RU2480730C1

RU2480730C1 - Device for measuring dispersity and volumetric activity of aerosol and gaseous fractions of radioactive ruthenium

Info

Publication number: RU2480730C1
Application number: RU2011147487/05A
Authority: RU
Inventors: Александр Георгиевич Цовьянов; Андрей Игоревич Ризин; Давид Ефимович Фертман; Андрей Евгеньевич Карев; Ольга Ивановна Камарицкая
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-04-27

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: device consists a cascade impactor and a reactor arranged in series, as well as a container for a reactant which reduces RuO₄ to RuO₂ which is connected to the reactor. The reactor is a container having two nozzles at its inlet: a nozzle for feeding the minor part of the gas stream ranging from 0.8% to 1.0% into the container with the reactant and a nozzle for feeding vapour of the reactant from the container into the reactor. At the reactor output there is a filter which traps RuO₂ and a mesh which prevents rapture of the filter. The bottom part of the reactor is fitted with a nozzle for connecting a flow agitator.

EFFECT: design of an efficient, cheap and compact device for simultaneous measurement of volumetric activity and dispersity of the aerosol and gaseous fractions of radioactive ruthenium.

4 cl, 6 dwg, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к устройствам для дисперсного анализа и одновременного измерения объемной активности аэрозольной и газовой фракций радиоактивных аэродисперсных систем, содержащих радиоактивный рутений, оно может быть использовано в промышленности и для санитарно-гигиенической оценки воздушной среды, а также для оценки эффективности работы пылеулавливающего оборудования и средств индивидуальной защиты (СИЗ) органов дыхания.The invention relates to devices for disperse analysis and simultaneous measurement of the volumetric activity of aerosol and gas fractions of radioactive aerodispersion systems containing radioactive ruthenium, it can be used in industry and for sanitary-hygienic assessment of the air environment, as well as to evaluate the efficiency of dust collecting equipment and individual means protection (PPE) of the respiratory system.

Радионуклиды рутения (Ru-103, Ru-106) способны проникать через защитные оболочки ядерно-энергетических установок и в выбросах находятся в аэрозольном и газообразном состоянии. В атмосферном воздухе аэрозоли радиоактивного рутения могут сопровождаться газообразной четырехокисью рутения RuO₄, так как температура плавления RuO₄ равна 25,4°C [1]. В воздух производственных помещений и окружающую среду радиоактивный рутений может попадать как в виде RuO₂, так и в виде RuO₄. Двуокись рутения RuO₂ является твердым веществом, и ее обычно улавливают посредством фильтрации. Четырехокись рутения RuO₄ может присутствовать в воздушной среде в виде газовой и аэрозольной фракций, находящихся в нестабильном равновесии. Для определения объемной активности пробы, содержащей радиоактивный рутений, необходимо измерение его активности во всех агрегатных состояниях одновременно.Ruthenium radionuclides (Ru-103, Ru-106) are able to penetrate the protective shells of nuclear power plants and are in an aerosol and gaseous state in emissions. In atmospheric air, aerosols of radioactive ruthenium can be accompanied by gaseous ruthenium tetroxide RuO ₄ , since the melting point of RuO ₄ is 25.4 ° C [1]. Radioactive ruthenium can enter the air of industrial premises and the environment both in the form of RuO ₂ and in the form of RuO ₄ . Ruthenium Dioxide RuO ₂ is a solid and is usually captured by filtration. Ruthenium tetroxide RuO ₄ may be present in air in the form of gas and aerosol fractions in unstable equilibrium. To determine the volumetric activity of a sample containing radioactive ruthenium, it is necessary to measure its activity in all states of aggregation simultaneously.

Известен способ улавливания рутения, содержащегося в газовых выбросах, и устройство для его осуществления, запатентованный французской фирмой «КОМПАНИ ЖЕНЕРАЛЬ ДЕ МАТЬЕР НЮКЛЕЭР» [2]. Согласно этому способу четырехокись рутения улавливается за счет ее химического восстановления до двуокиси рутения при взаимодействии с раствором или водной пастой, содержащими, по меньшей мере, один полимер алкиленгликоля и/или, по меньшей мере, один сополимер алкиленгликоля, в котором алкилен или алкилены содержат от 2 до 6 атомов углерода. Способ согласно изобретению может применяться либо в установке для промывки газов, либо для изготовления патрона для улавливания рутения. Такой патрон может содержать подложку, образованную волокнами, или стекловатой, или стальным волокнистым материалом, на которую наносят раствор или пасту. Способ и устройство изначально предназначены для использования в стационарных вентиляционных очистительных комплексах. Кроме того, этот способ не позволяет количественно оценить соотношение аэрозольной и газовой составляющих радиоактивного рутения в воздухе.A known method of trapping ruthenium contained in gas emissions, and a device for its implementation, patented by the French company "GENERAL DE MATIER NUCLEER" [2]. According to this method, ruthenium tetroxide is captured by its chemical reduction to ruthenium dioxide when reacted with a solution or aqueous paste containing at least one alkylene glycol polymer and / or at least one alkylene glycol copolymer in which alkylene or alkylene contains 2 to 6 carbon atoms. The method according to the invention can be used either in a gas flushing plant or for the manufacture of a cartridge for trapping ruthenium. Such a cartridge may comprise a substrate formed by fibers, or glass wool, or steel fiber material onto which a solution or paste is applied. The method and device were originally intended for use in stationary ventilation cleaning complexes. In addition, this method does not allow to quantify the ratio of aerosol and gas components of radioactive ruthenium in the air.

Известен способ измерения количества летучего рутения, согласно которому газ, содержащий RuO₂ и RuO₄, из основного трубопровода отводится в пробоотборную трубу, газовая проба под действием вакуумного насоса направляется на 1-й фильтр для осаждения, содержащегося в ней RuO₂, затем к пробе добавляется восстановитель (газ NO), и она направляется на 2-й фильтр для осаждения вновь образовавшегося RuO₂, затем проба через измеритель расхода газа возвращается в основной трубопровод, количество осажденного RuO₂ на обоих фильтрах определяется инструментально [3]. Этот способ позволяет количественно оценить соотношение аэрозольной и газовой составляющих радиоактивного рутения в воздухе, но его недостатком является неудобство работы с газообразной и токсичной окисью азота и возвращение пробы, содержащей окислы азота, в основной трубопровод, кроме того, для реализации данного способа предполагается использование стационарного оборудования, причем способ предназначен только для исследования производственных газов.There is a method of measuring the amount of volatile ruthenium, according to which a gas containing RuO ₂ and RuO _{4 is} discharged from the main pipeline into a sampling pipe, a gas sample is directed by a vacuum pump to the 1st filter to precipitate the RuO ₂ contained in it, then to the sample a reducing agent is added (NO gas), and it is sent to the 2nd filter to precipitate the newly formed RuO ₂ , then the sample through the gas flow meter is returned to the main pipeline, the amount of deposited RuO ₂ on both filters is determined by the instrument linen [3]. This method allows you to quantify the ratio of the aerosol and gas components of radioactive ruthenium in the air, but its disadvantage is the inconvenience of working with gaseous and toxic nitric oxide and the return of the sample containing nitrogen oxides to the main pipeline, in addition, for the implementation of this method, the use of stationary equipment moreover, the method is intended only for the study of industrial gases.

Известен каскадный импактор по патенту РФ №2239815 [4], обеспечивающий дисперсный анализ аэрозолей. К достоинствам данного устройства можно отнести компактность и дешевизну. При пониженной температуре окружающей среды, используя каскадный импактор, можно достаточно точно определять объемную активность проб воздуха, представляющих собой аэродисперсные системы, содержащие радиоактивный рутений. Однако, когда с повышением температуры окружающей среды увеличивается количество газообразного радиоактивного рутения в воздухе, точность определения объемной активности падает, т.к. происходит проскок газообразного RuO₄. Таким образом, к недостаткам данного устройства относится невозможность определения в пробе объемной активности газовой фракции радиоактивного рутения.Known cascade impactor according to the patent of the Russian Federation No. 2239815 [4], providing disperse analysis of aerosols. The advantages of this device include compactness and cheapness. At low ambient temperatures, using a cascade impactor, it is possible to accurately determine the volumetric activity of air samples, which are aerodispersion systems containing radioactive ruthenium. However, when the amount of gaseous radioactive ruthenium in the air increases with increasing ambient temperature, the accuracy of determining volumetric activity decreases, because a slip of gaseous RuO ₄ occurs. Thus, the disadvantages of this device include the inability to determine the volumetric activity of the gas fraction of radioactive ruthenium in the sample.

Целью изобретения является создание эффективного, дешевого и компактного устройства для дисперсного анализа и одновременного измерения объемной активности аэрозольной и газовой фракций радиоактивного рутения, а также способа, для осуществления которого используется данное устройство. Для достижения поставленной цели предлагается устройство, состоящее из расположенных последовательно каскадного импактора и реактора и присоединенной к реактору емкости для реагента, восстанавливающего RuO₄ до RuO₂. Каскадный импактор содержит корпус и каскадные элементы. Он применяется для анализа дисперсности и определения объемной активности аэрозольной фракции радиоактивного рутения (обеспечивает получение образцов для исследования на гамма-спектрометрической установке). С помощью реактора, в котором газообразный RuO₄, содержащийся в пробе, восстанавливается до RuO₂, определяется объемная активность радиоактивного рутения в газовой фракции. Реактор представляет собой полую емкость, на входе в которую расположены два штуцера: штуцер для подачи незначительной части газового потока в емкость с реагентом и штуцер для подачи паров реагента из емкости в реактор. На выходе из реактора находится фильтр, улавливающий образовавшийся RuO₂, и сетка, предотвращающая разрыв фильтра. Активность радиоактивного рутения, осажденного на фильтре, определяется с помощью той же гамма-спектрометрической установки. С помощью устройства фактически реализуется технология, которая включает, во-первых, отделение аэрозольной фракции от газовой инерционным осаждением на каскадных элементах импактора, во-вторых, химическое преобразование газовой составляющей аэродисперсной системы в дисперсную фазу путем ввода паров реагента в газовый поток, в-третьих, осаждение полученных частиц RuO₂ на фильтр. В качестве реагента может использоваться этанол, поскольку известно, что RuO₄ активно взаимодействует с этанолом, при этом образуется RuO₂ и продукты окисления этанола [5]. Предлагаемое устройство может быть использовано как в промышленности, так и для санитарно-гигиенической оценки воздушной среды. Кроме того, оно может применяться для оценки эффективности работы в различных условиях пылеулавливающего оборудования и средств индивидуальной защиты органов дыхания по отношению к аэродисперсным системам, содержащим радиоактивный рутений.The aim of the invention is the creation of an effective, cheap and compact device for dispersion analysis and simultaneous measurement of volumetric activity of aerosol and gas fractions of radioactive ruthenium, as well as the method for which this device is used. To achieve this goal, a device is proposed that consists of a cascade impactor and a reactor arranged in series and a tank for a reagent reducing RuO ₄ to RuO ₂ connected to the reactor. A cascade impactor comprises a housing and cascade elements. It is used to analyze the dispersion and determine the volumetric activity of the aerosol fraction of radioactive ruthenium (provides samples for research on a gamma spectrometric setup). Using a reactor in which gaseous RuO ₄ contained in the sample is reduced to RuO ₂ , the volumetric activity of radioactive ruthenium in the gas fraction is determined. The reactor is a hollow tank, at the entrance to which there are two fittings: a fitting for supplying an insignificant part of the gas stream into the tank with the reagent and a fitting for feeding the vapor of the reagent from the tank to the reactor. At the outlet of the reactor there is a filter that traps the resulting RuO ₂ and a mesh that prevents filter rupture. The activity of radioactive ruthenium deposited on the filter is determined using the same gamma spectrometric setup. The device actually implements a technology that includes, firstly, separating the aerosol fraction from the gas by inertial deposition on the cascade elements of the impactor, secondly, chemically transforming the gas component of the aerodisperse system into the dispersed phase by introducing reagent vapors into the gas stream, and thirdly , deposition of the obtained particles of RuO ₂ on the filter. Ethanol can be used as a reagent, since it is known that RuO ₄ actively interacts with ethanol, while RuO ₂ and ethanol oxidation products are formed [5]. The proposed device can be used both in industry and for sanitary-hygienic assessment of the air environment. In addition, it can be used to evaluate the performance under various conditions of dust-collecting equipment and personal respiratory protection in relation to aerodispersion systems containing radioactive ruthenium.

На фиг.1 изображено устройство для измерения дисперсности и объемной активности аэрозольной и газовой фракций радиоактивного рутения, общий вид; на фиг.2 - соединение импактора с верхней конической частью реактора; на фиг.3 - схема компоновки нижней части реактора; на фиг.4 - схема подключения устройства; на фиг.5 - схема компоновки импактора; на фиг.6 - график функции распределения активности по аэродинамическим диаметрам.Figure 1 shows a device for measuring the dispersion and volumetric activity of aerosol and gas fractions of radioactive ruthenium, General view; figure 2 - connection of the impactor with the upper conical part of the reactor; figure 3 is a layout diagram of the lower part of the reactor; figure 4 - connection diagram of the device; figure 5 - layout of the impactor; figure 6 is a graph of the distribution function of activity over aerodynamic diameters.

Предлагаемое устройство для измерения дисперсности и объемной активности аэрозольной и газовой фракций радиоактивного рутения (фиг.1-3) состоит из импактора 1, реактора 2 и емкости для реагента 3, при этом импактор состоит из корпуса 4 и каскадных элементов 5. К верхней части корпуса импактора 4 посредством резьбового соединения может присоединяться штуцер 6, нижняя часть корпуса импактора 4 соединена с верхней конической частью реактора 7 посредством резьбового соединения. На верхней конической части реактора 7 располагается штуцер 8 для присоединения емкости для реагента 3, второй штуцер 9 для присоединения емкости для реагента 3 расположен на цилиндрической горловине реактора 10. Корпус реактора 11 имеет цилиндрическую форму, на выходе из реактора устанавливаются фильтр 12 и сетка 13, предотвращающая разрыв фильтра. Днище реактора 14 имеет коническую форму и оснащено штуцером 15 для присоединения побудителя расхода. Корпус реактора 11 и днище реактора 14 соединяются при помощи крепежных винтов 16, для уплотнения соединения используется прокладка 17. Емкость для реагента 3 закрывается герметично крышкой 18 со штуцером 19 (для подачи незначительной части газового потока из реактора 2 в емкость 3) и штуцером 20 (для подачи паров реагента из емкости 3 в реактор 2.The proposed device for measuring the dispersion and volumetric activity of the aerosol and gas fractions of radioactive ruthenium (Fig.1-3) consists of impactor 1, reactor 2 and a tank for reagent 3, while the impactor consists of a casing 4 and cascade elements 5. To the upper part of the casing the impactor 4 by means of a threaded connection, a fitting 6 can be connected, the lower part of the body of the impactor 4 is connected to the upper conical part of the reactor 7 by means of a threaded connection. On the upper conical part of the reactor 7 there is a nozzle 8 for connecting the tank for the reagent 3, the second nozzle 9 for connecting the tank for the reagent 3 is located on the cylindrical neck of the reactor 10. The body of the reactor 11 has a cylindrical shape, a filter 12 and a mesh 13 are installed at the outlet of the reactor, preventing filter rupture. The bottom of the reactor 14 has a conical shape and is equipped with a fitting 15 for attaching a flow inducer. The reactor vessel 11 and the bottom of the reactor 14 are connected using fixing screws 16, gasket 17 is used to seal the connection. The reagent tank 3 is sealed by a lid 18 with a fitting 19 (for supplying a small part of the gas stream from the reactor 2 to the tank 3) and the fitting 20 ( for supplying vapors of the reagent from the tank 3 to the reactor 2.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

1. Подготовка устройства к работе осуществляется в следующем порядке. Корпус реактора 11 закрепляется на штативе 21 (фиг.1). В соответствии со схемой на фиг.3 компонуется нижняя часть реактора: в днище реактора 14 устанавливается фторопластовое кольцо 22, сетка 13, фильтр 12, прокладка 17. Скомпонованная нижняя часть реактора соединяется с корпусом реактора 11 при помощи крепежных винтов 16. Затем собирается импактор. Для присоединения импактора 1 к реактору 2 (фиг.2) в верхней конической части реактора 7 размещается прокладка 23, затем вворачивается собранный импактор 1. В емкость 3 заливается реагент, и она закрывается герметично крышкой 18. Емкость 3 прикрепляется к реактору 2 с помощью хомута 24. С помощью трубок 25 и 26 емкость 3 подсоединяется к штуцерам 8 и 9 соответственно. К штуцеру 15 подсоединяется побудитель расхода 27, как указано на схеме подключения устройства (фиг.4).1. Preparation of the device for operation is carried out in the following order. The reactor vessel 11 is mounted on a tripod 21 (figure 1). In accordance with the diagram in Fig. 3, the lower part of the reactor is assembled: a fluoroplastic ring 22, mesh 13, filter 12, gasket 17 is installed in the bottom of reactor 14. The assembled lower part of the reactor is connected to the reactor vessel 11 by means of fixing screws 16. Then, the impactor is assembled. To connect the impactor 1 to the reactor 2 (Fig. 2), a gasket 23 is placed in the upper conical part of the reactor 7, then the assembled impactor 1 is screwed in. The reagent is poured into the tank 3, and it is closed hermetically by the cover 18. The tank 3 is attached to the reactor 2 with a clamp 24. Using tubes 25 and 26, the tank 3 is connected to the fittings 8 and 9, respectively. A flow inducer 27 is connected to the fitting 15, as indicated on the device connection diagram (Fig. 4).

2. Работа устройства2. Device operation

Включается побудитель расхода 27, и воздух, содержащий радиоактивный рутений (аэрозольную и газовую фракцию), поступает в импактор через штуцер 6, в случае отбора проб из замкнутого пространства или сразу через сопло импактора 1, при исследовании окружающей среды, и формируется в поток с заданными пространственно-скоростными параметрами. При прохождении через импактор 1 частицы аэрозоля осаждаются на каскадных элементах 5, распределяясь в соответствии с их аэродинамическими диаметрами. Очищенный от аэрозоля воздух поступает из импактора 1 в реактор 2. В узкой цилиндрической горловине реактора 10 скорость течения газа выше, а давление на стенки меньше, чем в широкой верхней конической части реактора 7, в результате чего наблюдается перепад давления между штуцерами 8 и 9. За счет этого незначительная часть основного потока воздуха (от 0,8% при объемном расходе 3,3·10^-4 м³/с до 1,0% при объемном расходе 8,3·10^-4 м³/с) направляется через штуцер 8 из реактора 2 в емкость для реагента 3, где насыщается парами реагента, после чего возвращается в реактор 2 через штуцер 9. В цилиндрической горловине реактора 10 воздушный поток смешивается с парами реагента. В реакторе 2 происходит восстановление газообразной четырехокиси рутения, образуется двуокись рутения, которая в виде аэрозольных частиц оседает на фильтре 12. Отбор пробы производится в зависимости от характера решаемой задачи в течение 0,5-3 часов, после чего побудитель расхода 27 отключается, импактор 1 отсоединяется от реактора 2 и аккуратно разбирается, из него вынимаются каскадные элементы 5, кроме того, вынимается фильтр 12 из нижней части реактора. Измерение активности проб производится с помощью гамма-спектрометрической установки.The flow inducer 27 is turned on, and the air containing radioactive ruthenium (aerosol and gas fraction) enters the impactor through the nozzle 6, in the case of sampling from an enclosed space or immediately through the nozzle of the impactor 1, in the study of the environment, and is formed into a stream with specified space-speed parameters. When passing through impactor 1, aerosol particles are deposited on cascade elements 5, distributed in accordance with their aerodynamic diameters. The air cleaned from the aerosol flows from the impactor 1 to the reactor 2. In the narrow cylindrical neck of the reactor 10, the gas flow rate is higher and the pressure on the walls is lower than in the wide upper conical part of the reactor 7, as a result of which a pressure drop is observed between the fittings 8 and 9. Due to this, a small part of the main air flow (from 0.8% at a volumetric flow rate of 3.3 · 10 ^-4 m ³ / s to 1.0% at a volumetric flow rate of 8.3 · 10 ^-4 m ³ / s) is sent through the nozzle 8 from the reactor 2 into the tank for the reagent 3, where it is saturated with vapors of the reagent, and then returns reactor 2 via the connection 9. In the cylindrical neck of the reactor 10 the air flow is mixed with the reactant vapors. In reactor 2, gaseous ruthenium tetroxide is reduced, ruthenium dioxide is formed, which in the form of aerosol particles settles on the filter 12. Sampling is carried out depending on the nature of the problem being solved for 0.5-3 hours, after which the flow rate 27 is turned off, impactor 1 disconnected from the reactor 2 and carefully disassembled, cascade elements 5 are removed from it, in addition, the filter 12 is removed from the bottom of the reactor. Measurement of sample activity is carried out using a gamma spectrometric setup.

ПримерExample

Для измерения объемной активности газовой и аэрозольной фракций радиоактивного рутения Ru-106 в воздухе, а также для измерения дисперсного состава аэрозольной фракции, основными характеристиками которой являются АМАД (активностный медианный аэродинамический диаметр) и β_g (стандартное геометрическое отклонение), действуют следующим образом.To measure the volumetric activity of the gas and aerosol fractions of radioactive ruthenium Ru-106 in air, as well as to measure the dispersed composition of the aerosol fraction, the main characteristics of which are AMAD (activity median aerodynamic diameter) and β _g (standard geometric deviation), proceed as follows.

Собирают устройство: закрепляют корпус реактора 11 на штативе 21 (фиг.1). Производят компоновку нижней части реактора в соответствии со схемой на фиг.3: в днище реактора 14 устанавливают фторопластовое кольцо 22, сетку 13, фильтр 12, прокладку 17. Скомпонованную нижнюю часть реактора соединяют с корпусом реактора 11 при помощи крепежных винтов 16. Собирают импактор 1. В качестве импактора используется каскадный импактор, описанный в патенте РФ на изобретение №2239815. Каскадный импактор (фиг.5) содержит корпус 4 и каскадные элементы 5, причем каскадные элементы расположены в пробоотборной корзине 28, размещенной в корпусе 4. При этом в качестве сопла первого каскадного элемента используется верхняя часть корпуса 4, коллектором первого каскадного элемента является сопельная пластина 29 второго каскадного элемента, каждый последующий каскадный элемент состоит из сопельной пластины 30, коллекторной пластины 31 с нанесенным на ее поверхность вязким веществом и разделительного кольца 32, в качестве последнего каскадного элемента используется фильтр 33. Компоновку пробоотборной корзины 28 производят в соответствии со схемой на фиг.5, предварительно нанеся на поверхности коллекторных пластин 31 вязкое вещество (ЦИАТИМ-221, ГОСТ 9433-80); помещают пробоотборную корзину 28 в нижнюю часть корпуса импактора 34 и соединяют ее с верхней частью корпуса импактора при помощи крепежных винтов 16. Затем присоединяют импактор 1 к реактору 2. Для этого в верхней конической части реактора 7 размещают прокладку 23 и вворачивают собранный импактор 1. В емкость 3 заливают реагент (количество - 100 мл), емкость 3 закрывают герметично крышкой 18. Емкость 3 прикрепляют к реактору 2 с помощью хомута 24. Посредством трубок 25 и 26 емкость 3 подсоединяют к штуцерам 8 и 9 соответственно. К штуцеру 15 подсоединяют автономный побудитель стабилизированного расхода 27, снабженный расходомером 35, как указано на схеме подключения устройства (фиг.4).Assemble the device: fasten the reactor vessel 11 on a tripod 21 (Fig. 1). The lower part of the reactor is arranged in accordance with the diagram in Fig. 3: a fluoroplastic ring 22, a mesh 13, a filter 12, a gasket 17 are installed in the bottom of the reactor 14. The assembled lower part of the reactor is connected to the reactor body 11 using fixing screws 16. The impactor 1 is assembled The cascade impactor described in the patent of the Russian Federation for invention No. 2239815 is used as an impactor. The cascade impactor (Fig. 5) comprises a housing 4 and cascade elements 5, the cascade elements being located in a sampling basket 28 located in the housing 4. In this case, the upper part of the housing 4 is used as the nozzle of the first cascade element, the nozzle plate is the collector of the first cascade element. 29 of the second cascade element, each subsequent cascade element consists of a nozzle plate 30, a collector plate 31 with a viscous substance deposited on its surface and a spacer ring 32, as the last skadnogo used filter element 33. The arrangement of the basket 28, the sampling is carried out in accordance with Scheme 5, the pre inflicting on the surface of the collector plates 31, a viscous substance (CIATIM-221, GOST 9433-80); place the sampling basket 28 in the lower part of the impactor body 34 and connect it to the upper part of the impactor body using fixing screws 16. Then, the impactor 1 is connected to the reactor 2. For this, a gasket 23 is placed in the upper conical part of the reactor 7 and the assembled impactor 1 is screwed. the reagent 3 is poured into the reagent (the amount is 100 ml), the container 3 is closed hermetically by the lid 18. The container 3 is attached to the reactor 2 using the clamp 24. By means of tubes 25 and 26, the container 3 is connected to the fittings 8 and 9, respectively. To the nozzle 15 is connected an autonomous stabilizer flow stabilizer 27, equipped with a flow meter 35, as indicated in the device connection diagram (Fig. 4).

Для отбора пробы включают побудитель расхода 27 и устанавливают объемный расход воздуха через устройство, равный 6,5·10^-4 м³/с. Пробоотбор проводят в течение часа. С помощью расходомера фиксируют объемный расход отбираемой пробы в начале и в конце пробоотбора.For sampling, a flow inducer 27 is included and a volumetric air flow through the device is set equal to 6.5 · 10 ^-4 m ³ / s. Sampling is carried out within an hour. Using a flow meter, the volumetric flow rate of the sample taken at the beginning and at the end of the sampling is recorded.

Объем отбираемой пробы вычисляют по формуле:The volume of the sample taken is calculated by the formula:

V_t=(w₁+w₂)·t/2,V _t = (w ₁ + w ₂ ) t / 2,

где V_t - объем пробы; w₁ - объемный расход, измеренный в начале отбора пробы, м³/с; w₂ - объемный расход, измеренный в конце отбора пробы, м³/с; t - продолжительность отбора пробы, с.where V _t is the sample volume; w ₁ - volumetric flow rate measured at the beginning of the sampling, m ³ / s; w ₂ - volumetric flow rate measured at the end of the sampling, m ³ / s; t is the duration of sampling, s.

В данном примере объем пробы составил 2,3 м³.In this example, the sample volume was 2.3 m ³ .

По окончании пробоотбора разбирают импактор и вынимают пробоотборную корзину 28. Коллекторные пластины 31 изымают, не нарушая смазанных поверхностей. Затем разбирают нижнюю часть реактора и вынимают фильтр 12. На гамма-спектрометрической установке измеряют активность рутения, осажденного на коллекторных пластинах и фильтрах. Кроме того, определяют радиоактивный рутений, осажденный на внутренних поверхностях устройства (смывка), измеряя активность раствора на гамма-спектрометрической установке. Общие потери составляют менее 5% от активности газовой фракции рутения в воздухе или менее 1% от суммарной активности рутения в воздухе.At the end of the sampling, the impactor is disassembled and the sampling basket 28 is removed. The collector plates 31 are removed without disturbing the lubricated surfaces. Then, the lower part of the reactor is disassembled and the filter 12 is removed. The activity of ruthenium deposited on collector plates and filters is measured on a gamma-spectrometric installation. In addition, determine the radioactive ruthenium deposited on the internal surfaces of the device (washing) by measuring the activity of the solution on a gamma spectrometric installation. The total losses are less than 5% of the activity of the gas fraction of ruthenium in the air or less than 1% of the total activity of ruthenium in the air.

После окончания всех измерений проводят дезактивацию корпуса устройства и емкости с реагентом мыльным раствором. После измерения фильтры с пробой рутения сохраняют для контрольных измерений или выбрасывают в мусоросборник для радиоактивных отходов.After all measurements are completed, the device body and the container with the reagent are washed with soap and water. After the measurement, filters with a ruthenium sample are stored for control measurements or thrown into the waste bin for radioactive waste.

Объемную активность аэрозольной фракции Ru-106 рассчитывают по формуле:The volumetric activity of the aerosol fraction Ru-106 is calculated by the formula:

С_аэр=А_аэр/V_t,C _aer = A _aer / V _t ,

где С_аэр - объемная активность аэрозольной фракции Ru-106, Бк/м³; А_аэр - суммарная активность Ru-106 на всех каскадных элементах импактора, Бк; V_t - объем пробы, м³.where C _aer - volumetric activity of the aerosol fraction Ru-106, Bq / m ³ ; And _aer is the total activity of Ru-106 on all cascade elements of the impactor, Bq; V _t - sample volume, m ³ .

Объемную активность газовой фракции Ru-106 рассчитывают по формуле:The volumetric activity of the gas fraction of Ru-106 is calculated by the formula:

С_Г=A_Г/V_t,With _G = A _G / V _t ,

где С_Г - объемная активность газовой фракции Ru-106, Бк/м³; А_Г - активность Ru-106, накопленная фильтром на выходе устройства, Бк; V_t - объем пробы, м³.where C _G is the volumetric activity of the gas fraction of Ru-106, Bq / m ³ ; And _G is the activity of Ru-106 accumulated by the filter at the output of the device, Bq; V _t - sample volume, m ³ .

Общая объемная активность Ru-106 в воздухе С_общ, измеренная с помощью устройства, рассчитывается по формуле:The total volume activity of Ru-106 in air C _total , measured using the device, is calculated by the formula:

С_общ=С_аэр+С_Г.C _total = C _aer + C _G.

Долю объемной активности, приходящуюся на газовую фракцию, ΔС_Г определяют по формуле:The volumetric activity fraction attributable to the gas fraction, ΔС _G is determined by the formula:

ΔС_Г=С_Г/(С_Г+С_аэр).ΔС _Г = С _Г / (С _Г + _Сэр ).

В таблице 1 представляют результаты измерения активности Ru-106 на каскадных элементах импактора.Table 1 presents the results of measuring the activity of Ru-106 on cascading elements of the impactor.

Таблица 1Table 1 Результаты измерения активности Ru-106 на каскадных элементах импактораThe results of measuring the activity of Ru-106 on cascading elements of the impactor № каскада импактораImpactor Cascade No. 1one 22 33 4four 55 6 (фильтр)6 (filter) Активность Ru-106 А, БкActivity Ru-106 A, Bq 0,10.1 2,52,5 10,210,2 6,76.7 4,64.6 0,20.2 Аэродинамический диаметр D, мкмAerodynamic diameter D, microns ∞∞ 13,513.5 5,95.9 2,02.0 0,760.76 0,280.28 Функция распределения F(D), %Distribution function F (D),% 100one hundred 99,599.5 89,289.2 47,247.2 19,519.5 0,60.6

Для определения основных характеристик дисперсного состава аэрозольной фракции по данным таблицы 1 строят график (фиг.6). Через полученные точки можно провести прямую линию, следовательно, рассматриваемое распределение является логарифмически нормальным. Значит, в данном случае значение АМАД соответствует диаметру D₅₀, при котором f(D₅₀)=50%, a β_g определяется как отношение диаметров D₈₄/D₅₀. Таким образом, по графику (фиг.6) АМАД=D₅₀=1,94 мкм, D₈₄=6,54 мкм и β_g=3,4.To determine the main characteristics of the dispersed composition of the aerosol fraction according to the data in table 1, a graph is plotted (Fig.6). A straight line can be drawn through the points obtained, therefore, the distribution in question is logarithmically normal. Therefore, in this case, the AMAD value corresponds to the diameter D ₅₀ , at which f (D ₅₀ ) = 50%, and β _g is defined as the ratio of the diameters D ₈₄ / D ₅₀ . Thus, according to the graph (Fig.6) AMAD = D ₅₀ = 1.94 μm, D ₈₄ = 6.54 μm and β _g = 3.4.

В таблице 2 представляют результаты измерения объемной активности газовой и аэрозольной фракций радиоактивного рутения в пробе воздуха.Table 2 presents the results of measuring the volumetric activity of the gas and aerosol fractions of radioactive ruthenium in an air sample.

Таблица 2table 2 Результаты измерения объемной активности Ru-106 в пробе воздухаThe results of measuring the volumetric activity of Ru-106 in an air sample Объемная активность газовой фракции С_Г, Бк/м³ Volumetric activity of the gas fraction C _G , Bq / m ³ 1,71.7 Объемная активность аэрозольной фракции С_аэр, Бк/м³ Volumetric activity of the aerosol fraction C _aer , Bq / m ³ 10,610.6 Общая объемная активность пробы С_общ, Бк/м³ The total volumetric activity of the sample With _total Bq / m ³ 12,312.3 Доля объемной активности газовой фракции, ΔС_Г The proportion of volumetric activity of the gas fraction, ΔС _G 0,140.14

Таким образом, показано, что поставленная цель достигнута и эффективное, дешевое и компактное устройство для дисперсного анализа и одновременного измерения объемной активности аэрозольной и газовой фракций радиоактивного рутения создано.Thus, it is shown that the goal has been achieved and an efficient, cheap and compact device for disperse analysis and simultaneous measurement of the volumetric activity of aerosol and gas fractions of radioactive ruthenium has been created.

Источники информацииInformation sources

1. Будыка А.К., Борисов Н.Б. Волокнистые фильтры для контроля загрязнения воздушной среды. - М.: ИздАт, 2008.1. Budyka A.K., Borisov N.B. Fiber filters to control air pollution. - M.: Publishing House, 2008.

2. RU 2331121 C2, 10.08.2008.2. RU 2331121 C2, 08/10/2008.

3. JP 2-69658 A, G01N 31/00, 8.3.1990.3. JP 2-69658 A, G01N 31/00, 8.3.1990.

4. RU 2239815 C1, 10.11.2004.4. RU 2239815 C1, 10.11.2004.

5. Tojo G., Fernandez M. Oxidation of Primary Alcohols to Carboxylic Acids. A Guide to Current Common Practice. - New York, USA: Springer Science + Business Media, LLC. 2007. P.61-78.5. Tojo G., Fernandez M. Oxidation of Primary Alcohols to Carboxylic Acids. A Guide to Current Common Practice. - New York, USA: Springer Science + Business Media, LLC. 2007. P.61-78.

Claims

1. A device for measuring the dispersion and volumetric activity of aerosol and gas fractions of radioactive ruthenium, consisting of a cascade impactor and a reactor arranged in series and a tank for a reagent reducing RuO ₄ to RuO ₂ connected to the reactor, the reactor being a tank at the inlet of which two nozzles are located: a nozzle for supplying a small part of the gas flow from 0.8% to 1.0% to the tank with the reagent and a nozzle for supplying vapor, reagent from the tank to the reactor, and at the outlet of the reactor Filtering, trapping RuO _2, and the mesh, prevents the filter gap, the bottom part of the reactor is equipped with a fitting for connection of flow boosters.

2. The device according to claim 1, characterized in that a cascade impactor is used as a cascade impactor, which comprises a housing and cascade elements, the cascade elements being located in a sampling basket located in the housing, the upper part being used as the nozzle of the first cascade element the housing to which the fitting is connected by means of a threaded connection, the collector of the first cascade element is the nozzle plate of the second cascade element, each subsequent cascade element consists of t of a nozzle plate, a collector plate with a viscous substance deposited on its surface and a spacer ring, a filter is used as the last cascade element.

3. The device according to claim 1, characterized in that ethanol is used as the reagent reducing RuO ₄ to RuO ₂ .

4. A method for simultaneously measuring the dispersion and volumetric activity of aerosol and gas fractions of aerodispersion systems containing radioactive ruthenium, characterized in that the device according to claim 1 is used for its implementation.