREIBUNG
ANHAND DER ZEICHNUNGEN
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1 bis 4 beziehen
sich auf Beispiel 2. 1 zeigt die Konzentrationswerte
von Methylsalicylat (Gelbkreuzsimulat) in den Versuchskammern nach
zwei Referenzschüssen
(ohne Umfassung) und drei Testvorrichtungsschüssen (Umfassung mit Schaum
+ Zelt über
der Vorrichtung und anschließender
DSF-Einspritzung). Mehr als 90 % des Kampfmittels wurden erfasst
und eingedämmt;
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2 zeigt
den Konzentrationsgradienten, der in der Versuchskammer im Laufe
von dreißig
Minuten gemessen wurde. ZU BEACHTEN: Dies sind dieselben Schüsse wie
in 1, wobei die Referenzschüsse nicht gezeigt werden, weil
der Maßstab
zu groß war.
Dies ist immer noch im zulässigen
Bereich, hat aber dazu geführt,
die Mitigationskapazität
des Schaumes weiter zu verbessern;
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3 zeigt
den Vergleich zwischen umitigierten Referenzschüssen und den Testschüssen in
Beispiel 2. Das Simulat bildete ein feines Aerosol, das sich wie
ein biologisches Kampfmittel verhielt. Etwa 95 % des Mittels wurden
erfasst.
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4 zeigt
die mit einem auf 1,5 m Abstand angebrachten Druckmessgeber gemessenen Überdruckwerte.
Die Referenzschüsse
waren zwischen 6 und 7 PSI [0,42 bis 0,49 kg/cm2].
Die Testschusswerte waren nahezu unbedeutend. Die Umfassung zerriss
nicht, und der gesamte Inhalt blieb im Zelt;
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5 – 11 beziehen
sich auf Beispiel 3. 5 zeigt die Simulatkonzentrationen
in der Versuchskammer von Beispiel 3 nach einem unmitigierten Referenzschuss
und einem eingedämmten
Schuss. Ebenfalls gezeigt wird die Letalstufe von Sarin nach einer
Einwirkungszeit von 1 min. Ein hoher Anteil an Simulat wurde erfasst;
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6 zeigt
die Überdruckwerte
bei angegebenen Abständen
von der Vorrichtung für
einen unmitigierten und einen eingedämmten Schuss. Die Ergebnisse
zeigten ein Überdruck-Containment im Bereich
von ca. 90 %;
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7 zeigt
die mit DAAMS-Tuben-Probenehmern in einem nach 8 im
Freien durchgeführten
Test ermittelten Luftkonzentrationen des Simulats. Hiermit wurde
eine außerhalb
eines Gebäudes
ausgelöste
Vorrichtung simuliert. Die mit dem Testschuss ermittelten Daten
weisen auf ein Containment von mehr als 95 % hin;
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8 zeigt
die Aufstellung der DAAMS-Tuben-Probenehmer;
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9 zeigt
die bei zwei Tests (einem unmitigierten und einem eingedämmten Test)
ermittelten Überdruckwerte.
Die mit dem eingedämmten
Schuss ermittelten Werte waren kaum messbar (< 1PSI = ca. 0,07 kg/cm2);
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10 zeigt
einen unmitigierten Referenzschuss und drei eingedämmte Testschüsse mit
verschiedenen Sprengstoffmengen (wie aufgeführt). Aufstellung der Probenehmer
wie in 8. Das erzielte Containment war mehr als 95 %;
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11 zeigt
die im Abstand von 1,5 m von der Testvorrichtung gemessenen Überdruckwerte
bei einem unmitigierten und drei eingedämmten Schüssen, jeweils mit verschiedenen
Sprengstoffladungen (wie aufgeführt).
Die Überdruckwerte
wurden um mehr als 95 % verringert.
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Die 12 – 19d beziehen sich auf Beispiel 4. 12 stellt
ein Gesamtionen-Chromatogramm dar,
das aus Hapsite-Daten nach Simulatdispersion hergestellt wurde und eine
einzige organische Chemikalie mit einem vorherrschenden Masse-115-Fragment
aufweist, die dem Diäthylmalonat
entspricht.
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13 zeigt
die Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse, die darauf hinweisen,
dass es sich bei der in 12 gezeigten
Chemikalie mit 97,5 % Wahrscheinlichkeit tatsächlich um Diäthylmalonat
handelt.
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14 zeigt
Gesamtionen-Chromatogramme von Hapsite⎕-Messwerten nach
Fahrzeug-Kontamination
mit Gelbkreuzgas vor Anwendung der Schaumrezeptur.
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15 zeigt
die Massenspektral-Kennzeichnung des in 14 angegebenen
Beispiels, das ein prädominantes
Masse-109-Fragment enthält,
als Gelbkreuz (bis (2-Chloräthyl)-Sulfid).
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16 zeigt
Gesamtionen-Chromatogramme von Hapsite-Daten aus Luftproben, die
nach der Kontamination des Fahrzeugs entnommen wurden und wobei
keine Dämpfe
des Gelbkreuz-Kampfinittels nachgewiesen wurden.
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17 zeigt
die Gesamtionen-Chromatogramme von zwei separaten Luftproben aus
dem Zelt-„Headspace" [Luft über Probe],
die nach Aktivierung des Geräts,
und zwar 20 Sekunden bzw. 1 Minute nach Beginn der 5 Minuten langen
Probenahmeperiode entnommen wurden.
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18a zeigt die Gesamtionen-Chromatogramme von der
mit dem Hapsite-Analysator entnommenen Gelbkreuzprobe aus dem Headspace
der für
die Fahrzeug-Kontaminationsversuche
benutzten, Gelbkreuz enthaltenden Flasche.
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18b zeigt die Gesamtionen-Chromatogramme von der
dem Gelbkreuz-Headspace entnommenen Luftprobe gemäß 18a, wobei sich zusätzliche Lösungsmittel zeigten.
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19a bis 19d zeigen
Identifikations-Chromatogramme der Massenspektren-Bibliothek, die verwendet
wurden, um die Bestandteile der Gelbkreuz-Headspace-Luftprobe gemäß 18a nachzuweisen.
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20 bis 23 beziehen
sich auf Beispiel 5. 20 zeigt ein Gesamtionen-Chromatogramm
einer mit dem Hapsite während
des Simulatdispersionsversuchs nach Beispiel 5 entnommenen Luftprobe
und zeigt, dass die Probe eine hohe Konzentration eines einzelnen
Bestandteils enthält,
der nachträglich
als DEM nachgewiesen wurde.
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21 zeigt
ein Gesamtionen-Chromatogramm einer Headspace-Luftprobe über einer
mit dem Hapsite entnommenen Gelbkreuz-Kampfmittelflasche, wobei
sich ein rekonstruiertes Ionen-Chromatogramm mit Gesamtionen und
Masse 109 zeigt, das die Substanz als Gelbkreuz nachweist.
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22 zeigt ein Gesamtionen-Chromatogramm der Zelt-Headspace-Luftprobe,
die mit dem Hapsite 10 Minuten nach der Detonation im Simulatversuch
entnommen wurde und eine kleine Menge an Simulat und Dichloräthylazetat
nachweist.
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23 zeigt ein Gesamtionen-Chromatogramm der Zelt-Headspace-Luftprobe,
die mit dem Hapsite nach der Detonation im Gelbkreuzversuch entnommen
wurde und nicht aus Gelbkreuz, sondern aus 1,2-Dichloräthan besteht.
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24 ist eine Tabelle, welche die Wirksamkeit mehrerer
Dekontaminationsmittel-Rezepturen
gegen die ausgewählten
Nervengase GB, GA und DG sowie gegen das Gelbkreuzgas HD darstellt.
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25 ist eine Tabelle, welche die Wirksamkeit einer
Schaumrezeptur mit 9% aktiven Bestandteilen (FS) und einer Schaumrezeptur
mit 3% aktiven Bestandteilen (Mild) gegen den Nervengaskampfstoff
VX darstellt.
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26 ist eine grafische Darstellung der Wirksamkeit
des Schaumstoffs allein zur Dekontamination radioaktiver Stäube an der
Außenfläche eines
Panzerfahrzeugs.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden eine blastunterdrückende Dekontaminationsschaum-Rezeptur
sowie deren Anwendungsmittel geschaffen, um den bekannten aktiven
Dekontaminationsbestandteil Hypochlorit in einer sinnvoll ausgebildeten
gepufferten Lösung
in den blastunterdrückenden
Schaum zu inkorporieren, um die Blastschockwelle zu unterdrücken, Schrapnell
und toxische Dämpfe
nach der Detonation von behelfsmäßige Sprengvorrichtungen
einzudämmen
sowie darin enthaltene chemische und andere Kampfstoffe zu dekontaminieren.
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Allgemeines
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Die
Inkorporation bekannter Dekontaminationsmittel in bestehende blastunterdrückende Schaumrezepturen
erfordert gründliche
Versuche und Optimierungsverfahren, damit gewährleistet ist, dass die Rezepturbestandteile
nicht beeinträchtigt
werden und ihren Zweck nicht erfüllen
können.
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Insbesondere
können
durch die Inkorporation von Lösungsmitteln
und Feststoffteilchen in Schaumrezepturen gerade jene Eigenschaften
beeinträchtigt
werden, die zur Blastunterdrückung
erforderlich sind, nämlich
die Eigenschaften langsame Flüsigkeitsdränage, hohe
Expansionswerte und optimale Blasengröße.
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Außerdem sollten
durch Zugabe von Schaumstoffen und Lösemitteln in Dekontaminationslösungen die
effektiven pH-Bereiche der Wirkstoffe und Stabilisatoren nicht verändert werden,
es dürfen
keine toxischen Nebenprodukte entstehen, und es darf auch keine
falschen positiven oder negativen Messwerte in den Überwachungsgeräten hervorrufen.
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Rezepturen,
die sich zur Blastunterdrückung
eignen, sind Gegenstand des ebenfalls von uns angemeldeten US-Patents
mit der vorläufigen
Nummer 60/120,874 (Anmeldedatum 19. Februar 1999), das durch die
am 18. Februar 2000 eingereichte reguläre Anmeldung ersetzt wurde
und in der vorliegenden Beschreibung vollständig enthalten ist.
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In
der ebenfalls von uns eingebrachten Anmeldung 60/120,874 wurde beschrieben,
dass ein geeignetes Schaumkonzentrat besteht aus (a) einem Tensid
(40–80
Gew.-%), (b) einem Schaumstabilisator (3–7 Gew.-%), (c) einem Polyalkylenglykol-Lösemittel
(10–30
Gew.-%) und (d) Wasser (Rest bis zu 100 %).
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Die
Tenside waren eine Mischung aus zwei Tensiden. Der Ausdruck Tensid
wird hier so definiert, dass es sich je nach dem Zusammenhang um
ein einzelnes Tensid oder eine Mischung von Tensiden handeln kann.
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Schaumrezepturen
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Wie
bereits erwähnt,
besteht eine Schaumrezeptur generell aus einem Tensid, einem Verschnittmittel und
einem Stabilisator.
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Das
Tensid ist in der Lage, als Emulgator zu wirken und erzeugt bei
Belüftung
einen Schaum über
einen weiten pH-Bereich. Idealerweise sollte das Tensid in Süßwasser
oder Meerwasser lösbar
sein und so gewählt
werden, dass es mit den anderen in der Schaumrezeptur enthaltenen
Bestandteilen kompatibel ist. Das Tensid kann ein einzelnes Tensid
oder eine Mischung von zwei oder mehr Tensiden darstellen, wie z.B.
Cedepal® TD-407,
ein Natriumalkyläthersulfat
und Bioterge® AS-90,
ein Alpha-Olefinsulfonat.
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Das
Verschnittmittel dient als Kupplungskomponente zur Lösbarmachung
des Tensids und als Lösbarmacher
für chemische
Kampfstoffe, die nicht wasserlöslich
sind. Der Ausdruck Verschnittmittel dient hier dazu, Chemikalien
auf organischer Basis zu definieren, die CB-Kampfstoffe lösbar machen, z.B. wenn sie
auf alkydbeschichteten (lackierten) Oberflächen angetroffen werden. Ein
solches Verschnittmittel ist Polypropylenglykol (PPG425). Das PPG425
lässt immer
noch gute Schäumungseigenschaften über einen
weiten pH-Bereich in Süßwasser
und in Meerwasser zu.
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Der
Stabilisator dient dazu, die Schaumstabilität zu erhöhen. Langkettige, oft wasserunlösliche polare Verbindungen
mit geradekettigen Kohlenwasserstoffgruppen von etwa derselben Länge wie
die hydrophobische Gruppe der Tenside, wie z.B. langkettige Fettsäuren, wirken
als Schaumstabilisatoren. Ein solcher Stabilisator ist Lorol® 70:30,
ein Gemisch aus C12-14 aliphatischen Alkoholen im Verhältnis von
70:30. Ein weiterer ist Alfol® 1412, eine Mischung aus
1-Dodecanol und 1-Tetradecanol.
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In
Kürze:
der Schaumbildner besteht aus einem Tensid, einem Verschnittmittel
und einem Schaumstabilisator. Wahlweise können auch korrosionshemmende
Mittel in sehr kleinen Mengen hinzugefügt werden.
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Generell
enthalten geeignete Tenside eine Komposition entweder der Formel
[R(OCH2CH2)nX]aMb,
wobei R eine Alkylgruppe mit acht bis achtzehn Kohlenstoffatomen
darstellt, n eine ganze Zahl von 1 bis 10 darstellt, X aus der Gruppe
SO3 2–, SO4 2–,
CO3 2– und PO4 3– gewählt wird,
M ein Alkalimetall, Erdalkalimetall, Ammonium- oder Aminderivat
darstellt, und a die Valenz von M, und b die Valenz von [R(OCH2CH2)nX]
oder der Formel [R-CH=CH(CH2)m-X]aMb wobei R eine
Alkylgruppe mit acht bis achtzehn Atomen darstellt, m eine ganze Zahl
von 0 bis 3 darstellt, X aus der Gruppe SO3 2–,
SO4 2–, CO3 2– und
PO4 3– gewählt wird, M ein Alkalimetall, Erdalkalimetall,
Ammonium- oder Aminderivat darstellt, a die Valenz von M und b die
Valenz von [R-CH=CH(CH2)m-X]
oder eine Mischung daraus darstellt.
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Ein
geeigneter Stabilisator ist ein Alkylalkohol, R-OH, wobei R eine
Alkylgruppe mit acht bis sechzehn Kohlenstoffatomen darstellt.
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Ein
solcher in Kombination geeigneter Schaumbildner ist Silv-Ex⎕ der
Firma Ansul Fire Protection, der in US-Patent 4,770,794 beschrieben
wird, das am 13. September 1988 an Cundasawmy et al erteilt wurde. Spezifisch
besteht die Silv-Ex-Rezeptur aus einem Tensid folgender Zusammensetzung:
zu
20 Gew.-% aus dem Tensid C10H21(OCH2CH2)2,3SO4 –NA+;
zu
20 Gew.-% aus C14H29(OCH2CH2)3SO–NH4+;
zu 20 Gew.-% aus dem Verschnittmittel
Diäthylglykolmonobutyläther, und
zu
5 Gew.-% aus dem Stabilisator C12H25OH. Der Rest besteht aus Wasser. Wahlweise
enthält
die Rezeptur weitere 0,5 Gew.-% Korrosionsinhibitoren.
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Alternativ
sind Schaumbildner zu bevorzugen, die keinen Diäthylenglykolmonobutyläther als
Verschnittmittel enthalten, da Rückstände dieses
niedermolekularen Gewichtsanteils mit manchen konventionellen Dekontaminations-Messgeräten (z.B.
mit dem Chemikalienmessgerät
[Chemical Agent Monitor = CAM] von Graseby Ionics⎕) nachgewiesen
werden und so fälschlicherweise
als positiver Nachweis von Kontaminantenrückständen interpretiert werden könnten.
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Ein
geeigneter rückstandfreier
Schaumbildner (= NR-Schaumbildner) besteht aus einer Kombination von
Alkyläthersulfatsalz,
einem Alpha-Olefinsulfonat, einem Verschnittmittel, einem Alkylalkohol,
und Wasser. Spezifisch sind Tensid, Verschnittmittel und Schaumstabilisator
in Wasser vermischt, wobei die Bestandteile folgende Formeln haben:
- – für das Tensid:
R(OCH2CH2)mSO2 2–M,
wobei R eine aus acht bis achtzehn Kohlenstoffatomen bestehende Alkylgruppe
ist, M eine ganze Zahl von 1 bis 3 darstellt und M Na+ oder
NH4 + sein kann,
in Mischung mit C3(CH2)nCH=CHCH2SO3Na;
- – für das Verschnittmittel:
HO(CH2(CH3)CHO)nH (ca. 425 PPG von MW), wobei n=5–49 und
meistbevorzugt 7;
- – für den Schaumstabilisator:
R-OH, wobei R = C10–C14.
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Demgemäß besteht
eine bevorzugte Komposition der NR-Schaum-Rezeptur aus
- – ca.
30 Gew.-u. Vol.-% aus dem Natriumsalz eines Äthersulfats der Formel CH3(CH2)11(OCH2CH2)3OSO3Na; 15,5 Gew.-u. Vol.-% aus einem Natriumolefinsulfonat
der Formel CH3(CH2)nCH=CHCH2SO3Na, wobei n = 10 bis 12;
- – ca.
20 Gew.-u. Vol.-% aus Polypropylenglykol-Verschnittmittel der Formel
H(OCH(CH3)CH2)nOH, wobei n = 5 bis 9;
- – ca.
5 Gew.-u. Vol.-% aus einem Alkohol CH3(CH2)nOH, wobei n =
8 bis 16; und wahlweise
- – aus
0,3 Gew.-% eines wahlweise hinzugefügten Korrosionsinhibitors wie
Natriumtolytriazol, Ammonium-Dimolybdat und Natriumpentahydratsilikat;
und
- – dem
Rest aus Wasser, wobei weiteres Wasser hinzugefügt wird, um andere Bestandteile
aufzulösen.
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Ferner
ist dieser NR-Schaumbildner in der Lage, Schaum von gleichmäßiger Blasengröße zu erzeugen
und senkrechte Oberflächen
zu beschichten; er ist mit Süßwasser,
Grauwasser und Meerwasser als Hauptlösungsmittel kompatibel und
kann nach der Dekontamination einfach durch Spülen mit Wasser entfernt werden.
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Dieser
spezifische NR-Schaumbildner neigt bei Temperaturen unter ca. 10° C zu weichthixotroper Gelbildung,
was zu Problemen führen
kann, wenn er bei schlechtem Wetter in dieser Konzentration transportiert
oder eingesetzt wird.
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Es
wurde festgestellt, dass eine Möglichkeit,
den thixotropen Gelpunkt des Tensids herabzusetzen, damit er in
einem weiteren Umweltbereich eingesetzt werden kann, daraus besteht, einen
Alkoholstabilisator hinzuzufügen,
der mehr C12 als C14 aufweist.
Als noch signifikanter stellte sich heraus, dass der Gelpunkt für Transport
und Lagerung dadurch herabgesetzt werden kann, dass man das Tensid
im Verhältnis
1:1 mit Wasser verdünnt.
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Demgemäß besteht
ein stärker
verdünnter
NR-Schaumbildner aus:
- – ca. 15 Gew.-u. Vol.-% aus
dem Natriumsalz eines Äthersulfats
der Formel CH3(CH2)11(OCH2CH2)3OSO3Na;
7,75 Gew.-u. Vol.-% aus einem Natriumolefinsulfonat der Formel CH3(CH2)nCH=CHCH2SO3Na, wobei n =
10 bis 12, mit insgesamt 22,75 Gew.-u. Vol.-% Tensid;
- – ca.
10–25
Gew.-u. Vol.-% aus Polypropylenglykol-Verschnittmittel der Formel
H(OCH(CH3)CH2)nOH, wobei n = 5 bis 9;
- – ca.
1 bis 2,5 Gew.-u. Vol.-% aus einem Alkohol CH3(CH2)nOH, wobei n =
8 bis 16 als Schaumstabilisator; und wahlweise
- – aus
0,3 Gew.-% eines wahlweise hinzugefügten Korrosionsinhibitors,
und
- – zum
Rest aus Wasser.
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Demgemäß muss,
um in der endgültigen
Schaumrezeptur die erforderliche Konzentration an Schaumbildneringedienzen
vorzusehen, den Dekontaminations- und Pufferlösungen das doppelte Volumen
an Schaumrezeptur hinzugefügt
werden, damit die bevorzugte blastunterdrückende und dekontaminierende Schaumrezeptur
entsteht.
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Dekontanimations-Rezeptur
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Mehr
Einzelheiten über
die Dekontaminations-Rezeptur werden in dem ebenfalls von uns angemeldeten
US-Patent mit vorläufiger
Seriennummer 60/120,971 (Anmeldedatum: 19. Februar 1999) offenbart,
welche durch eine am 14. Februar 2000 eingereichte reguläre Anmeldung
ersetzt wurde.
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Die
allein als Dekontaminations-Rezeptur angewandte, in dem ebenfalls
von uns angemeldeten Patent mit der vorläufigen Seriennummer 60/120,971
offenbarte Rezeptur besteht aus einem aktiven Dekontaminationsmittel
in einem Puffersystem, das dazu aufgebaut ist, den anfänglichen
Reaktions-pH-Wert über
8,5 und noch vorteilhafter im Bereich von 10 bis 11 zu optimieren
und so die Hydrolyse der G-Mittel und die Oxidation der VX- und
HD-Kampfmittel zu
fördern.
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Aktive Bestandteile
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Die
Dekontaminations-Rezeptur der vorliegenden Erfindung enthält ein aktives
Bestandteil, das Natriumdichloroisocyanurat. Andere Chloroisocyanursäuren, deren
Alkalimetallsalze oder eine Kombination von Säuren einschließlich Trichloroisocyanursäure sind
ebenfalls als aktive Bestandteile geeignet. So können z.B. Alkalimetallsalze
der Monochloroisocyanursäure
oder der Dichloroisocyanursäure
bzw. eine Kombination eines dieser Salze mit Cyanursäure verwendet
werden.
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Die
Dekontaminations-Rezeptur enthält
ca. 1 Gew.-% bis ca. 15 Gew.-%, vorzugsweise ca. 3 Gew.-% bis ca.
9 Gew.-% hydratisiertes Dichloroisocyanursäure-Salz, wenn es allein zur
Dekontamination angewandt wird. Wenn die Rezeptur gleichzeitig als
Blastunterdrückungsmittel
angewandt wird, enthält
sie von ca. 1 Gew.-% bis ca. 6 Gew.-% hydratisiertes Dichloroisocyanursäure-Salz
und vorzugsweise zwischen ca. 3 Gew.-% bis ca. 6 Gew.-% hydratisiertes
Dichloroisocyanursäure-Salz.
Die Rezeptur kann zusätzlich
Lithiumhypochlorit enthalten, um die Aktivität des Dichloroisocyanursäure-Salzes
zu erhöhen.
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Puffer
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Außerdem enthält die Dekontaminations-Rezeptur
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Puffer, der vorübergehend
einen Ausgangs-pH-Wert im Bereich von 10 bis 11 aufrechterhält, welcher
genügt,
um die Hydrolyse der G-Mittel zu ermöglichen und die Oxidation der
V- Mittel und Gelbkreuzmittel
zu fördern
und damit nicht-toxische Produkte zu erzeugen. Ein Ausgangs-pH im
Bereich von 10 bis 11 genügt,
um eine ausreichende Menge an Hypochlorit-Ionen zur Dekontamination zur Verfügung zu
stellen. Danach ist es wünschenswert, dass
der Puffer wirkungslos wird und der pH-Wert schließlich auf
einen neutraleren Stand absinkt, damit die BW-Mittel wirkungsvoller
zerstört
werden können.
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Wenn
der Puffer wirkungslos wird und der pH-Wert auf einen neutraleren
Stand absinkt, wird die hypochlorige Säure vorherrschender, wenn die
Hypochlorit-Ionen mit den verfügbaren
Wasserstoffionen reagieren. Wenn es darauf ankommt, BW-Mittel zu
zerstören,
dann ist die hypochlorige Säure
die aktivere Spezies, da neutrale Spezien in der Lage sind, leichter
in die Zelle des BX-Mittels einzudringen. Sollte ein BW-Mittel die anfängliche
Dekontamination überleben,
dann können
das BW-Mittel und die Dekontaminations-Rezeptur eine Zeitlang zusammen
verweilen, eventuell nach dem Spülen,
und bei niedriger werdendem pH-Wert wird die Dekontamination des
BW-Mittels auf einem sogar noch effektiveren pH-Wert fortgesetzt.
Außerdem
ist ein neutralerer endgültiger
pH-Wert der Dekontaminations-Rezeptur
weniger gefährlich
für die
Umwelt.
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Es
ist wichtig, den im Anfang mäßig hohen
pH-Wert eine gewisse Zeit lang aufrecht zu erhalten, um genügend Hypochlorit-Ionen
für die
Dekontamination zur Verfügung
zu stellen (die NATO bestimmt eine Dauer von 30 Minuten für militärische Dekontaminationszwecke).
Das fördert
die Hydrolyse der G-Mittel, die Oxidation von VX-Mitteln, wodurch
die Bildung toxischer Hydrolyse-Nebenprodukte verhindert wird, fördert die
Oxidation von HD-Mitteln und verhindert die HD-Rückbildung. Demgemäß muss der
Puffer in der Lage sein, die Freisetzung von HCl infolge der Hydrolyse
des Chloroisocyanursäuresalzes
durch Wasser zu puffern. Am vorteilhaftesten ist es, den pH-Wert
während
der zur Dekontamination verfügbaren
Zeit auf über
8,5 zu erhalten.
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Es
ist festgestellt worden, dass sich am besten ein anorganisches Puffersystem
eignet, das auf einen anfänglichen
pH-Wert von 10 bis 11 eingestellt wird. Natriumsalze wie eine Mischung von
Natriumtetraborat-Decahydrat und wasserfreiem Natriumcarbonat sind
vorzuziehen, da quaternäre
Ammoniumverbindungen durch Reaktion mit Chlorid-Ionen, dem Hydrolyseprodukt
von Hypochlorit, zur Hypochlorit-Verarmung führen.
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Augmentierte aktive Bestandteile
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Weiterhin
kann die Dekontaminations-Rezeptur wahlweise Lithiumhypochlorit
enthalten, um den aktiven Hypochloritbestandteil der Lösung kurzfristig
zu augmentieren und damit einen stärkeren Anteil an aktiven Spezien
in den Anfangsstadien nach der Zugabe von Wasser zu erhalten. Vorzugsweise
ist Lithiumhypochlorit in Mengen zwischen ca. 5 und ca. 10 Gew.-%
des aktiven Bestandteils Dichloroisocyanursalz vorhanden, wobei
zu berücksichtigen
ist, dass im Handel erhältliches
Lithiumchlorit normalerweise nur mit 30-%iger Reinheit verfügbar ist.
Als Alternative können
kleine Mengen an Super Tropical Bleach (STB) oder High Test Hypochlorit (HTH)
dieselbe Aufgabe erfüllen
wie das Lithiumhypochlorit, solange diese Mittel unterhalb ihrer
Löslichkeitsgrenzen
eingesetzt werden, damit keine Festkörper oder Schlämme entstehen.
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Weiterhin
kann die Dekontaminations-Rezeptur der vorliegenden Erfindung wahlweise
auch anorganisches oder organisches Bromid enthalten, um die Reaktivität der Chloroisocyanursäure zu erhöhen und niedrige
Werte an Hypobromit und Brominchlorid zu erzeugen.
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Blastunterdrückende Dekontaminations-Rezeptur
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird daher eine mit dem Schaumbildner kompatible Dekontaminations-Rezeptur
mit dem Schaumbildner vermischt, um eine zur Blastunterdrückung und
gleichzeitigen Dekontamination fähige
bevorzugte Schaumrezeptur zu schaffen, bestehend:
- – zu ca.
1 bis 6 Gew.-% und vorzugsweise zu ca. 1 bis ca. 3 Gew.-% aus hydra tisierten
Chloroisocyanursäure-Salzen
und noch vorteilhafterweise aus Lithiumhypochlorit in einem Verhältnis von
5–10 %
der Chloroisocyanursäure-Salze;
- – zu
ca. 1 % und optimal bis zu 8 % aus einem aus Polypropylenglykolen,
Polyäthylenglykolen
sowie Derivaten und Mischungen derselben bestehenden Gruppe ausgewählten Verschnittmittel;
- – zu
ca. 1 bis ca. 5 Gew.-% aus einem Tensid;
- – aus
einem Puffersystem, um die besagte Rezeptur mindestens 30 Minuten
lang anfänglich
auf einem pH-Wert von ca. 8,5 bis ca. 11 und vorzugsweise anfänglich von
ca. 10 bis 11 zu erhalten; und
- – zum
Rest aus Wasser.
-
Es
wurde untersucht und nachgewiesen, dass eine Zugabe von 3 % aktiven
Bestandteilen und Puffer in den Schaumbildner im Wesentlichen keine
nachteiligen Folgen für
die blastunterdrückende
Wirksamkeit, die Expansionsverhältnisse
des Schaumes oder seine Flüssigkeitsdränagewerte
hatte. Außerdem
wurde nachgewiesen, dass der Schaumbildner die Fähigkeit der aktiven Bestandteile,
die Gesamt-Dekontamination von CB-Mitteln zu beeinflussen, nicht
beeinträchtigt
hat.
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Sollte
die IED bereits detoniert sein, dann könnte eine Reinigung mit einem
Dekontaminationsmittel erforderlich werden, das keine bzw. minimale
Blastunterdrückungs-Kapazität besitzt.
So könnte
z.B. eine Rezeptur mit 6 % aktiven Bestandteilen angewandt werden.
In solchen Fällen
kann zusätzliches
Verschnittmittel hinzugefügt
werden, um den gesamten Verschnittmittelanteil (Schaumbildner und
zusätzliches
Verschnittmittel) auf ca. 8 % zu erhöhen, damit die in Oberflächen eingedrungenen
CB-Mittel effektiver solubilisiert werden.
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Damit
kann die aus einer Kombination von Schaumbildner und Dekontaminanten
bestehende Rezeptur auch für
IEDs Anwendung finden, die einen Kontaminanten enthalten, der sowohl Blastunterdrückungs-
als auch Dekontaminations-Kapazitäten erfordert.
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Wie
in unserer Blastunterdrückungs-Rezepturen
offenbarenden vorläufigen
Anmeldung 60/120,874 sowie in unserer vorläufigen Anmeldung Nummer 60/069,533
vom 12. Dezember 1997 und der diese ersetzenden regulären Anmeldung
bereits in größerem Detail
beschrieben wurde, werden Sprengkörper – einschließlich Sprengkörpern mit
Kontaminationsmitteln – mit
einer abkapselnden Schaum-Containmentstruktur umhüllt. Schaumbildner
und Dekontaminations-Rezeptur werden in Wasser vermischt und verschäumt, um
die Containmentstruktur zu füllen
und die IED damit zu umhüllen.
-
Beispiele
- Beispiel 1
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BEWERTUNG
DER DEKONTAMINATIONSWIRKUNG
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Im
Verlauf der Optimierung von Schaumrezepturen wurden die drei meistversprechenden
Rezepturen, Nr. 1, Nr. 3 und Nr. 4 in Tabelle 1 mit Inkorporation
des Verschnittmittels PPG425, zubereitet und nach ihrer Kapazität bewertet,
Kampfmittelsimulate zu solubilisieren (d.h. ihre Fähigkeit,
Verbindungen, die wirkliche Kampfmittel simulieren, aufzulösen und
zu solubilisieren).
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Tabelle
1. Anteilige Komposition der Bestandteile in neu zu prüfenden Schaumrezepturen.
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Es
wurde nachgewiesen, dass alle drei Rezepturen ebenso gut geeignet
sind, die Kapazitätsfaktoren oder
Verweilzeiten der Testsimulate auf einer HPLC-Prüfsäule zu reduzieren.
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Weitere
Studien zeigten, dass alle drei Rezepturen die Anforderung erfüllten, die
Dekontaminations-Reaktionszeiten nur gering zu hemmen, wobei Rezeptur
Nr. 3 die bevorzugte Rezeptur darstellt. Alle weiteren Tests und
Feldversuche wurden mit Rezeptur Nr. 3 durchgeführt.
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Darauf
wurde die Dekontaminations-Rezeptur zubereitet, indem zwei Lösungen wie
folgt kombiniert wurden:
- 1) Eine Pufferlösung bestehend
aus:
a) Natriumtetraborat-Decahydrat in einer so starken Konzentration
in der Dekontaminationslösung,
dass nach Mischung mit der Tensidlösung 0,004167 mol/l erhalten
werden; und
b) wasserfreies Natriumcarbonat in einer so starken
Konzentration in der Dekontaminationslösung, dass nach Verdünnung mit
der Tensidlösung
eine Molkonzentration von 0,0333 mol/l erhalten wird.
- 2) Das oxidierende / dekontaminierende Mittel Natriumdichlor-s-triazinetrion
(besser als Natrium-Dichloroisocyanursäure bekannt) mit einem Chlorgehalt
von 62 Gew.-%. Dieses Material wurde in einer so starken Konzentration
verwendet, dass in der Endlösung
eine Konzentration von 3 Gew.-% erhalten wird. Es muss darauf hingewiesen
werden, dass das Oxidationsmittel zur Ausfällung neigt, wenn es in Konzentrationen von über 2 %
steht.
-
Es
war überraschend,
festzustellen, dass eine gleichzeitige Anwendung von Dekontaminations-
und Schaumbildnerlösungen
keine nachteiligen Wirkungen auf die Schaumeigenschaften der Blast-Schaumrezeptur
Nr. 3 hatte; die Rate der Schaumexpansion und -dränage veränderte sich
nicht.
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Ferner
wurden Schaumbildnerlösung
und Puffer-/Oxidationsmittellösung
direkt gemischt, und die Schaumeigenschaften als Zeitfunktion gemessen.
Es wurde nachgewiesen, dass sich weder das Expansionsverhältnis verringerte
noch die Dränagerate
zunahm, nachdem die Mischung länger
als 30 Minuten gestanden hatte.
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Beispiel 2 und 3
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Zwei
Versuchsserien wurden durchgeführt,
um die Mitigationskapazitäten
der Schaumrezepturen zur Eindämmung
von CB-Kampfmitteln festzustellen.
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Die
erste Versuchsserie, Beispiel 2, wurde mit nicht-fragmentierenden
explosiven Ausbreitungsmodellen durchgeführt, die als CB-Simulate konstruiert
worden waren. Die Schaumrezeptur SILVEX wurde eingesetzt, und die
Ergebnisse wurden auf andere Schaumrezepturen extrapoliert, die
auf Blastversuchen beruhten, die mit der Rezeptur entsprechend dieser
Erfindung verwendet wurden.
-
In
der zweiten Versuchsserie, Beispiel 3, wurde die Leistung der bevorzugten
Schaumrezeptur untersucht, wenn sie gegen nichtexplosive Dispersionsmodelle
sowie gegen Hochenergievorrichtungen eingesetzt wurde. Die explosiven
Hochenergie-Dispersionsmodelle gaben einen Hinweis auf die oberen
Grenzen der eindämmbaren
Vorrichtungen.
-
Im
Entwicklungsstadium wurde das in Beispiel 2 verwendete Nylonzelt
dadurch verstärkt,
dass eine Lage aus ballistischem Gewebe über die verschäumte Umfassung
hinzugefügt
wurde. Zwei ballistische Gewebe wurden geprüft: DYNEEMA und KEVLAR. Jedes
Gewebe wurde allein sowie in Kombination mit dem anderen Stoff getestet.
DYNEEMA wurde als Gewebe für
den Einsatz in der Containmentstruktur gewählt, da es sich als besser
geeignet zeigte, Bombenfragmente von hoher Geschwindigkeit abzufangen.
Das als Kuppel entworfene Zelt wurde so weiterentwickelt, dass es
schließlich
aus 3 Lagen DYNEEMA sowie einer inneren und einer äußeren Lage
von reißfestem
Nylon gefertigt wurde. Es wurden zwei Containmentstrukturen hergestellt,
eine von ca. 2,75 m Durchmesser und die zweite von ca. 2 m Durchmesser
(in Beispiel 3 verwendet). Das Containment-System ist Gegenstand
des ebenfalls angemeldeten US-Patents mit der vorläufigen Seriennummer
60/069,533, das am 12. Dezember 1997 durch eine reguläre Anmeldung
ersetzt wurde.
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Beispiel 2
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Das
als C-Kampfstoffvorrichtung verwendete Modell war eine einfache
Vorrichtung, die aus 1-Liter-Laborflasche aus Polyäthylen hoher
Dichte und einem durch eine elektrische Sprengkapsel ausgelösten zentralen
Zerleger mit ca. 125 g C-4-Sprengstoff besteht. Die Flasche war
mit ca. 950 ml Methylsalicylat, einem chemischen Simulat für den C-Kampfstoff Gelbkreuzgas,
gefüllt.
-
Das
als B-Kampfstoffvorrichtung verwendete Modell hatte im Grunde dieselbe
Ausführung
wie das beim C-Simulatversuch eingesetzte, wobei aber das Methylsalicylat
durch das biologische Simulat Calciumhydroxid ersetzt wurde.
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Die
Tests wurden in einer zylindrischen Blasttestkammer von ca. 10 m
(32 Fuß)
Durchmesser und ca. 6 m (20 Fuß)
Höhe durchgeführt.
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Für die Schaumrezeptur
wurde ein kuppelförmiges
Vierpersonen-Nylonzelt von 2 m Durchmesser benutzt. Die angewandte
Schaumrezeptur war SILVEX-Schaumkonzentrat, das auf 1,7 Gew.-% in
Wasser verdünnt
wurde. Es versteht sich für
den Durchschnittsfachmann, dass diese Ergebnisse erfindungsgemäß auf andere
Schaumrezepturen übertragbar
sind, die auf der Beurteilung verschiedener physikalischer Merkmale des
mit diesen Rezepturen erzeugten Schaums im Vergleich mit SILVEX-Schäumen sowie
auf einem Blasttest mit einer bevorzugten Rezeptur gegen eine tatsächliche,
waffenfähiges
Material enthaltende behelfsmäßige Sprengvorrichtung
beruhen. Ähnliche
blastmitigierende Eigenschaften wurden beobachtet.
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Die
Wirksamkeit der Eindämmung
des C-Kampfstoffs wurde mit einem Miniatur-Infrarot-Gasanalysator (MIRAN⎕)
gemessen. Die Wirksamkeit der Eindämmung des B-Kampfstoffs wurde mit einer Massenkonzentration
atmosphärischer
Aerosole gemessen, wobei Simulat auf einer Filterauflage in einer
Gillian-Personalprobenehmer-Pumpe gesammelt wird; dann wurde aus
den bekannten Fließraten
und dem Kammervolumen die Massenkonzentration der atmosphärischen
Aerosole extrapoliert. Zur Messung der Blastüberdrücke wurden der piezoresistive
Druckmessgeber ENDEVCO⎕ sowie Anderson-Blastmesser eingesetzt.
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Zwei
Referenztests wurde ohne Umhüllung
oder Schaumrezeptur durchgeführt,
um die Dispersion des Gelbkreuz-Simulats Methylsalicylat festzustellen.
Drei Tests wurden mit dem Containment-Zelt und der Schaumrezeptur
durchgeführt.
Die in 1 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass es mit
dem Schaumrezeptur gelang, das Gelbkreuz-Simulat zu mehr als 90
% besser zu erfassen als im Referenztest.
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2 ist
eine Darstellung des bei den drei in Beispiel 1 durchgeführten Tests
im Laufe von 30 Minuten in der Versuchskammer gemessenen Konzentrationsanstiegs
des Simulats.
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3 zeigt
einen Vergleich zwischen den unmitigierten Referenztests und den
biologischen Tests. Das biologische Simulat bildete ein feines Aerosol,
das sich wie ein biologi sches Kampfmittel verhielt. Das biologische
Simulat wurde zu etwa 95 % erfasst.
-
4 zeigt
die mit einem auf 1,5 m Abtand angebrachten Druckmessgeber gemessenen Überdruckwerte.
Bei den Tests mit dem schaumunterdrückten Simulat war der Druck
(in PSI bzw. kPa) unbedeutend im Vergleich mit dem bei den Referenztests
beobachteten Druck.
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Beispiel 3
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Im
Gegensatz zu der in Beispiel 1 eingesetzten Dispersionvorrichtung
wurde hier eine Fragmentationsvorrichtung von höherer Energie verwendet, um
das Kampfmittel zu dispergieren, und außerdem wurde eine Reihe von
Disperssionssystemen von niedrigerer Energie wie Hochdruck-Aerosolbildung
eingesetzt.
-
Für die Tests
wurde nur das Gelbkreuz-Simulat Methylsalicylat (MS) verwendet.
Es wurde davon ausgegangen, dass chemische Kontamination den schlimmsten
Fall darstellt und Tests mit biologischen Kontaminatiosmitteln daher überflüssig waren.
-
Es
wurden folgende Dispersionsvorrichtungen eingesetzt:
- – Vorrichtung
1 – zentraler
Zerleger mit 100 g C-4 in 1-Liter-Laborflasche aus Kunststoff mit
ca. 950 ml MS
- – Vorrichtung
2 – 120
g Dispersionsladung am Boden einer 1-Liter-Laborflasche mit 1 Liter
MS
- – Vorrichtung
3 – MX-Stahlwerkzeugkasten
mit Batterien, Timer, Schaltvorrichtung, 500 ml Simulat MS (X bedeutet
Gramm C-4, d.h. 115, 230, 345 g)
- – Vorrichtung
4 – Handelsüblicher
Gartensprüher
mit 1 Liter MS Die Tests wurden auf einem Schießstand im Freien sowie in einer
Testkammer von 6,10 m × 9,15
m × 3,05
m (20 × 30 × 10 Fuß), also
180 Kubikmeter durchgeführt.
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Als
Umfassungsstruktur diente ein kuppelförmiges DYNEEMA-Zelt, das anschließend mit
SILVEX-Schaum gefüllt
wurde (ca. 16 Kubikmeter bzw. ca. 570 Kubikfuß), um den durch die verschiedenen
Dispersionsvorrichtungen versuchten Blast zu unterdrücken.
-
Die
Wirksamkeit der Eindämmung
des C-Kampfstoffs wurde mit einem Miniatur-Infrarot-Gasanalysator (MIRAN⎕)
gemessen. Außerdem
wurden die chemischen Konzentrationsbereiche gemessen, indem Aerosol-Simulate
mit einem DAAMS-Tuben-Probenehmer [Depot Area Air Monitoring System]
erfasst wurden. Danach erfolgte die thermisch Desorption in ein
Gaschromatographie-System HP5890, das mit einem Flammeninonisierdetektor
ausgerüstet
war. Die Blastüberdrücke wurden
mit dem piezoresistiven Druckmessergeber ENDEVCOTM und
mit Anderson-Blastmessern ermittelt.
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5 zeigt
die Simulat-Konzentrationen in der Testkammer nach einem unmitigierten
Referenztest und einem Containment-Test. Als Referenzwert wird die
Letaldosis von Sarin nach 1 Minute Einwirkung dargestellt. Ein hohes
Maß von
Simulat konnte erfasst werden.
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6 zeigt
die Überdruckwerte
an den bezeichneten Abständen
von der Vorrichtung bei unmitigierten Tests und Containment-Tests.
Die Ergebnisse der Containment-Tests zeigten ein Containment von
ca. 90 %.
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7 zeigt
die mit DAAMS-Tuben-Probenehmern ermittelten Luftkonzentrationen
des Simulats in einem im Freien durchgeführten Test. Ihre Aufstellung
auf dem Schießplatz
wird in 8 näher beschrieben.
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9 zeigt
die bei zwei Tests (einem unmitigierten Test und einem Containment-Test)
ermittelten Überdruckwerte.
Die mit dem Containment-Test ermittelten Werte waren kaum messbar,
d.h. <1 PSI [=
ca. 0,07 kPa];
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10 zeigt
einen unmitigierten Referenzschuss und drei Eindämmungs-Tests mit jeweils verschiedenen
Sprengstoffmengen. Aufstellung der Probenehmer wie in 8.
Das erzielte Containment war mehr als 95 %;
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11 zeigt
die im Abstand von 1,5 m von der Testvorrichtung gemessenen Überdruckwerte
bei einem unmitigierten Tests und drei Eindämmungs-Tests, jeweils mit verschiedenen
Sprengstoffladungen (wie aufgeführt).
Bei den Containment-Tests wurden die Überdruckwerte um mehr als 95
% verringert.
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Beispiel 4 und 5
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In
den Beispielen 4 und 5 wurden inszenierte Feldversuche durchgeführt, um
festzustellen, wie fähig die
blastunterdrückende
Dekontaminationsschaum-Rezeptur ist, einen Blast sowohl zu dekontaminieren
als auch zu unterdrücken.
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Das
Vorhandensein von G-Kampfmittel-Simulat und Gelbkreuz wurde mit
herkömmlichen
Kontaminations-Überwachungsgeräten nachgewiesen
wie z.B. dem C-Kampfmittel-Monitor (CAM) Graseby Ionics⎕ und den
Stationen des C-Kampfmittel-Detektionssystem Mark II (CADS II),
die jeweils 2 CAM besitzen. Das Vorhandensein bzw. Fehlen dieser
Kampfmittel in Luftproben wurde außerdem mit dem tragbaren Gaschromatograph-Massenspektrometer
(GC/MS) Hapsite⎕ bestätigt.
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Der
Hapsite-Analysator wurde für
das Messen chemischer Kampfmittel unter den gegebenen Bedingungen
dadurch angepasst, dass er mit dem Membranensystem M213 ausgerüstet wurde,
das die schnellere Permeation chemischer Kampfstoffe ermöglicht.
Dabei wurde die übliche
GC-Kapillarsäule
DB-1 durch die Kapillarsäule
DB-5 ersetzt, die Betriebstemperatur von 60° C (für flüchtige organische Chemikalien)
auf 80° C
und die Probeneinlasslinie von den normalen 35° C auf 45° C erhöht. Die Luftproben wurden nur
einer Massenspektralanalyse unterzogen, da die in den Versuchen
eingesetzten Kampfmittel bekannt waren. Diese Art der Analyse erfordert
keine vorherige chromatographische Trennung und lässt mehr
Zeit für
längere
Probenahmen. Typischerweise wurden Proben für die Versuche alle 5 Minuten
gezogen. Der Hapsite wurde auch zur vollen chromatographischen Trennung
und massenspektralen Analyse benutzt, für den Fall, dass die Proben mit
Spektralanalyse allein unerwartete Ergebnisse zeigen.
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Beispiel 4
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In
einem ersten Schritt wurde die Fähigkeit
der CAMs und des Hapsite-Analysators festgestellt, die Dispersion
der Kampfmittel-Simulats Diäthylmalonat
zu messen. In einem zweiten Schritt wurde die Fähigkeit der blastunterdrückenden
Dekontaminations-Schaumrezeptur
untersucht, auf die Oberfläche
eines Fahrzeugs aufgetragenes Gelbkreuz zu dekontaminieren. Schließlich wurde
in einem dritten und letzten Schritt die Fähigkeit der blastunterdrückenden
Dekontaminations-Schaumrezeptur untersucht, den Blast zu unterdrücken, während sie
G-Kampfmittel-Simulat und Gelbkreuzdämpfe eindämmt und gleichzeitig das Gelbkreuz-Kampfmittel
dekontaminiert.
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Schritt 1 - Simulat-Dispersionstest
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Zwei
Dispersionsvorrichtungen, die jeweils 250 ml einer aus Diäthylmalonat
(DEM), Propandisäure, Diäthylester
und Wasser (50/50 Vol.-%) bestehenden Mischung enthielten, wurden
an Ringständen
befestigt, die sich in Nähe
der Zielfahrzeuge befanden. Eine Vorrichtung wurde 50 cm über dem
Erdboden, die andere 75 cm über
dem Erdboden angebracht. Kontrollkarten mit gefärbtem Papier zur Erfassung
von Flüssigkeitstropfen wurden
am Boden in Nähe
der Dispersionsvorrichtungen, an den Zielfahrzeugen sowie am Boden
20 m in Windrichtung von den Dispersionsvorrichtungen angebracht.
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Die
Dispersionsvorrichtungen wurden aktiviert (angesprochen). Sobald
die Prüffläche als
explosionssicher erklärt
wurde, wurden die Kontrollkarten untersucht, und die Fläche wurde
mit tragbaren Kampfstoffmonitoren untersucht. Der Hapsite-Analysator
wurde zur Prüffläche gebracht,
um an den Stellen um die Ringstände,
an den Fahrzeugen, am offenen Boden sowie an den Kontrollkarten
Luftproben aufzunehmen und zu prüfen.
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Alle
Kontrollkarten wiesen darauf hin, dass sie Flüssigkeitstropfen ausgesetzt
waren. Mit den CAMs wurden G-Werte im Bereich von 1 bis 6 Bar, also
eine mittlere bis starke Simulat-Kontamination nachgewiesen (DEM
wird vom CAM als ein G-Kampfmittel registriert). Eine mit dem Hapsite
angewandte Untersuchungsmethode, wobei nur auf MS untersucht wird,
lieferte die Daten für
das in 1 dargestellte Gesamtionen-Chromatogramm, das eine einzige organische
Chemikalie mit einem vorherrschenden Masse-115-Fragment aufweist,
das dem Diäthylmalonat
entspricht. 13 zeigt die Ergebnisse der
Massenspektraldaten-Analyse, die darauf hinweisen, dass es sich
bei der Chemikalie mit einer Wahrscheinlichkeit von 97,5 % tatsächlich um
Diäthylmalonat
handelt.
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Nachdem
festgestellt wurde, dass die Detektionsinstrumente in der Lage sind,
Simulat zu erfassen, wurde die Schaumrezeptur getestet, um zu prüfen, ob
sie sich als Dekontaminant in Schritt 2 eignet.
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Schritt 2 - Fahrzeug-Dekontaminationsprüfung
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Ein
Mannschaftstransportpanzer (MTW), der mit einem gegen chemische
Kampfmittel resistenten Anstrich (CARC) versehen war, wurde auf
einer Seite mit 150 ml Gelbkreuz bestrichen. Vier CADS II-Stationen wurden
in Nähe
des Fahrzeugs aufgestellt, drei davon in Windrichtung. Aus der Flasche,
aus der das Gelbkreuz stammte, wurde mit dem Hapsite eine Headspace-Probe
entnommen, und in Fahrzeugnähe
wurden vor Anwendung der Schaumrezeptur CAM-Werte gemessen. Der
blastunterdrückende
Schaum wurde mit Schlauch und Spritzdüse auf die Oberfläche des
Fahrzeugs aufgetragen, und darauf wurde die Oberfläche mit langstieligen
Bürsten
manuell geschrubbt. Nach einer Wartezeit von 30 Minuten wurde der
Schaum mit Wasser abgewaschen und das Fahrzeug erneut mit den CAMs
untersucht. Mit dem Hapsite wurden rund um das Fahrzeug und in einem
Abstand in Windrichtung Luftproben entnommen.
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Beim
Auftrag von Gelbkreuz auf das Fahrzeug zeigten die anfänglichen
mit dem CADS II gemessenen Werte signifikante Anzeichen für den H-Modus
in Windrichtung. 14 zeigt die Hapsite-Werte vor
dem Auftrag der Schaumrezeptur, und 15 lässt die
Kennzeichnung der Probe, die ein vorherrschendes Masse-109-Fragment
enthielt, als Gelbkreuz (bis (2-Chloräthyl)-Sulfid) erkennen, was
bestätigt,
dass bei den Versuchen wirksamer Kampfstoff verwendet wurde.
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Unmittelbar
nach dem Auftrag der Schaumrezeptur fielen die CADS II-Werte und
die H-Modus-Anzeichen
auf Nullreaktion. Wie in 16 dargestellt
wird, zeigten die rings um das Fahrzeug herum erfassten Hapsite-Luftproben
keinen Gelbkreuzgehalt.
-
So
gelang es offensichtlich, den Gelbkreuz-Kampfstoff mit der Schaumrezeptur
zu dekontaminieren. Daher konzentrierten sich die restlichen drei
Versuche auf die Fähigkeit
der Schaumrezepturen, gleichzeitig zu dekontaminieren und eine explosive
Blastwelle zu unterdrücken.
-
Schritt 3 - Zeltversuche:
Blastunterdrückung
und Dekontamination
-
In
Schritt 3 wurden zwei separate Versuche durchgeführt. Beim ersten wurde das
G-Kampfmittelsimulat
Diäthylmalonat
und beim zweiten das C-Kampfmittel Gelbkreuz verwendet. Die Umgebungstemperatur
bei den Versuchen war 6° C.
-
Bei
jedem Versuch wurde eine Dispersionsvorrichtung mit 250 ml Simulat
oder Kampfmittel beladen und ca. 50 cm über dem Boden an einem Ringstand
befestigt. In Nähe
des Versuchsplatzes wurden vier CADS-Prüfstationen aufgestellt, davon
drei in Windrichtung. Die Stationen wurden aktiviert und so eingestellt, dass
sie Daten aufnehmen und an ein ortsfernes EDV- und Computersystem
weiterleiten konnten. Beim Versuch mit dem Simulat wurde die Dispersionsvorrichtung
in einem handelsüblichen
Zelt untergebracht, und das Zelt wurde mit der verschäumten Rezeptur
gefüllt.
Beim Versuch mit dem Kampfstoff wurde ein Spezialzelt mit einer Öffnung im
Boden, aber von derselben Form und Größe wie das handelsübliche Zelt, über der
Dispersionsvorrichtung angebracht und dann mit der verschäumten Rezeptur
gefüllt.
-
In
jedem Fall wurde die Vorrichtung entsichert und dann angesprochen.
Sobald der Bereich als explosionssicher erklärt wurde, unternahm das mit
tragbaren CAMs ausgerüstete
Personal eine Untersuchung des Geländes rings um das Zelt. Mit
dem Hapsite wurden rings um das Zelt Luftproben entnommen. Nach
dem Versuch mit dem Kampfstoff wurde der Hapsite-Analysator durch
eine Öffnung
oben im Zelt eingeführt,
um eine Headspace-Probe über
dem Schaum entnehmen und gegebenenfalls Gelbkreuz-Kontamination
erfassen zu können.
Außerdem
wurden im Zelt-Headspace CAM-Messwerte erfasst.
-
Bei
beiden Versuchen zeigte das Zelt keine Anzeichen von Beschädigung oder
Schaumaustritt nach der Aktivierung der Dispersionsvorrichtung.
-
Was
die Wirksamkeit der Dekontamination beim Versuch mit dem Simulat
anbelangt, so wurden mit den CADS II- und CAM-Messungen in nächster Nähe des Zeltes
keine Anzeichen von G-Modus entdeckt. Bei der 5 Minuten dauernden
Hapsite-Messung zeigten sich keine Anzeichen von Diäthylmalonat.
-
Ähnlich zeigten
sich auch bei dem Versuch mit Kampfstoff in Nähe des Zeltes keine Anzeichen
von H-Modus. In der Headspace-Luft des Zeltes wurde kein Gelbkreuz
nachgewiesen. Wie jedoch 15 zeigt, konnte
bei den CAM-Untersuchungen eine signifikante H-Modus-Reaktion festgestellt werden,
die ein niedriges Referenz-Ionenpeak andeutet. Diese Reaktion wurde
sowohl durch Chromatographie als auch Massenspektral-Analyse (16-19b) einwandfrei auf chlorierte Stoffe zurückgeführt, die
vermutlich mit den chlorierten Lösungsmitteln
im Original-Gelbkreuzmuster für
militärische
Anwendungszwcke verwandt sind (18–19).
Es mag auch möglich
sein, dass aus den chlorinierten Alkanen durch Oxidation Dichlorethansäure gebildet
wurde, und zwar entweder durch die Explosion selbst oder durch die
Reaktion mit dem stark oxidierenden Dekontaminanten in der Schaumrezeptur.
-
Bei
beiden Versuchen in Schritt 3 wurde deutlich, dass die Schaumrezeptur
in der Lage war, sowohl den Blast zu unterdrücken - wie die intakte Zeltstruktur
nach Aktivierung zeigte-, als auch die Dekontamination zu bewirken
- wie das Fehlen von G-Kampfmittel-Simulat und Gelbkreuz-Kampfmittel
nach Aktivierung zeigte.
-
Beispiel 5
-
Eine
zweite schrittweise Erprobung wurde durchgeführt, wobei zwei Rezepturen
aus blastunterdrückendem
und dekontaminierendem Schaum angewandt wurden. Eine erste CB-dekontaminierende
blastunterdrückende
Schaumrezeptur enthielt 3% aktive Dekontaminatbestandteile, und
eine zweite oberflächendekontaminierende
Schaumrezeptur enthielt 6% aktive Dekontaminatbestandteile.
-
Schritt 1 - Dispersionsversuch
im Freien
-
Eine
mit DEM gefüllte
250-ml-Nalgenflasche wurde an einem Ringstand ca. 30 cm über dem
Boden und in 4 m Abstand von einem kleinen Blechgebäude befestigt.
Kontrollkarten wurden in Nähe
der Vorrichtung ausgelegt und an den Fassaden des Gebäudes angebracht,
um anzuzeigen, wie weit die dispergierte Flüssigkeit versprüht wird.
-
Nach
der Detonation wurden die Kontrollkarten untersucht. Sie zeigten
auf mindestens 20 m in Windrichtung von der Vorrichtung starke Anzeichen
von versprühten
Tröpfchen.
Der Blast erzeugte einen lauten Knall, der mindestens auf 200 m
Entfernung gut hörbar
war. Die bei der Untersuchung des Geländes eingesetzten CAMs zeigten
10 Minuten nach Dispersion des Simulats starke G-Modus-Reaktionen.
Eine mit dem Hapsite entnommene Luftprobe zeigte eine hohe Konzentration
eines einzigen Bestandteils, das anschließend als DEM identifiziert
wurde, wie aus dem Gesamtionen-Chromatogramm in Fig. ersichtlich
ist.
-
Die
verwendeten Dispersionsgeräte
waren deutlich in der Lage, Simulat im Versuchsgelände und über die
zum Messen der Kontamination eingesetzten Instrumente zu dispergieren,
die das G-Simulat DEM erfassen konnten.
-
Schritt 2 - Dekontamination
des Fahrzeugs
-
Ein
mit CARC bestrichener Mannschaftstransportpanzer (MTW) wurde in
einer mit Kunststoff ausgelegten Grube aufgestellt. Im Kreis um
die Grube wurden mit einem Detonationsabstand von ca. 5 m vier CADS-Stationen
angebracht. Mit dem Hapsite wurden Headspace-Luftproben aus einer
mit Gelbkreuz-Kampfstoff gefüllten
Flasche gemessen, wobei sich ein rekonstruiertes Ionen-Chromatogramm
mit Gesamtionen und Masse 109 zeigte (siehe 21). Anschließend wurde
bestätigt,
dass es sich dabei um Gelbkreuz mit sehr wenigen Unreinheiten handelte.
Eine Seite des MTW war mit ca. 75 ml Gelbkreuz bestrichen. Alle
CADS II-Stationen, insbesondere die in Windrichtung aufgestellten,
zeigten eine sofortige starke Reaktion in H-Modus, ein Hinweis auf
Gelbkreuzdampf. Dekontaminationsschaum (6%) wurde auf das Fahrzeug
aufgetragen, und danach wurde es mit langstieligen Bürsten geschrubbt
und 15 Minuten lang stehen gelassen.
-
Innerhalb
von einer Minute nach Auftrag des Schaumes kehrten die Reaktionen
der CADS-Stationen auf
die Ausgangswerte zurück – ein Anzeichen,
dass es keinen Gelbkreuzdampf mehr gab. Die Luft im Umkreis um die
Fahrzeuge wurde 10 Minuten nach dem Schaumauftrag mit CAMs gemessen,
wobei sich keine H-Modus-Reaktion zeigte. Eine während der Schrubbarbeiten mit
dem Hapsite erfasste Luftprobe ließ keinen Gelbkreuzdampf erkennen.
Nach 30 Minuten wurde das Fahrzeug mit Wasser gewaschen, und weitere
Untersuchungen bestätigten,
dass kein Gelbkreuzdampf mehr vorhanden war.
-
Schritt 3 - Zeltversuche
mit Blastunterdrückung
und Dekontamination
-
In
Schritt 3 wurden zwei Versuche durchgeführt, einer mit dem G-Kampfmittel
DEM und einer mit Gelbkreuz-Kampfmittel. In beiden Fällen wurde
eine mit Sprengmittel ausgerüstete
und mit Simulat oder Kampfmittel gefüllte 250-ml-Nalgenflasche am
Boden eines Containmentblechs angebracht und in einen 3,66 × 3,66 × 3,05 m
(12 × 12 × 10 Fuß) großen Holzrahmen
gesetzt, der mit einer Dampfsperre aus Polyäthylen abgedichtet war. In
dieser Umrahmung befanden sich zwei CAMs sowie Teile einer CADS-Station.
Außerdem
wurden rund um die Umrahmung im Abstand von ca. 5 m vier CADS-Stationen
angebracht. Alle CAMs befanden sich im G-Modus für den Simulatversuch und im
H-Modus für
den Gelbkreuzversuch.
-
Über die
Flasche wurde ein Zelt aus ballistischem Gewebe gespannt und mit
CB-dekontaminierendem sowie
blastunterdrückendem
Schaum gefüllt;
dann wurde die Flasche durch Fernauslösung detoniert.
-
In
beiden Fällen
blieb das Zelt intakt und behielt alles Material. Außerhalb
des Zelts war nur ein sehr leiser Detonationsknall hörbar. Headspace-Luftproben
aus dem Zelt und der Containment-Umrahmung wurden 10 Minuten nach
der Detonation mit tragbaren CAMS und mit dem Hapsite untersucht,
und die Headspace-Temperatur wurde gemessen. Eine halbe Stunde nach
der Detonation wurden weitere CAM-Untersuchungen durchgeführt.
-
Dann
wurde der Schaum aus dem Zelt in das Containmentblech abgeführt, und
CAM-Untersuchungen wurden
durchgeführt,
um das Vorhandensein residualer Simulat- oder Kampfstoffmengen festzustellen.
-
Die
innerhalb und außerhalb
der Containmentstruktur angebrachten CADS-Stationen oder CAMs erkannten
keine Simulat- oder Kampfstoffreaktion. Die im Headspace gemessenen
Temperaturen zeigten, dass sowohl der Explosions- als auch der Dekontaminationsvorgang
exothermisch waren.
-
Die
in 22 dargestellte GC/MS-Analyse mit dem Hapsite
ließ in
Headspace-Luftproben beim Simulatversuch eine geringe Menge an DEM
und Dichloräthylazetat
erkennen, das höchstwahrscheinlich
durch eine Reaktion zwischen DEM und dem chlorierten Oxidationsmittel
im Dekontaminanten entstanden war. Nach einer halben Stunde durchgeführte CAM-Untersuchungen des
abgeführten
Schaummaterials ließen
keine Anzeichen von DEM erkennen.
-
CAM-Untersuchungen
im Headspace beim Kampfmittelversuch zeigten eine starke H-Modus-Reaktion, wobei
anschließend
durch GC/MS-Analyse mit dem Hapsite bewiesen wurde, dass es sich
hier nicht um Gelbkreuz, sondern 1,2-Dichloräthan handelte (siehe 12).
Es wird vermutet, dass diese Verbindung ein Reaktionsprodukt des
Gelbkreuz-Kampfstoffs
mit dem chlorierten Oxidationsmittel im Dekontaminat darstellt. Nach
einer halben Stunde erneut über
dem ausgeführten
Schaum durchgeführte
CAM-Messungen ließen
keine Anzeichen von Gelbkreuzdampf erkennen.
-
Die
Schaumrezeptur ist offensichtlich in der Lage, einen Blast zu unterdrücken und
die dabei freigesetzten CB-Kampfmittel zu dekontaminieren.
-
Beispiele 6-9
-
Die
Beispiele 6 bis 9 dienen ausschließlich dem Zweck, die Eignung
gewisser Rezepturen zur Dekontamination verschiedener Kontaminationsarten
zu untersuchen. Dazu gehören
chemische Kampfmittel der Klassen G und V, Gelbkreuz-Kampfmittel,
biologische sporenbildende Kampfmittel und radioaktive Partikel.
-
Außerdem wurden
in den Beispielen 6-8 mit einem Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie-System (HPLC-System)
quantitative Analysen auf residuale Kampfmittel durchgeführt, um
die Reaktionsbestandteile zu trennen. Das Gerät war entweder mit einem HPLC-UV-Detektor
ausgerüstet,
der mit einem handelsüblichen Gaschromatographie-flammenphotometrischen
Detektor (FPD) mit Doppelflamme (von Varian Associates) in Serie
geschaltet war, oder nach Möglichkeit
mit einem 1100 LC-MS-System
von Hewlett-Packard, das mit einem Diodenarray-Spektrophotometer
UV-VIS und einem massenselektiven Detektor (MSD) ausgestattet war. Das
in den Reaktionen, zubereiteten Lösungen und um HPLC wurde destilliert
und deionisiert. Die Rezeptur für
Tensid/Schaum wurde zunächst
auf 32° C
erwärmt,
um Homogenität
zu gewährleisten.
Die CB-Kampfmittel und
das Simulat DFP wurden von der „Canadian Single Small Scale
Facility" der kanadischen
Verteidigungsforschungsanstalt Suffield (DRES) in Süd-Alberta
(Kanada) bzw. von der Firma Aldrich Chemical Company zur Verfügung gestellt.
Die Kalibrierlösung
für den
GB-Stamm wurde nach Gewicht in Acetonitril (AcCN) zubereitet, und
mehrere Verdünnungen
im Bereich von 25 bis 900 ng/μl
wurden für
die Kalibrierung der FDP-, UV- und MSD-Reaktionen
hergestellt. Die Stammlösungen
für die
anderen CW-Kampfmittel wurden volumetrisch in AcCN zubereitet und ähnlich für die Kalibrierung
verdünnt.
-
Falls
nicht anders angegeben, wurden die Proben in einem typischen Experiment
in 2,0 ml-Autosampler-Fläschchen
zubereitet. Der erste Zusatz bestand aus einer wässrigen Lösung mit dem Schaumbildner
und, falls erforderlich, dem Verschnittmittel. Darauf folgte Pufferkonzentrat,
dann das durch Zusatz des aktiven Bestandteils vorher separat zubereitete
Dekontaminations-Konzentrat - wasserfreies Natriumdichloroisocyanurat (SD)
- zu Wasser sowie Erwärmung
auf 29° C
mit 15–30
Minuten Rühren.
Schließlich
wurde der CB-Kampfstoff hinzugegeben,
wodurch die Nullzeit definiert wurde, und dann wurden zu festgesetzten
Zeiten aliquote Anteile unmittelbar in das LC-System injiziert.
Die Temperatur des Fläschchenhalters
wurde auf 25,0° C
gehalten. Die Bestandteile wurden mit einem Mini-Rührstab
gemischt. Für
jede FDP-Analyse wurden frische Proben zubereitet, um im Laufe der
Zeit Profile residualer Kampfmittelkonzentrationen zu erhalten,
und dieselben Lösungen wurden
anschließend
mit dem LC-MS-System analysiert.
-
Beispiel 6
-
Ebenfalls
mit Bezug auf 24 wurde die Wirksamkeit verschiedener
Dekontaminations-Rezepturen gegen
ausgewählte
Nervengase vom Typ G - GB, GA und GD - sowie gegen das Gelbkreuzgas
HD festzustellen. Die untersuchten Rezepturen bestanden aus einem
aktiven Bestandteil, einem Schaumbildner, einer anorganischen Puffermischung
und - wahlweise - Verschnittmittel, das dem bereits in der Schaumbildnermischung
enthaltenen hinzugefügt
wurde. Die Verschnittmittelwerte in 24 stellen
die zusätzliche
sowie die bereits im Schaumbildner vorhandene Menge dar.
-
Drei
Dekontaminations-Rezepturen wurden auf ihre Wirksamkeit gegen typische
G-Nervengase untersucht:
die schwächste
Rezeptur mit 3 Gew.-% SD, einem Puffer von Zweidrittelstärke sowie
einem Schaumbildner mit 1,3 Gew.-%; eine mittelstarke Rezeptur mit
6 Gew.-% SD, einem Puffer voller Stärke sowie 4,6 Gew.-% Schaumbildner
und einem zusätzlichen
Verschnittmittel von 6,9 bis 7,8 Gew.-%; eine Rezeptur voller Stärke mit
9 Gew.-% SD, einem Puffer voller Stärke, 4,8 Gew.-% Schaumbildner
und einem zusätzlichen
Verschnittmittel von 6,9 Gew.-%. Obwohl bei der Zubereitung der
Lösung
wasserfreies SD verwendet wurde, werden die prozentualen Anteile
in äquivalenten
Mengen von Dihydrat angegeben. Die für den Schaumbildner angegebenen
Gewichtsprozente stellen unverdünnten
Schaumbildner doppelter Stärke
dar. der 45,5 % Tensid enthält.
-
Zur
Standardisierung der Konzentrationen zwischen den Experimenten wurde
die Wirksamkeit in Prozent des residualen Kampfmittels errechnet.
-
Bei
Anwendung von 0.29 Gew.-% GB wurden bei den LC-FPD- oder LC-MS-Analysen
der Rezepturen schwächster
und mittlerer Stärke
(3 Gew.-% und 6 Gew.-% SD) keine Anzeichen von residualem Kampfmittel gefunden.
In jedem Fall war GB bereits zerstört, bevor die erste Probe entnommen
werden konnte (d.h. nach 0,43 bzw. 1,13 Minuten). Für die stärkste Rezeptur
(9 Gew.-% SD) wurde nur die LC-FPD-Analyse nach 1,78 Minuten durchgeführt, ohne
dass Kampfstoff gefunden wurde – ein
Anzeichen, dass das Kampfmittel innerhalb von 1,78 Minuten restlos
zerstört
worden war.
-
Bei
Anwendung von 0.29 Gew.-% GA wurden nur die Rezepturen schwächster und
mittlerer Stärke
(3 Gew.-% und 6 Gew.-% SD) bewertet. Die schwächste Rezeptur wurde in zwei
verschiedenen Experimenten untersucht. Im ersten Experiment mit
ca. 1,6 Gew.-% Schaumbildner zeigte die LC-FPD-Analyse, dass GA
innerhalb von 1,33 Minuten zerstört
wurde. Im zweiten Experiment mit ca. 1,8 Gew.-% Schaumbildner gab
es nach 1,07 Minuten (beim LC-FPD) bzw. 3,43 Minuten (beim LC-MS)
keine Anzeichen von GA mehr. Bei der Untersuchung der Rezeptur mittlerer
Stärke
mit 7,5 Gew.-% zusätzlichem
Verschnittmittel gab es nach 1.07 Minuten (beim LC-FPD) bzw. 3,35
Minuten (beim LC-MS) keine Anzeichen von GA mehr.
-
Bei
Anwendung von 0,29 % GD wurden auch nur die Rezepturen schwächster und
mittlerer Stärke bewertet.
Die Rezeptur voller Stärke
wurde nicht untersucht, da bereits mit den beiden schwächeren Rezepturen
Erfolg erzielt worden war. Die schwächste Rezeptur wurde untersucht,
und im Gegensatz zu den anderen beiden G-Kampfmitteln wurden hier
kleine Mengen an residualem GD in der Probe mit der kürzesten
Reaktionszeit beobachtet. Spezifisch waren laut Analyse mit dem
LC-FPD 5,0 % residualer Kampfstoff nach 1,07 Minuten zu beobachten,
und 0,5 % zeigten sich noch nach 4,77 Minuten, während der Kampfstoff laut Analyse mit
dem LC-MS nach 10 Minuten restlos verschwunden war.
-
Ähnliche
Resultate wurden bei Verwendung der Rezeptur mittlerer Stärke erzielt,
die 7,8 % zusätzliches
Verschnittmittel enthielten. Die vollständige LC-MS-Charakterisierung
der Peak-Elution des GD in einer GD-Stammlösung lässt vermuten, dass an diesem
Punkt eine Spur von GD-verwandtem Fremdstoff, Methylpinacolylmethylphosphonat,
ebenfalls eluierte und möglicherweise
zu dem bei kurzen Reaktionszeiten im HPLC-FP beobachteten residualen
Peak beigetragen hatte. Obwohl es also den Anschein hat, es sei
schwieriger, den GD-Kampfstoff zu zerstören als GB oder GA, ist die
schwächste
Rezeptur immer noch innerhalb der zulässigen Zeitgrenze sehr wirkungsvoll
gegen GD.
-
Bei
Anwendung von 0,27 Gew.-% HD wurden – ebenfalls aufgrund der bereits
erfolgreichen Versuche – nur
die Rezepturen von schwächster
und mittlerer Stärke
bewertet. Die schwächste
Rezeptur wurde in drei verschiedenen Experimenten auf Wirksamkeit
gegen HD geprüft.
Beim ersten Experiment gab es nach 2,67 bzw. 4.92 Minuten keine
Anzeichen des residualen HD-Kampfstoffs mehr (da die Reaktionslösungen aufgrund der
begrenzten Löslichkeit
des HD kräftiger
vermischt werden mussten als die anderen Kampfstoffe, war eine frühere Probenahme
nicht möglich).
Beim zweiten Experiment wurde nach 3,0 bzw. 62,1 Minuten kein residualer
HD-Kampfstoffs mehr nachgewiesen, aber 6,2 % des residualen HD schienen
nach 5,4 Minuten noch vorhanden zu sein, vorausgesetzt, dass es
sich beim Elutions-Peak tatsächlich
um HD handelte. Als Bestätigungstest
wurde ein drittes Experiment durchgeführt, wobei nach 3,65 bzw. 4,97
Minuten kein HD mehr nachgewiesen wurde.
-
Daraus
ist zu schließen,
dass selbst die schwächste
Rezeptur, die die Blastunterdrückungseigenschaft eines
Schaums am wenigsten beeinträchtigt,
gegen diese HD-Menge nach weniger als 2,7 Minuten vollständig wirksam
ist.
-
Die
Rezeptur mittlerer Stärke
wurde ebenfalls auf ihre Wirksamkeit gegen HD geprüft, wobei
sich nach 2,47; 5,27; und 53,3 Minuten kein HD mehr bemerkbar machte.
Es konnte keine Verifikation mit dem LC-MS durchgeführt werden,
da HD unter diesen Bedingungen nicht mit positivem API-ES erkannt
werden kann.
-
Beispiel 7
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Ebenfalls
unter Bezugnahme auf 25 wurde die Wirksamkeit mehrerer
Rezepturen gegen den Nervengas-Kampfstoff CX untersucht.
-
Die
Proben so wurden zubereitet wie unter Beispiel 6 beschrieben wurde.
Zwei Dekontaminations-Rezepturen wurden auf ihre Wirksamkeit gegen
den Nervengas-Kampfstoff VX untersucht: die schwächste Rezeptur (MILD = SCHWACH)
mit 3 Gew.-% SD, mit einem Puffer von Zweidrittelstärke sowie
einem Schaumbildner mit 1,3 Gew.-%; die Rezeptur von voller Stärke mit
9 Gew.-% SD, einem Puffer voller Stärke, sowie 4,8 Gew.-% Schaumbildner
und einem zusätzlichen
Verschnittmittel von 6,9 Gew.-%.
-
Kontrollrezepturen
wurden ebenfalls untersucht. Dazu gehörte eine Rezeptur, die nur
einen Puffer voller Stärke
sowie einen Schaumbildner (Puffer/Tensid) und eine Rezeptur, die
alle Ingredienzen des Dekontaminanten voller Stärke, aber keinen aktiven Bestandteil
enthielt (FS* ohne SD).
-
Um
die Konzentrationen zwischen den Experimenten zu standardisieren,
wurde die Wirksamkeit als Prozentsatz des residualen Kampfmittels
errechnet. Außerdem
wurde eine authentische Probe eines bekannten toxischen Hydrolyseprodukts
(Toxic Product) von VX, nämlich
S-(Diisopropylaminoäthyl-Thiophosphonsäure, synthetisiert
und mit LC-MS charakterisiert, damit es als Indikator der erfolglosen
Entgiftung des VX dienen konnte. Alle Reaktionsmischungen wurden
auf das Vorkommen dieser Verbindung untersucht; das Vorkommen signifikanter
Mengen wäre
ein ausreichender Grund gewesen, die Rezeptur als möglichen
Kandidaten für
die Dekontamination auszuschließen.
Die Ergebnisse werden in 25 zusammengefasst.
-
Bei
der ersten Bewertung wurde die aus Puffer und Schaumbildner bestehende
Kontrollre zeptur (Puffer/Tensid) in der niedrigen Konzentration
von VX (4 μl/ml)
untersucht. Nach sechs Tagen waren noch 42 % VX vorhanden, und eine
signifikante Menge des toxischen Produkts wurde nachgewiesen. Die
Kontrollrezeptur von voller Stärke
ohne den aktiven Bestandteil (FS* ohne SD) wurde gegen eine Konzentration
von 12 μl/ml VX
geprüft.
Auch hier fanden sich nach 125 Minuten sowie nach 6 Tagen noch signifikante
Mengen an VX und toxischen Produkten. Außerdem wurden nach 125 Minuten
VX-Tröpfchen
in der Lösung
nachgewiesen, woraus hervorging, dass in der Lösung VX-Saturationsstufen vorhanden
waren und dass VK nur langsam aus dem System entfernt werden konnte.
Wenn die Rezeptur voller Stärke
im Übermaß (18,2:1
aktive Spezies / VX) angewandt wurde, konnte das gesamte VX in weniger
als 7 Minuten zerstört
werden, wobei kein toxisches Produkt mehr nachzuweisen war.
-
Eine
extensivere Untersuchung der zeitlichen Wirksamkeit der schwächsten Rezeptur
wurde durchgeführt,
wobei die stöchiometrischen
Verhältnisse
der VX-Konzentrationen zu dem in der Lösung vorhandenen aktiven Chlorbestandteil
verschieden waren. Im niedrigsten Verhältnis (ca. 6:1) wurde keine
wirksame VX-Dekontamination erzielt, obwohl allerdings nur kleine
Spuren von toxischen Produkten nachweisbar waren. Wenn das Verhältnis andererseits
ca. 16–18:1
war, wurde die vollständige
Dekontamination ohne Bildung signifikanter Mengen an toxischem Produkt
erzielt. Wie in 25 dargestellt, ist die schwächste Rezeptur
bei einem Verhältnis
von 18,2:1 in weniger als elf Minuten vollständig wirksam. Eine ähnliche
Rezeptur, die im Verhältnis von
29:1 reagierte, war ähnlich
wirksam. Dies war jedoch höchstwahrscheinlich
auf die Tatsache zurückzuführen, dass
die mit dem LC-MS nachgewiesene Spur an der Nachweisgrenze für das angewandte
Verfahren liegt.
-
Beispiel 8
-
Es
wurde die Wirksamkeit der Schaumphasen-Entgiftung von Anthraxsporen
untersucht. Eine Suspension des Bacillus anthracis (Stamm Ames)
wurde einem Hitzeschock ausge setzt, wobei die vegetativen Zellen
abgetötet
wurden und nur die lebensfähigen
Sporen übrig
blieben. Kleine Metallplättchen,
die nach Art der Militärfahrzeuge
lackiert waren, wurden mit Äthanol
gereinigt und im Autoklaven sterilisiert. Auf jedes benutzte Plättchen wurden
200 μl Sporensuspension
aufgetropft, die als kleine Tröpfchen über die
Plättchenoberfläche verteilt
waren. Über
Nacht konnten die Plättchen
im biosicheren Schrank in einem Biocontainment-Labor Stufe 3 trocknen.
-
An
zwei verschiedenen Tagen wurden zwei Versuche mit frisch zubereiteten
Schaumrezepturen durchgeführt.
In jedem Versuch wurden zwei Plättchen
benutzt, eines zur Prüfung
der Dekontaminations-Rezeptur, und das andere zur Kontrolle. Jedes
Plättchen
wurde in eine 100-mm-Petrischale gelegt, gestützt, damit es nicht mit dem
Boden der Schale in Berührung
kam, und entweder mit dem erfindungsgemäßen Dekontaminations-Schaum
oder dem Kontrollschaum ohne die aktiven Dekontaminationsmittel-Bestandteile
bedeckt.
-
Der
Deckel der Petrischale wurde gewechselt und verdreht, um zu gewährleisten,
dass der Schaum jeweils das gesamte Plättchen berührt. Nach 30 Minuten wurde
jedes Plättchen
mit der Pinzette aus der Petrischale genommen, mit sterilem PBS
gespült,
und dann wurde die gesamte Oberfläche mit einem sterilen Spürtupfen
zweimal abgetupft. Der Tupfen wurde in 5 ml Heart-Infusionsbouillon
gelegt und gewirbelt.
-
In
beiden Versuchen wurden 200 μl
saubere Bouillon von dem mit dem Dekontaminations-Schaum behandelten
Plättchen
und 200 μl
einer 1 × 10–4-Verdünung der
Bouillon von dem mit dem Kontrollschaum behandelten Plättchen jeweils
auf vier Blutagar-Plättchen
aufgetragen. Die Plättchen
wurden über
Nacht bei 37° C
bebrütet.
Die am folgenden Tag beobachteten koloniebildenden Einheiten (CFU
= Colony Forming Units) werden in Tabelle II dargestellt. Die Kontrollschaum-Ergebnisse
werden auf 104 multipliziert dargestellt,
um der 10–4-Verdünnung zu
entsprechen.
-
Die
Versuche 1 und 2 zeigen, dass im Durchschnitt nur 0,0108 % bzw.
0,00109 % des ursprünglichen Materials
auf den mit Dekontaminations-Schaum behandelten Plättchen lebensfähig geblieben
war, dass also nach 30 Minuten der einfachen Berührung mit dem Dekontaminations-Schaum
99,989 % bzw. 99,999 % abgetötet
waren.
-
Tabelle
II Versuche zur Dekontamination von Anthraxsporen
-
Beispiel 9
-
Unter
Bezugnahme auf 26 wurde die Wirksamkeit der
einen Variante untersucht, in welcher der Schaumbildners allein
die Dekontamination radioaktiver Stäube von der Außenfläche eines
Panzerfahrzeugs bewirken soll. Das Fahrzeug, ein französischer
Mannschaftstransportpanzer AMX-10, wurde dadurch kontaminiert, dass
seine Außenfläche mit 140La particles (100–200 μl) bespritzt wurde, um eine
Oberflächen-Kontamination
zu simulieren, die beim Fahren über
kontaminiertes staubiges Gelände
entstehen könnte.
Die angewandte Dekontaminations-Rezeptur mit dem Schaumbildner Silv-Ex
wurde auf die Fahrzeugoberfläche
mit einem motorangetriebenen Druckwäscher aufgetragen, der mit
einer Schaumeinspritzdüse
jener Art versehen war, die normalerweise für Brandbekämpfungs-Schaum Verwendung findet. Nach Auftrag
des Dekontaminationsmittels wurde das Fahrzeug unter einen Messfühlerrahmen
geschleppt, wo an seiner Außenfläche Strahlungsmessungen
durchgeführt
werden konnten. Wie 15 zeigt, lag der im Fahrzeuginneren
beim ersten Versuch gemessene Strahlungspegel im Bereich von 30
mRem/std. Nachdem das Fahrzeug zum Dekontaminationsplatz geschleppt
und mit dem Auftragen begonnen wurde, ging der nachgewiesene Strahlungspegel signifikant
zurück
(auf ca. 11 mRem/std.), wahrscheinlich aufgrund der Schaumlagen,
die beim Auftragen von den Seiten des Fahrzeugs abfielen. Der Strahlungspegel
wurde im Laufe der Dekontamination flacher, wahrscheinlich weil
residuale Partikel an Stellen des Fahrzeugs blieben, wo der Schaum
nicht leicht abtropfen konnte (Dach, Ritzen). Bei Beginn der Spülung des
Fahrzeugs mit Wasser ging der Strahlungspegel noch mehr zurück (auf
ca. 6 mRem/std), wahrscheinlich weil manche der verbliebenen radioaktiven
Partikel abgespült
wurden. Eine Grafik der an der Außenfläche des Fahrzeugs emittierten,
mit einem Rahmen von 80 Sonden gemessenen Strahlung bestätigte, das
die Strahlung durch Dekontamination mit dem auf Silv-Ex beruhenden
Dekontamination ganz erheblich reduziert worden war.
-
Bei
einem folgenden Versuch wurde dasselbe Fahrzeug auf einen Pegel
von ca. 45 mRem/std kontaminiert. Während das kontaminierte Fahrzeug
zum Dekontaminationsplatz geschleppt wurde, wurde festgestellt,
dass ein signifikanter Rückgang
der Radioaktivität
zu verzeichnen war. So stark war der Rückgang, dass der Versuch abgebrochen
wurde. Es war offensichtlich, dass die Außenfläche, die in einem früheren Versuch gereinigt
worden war, die aufgespritzen radioaktiven Partikel nicht mehr annahm.
Mit anderen Worten: Die Fläche
war entfettet und gründlich
entstaubt worden, wodurch Anlass zu der Annahme entsteht, dass dies
bei der Anwendung einer Rezeptur einen weiteren Vorteil darstellt.
-
In
einer verwandten Untersuchung, bei der Farbplättchen kontaminiert und anschließend durch Schrubben
dekontaminiert wurden, wurde beobachtet, dass das Standardverfahren
für die
Dekontamination radioaktiver Partikel zu einem niedrigen Pegel von
0,55 mRem/std führte,
während
die Strahlung bei Dekontamination mit dem auf Silv-Ex beruhenden
Dekontaminations-Schaum nach einer Anwendung auf einen Pegel von
0,33 mRem/std und nach der zweiten Anwendung auf 0,22 mRem/std,
reduziert werden konnte, wobei diese beiden Werte besser die beim
Standardverfahren für
diese Gefahr erzielten Werte übertreffen.
-
Substitute Sheet (Rule
26) = Zusatzblatt (Regel 26)
-
Fig. 1
-
Versuche mit
chemischen Simulaten
-
Minuten
-
- Ausgangswert 1
- Letaldosis von Sarin nach 1 min Einwirkung
- Test 2
- Ausgangswert 2
- Test 1
- Test 3
-
Fig. 2
-
Versuche mit
chemischen Simulaten
-
Minuten
-
- Lethaldosis von Sarin nach 1 min Einwirkung
- Test 2
- Test 1
- Test 3
-
Fig. 3
-
Versuche mit
biologischen Simulaten
-
Minuten
-
- Ausgangswert 1
- Test 2
- Ausgangswert 2
- Test 3
- Test 1
-
Fig. 4
-
Überdruck-Tests
-
Abstand von
den IBCDD-Messgeräten
-
- Ausgangswert 1
- Test 1
- Ausgangswert 2
- Test 2
-
Fig. 5
-
Versuche mit chemischen
Simulaten (Versuchskammer) - Vorrichtung 1
-
Minuten
-
- Ausgangswert in Versuchskammer mit Vorrichtung 1
- Testvorrichtung 2
- Letaldosis von Sarin nach 1 min. Einwirkung
-
Fig. 6
-
Überdruckdaten (Versuchskammer)
- Vorrichtung 1
-
Abstand von der Ladung
(m)
-
- Ausgangswert in Versuchskammer mit Vorrichtung 1
- Testvorrichtung 2
-
Fig. 7
-
Versuche mit chemischen
Simulaten (Versuchskammer) - Vorrichtung 1
-
Probenehmer-Nr.
-
- Ausgangswert auf Schießstand
mit Vorrichtung 2
- Testvorrichtung 2 (alle Werte < 1
mg/m3)
- Letaldosis von Sarin bei 1 min. Einwirkung
-
Fig. 8
-
- Bogen von 60 Grad
- DAAMS-Tube als
- Probenehmer
- Testvorrichtung
- Windrichtung
-
Aufstellung auf dem Schießstand mit
DAAMS-Tube als Probenehmer
-
Fig. 9
-
Überdruckdaten (Schießstand)
- Vorrichtung 2
-
Abstand in m
-
- Ausgangswert (Schießstand
mit Vorrichtung 2)
- Testvorrichtung 2 (alle Werte <0,07
kgf/cm2)
-
Fig.10
-
Versuche mit chemischen
Simulaten (Schießstand)
- Vorrichtung 3 (Werkzeugkasten aus Metall)
-
Probenehmer-Nr.
-
- Ausgangswert auf Schießstand
mit Vorrichtung 2 (> 80
mg/m3)
- Letaldosis von Sarin bei 1 min. Einwirkung
- Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 115 g C-4 (alle
Werte < 3 mg/m3)
- Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 230 g C-4 (alle
Werte < 2 mg/m3)
- Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 345 g C-4
-
Fig. 1
-
Überdruckdaten (Schießstand)
- Vorrichtung 3 (Werkzeugkasten aus Metall)
-
Abstand von den IBCDD-Messgeräten (m)
-
- Ausgangswert auf Schießstand
mit Vorrichtung 2 - Werkzeugkasten aus Metall
- Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 115 g C-4 (alle
Werte < 0,07 kgf/cm2)
- Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 230 g C-4 (alle
Werte < 0,07 kgf/cm2)
- Testvorrichtung 3 / Werkzeugkasten aus Metall, 345 g C-4 (alle
Werte < 0,07 kgf/cm2)
-
Fig. 12
-
- Diäthylmalonat
- Blastschutz-Versuche
- Offene Dispersion von Simulat
- Masse 115
-
Hapsite-Prüfung der
Anbringung von DEM-Simulat nach Sprengstoff-Dispersion
-
Fig. 13
-
(M) Propandisäure, Diäthylester
-
?(T) Spezifikation 128;
Prüfung
02, Hintergrund 110
-
- 1 (M) Propandisäure, Diäthylester
- 2 (M) Butandisäure,
Methyl-, bis(1-Methylpropyl)ester
- 3 (M) t-Butyläthylmalonat
- 4 (M) Propandisäure, Äthyl-, bis(1-Methylpropyl)ester
- 5 (M) Triäthylmethantricarboxylat
- 6 (M) Propandisäure,
Dimethyl-, bis(1-Methylpropyl)
- 7 (M) Diäthyl-tert-butylmalonat
- 8 (M) Äthylmalonsäure-Dibutylester
- 9 (M) Methyl 3-((methylsulphonyl)acetyl)propanat
- 10 (M) Pentandisäure,
bis(1-Methylpropyl)ester
- 11 (M) Propan, 1-nitro-2-(propenylthio)-
- 12 (M) Diäthyl
sec-bulylmalonat
- 13 (M) Lyxopyranose, 2,3,4-tri-O-Methyl-1-O-(Trimethylsi...)
- 14 (M) 2,4-Hexadiendisäure,
2-fluoro-
-
Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse
- Simulatdispersions-Versuch
-
Fig. 14
-
- Blastschutz-Versuche
- Quellen-Chemikalie - APC-Dekontaminations-Versuch
- Masse 109
- Gelbkreuz
- In Nähe
des mit Gelbkreuz-Kampfstoff kontaminierten Fahrzeugs entnommene
Luftprobe
-
Fig. 15
-
(M) Bis(2-Chloräthyl)sulfid
-
?(T) Spezifikation 48;
Prüfung
202, Hintergrund 15
-
- 1 (M) Bis(2-Chloräthyl)sulfid
- 2 (M) 4-Chlor2,4-Dithiahexan-2,2-Dioxyd
- 3 (M) 1-Propan, 3,3,3-Trichlor-
- 4 (M) Butan, 1,2,3,4-Tetrachlor-
- 5 (M) 1-Propan, 1,2,3-Trichlor-
- 6 (M) 1-Propan, 1,1,3-Trichlor-
- 7 (M) Cyclopropan, 1,1-Dichlor-2-2-(methylthio-)
- 8 (M) Butan, 1,2,2,4-Tetrachlor-
- 9 (M) 1-Pentan, 1,1,5-Trichlor-
- 10 (M) Alanin, N-Isopropyl-3-(Isopropylthio-)-, Isopropyl
- 11 (M) Propan, 1,1,1,3-Tetrachlor-
- 12 (M) Benzol, (Fluormethyl)-
- 13 (M) 1,2-Äthanoldiol-Dimethansulfonat
- 14 (M) Propan, 3,3,3-Trichloro-2-Methyl-
-
Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse
von Gelbkreuz als Kampfstoff bei den Fahrzeug-Dekontaminationsversuchen
-
Fig. 16
-
- Blastschutz-Versuche
- Nach APC-Dekontamination
- Masse 109
- Masse 63
-
Nach Dekontamination des
Fahrzeugs entnommene Luftprobe zeigt, dass keine Gelbkreuzdämpfe vorhanden sind
-
Fig. 17
-
- Blastschutz-Versuche
- H-Ausbreitung
- Masse 64
- Dichloressigsäure
- 1,2-Dichloräthan
- Masse 109
-
Hapsite-Prüfung der
Luft im Zelt-Headspace nach Gelbkreuz-Dispersion
-
Fig. 18a
-
- ABC-Kursus für
AB-Offiziere
- Kampfstoffquelle
- Fahrzeug-Dekontaminationsversuch
- Masse 120
- Dithian
- Masse 109
- Gelbkreuz
-
Dampfanalyse des bei DRES-ABC-Übungen angewandten
Gelbkreuz-Kampfstoffs
-
Fig. 18b
-
- Masse 166
- Tetrachloräthan
- Hexachloräthan
- Masse 83
- 1,1,2,2,-Tetrachloräthan
- Masse 168
-
Bei der Dampfanalyse des
Gelbkreuz-Kampfstoffs zeigten sich zusätzliche Lösungsbestandteile
-
Fig. 19a
-
(M) Bis(2-Chloräthyl)sulfid
-
?(T) Spezifikation 522;
Kampfstoff 04, Hintergrund 508
-
- 1 (M) Bis(2-Chloräthyl)sulfid
- 2 (M) 1-Propan, 3,3,3-Trichlor
- 3 (M) Butan, 1,2,3,4-Tetrachlor-
- 4 (M) 1-Propan, 1,1,3-Trichlor-
- 5 (M) 4-Chlor2,4-Dithiahexan-2,2-Dioxyd
- 6 (M) Butan, 1,2,2,4-Tetrachlor-
- 7 (M) 1-Pentan, 1,1,5-Trichlor-
- 8 (M) 1-Propan, 1,2,3-Trichlor-
- 9 (M) p-Fluoräthylbenzol
- 10 (M) Benzol, (Fluormethyl)-
- 11 (M) Dimethyl-1-silacyol0-2,4-Hexadien
- 12 (M) Cyclopropan, 1,1-Dichlor-2-2-(methylthio-)
- 13 (M) Propansäure,
3-Chlor-, Äthylester
- 14 (M) Essigsäure
(4-Hydroxyphenolische)-
-
Ergebnisse der Massenspektraldaten-Analyse
von Gelbkreuz als Quellen-Kampfstoff
-
Fig. 19b
-
(M) 1,4-Dithian
-
?(T) Spezifikation 262;
Kampfstoff 04, Hintergrund 251
-
- 1 (M) 1,4-Dithian
- 2 (M) 1.3-Dithian
- 3 (M) Äthan,
1,2-bis(Methylthio)-
- 4 (M) Propansäure,
3-(Methylthio)-
- 5 (M) Benzolsäure,
2-Hydroxy-, Phenylester, Ion(1-)
- 6 (M) Essigsäure
(äthylthio)-
- 7 (M) Propansäure,
2-Mercapto-, Methylester
- 8 (M) Propansäure,
3-Mercapto-, Methylester
- 9 (M) 2-Methyl-1,3-Dithiacyclopentan
- 10 (M) Äthanol,
2m2-(1,2-Ätheno..?..ylbis(thio))bis-
- 11 (M) Silianol, Trimethyl-, Nitrat-
- 12 (M) 2-(Propylthio)äthanol
- 13 (M) Aminohippursäure
- 14 (M) Äthanthiol,
2,2-Thiobis-
-
Fig. 19c
-
(M) Äthan, Hexachloro-
-
?(T) Spezifikation 282;
Kampfstoff 04, Hintergrund 276
-
- 1 (M) Äthan,
Hexachlor-
- 2 (M) Methansulfonylchlorid, trichlor-
- 3 (M) 2-Propanon, 1,1,1,3,3,3-Hexachlor-
- 4 (M) Pyrazin, Tetraphenyl-
- 5 (M) Essigsäure,
Trichloro-, Anhydrid-
- 6 (M) Carbontetrachlorid
- 7 (M) Propan, 1,1,1,2,2,3-Hexachlor0-3,3-Difluoro-
- 8 (M) Dichloro((trichloromethyl)thio)methansulfenyl c
- 9 (M) Methan, Trichloronitro-
- 10 (M) Propan, 1,1,2-Tribromo-
- 11 (M) 6-Chloromethyl-5-Methyliden-anti-3-nortricycia-
- 12 (M) Silan, Dichlorofluoromethyl-
- 13 (M) Methan, Bromotrichlor-
- 14 (M) Tetrachloroäthylen
-
Massenspektralanalyse
des Dampfes des Quellen-Kampfstoffs-Chlorierte Alkane
-
Fig. 19
-
(M) Äthan, 1.1.2.2-Tetrachloro-
-
?(T) Spezifikation 93;
Kampfstoff 04, Hintergrund 85
-
- 1 (M) Äthan,
1,1,2,2-Tetrachlor-
- 2 (M) Propanon, 1.1.3.3-Tetrachlor-
- 3 (M) 1.4-Methanocyclopropa(3,4)cyclopental(1,2-c)fura
- 4 (M) 3,4-Dihydrothiano-(3,4-b)-5-carboxythiophen
- 5 (M) Äthan,
1,2,2-Trichloro-1,1-difluoro-
- 6 (M) Äthan,
1,1,2-Trichlor-
- 7 (M) Äthan,
1,2,2-Trichloro-2-Fluoro-
- 8 (M) Chloroform
- 9 (M) Äthan,
1,1-Dichloro-2,2-Difluoro-
- 10 (M) Azetylchlorid, dichlor-
- 11 (M) 3,6-Cyclohexadien-1,2-Dion, 5-(Hydroxymethyl)
- 12 (M) Cyclopentanpropansäure
- 13 (M) Essigsäure,
Dichloro-, Methylester
- 14 (M) beta-D-Glucopyranose, 4-O-beta-D-Galactopyr
-
Fig. 20
-
- Blastschutz-Versuche – offene
Dispersion
- Masse 115
-
Fig. 21
-
- Blastschutz-Versuche – Kampfstoffprobe
- Masse 109
- Gelbkreuz
-
Fig. 22
-
- Luftprobe aus dem Zelt-Headspace – 10 Minuten
- Dichloräthylazetat
- DEM
- Masse 115
-
Fig. 23
-
- Luftprobe aus dem Zelt-Headspace
- HD-Neutralisierung – 10
Minuten
- 1,2-Dichloräthan
- Masse 109
-
Fig. 24
-
- [links nach rechts:]
- Untersuchter Kampfstoff
- Gew.-% Kampfstoff
- Gew.-% SD
- SD / Kampfstoff
- Pufferstärke
- Gew.-% Schaumbildner / Tensid
- Gew.-% Verschnittmittel
- Zeit (min)
- Gew.-% Rest
- überwachte
LC-MS-Ionen
-
Fig. 25
-
- [links nach rechts:]
- Rezeptur
- Puffer / Tensid
- VX
- uL/mL Molarverhältnis
gewogene mg
- SD/VX
- Reaktionszeit
- (min)
- Residual-VX
- Produkt
- toxisch?
- Anmerkungen
- VX-Tropfen verflüssigen
sich nicht
- wo/SD = ohne SD YES = Ja NO = Nein Trace = Spur
- 6 days = 6 Tage
- Mild = schwach
- *Volle SD-Stärke
von 9 %
-
Fig. 26
-
Dekontamination nuklearer
Partikel
-
- Ende der Dekontamination
- Zum Dekontaminationsstand gefahren
- Anfang / Ende des Schaumspritzens
- Anfang / Ende des Wasserspritzens
-
Fahrzeug vom Dekontaminationsstand
weggefahren
-
Vergangene Zeit (min)
-
- s1. Dekontamination, Schaum, Wasser
- 2. Dekontamination, nur Wind
- [linker Rand:] Dosisrate (mRem/std)