RU2746263C1 - Electron beam system of volumetric (3d) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions - Google Patents

Electron beam system of volumetric (3d) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2746263C1
RU2746263C1 RU2020129887A RU2020129887A RU2746263C1 RU 2746263 C1 RU2746263 C1 RU 2746263C1 RU 2020129887 A RU2020129887 A RU 2020129887A RU 2020129887 A RU2020129887 A RU 2020129887A RU 2746263 C1 RU2746263 C1 RU 2746263C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
reactors
reverse micellar
production
technological
Prior art date
Application number
RU2020129887A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Валентиновна Суворова
Павел Алексеевич Быстров
Юрий Сергеевич Павлов
Александра Анатольевна Ревина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН)
Priority to RU2020129887A priority Critical patent/RU2746263C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2746263C1 publication Critical patent/RU2746263C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K5/00Irradiation devices
    • G21K5/04Irradiation devices with beam-forming means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: electronics; electrical engineering; medicine.
SUBSTANCE: invention relates to a means for the production of nanocomposite materials, catalysts, adsorbents, nanofunctionalization of coatings, as well as products for radio electronics, electrical engineering, medicine, agriculture, agricultural technology and biotechnology. The electron-beam system of volumetric (3D) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions contains a two-level production and technological module with biological anti-radiation protection and a system control panel, located outside the two-level production and technological module, connected with electric cables. The upper level of the two-level production and technical module has a container for the preparation of a reverse micellar solution, a reactor washing unit, a reagent regeneration unit and a cylinder with an inert gas, at the lower level of a two-level production and technical module there are an electron accelerator and a system of reactors.
EFFECT: invention is aimed at increasing the efficiency and safety of the processes of radiation-chemical modification of objects.
7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано в производстве нанокомпозитных материалов, катализаторов, адсорбентов, нанофункционализации покрытий, а также изделий для радиоэлектроники, электротехники, медицины, сельского хозяйства, агро- и биотехнологий. The invention is intended for the chemical industry and can be used in the production of nanocomposite materials, catalysts, adsorbents, nanofunctionalization of coatings, as well as products for electronics, electrical engineering, medicine, agriculture, agro- and biotechnology.

Областью применения изобретения является технологическое оборудование, обеспечивающее проведение и контроль радиационно-химических процессов как при создании нанокомпозитных материалов с заданными свойствами, так и при целенаправленной функционализации покрытий и поверхности изделий.The field of application of the invention is technological equipment that provides for the implementation and control of radiation-chemical processes both in the creation of nanocomposite materials with desired properties, and in the purposeful functionalization of coatings and the surface of products.

Современный уровень техники позволяет создавать программно-аппаратные комплексы для электронно-лучевой 3D обработки трехмерных объектов со сложной геометрией и применять их при решении широкого круга задач, например, для стерилизации изделий медицинского назначения и продуктов питания. Gotzmann, et all (Gotzmann, Gaby & Portillo Casado, Javier &Wronski, Sabine & Kohl, Yvonne &Gorjup, E. & Schuck, H. &Rögner, Frank-Holm & Müller, M. &Chaberny, Iris F. &Schönfelder, Jessy & Wetzel, C.. (2018). Low-energy electron-beam treatment as alternative for on-site sterilization of highly functionalized medical products - A feasibility study. Radiation Physics and Chemistry. 150. 10.1016/j.radphyschem.2018.04.008) приводят доказательства практической применимости, эффективности и экономической целесообразности использования компактных электронно-лучевых систем невысокой мощности для стерилизации медицинских изделий, чувствительных к высоким температурам, либо содержащим элементы микросхем и датчики, или узлы и детали из полимеров, что ограничивает применение таких стандартных методов обеззараживания, как автоклавирование или гамма-облучение. Скорость проведения электронно-лучевой стерилизации, возможность контролировать глубину проникновения радиационного воздействия, позволяет избегать высоких температур, за секунды обработать поверхности, тем самым снижая риски деградации полимерных материалов, что случается при более длительном воздействии гамма-лучей, требуемом для достижений сопоставимых антисептических эффектов, а за счет контроля глубины проникновения излучения, сохранить работоспособность встроенных электронных и полупроводниковых компонентов изделия. Для реализации в вышеуказанной системе режима 3D обработки изделий (например, медицинских зажимов и винтов) применяется робототехнический держатель с поворотным механизмом, рассчитываются траектории движения объекта под электронным пучком и соответствующие параметры радиационной обработки (скорость перемещения объекта, мощность и время облучения, глубина проникновения, поглощенная доза). Указанное в данном примере оборудование также может быть использовано для изменения физико-механических свойств поверхностей, как предлагают авторы Gotzmann, et al. (2017) [Gotzmann, Gaby & Beckmann, J. & Scholz, B. & Herrmann, U. & Wetzel, C. Low-energy electron-beam modification of DLC coatings reduces cell count while maintaining biocompatibility // Surface and Coatings Technology. 336. 10.1016/j.surfcoat.2017.09.024]. Система, включающая программное обеспечение управляющее не только манипулятором, но и характеристиками пучка заряженных частиц для достижения требуемого профиля дозы облучения [Bystrov P. A., Rozanov N. E. The model of the irradiation of a three-dimensional object by the electron beam in the sterilization installation with the local radiation shielding // Problems of Atomic Science and Technology (Вопросы атомной науки и техники). - 2014. - no. 3. - P. 128-133], позволяет проводить эффективную стерилизацию трехмерных объектов и радиационно-химические преобразования поверхностей изделий. The current state of the art makes it possible to create software and hardware systems for electron-beam 3D processing of three-dimensional objects with complex geometry and use them in solving a wide range of problems, for example, for sterilizing medical products and food products. Gotzmann, et all (Gotzmann, Gaby & Portillo Casado, Javier & Wronski, Sabine & Kohl, Yvonne & Gorjup, E. & Schuck, H. & Rögner, Frank-Holm & Müller, M. & Chaberny, Iris F. & Schönfelder, Jessy & Wetzel, C .. (2018). Low-energy electron-beam treatment as alternative for on-site sterilization of highly functionalized medical products - A feasibility study. Radiation Physics and Chemistry. 150.10.1016 / j.radphyschem.2018.04.008) provide evidence practical applicability, efficiency and economic feasibility of using compact electron-beam systems of low power for sterilization of medical devices that are sensitive to high temperatures, or containing elements of microcircuits and sensors, or units and parts made of polymers, which limits the use of such standard methods of disinfection, such as autoclaving or gamma irradiation. The speed of electron beam sterilization, the ability to control the depth of penetration of radiation exposure, allows avoiding high temperatures, treating surfaces in seconds, thereby reducing the risks of degradation of polymer materials, which happens with a longer exposure to gamma rays required to achieve comparable antiseptic effects, and by controlling the depth of penetration of radiation, maintain the performance of the built-in electronic and semiconductor components of the product. To implement the 3D processing mode of products (for example, medical clamps and screws) in the above system, a robotic holder with a rotary mechanism is used, the trajectories of the object under the electron beam and the corresponding parameters of radiation processing (speed of movement of the object, power and time of irradiation, penetration depth, absorbed dose). The equipment specified in this example can also be used to change the physical and mechanical properties of surfaces, as suggested by the authors of Gotzmann, et al. (2017) [Gotzmann, Gaby & Beckmann, J. & Scholz, B. & Herrmann, U. & Wetzel, C. Low-energy electron-beam modification of DLC coatings reduces cell count while maintaining biocompatibility // Surface and Coatings Technology. 336.10.1016 / j.surfcoat.2017.09.024]. A system that includes software that controls not only the manipulator, but also the characteristics of the charged particle beam to achieve the required radiation dose profile [Bystrov PA, Rozanov NE The model of the irradiation of a three-dimensional object by the electron beam in the sterilization installation with the local radiation shielding // Problems of Atomic Science and Technology. - 2014. - no. 3. - P. 128-133], allows for effective sterilization of three-dimensional objects and radiation-chemical transformation of product surfaces.

В приведенных примерах электронно-лучевых (ЭЛ) систем, входящих в группу ЭЛ систем 3D обработки объектов со сложной геометрией, не реализуется возможность проведения объемного наномодифицирования объектов в жидкой среде in situ в процессе синтеза модифицирующих реагентов, включая препараты наноструктурных частиц металлов, обладающих бактерицидными, каталитическими, антикоррозионными и магнитными свойствами (А. Ревина, Патент РФ № 2322327). In the given examples of electron-beam (EL) systems included in the group of EL systems for 3D processing of objects with complex geometry, the possibility of carrying out bulk nanomodification of objects in a liquid medium in situ during the synthesis of modifying reagents, including preparations of nanostructured metal particles with bactericidal, is not realized. catalytic, anticorrosive and magnetic properties (A. Revina, RF Patent No. 2322327).

Наиболее близким к заявляемому изобретению примером является система модифицирования объектов наночастицами, синтезируемыми при воздействии ионизирующего γ-излучения 60Со, содержащая реактор с раствором модифицирующего вещества, в который помещены модифицируемые объекты (А. Ревина, Патент РФ № 2212268). Однако известная система предполагает использование радиоизотопного источника с неуправляемым потоком гамма-излучения, что снижает ее эффективность и имеет в своем составе блок оборудования, эксплуатация которого требует повышенных мер безопасности. Хранение и перезарядка дорогостоящих кобальтовых источников ионизирующего излучения является серьезной технической проблемой, при проведении работ не исключены риски облучения персонала. При использовании этих источников требуется обеспечение мер как радиационной, так и антитеррористической безопасности, что повышает стоимость эксплуатации указанной системы. Другим ее недостатком является низкая скорость процесса наномодифицирования, вызванная малой мощностью изотопных источников, что увеличивает время радиационного воздействия на объекты и снижает производительность системы, а также может в ряде случаев приводить к нежелательным деградационным радиационно-химическим процессам, которые проявляются при длительном облучении, к неконтролируемой деструкции материалов и изделий (как их поверхностных слоев, так и расположенных в глубине объема компонентов микроэлектроники), что ограничивает номенклатуру изделий, разнообразие матриц и материалов, которые могут быть подвергнуты радиационному наномодифицированию.The closest example to the claimed invention is a system for modifying objects with nanoparticles synthesized by exposure to ionizing γ-radiation 60 Co, containing a reactor with a modifying substance solution, in which the modified objects are placed (A. Revina, RF Patent No. 2212268). However, the known system involves the use of a radioisotope source with an uncontrolled flux of gamma radiation, which reduces its efficiency and includes a block of equipment, the operation of which requires increased safety measures. Storing and recharging expensive cobalt sources of ionizing radiation is a serious technical problem, and the risks of personnel exposure are not excluded during work. When using these sources, it is necessary to ensure both radiation and anti-terrorist safety measures, which increases the cost of operating this system. Its other disadvantage is the low rate of the nanomodification process caused by the low power of isotope sources, which increases the time of radiation exposure to objects and reduces the performance of the system, and can in some cases lead to undesirable degradation radiation-chemical processes that manifest themselves during prolonged irradiation, to uncontrolled destruction of materials and products (both their surface layers and located in the depth of the volume of microelectronic components), which limits the range of products, the variety of matrices and materials that can be subjected to radiation nanomodification.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности и безопасности процессов радиационно-химического модифицирования объектов.The technical result of the claimed invention is to improve the efficiency and safety of the processes of radiation-chemical modification of objects.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что электронно-лучевая система объемного (3D) радиационного наномодифицирования материалов и изделий в обратномицеллярных растворах, содержащая двухуровневый производственно-технологический модуль с биологической противорадиационной защитой и пульт управления системой, вынесенный за пределы двухуровневого производственно-технологического модуля, связанный с ним электрическими кабелями, на верхнем уровне двухуровневого производственно-технического модуля расположены емкость для подготовки обратномицеллярного раствора, блок промывки реактора, блок регенерации реагентов и баллон с инертным газом, на нижнем уровне двухуровневого производственно-технического модуля расположены ускоритель электронов и система реакторов, при этом система реакторов состоит из реакторов с гидрозатворами, расположенных на круговом транспортном устройстве и связанных гибкими технологическими магистралями с емкостью для подготовки обратномицеллярного раствора, блоком промывки реактора, блоком регенерации реагентов, баллоном с инертным газом, внутри реакторов расположены датчики контроля процессами, ускоритель электронов, круговое транспортное устройство и датчики контроля процессами связаны электрическими кабелями с пультом управления системой, на гибкой технологической магистрали между реакторами и блоком регенерации реагентов установлен поглотитель, блок промывки реактора связан гибкой технологической магистралью с емкостью для подготовки обратномицеллярного раствора. Реакторы имеют тороидально-секторальную форму. В емкости для подготовки обратномицеллярного раствора установлено перемешивающее устройство. На гибкой технологической магистрали между реакторами и блоком регенерации реагентов дополнительно установлен после поглотителя насос для перекачки смеси. Уровни производственно-технологического модуля связаны лабиринтами радиационной защиты, через которые проходят гибкие технологические магистрали. Электрические кабели, связывающие производственно-технологический модуль и пульт управления системой, проложены в лабиринте радиационной защиты. Количество реакторов определяется объемами наномодифицируемых объектов, а ограничивается размерами кругового транспортного устройства.The technical result of the claimed invention is achieved by the fact that the electron-beam system of volumetric (3D) radiation nano-modification of materials and products in reverse micellar solutions, containing a two-level production and technological module with biological anti-radiation protection and a system control panel, placed outside the two-level production and technological module, connected with electric cables, at the upper level of the two-level production and technical module there are a container for the preparation of a reverse micellar solution, a reactor washing unit, a reagent regeneration unit and a cylinder with an inert gas, an electron accelerator and a system of reactors are located at the lower level of the two-level production and technical module, while the system of reactors consists of reactors with hydraulic locks located on a circular transport device and connected by flexible technological lines with a tank for the preparation of reverse micellar p a solution, a reactor washing unit, a reagent regeneration unit, an inert gas cylinder, process control sensors, an electron accelerator, a circular transport device and process control sensors are connected by electric cables to the system control panel, on a flexible process line between the reactors and the reagent regeneration unit an absorber is installed, the reactor washing unit is connected by a flexible process line with a tank for the preparation of a reverse micellar solution. The reactors have a toroidal-sectoral shape. A mixing device is installed in the container for the preparation of the reverse micellar solution. On the flexible process line between the reactors and the reagent regeneration unit, a pump is additionally installed after the absorber for pumping the mixture. The levels of the production and technological module are connected by labyrinths of radiation protection through which flexible technological lines pass. Electric cables connecting the production and technological module and the system control panel are laid in the radiation protection labyrinth. The number of reactors is determined by the volumes of nanomodified objects, and is limited by the size of the circular transport device.

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом графическими материалами, где показано следующее:The features and essence of the claimed invention are explained in the following detailed description, illustrated by graphic materials, which shows the following:

на фиг. 1 - Схема электронно-лучевой системы объемного (3D) радиационного наномодифицирования материалов и изделий в обратномицеллярных растворах, где:in fig. 1 - Diagram of an electron-beam system of volumetric (3D) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions, where:

1- двухуровневый производственно-технологический модуль;1- two-level production and technological module;

2 - блок динамического модифицирования in situ;2 - block of dynamic in situ modification;

3 - ускоритель электронов;3 - electron accelerator;

4 - система реакторов;4 - reactor system;

5 - емкость для подготовки обратномицеллярного раствора;5 - container for the preparation of reverse micellar solution;

6 - блок промывки реактора;6 - reactor washing unit;

7 - блок регенерации реагентов;7 - reagent regeneration unit;

8 - баллон с инертным газом;8 - inert gas cylinder;

9 - пульт управления системой;9 - system control panel;

10 - поглотитель;10 - absorber;

11 - насос для перекачки смеси;11 - pump for pumping the mixture;

12 - подкачивающий насос;12 - booster pump;

13 - лабиринт радиационной защиты магистрали регенерации;13 - labyrinth of radiation protection of the regeneration line;

14 - лабиринт радиационной защиты магистралей подачи реагентов и газа в реактор;14 - labyrinth of radiation protection of reagent and gas supply lines to the reactor;

15 - лабиринт радиационной защиты электрических кабелей системы.15 - labyrinth of radiation protection of electrical cables of the system.

на фиг. 2 - Схема расположения элементов блока динамического модифицирования in situ, где: in fig. 2 - Layout of the elements of the block of dynamic in situ modification, where:

3 - ускоритель электронов.3 - electron accelerator.

161…16n - реакторы с гидрозатворами;16 1 … 16 n - reactors with hydraulic locks;

171…17n - датчики контроля процесса;17 1 … 17n - process control sensors;

18 - круговое транспортное устройство.18 - circular transport device.

С применением предлагаемой Системы объемного (3D) электронно-лучевого наномодифицирования1 (1 Под наномодифицированием понимается процесс технологической обработки объектов (как готовых изделий и деталей, так и различного рода носителей, матриц и мелкодисперных сырьевых материалов), в результате которой создаются композиционные поверхностные слои, оболочки (как частный случай, импрегнирование или внедрение в поры и дефекты основы отдельных вкраплений), представляющие собой искусственно или естественно упорядоченные системы, состоящие из смеси или комбинации двух или более составляющих элементов, различных по форме, химическому составу и свойствам, при этом, как минимум, один из элементов имеет нанометрические характеристические размеры и проявляет особые свойства при физическом и (или) химическом взаимодействии, обеспечивающие существенное улучшение или возникновение совокупности качественно новых (в том числе, ранее неизвестных) механических, химических, электрофизических, оптических, теплофизических и других свойств материалов, определяемых проявлением наномасштабных факторов.) изделий и материалов процесс радиационно-химического модифицирования объектов реализуется по, однореакторной технологии за счет целенаправленного многофакторного воздействия на них ионизирующего излучения, генерируемого ускорителем электронов в диапазоне доз от 5 до 50 кГр (при Т <70⋅С), осуществляемого в постоянно перемешиваемой барботируемым инертным газом водно-органической дисперсии обратных мицелл in situ при управляемой радиационно-химической деструкции поверхности и одновременном внедрении в поверхностные слои объектов, поры и фибриллы матриц начиная с первых стадий формирования в мицеллярной среде радиационно синтезируемых наночастиц металлов (биметаллов, оксидов и карбидов металлов), отвечающих за функциональные характеристики создаваемых материалов и модифицируемых поверхностей. Под повышением эффективности понимается повышение скорости обработки модифицируемого в обратномицеллярном растворе объекта на два порядка, при сохранении равномерности радиационного воздействия на объект за счет управления профилем дозы в соответствии с предварительным расчетом, удешевление производственного процесса более чем на 50%. Повышение безопасности промышленной эксплуатации системы, реализуемой на базе электронного ускорителя, происходит благодаря отказу от использования радиоизотопных источников с неуправляемым потоком гамма-излучения, которые по-прежнему являются факторами высокой радиационной опасности.With the use of the proposed System of volumetric (3D) electron-beam nanomodification1 ( 1 Nanomodification is understood as the process of technological processing of objects (both finished products and parts, and various types of carriers, matrices and fine raw materials), as a result of which composite surface layers, shells (as a special case, impregnation or introduction into pores and base defects of individual inclusions), which are artificially or naturally ordered systems consisting of a mixture or combination of two or more constituent elements, different in shape, chemical composition and properties, while at least , one of the elements has nanometric characteristic dimensions and exhibits special properties during physical and (or) chemical interaction, providing a significant improvement or the emergence of a set of qualitatively new (including previously unknown) mechanical, chemical, electrophysical, optical , thermophysical and other properties of materials determined by the manifestation of nanoscale factors.) of products and materials, the process of radiation-chemical modification of objects is implemented according to the one-reactor technology due to the targeted multifactorial action on them of ionizing radiation generated by the electron accelerator in the dose range from 5 to 50 kGy (at T <70 ° C), carried out in a water-organic dispersion of reverse micelles in situ constantly stirred by a bubbling inert gas during controlled radiation-chemical destruction of the surface and simultaneous introduction of matrices into the surface layers of objects, pores and fibrils starting from the first stages of formation in a micellar medium. synthesized nanoparticles of metals (bimetals, oxides and carbides of metals), which are responsible for the functional characteristics of the created materials and modified surfaces. An increase in efficiency is understood to mean an increase in the processing speed of an object modified in a reverse micellar solution by two orders of magnitude, while maintaining the uniformity of the radiation effect on the object due to dose profile control in accordance with a preliminary calculation, and a reduction in the cost of the production process by more than 50%. The increase in the safety of industrial operation of the system implemented on the basis of an electron accelerator is due to the rejection of the use of radioisotope sources with an uncontrolled flux of gamma radiation, which are still factors of high radiation hazard.

В отсутствии радионуклидных элементов многофакторное воздействие на объекты in situ процесса синтеза наночастиц в обратномицеллярном растворе достигается сочетанием действия ионизирующего излучения, генерируемого ускорителем электронов, химически активной среды и образующихся металлсодержащих наночастиц. Наномодифицирование поверхности объектов сложной геометрии достигается за счет перемешивания обратномицеллярного раствора в ходе синтеза наночастиц с помощью инертного газа, т.е. барботирование реакционной смеси имеет не только задачу подготовительного деаэрирования, необходимого для радиационно-химического синтеза наночастиц металлов, но и задачу доставки наночастиц ко всей поверхности 3D-объекта. Предложенная в изобретении форма узкого секционного реактора из радиационно-прозрачных материалов(lреактора x hреактора x sреактора), параметры ширины которого увязаны с глубиной проникновения излучения (sректора не более In the absence of radionuclide elements, the multifactorial effect on objects in situ of the nanoparticle synthesis process in a reverse micellar solution is achieved by a combination of the action of ionizing radiation generated by an electron accelerator, a chemically active medium, and the resulting metal-containing nanoparticles. Nanomodification of the surface of objects of complex geometry is achieved by mixing a reverse micellar solution during the synthesis of nanoparticles using an inert gas, i.e. bubbling the reaction mixture has not only the task of preparatory deaeration, which is necessary for the radiation-chemical synthesis of metal nanoparticles, but also the task of delivering nanoparticles to the entire surface of a 3D object. The inventive narrow sectional form of the reactor the radiation-transparent materials (l xh reactor reactor reactor xs) parameters linked with the width of which the penetration depth of the radiation (s rector max

3,5-4 см при одностороннем облучении, 7-8 см - при двустороннем), позволяет получить расчетные профили доз облучения в области поверхностей модифицируемых объектов, обеспечивает однородное облучение всех объектов в реакторе. Прочие размеры секционных реакторов зависят от ширины развертки выведенного пучка электронов ускорителя и диаметра кругового транспортного устройства, определяющего также максимальное количество реакторов, которые могут использоваться за один технологический цикл наномодифицирования.3.5-4 cm with one-sided irradiation, 7-8 cm - with double-sided), allows you to obtain calculated profiles of radiation doses in the area of the surfaces of modified objects, provides uniform irradiation of all objects in the reactor. Other dimensions of sectional reactors depend on the scan width of the extracted electron beam of the accelerator and the diameter of the circular transport device, which also determines the maximum number of reactors that can be used in one technological cycle of nanomodification.

Экспериментально подтверждено, что радиационно-химический синтез наночастиц металлов, биметаллов и их оксидов в водно-органической системе обратных мицелл возможно осуществлять под воздействием излучения ускоренных электронов и что более высокая мощность электронных ускорителей в сравнении с источниками ионизирующего γ-излучения 60Со не является принципиальным препятствием для проведения данного вида синтеза наночастиц. Более того, при дозе 15 кГр обработка на ускорителе занимает менее минуты времени, в то время как на радиоизотопных источниках требуется облучение в течение более 1 часа. Благодаря высокой скорости процесса система позволяет избегать нежелательных последствий вторичных деградационных процессов, протекающих при длительном облучении. Заявленное изобретение позволяет обойтись без радиоизотопных гамма-установок и, как следствие, исключить из производственных регламентов сложные и опасные процедуры перезагрузки. Благодаря использованию ускорителей заряженных частиц появляется возможность управления характеристиками ионизирующего излучения, которым является электронный пучок, а сама система может быть легко подготовлена к работе, существенно упрощается ее монтаж и демонтаж.It has been experimentally confirmed that the radiation-chemical synthesis of nanoparticles of metals, bimetals and their oxides in an aqueous-organic system of reverse micelles can be carried out under the influence of radiation of accelerated electrons and that a higher power of electron accelerators in comparison with sources of ionizing γ-radiation 60 Co is not a fundamental obstacle. for carrying out this type of synthesis of nanoparticles. Moreover, at a dose of 15 kGy, treatment with an accelerator takes less than a minute, while with radioisotope sources, irradiation is required for more than 1 hour. Due to the high speed of the process, the system allows avoiding the undesirable consequences of secondary degradation processes occurring during prolonged irradiation. The claimed invention makes it possible to dispense with gamma radioisotope installations and, as a consequence, to exclude complex and dangerous reboot procedures from production regulations. Thanks to the use of charged particle accelerators, it becomes possible to control the characteristics of ionizing radiation, which is an electron beam, and the system itself can be easily prepared for operation, its installation and dismantling is greatly simplified.

Поскольку в отличие от гамма-излучения, электронное излучение неглубоко проникает в объект, то в зависимости от энергии электронов пучка ускорителя реакторы изготавливаются в форме узкого тороидального сектора из радиационно-прозрачных материалов и располагаются на круговом транспортном устройстве напротив пучка ускорителя и на одном уровне с ним. Создание и поддержание анаэробных условий процессов синтеза наночастиц металлов, наномодифицирования объектов и проведения перемешивания обратномицеллярных растворов осуществляет за счет барботажа с применением инертного газа, для отвода которого используются гидрозатворы, которыми снабжен каждый реактор. Доза облучения задается с учетом параметров эффективного в подвижной (за счет барботирования) жидкой мицеллярной среде синтеза наночастиц металлов (биметаллов, оксидов, карбидов металлов) с заданными характеристиками, контролируемой деструкции и активирования поверхности (при необходимости) за счет как собственно радиационного воздействия, так и действия химически активной среды. В заявленной системе заложен динамический принцип проведения цикла облучения. Простым и безопасным способом регулирования поглощенной дозы в режиме реального времени является изменение скорости проведения реакторов под электронным пучком.Since, unlike gamma radiation, electron radiation does not penetrate deeply into the object, depending on the energy of the electrons of the accelerator beam, the reactors are made in the form of a narrow toroidal sector of radiation-transparent materials and are located on a circular transport device opposite the accelerator beam and at the same level with it. ... The creation and maintenance of anaerobic conditions for the processes of synthesis of metal nanoparticles, nanomodification of objects and mixing of reverse micellar solutions is carried out by bubbling with the use of an inert gas, for the removal of which water locks are used, with which each reactor is equipped. The radiation dose is set taking into account the parameters of the effective synthesis of metal nanoparticles (bimetals, oxides, metal carbides) with specified characteristics in a mobile (due to bubbling) liquid micellar medium, controlled destruction and activation of the surface (if necessary) due to both the actual radiation exposure and the action of a chemically active environment. The declared system is based on the dynamic principle of the irradiation cycle. A simple and safe way to regulate the absorbed dose in real time is to change the speed of the reactors under the electron beam.

Эксплуатация заявленной системы допускается лишь в радиационно-защищенном бункере, при этом ее элементы, подвергающиеся воздействию ионизирующего излучения, должны соответствовать требованиям радиационной стойкости. Operation of the declared system is allowed only in a radiation-protected bunker, while its elements exposed to ionizing radiation must meet the requirements of radiation resistance.

На фиг. 1 изображена схема электронно-лучевой системы объемного (3D) радиационного наномодифицирования материалов и изделий в обратномицеллярных растворах (далее - Система). Система состоит из технологически связанных между собой в двухуровневом производственно-технологическом модуле (1) с биологической противорадиационной защитой блока динамического модифицирования in situ (2), содержащего ускоритель электронов (3) и систему реакторов (4), и смонтированными на стойке, расположенной стационарно на верхнем уровне производственно-технологического модуля (1) емкости для подготовки обратномицеллярного раствора(5), блока промывки реактора (6), блока регенерации реагентов (7), баллона с инертным газом (8), а также пульта управления системой (9), вынесенного за пределы двухуровневого производственно-технологического модуля (1).FIG. 1 shows a diagram of an electron-beam system for volumetric (3D) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions (hereinafter referred to as the System). The system consists of a block of dynamic modification in situ (2), which contains an electron accelerator (3) and a system of reactors (4), which is technologically connected to each other in a two-level production and technological module (1) with biological anti-radiation protection, and is mounted on a rack located permanently on the upper level of the production and technological module (1) of the tank for the preparation of reverse micellar solution (5), the reactor washing unit (6), the reagent regeneration unit (7), the inert gas cylinder (8), as well as the system control panel (9), removed beyond the two-level production and technological module (1).

С учетом особенностей использования электронно-лучевых технологий в закрытом помещении, предлагаемая система на основе электронного ускорителя (3) размещена в помещении на двух уровнях с применением отдельной радиационной защиты на каждом из них. Taking into account the peculiarities of using electron-beam technologies in a closed room, the proposed system based on an electron accelerator (3) is placed in a room on two levels with the use of separate radiation shielding on each of them.

В двухуровневом производственно-технологическом модуле (1) на верхнем уровне размещены: емкость для подготовки обратномицеллярного раствора (5), блок промывки реактора (6), блок регенерации реагентов (7) и баллон и инертным газом (8) и подкачивающий насос (12), на нижнем уровне - блок динамического модифицирования объектов in situ (2), поглотитель (10) и насос для перекачки смеси (11). Между собой уровни помещения связаны лабиринтами радиационной защиты (13, 14), через которые проходят гибкие технологические магистрали. Пульт управления системой (9), расположенный вне производственно-технологического модуля (1), связан с ним электрическими кабелями, проложенным в защитном лабиринте радиационной защиты (15).In the two-level production and technological module (1), at the upper level, there are: a container for the preparation of a reverse micellar solution (5), a reactor washing unit (6), a reagent regeneration unit (7) and a cylinder with an inert gas (8) and a booster pump (12) , at the lower level - a block for dynamic modification of objects in situ (2), an absorber (10) and a pump for pumping the mixture (11). The levels of the room are interconnected by labyrinths of radiation protection (13, 14), through which flexible technological lines pass. The system control panel (9), located outside the production and technological module (1), is connected to it by electric cables laid in the protective labyrinth of radiation protection (15).

Блок динамического модифицирования in situ (2) включает в себя ускоритель электронов (3) и систему реакторов (4).The block for dynamic in situ modification (2) includes an electron accelerator (3) and a system of reactors (4).

Система реакторов (4) состоит из реакторов с гидрозатворами (161…16n) тороидально-секторальной формы с синтезируемым наномодифицирующим раствором, в которые помещены модифицируемые in situ объекты, оснащенных датчикими контроля процесса (171…17n) для измерения характеристик процесса в режиме реального времени (диодный датчик полученной дозы, датчик температуры в реакторе, датчик электрической проводимости вещества и датчик прозрачности вещества), и кругового транспортного устройства (18). Количество используемых реакторов (161…16n) определяется объемами наномодифицируемых объектов, а ограничивается размерами транспортного устройства.The system of reactors (4) consists of reactors with hydraulic locks (16 1 ... 16 n ) of a toroidal-sectoral shape with a synthesized nanomodifying solution, in which objects modified in situ are placed, equipped with process control sensors (17 1 ... 17 n ) to measure the characteristics of the process in in real time mode (diode sensor of the received dose, temperature sensor in the reactor, sensor of electrical conductivity of the substance and sensor of transparency of the substance), and a circular transport device (18). The number of reactors used (16 1 ... 16 n ) is determined by the volumes of nanomodified objects, and is limited by the size of the transport device.

Измеряемые датчиками контроля процесса (171…17n) данные поступают на пульт управления системой (9) и используются для управления пучком ускорителя электронов (3) и транспортным устройством (18). Пульт управления системой (9) представляет собой электронно-вычислительную машину, связанную электрическими кабелями с ускорителем электронов (3), датчиками контроля процесса (171…17n), и круговым транспортным устройством (18). Круговое транспортное устройство представляет собой вращающийся круглый горизонтальный плоский стол, на краю которого располагаются реакторы (161…16n) с загруженными объектами. Окно вывода ускорителя электронов (3) располагается у края стола горизонтально или вертикально таким образом, чтобы объекты перемещались под сканируемым пучком ускорителя при повороте стола. Диаметр стола должен быть таким, чтобы движение реакторов на его краю можно было считать условно прямолинейным, а их облучение однородным при равномерном повороте. Высота стола подбирается в соответствии с расположением окна вывода ускорителя электронов (3) таким образом, чтобы объекты в реакторах однородно облучались при прохождении мимо окна вывода в пределах заданной ширины развертки.The data measured by the process control sensors (17 1 ... 17 n ) are sent to the system control panel (9) and are used to control the electron accelerator beam (3) and the transport device (18). The system control panel (9) is an electronic computer connected by electric cables with an electron accelerator (3), process control sensors (17 1 ... 17 n ), and a circular transport device (18). The circular transport device is a rotating circular horizontal flat table, on the edge of which reactors (16 1 … 16 n ) with loaded objects are located. The electron accelerator output window (3) is located at the edge of the table horizontally or vertically so that the objects move under the scanned beam of the accelerator when the table is rotated. The diameter of the table should be such that the movement of the reactors at its edge can be considered conditionally rectilinear, and their irradiation is uniform with a uniform rotation. The height of the table is selected in accordance with the location of the electron accelerator output window (3) so that objects in the reactors are uniformly irradiated when passing by the output window within the specified scan width.

Реакторы (161…16n) представляют собой емкости, облучаемые со стороны широких радиационно-прозрачных граней и имеющие размеры по толщине (sреактора), соответствующие глубине образования однородной дозы в модифицируемом веществе: ~ 2.5 - 3.5 см. Размер отдельного реактора по высоте (hреактора) ограничен шириной развертки пучка ускорителя, а по длине (lреактора) определяется требуемым объемом обработки. Максимальные размеры реакторов по высоте составляют 70 сантиметров, толщина реактора не превышает 7-8 см при обеспечении двустороннего облучения. Реакторы (161…16n) располагаются на транспортном устройстве (18) для проведения его под пучком и связаны гибкими технологическими магистралями блока динамического модифицирования с емкостью для подготовки обратномицеллярного раствора (5), блоком промывки реактора (6), блоком регенерации реагентов (7), баллоном с инертным газом (8). Круговое транспортное устройство (18) перемещает реакторы (161…16n) на одном уровне с выходным окном ускорителя электронов (3) с энергией электронов 7-10 МэВ, мощностью пучка до 10 кВт, который обеспечивает развертку пучка в плоскости вывода. В верхней части реакторы (161…16n) имеют горловины с пробками для загрузки и выгрузки модифицируемых объектов, а также входные щтуцеры для подсоединения гибких технологических магистралей, в нижней части имеются сливные патрубки с кранами. Датчики контроля процессами (171…17n), определяющие параметры процесса in situ модифицирования объектов, расположены внутри реакторов (161…16n). Reactors (16 1 ... 16 n ) are containers irradiated from the side of wide radiation-transparent faces and having dimensions in thickness (s of the reactor ) corresponding to the depth of formation of a uniform dose in the substance being modified: ~ 2.5 - 3.5 cm. Size of an individual reactor in height (h of the reactor ) is limited by the width of the accelerator beam sweep, and along the length (l of the reactor ) is determined by the required processing volume. The maximum dimensions of the reactors in height are 70 centimeters, the thickness of the reactor does not exceed 7-8 cm, while ensuring bilateral irradiation. Reactors (16 1 ... 16 n ) are located on a transport device (18) for carrying it under the beam and are connected by flexible technological lines of the dynamic modification unit with a tank for preparation of reverse micellar solution (5), a reactor washing unit (6), and a reagent regeneration unit (7 ), an inert gas cylinder (8). A circular transport device (18) moves reactors (16 1 ... 16 n ) on the same level with the exit window of an electron accelerator (3) with an electron energy of 7-10 MeV, a beam power of up to 10 kW, which provides a beam sweep in the extraction plane. In the upper part, the reactors (16 1 ... 16 n ) have necks with plugs for loading and unloading modified objects, as well as inlet pipes for connecting flexible technological lines, in the lower part there are drain pipes with valves. Process control sensors (17 1 … 17 n ), which determine the parameters of the in situ modification of objects, are located inside the reactors (16 1 … 16 n ).

Модифицирование проводится путем воздействия ионизирующим излучением на герметизированные реакторы (161…16n) с объектами, погруженными в деаэрированную солюбилизированную обратномицеллярную дисперсию на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе с растворами солей металлов, в условиях барботирования дисперсии инертным газом, за счет изменения свойств поверхности объектов и внедрения in situ наноструктур, получаемых в пулах мицелл подвижной среды восстановлением ионов металлов сольватированными электронами и радикалами, при проведении реакторов под пучком с различной скоростью, что позволяет получить требуемый уровень дозы. Modification is carried out by exposure to ionizing radiation on sealed reactors (16 1 ... 16 n ) with objects immersed in a deaerated solubilized reverse micellar dispersion based on a surfactant solution in a non-polar solvent with metal salt solutions, under conditions of bubbling the dispersion with an inert gas, due to a change surface properties of objects and in situ penetration of nanostructures obtained in micelle pools of a mobile medium by the reduction of metal ions with solvated electrons and radicals, when the reactors are held under the beam at different speeds, which makes it possible to obtain the required dose level.

Емкость для подготовки обратномицеллярного раствора (5) через разветвитель связана гибкими технологическими магистралями с входными штуцерами в верхней части реакторов (161…16n) блока динамического модифицирования in situ (2). Для смешивания раствора поверхностно-активного веществав неполярном растворителе с водным раствором ионов солей металлов в емкости для подготовки обратномицеллярного раствора (5) установлено перемешивающее устройство. Баллон с инертным газом (8) оснащен гребенкой и связан гибкими технологическими магистралями с входными газовыми штуцерами в верхней части реакторов (161…16n).The tank for the preparation of reverse micellar solution (5) through a splitter is connected by flexible technological lines with inlet connections in the upper part of the reactors (16 1 ... 16 n ) of the dynamic in situ modification unit (2). For mixing a solution of surfactants in a non-polar solvent with an aqueous solution of metal salt ions, a mixing device is installed in a container for preparing a reverse micellar solution (5). An inert gas cylinder (8) is equipped with a comb and is connected by flexible technological lines with inlet gas fittings in the upper part of the reactors (16 1 ... 16 n ).

Блок промывки реактора (6) образован расположенными на верхнем уровне двухуровневого производственно-технического модуля (1) емкостью с жидким углеводородом, емкостью с водно-спиртовой смесью и емкостью с дистиллированной водой. В верхней части все емкости имеют горловины с пробками для первичной заливки промывочных растворов и входные щтуцеры для последующей циклической подачи восстановленных растворов по технологическим магистралям из блока регенерации реагентов (7). Из нижней части каждой емкости выведены сливные патрубки с кранами, выходящие в гибкие технологические магистрали, связанные в блоке динамического модифицирования in situ (2) магистралями через сливные патрубки с входными штуцерами в верхней части реакторов (161…16n). Емкость с жидким углеводородом блока промывки реактора (6) связана патрубком с краном с емкостью подготовки обратномицеллярного раствора (5).The reactor washing unit (6) is formed by a container with liquid hydrocarbon, a container with a water-alcohol mixture and a container with distilled water located at the upper level of a two-level production and technical module (1). In the upper part, all containers have necks with plugs for the initial filling of flushing solutions and inlet nozzles for the subsequent cyclic supply of reduced solutions through technological lines from the reagent regeneration unit (7). From the lower part of each tank, drain pipes with taps are brought out to flexible technological lines connected in the block of dynamic in situ modification (2) by pipelines through drain pipes with inlet connections in the upper part of the reactors (16 1 ... 16 n ). The tank with the liquid hydrocarbon of the reactor washing unit (6) is connected by a branch pipe with a valve with the tank for the preparation of reverse micellar solution (5).

Выходной патрубок каждого реактора (161…16n) гибкой технологической магистралью с краном связан с поглотителем (10), задерживающим оставшиеся в растворе металлические наночастицы после модифицирования объектов. Выходной патрубок поглотителя (10) связан с входным штуцером ректификационных колонок блока регенерации реагентов (7) гибкой технологической магистралью, в которой установлен насос для перекачки смеси (11). Блок регенерации реагентов (7) образован ректификационной колонкой для регенерации углеводородов, ректификационной колонкой для регенерации водно-спиртовой смеси и ректификационной колонкой для перегонки и очистки воды. Для подачи восстановленных промывочных растворов обратно в блок промывки реактора (8) в связывающих магистралях устанавливается подкачивающий насос (12). The outlet pipe of each reactor (16 1 ... 16 n ) is connected by a flexible process line with a valve to an absorber (10), which retains the metal nanoparticles remaining in the solution after the modification of objects. The outlet of the absorber (10) is connected to the inlet of the rectification columns of the reagent regeneration unit (7) by a flexible process line, in which a pump for pumping the mixture (11) is installed. The reagent regeneration unit (7) is formed by a rectification column for the regeneration of hydrocarbons, a rectification column for the regeneration of a water-alcohol mixture and a rectification column for distillation and water purification. To supply the recovered flushing solutions back to the reactor flushing unit (8), a booster pump (12) is installed in the connecting lines.

Электронно-лучевая система объемного (3D) радиационного наномодифицирования материалов и изделий в обратномицеллярных растворах работает следующим образом. Перед началом работы заполняют емкости блока промывки реактора (6) жидким углеводородом, водно-спиртовой смесью и дистиллированной водой. В емкость для подготовки обратномицеллярного раствора (5) помещают поверхностно-активное вещество, заливают из емкости с жидким углеводородом блока промывки реактора (8), неполярный растворитель (углеводород) и вводят водный раствор солей металлов, далее включают перемешивающее устройство для солюбилизации обратномицеллярного водно-органического раствора. В реакторы (161…16n) помещают объекты и материалы для наномодифицирования. Затем открывают кран для подачи раствора в реакторы (161…16n) и затвор для насыщения раствора инертным газом из баллона (8), после заполнения реакторов (161…16n) закрывают кран подачи раствора, закрывают и блокируют рабочую камеру ускорителя электронов (3). An electron-beam system of volumetric (3D) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions works as follows. Before starting work, the tanks of the reactor flushing unit (6) are filled with liquid hydrocarbon, a water-alcohol mixture and distilled water. A surfactant is placed in a container for the preparation of a reverse micellar solution (5), a non-polar solvent (hydrocarbon) is poured from a container with a liquid hydrocarbon of the reactor washing unit (8), and an aqueous solution of metal salts is introduced, then a stirring device is turned on to solubilize the reverse micellar water-organic solution. Objects and materials for nanomodification are placed in reactors (16 1 ... 16 n). Then open the valve for supplying the solution to the reactors (16 1 ... 16 n ) and the gate for saturating the solution with an inert gas from the cylinder (8), after filling the reactors (16 1 ... 16 n ), close the valve for supplying the solution, close and block the working chamber of the electron accelerator (3).

При помощи пульта управления системой (9) включают ускоритель электронов (3) и транспортное устройство (18). Процесс модифицирования контролируется с пульта (9) при помощи датчиков контроля процессами (171…17n). Через определенное время, соответствующее скорости прохождения реакторов (161…16n) на транспортном устройстве под пучком для получения заданной дозы воздействия ионизирующего излучения на поверхность объектов и перемешиваемый с помощью инертного газа обратномицеллярный раствор для модифицирования объектов in situ образующимися наночастицами, ускоритель электронов (3) и круговое транспортное устройство (18) с помощью пульта управления системой (9) переводят в нерабочее состояние и открывают рабочую камеру ускорителя. Using the system control panel (9), the electron accelerator (3) and the transport device (18) are turned on. The modification process is controlled from the control panel (9) using process control sensors (17 1 … 17 n ). After a certain time, corresponding to the speed of passage of the reactors (16 1 ... 16 n ) on the transport device under the beam to obtain a given dose of exposure to ionizing radiation on the surface of objects and a reverse micellar solution mixed with an inert gas for modifying objects in situ by forming nanoparticles, an electron accelerator (3 ) and the circular transport device (18) with the help of the system control panel (9) are rendered inoperative and the working chamber of the accelerator is opened.

Затвор подачи инертного газа закрывают, раствор с оставшимися после модифицирования объектов наночастицами сливается из реакторов (161…16n) через поглотитель (10). После поглощения оставшихся в модифицирующем растворе наночастиц водно-органический раствор насосом (11) перекачивается в блок регенерации реагентов (7). Далее осуществляют промывку реакторов и находящихся в нем модифицированных объектов при помощи растворителей из блока промывки реактора (8). Для этого открывают кран емкости с жидким углеводородом, который самотеком поступает в реакторы (161…16n). После контакта с объектами углеводород сливается и перекачивается насосом (11) в блок регенерации реагентов (7). После регенерации очищенный углеводород насосом (12) подается обратно в блок промывки реакторов (6). После заполнения емкостей блока промывки реакторов (6) производят дальнейшую промывку реакторов и находящихся в них объектов водно-спиртовой смесью и дистиллированной водой для последовательной отмывки модифицированных элементов в соответствии с выбранным регламентом отмывки. Далее извлекают из реактора модифицированные наночастицами объекты и материалы. The shutter of the inert gas supply is closed, the solution with the nanoparticles remaining after the modification of the objects is drained from the reactors (16 1 ... 16 n ) through the absorber (10). After absorption of the nanoparticles remaining in the modifying solution, the aqueous-organic solution is pumped by a pump (11) to the reagent regeneration unit (7). Next, the reactors and the modified objects located in it are washed with the help of solvents from the reactor washing unit (8). To do this, open the valve of the container with liquid hydrocarbon, which flows by gravity into the reactors (16 1 ... 16 n ). After contact with the objects, the hydrocarbon is drained and pumped by a pump (11) to the reagent regeneration unit (7). After regeneration, the purified hydrocarbon is fed back to the reactor washing unit (6) by a pump (12). After filling the tanks of the reactor washing unit (6), the reactors and the objects in them are further washed with an aqueous-alcoholic mixture and distilled water for sequential washing of the modified elements in accordance with the selected washing schedule. Next, objects and materials modified with nanoparticles are removed from the reactor.

Claims (7)

1. Электронно-лучевая система объемного (3D) радиационного наномодифицирования материалов и изделий в обратномицеллярных растворах, содержащая двухуровневый производственно-технологический модуль с биологической противорадиационной защитой и пульт управления системой, вынесенный за пределы двухуровневого производственно-технологического модуля, связанный с ним электрическими кабелями, на верхнем уровне двухуровневого производственно-технического модуля расположены емкость для подготовки обратномицеллярного раствора, блок промывки реактора, блок регенерации реагентов и баллон с инертным газом, на нижнем уровне двухуровневого производственно-технического модуля расположены ускоритель электронов и система реакторов, при этом система реакторов состоит из реакторов с гидрозатворами, расположенных на круговом транспортном устройстве и связанных гибкими технологическими магистралями с емкостью для подготовки обратномицеллярного раствора, блоком промывки реактора, блоком регенерации реагентов, баллоном с инертным газом, внутри реакторов расположены датчики контроля процессами, ускоритель электронов, круговое транспортное устройство и датчики контроля процессами связаны электрическими кабелями с пультом управления системой, на гибкой технологической магистрали между реакторами и блоком регенерации реагентов установлен поглотитель, блок промывки реактора связан гибкой технологической магистралью с емкостью для подготовки обратномицеллярного раствора.1. An electron-beam system of volumetric (3D) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions, containing a two-level production and technological module with biological anti-radiation protection and a system control panel, placed outside the two-level production and technological module, connected to it with electric cables, on the upper level of the two-level production and technical module contains a container for the preparation of a reverse micellar solution, a reactor washing unit, a reagent regeneration unit and a cylinder with an inert gas; an electron accelerator and a system of reactors are located at the lower level of the two-level production and technical module, while the reactor system consists of reactors with hydraulic locks located on a circular transport device and connected by flexible technological lines with a tank for the preparation of reverse micellar solution, a reactor washing unit, a reagent regeneration unit, with an inert gas cylinder, process control sensors, an electron accelerator, a circular transport device and process control sensors are connected by electric cables to the system control panel, an absorber is installed on the flexible process line between the reactors and the reagent regeneration unit, the reactor washing unit is connected by a flexible process line with a container for the preparation of reverse micellar solution. 2. Система по п. 1, в которой реакторы имеют тороидально-секторальную форму.2. The system of claim. 1, in which the reactors have a toroidal-sectoral shape. 3. Система по п. 1, в которой в емкости для подготовки обратномицеллярного раствора установлено перемешивающее устройство.3. The system according to claim 1, in which a stirring device is installed in the container for the preparation of the reverse micellar solution. 4. Система по п. 1, в которой на гибкой технологической магистрали между реакторами и блоком регенерации реагентов дополнительно установлен после поглотителя насос для перекачки смеси.4. The system according to claim 1, in which on the flexible process line between the reactors and the reagent regeneration unit, a pump is additionally installed after the absorber for pumping the mixture. 5. Система по п. 1, в которой уровни производственно-технологического модуля связаны лабиринтами радиационной защиты, через которые проходят гибкие технологические магистрали.5. The system according to claim. 1, in which the levels of the production and technological module are connected by labyrinths of radiation protection, through which flexible technological lines pass. 6. Система по п. 1, в которой электрические кабели, связывающие производственно-технологический модуль и пульт управления системой, проложены в лабиринте радиационной защиты.6. The system according to claim 1, in which the electrical cables connecting the production and technological module and the system control panel are laid in the radiation protection labyrinth. 7. Система по п. 1, в которой количество реакторов определяется объемами наномодифицируемых объектов, а ограничивается размерами кругового транспортного устройства.7. The system according to claim 1, in which the number of reactors is determined by the volumes of nanomodified objects, and is limited by the size of the circular transport device.
RU2020129887A 2020-09-10 2020-09-10 Electron beam system of volumetric (3d) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions RU2746263C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129887A RU2746263C1 (en) 2020-09-10 2020-09-10 Electron beam system of volumetric (3d) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129887A RU2746263C1 (en) 2020-09-10 2020-09-10 Electron beam system of volumetric (3d) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2746263C1 true RU2746263C1 (en) 2021-04-12

Family

ID=75521058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129887A RU2746263C1 (en) 2020-09-10 2020-09-10 Electron beam system of volumetric (3d) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2746263C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2079341C1 (en) * 1994-01-20 1997-05-20 Демина Наталья Михайловна Method for production of filtration material
RU2135262C1 (en) * 1998-07-30 1999-08-27 Ревина Александра Анатольевна Method of modifying filter element
JP2004275925A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd Metal complex nano-crystal lb film and production method thereof
RU2260500C1 (en) * 2004-03-22 2005-09-20 Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН) Metal and metal oxide nanoparticle producing method
RU2322327C2 (en) * 2006-01-19 2008-04-20 Александра Анатольевна Ревина Nano-structural metal particle preparation and method for producing it
EP2140958B1 (en) * 2008-07-04 2017-11-01 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Method for manufacturing metallic nanoparticle dispersions
KR20180068538A (en) * 2016-12-14 2018-06-22 가천대학교 산학협력단 Method for synthesis of Copper nanowires including dimension manipulation of Copper nanostructures
KR20180104404A (en) * 2017-03-13 2018-09-21 한국과학기술연구원 Methods of preparing metal nanoplates and metal nanoplates prepared by using the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2079341C1 (en) * 1994-01-20 1997-05-20 Демина Наталья Михайловна Method for production of filtration material
RU2135262C1 (en) * 1998-07-30 1999-08-27 Ревина Александра Анатольевна Method of modifying filter element
JP2004275925A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Daiichi Kigensokagaku Kogyo Co Ltd Metal complex nano-crystal lb film and production method thereof
RU2260500C1 (en) * 2004-03-22 2005-09-20 Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского Сибирского отделения Российской академии наук (ИрИХ СО РАН) Metal and metal oxide nanoparticle producing method
RU2322327C2 (en) * 2006-01-19 2008-04-20 Александра Анатольевна Ревина Nano-structural metal particle preparation and method for producing it
EP2140958B1 (en) * 2008-07-04 2017-11-01 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Method for manufacturing metallic nanoparticle dispersions
KR20180068538A (en) * 2016-12-14 2018-06-22 가천대학교 산학협력단 Method for synthesis of Copper nanowires including dimension manipulation of Copper nanostructures
KR20180104404A (en) * 2017-03-13 2018-09-21 한국과학기술연구원 Methods of preparing metal nanoplates and metal nanoplates prepared by using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Montazerozohori et al. Photocatalytic degradation of an organic dye in some aqueous buffer solutions using nano titanium dioxide: a kinetic study
Grand et al. Nanoparticle alloy formation by radiolysis
Dickinson et al. Experimental and modelling studies of iodine oxide formation and aerosol behaviour relevant to nuclear reactor accidents
Kadlubowski et al. Synthesis of tailored nanogels by means of two-stage irradiation
Pooralhossini et al. Statistical optimization and modeling approach for azo dye decolorization: Combined effects of ultrasound waves and nanomaterial‐based adsorbent
RU2746263C1 (en) Electron beam system of volumetric (3d) radiation nanomodification of materials and products in reverse micellar solutions
Misra et al. A comparative study of gamma, electron beam, and synchrotron X-ray irradiation method for synthesis of silver nanoparticles in PVP
Mosleh et al. Visible‐light‐driven photocatalytic degradation of fenpyroximate in rotating packed bed reactor using Fe3O4@ PbS@ Ni2P magnetic nanocomposite photocatalyst: Response surface modelling and optimization
Jones et al. Electron-and thermal-stimulated synthesis of water on boehmite (γ-AlOOH) nanoplates
Bouchard et al. Efficient and rapid synthesis of radioactive gold nanoparticles by dielectric barrier discharge
JP2012247407A (en) Precipitation removal technology of radioactivity from high-level radiation-contaminated water and purification technology of water
CN104530278B (en) A kind of preparation method of three-dimensional Fricke gel gauge
Coqueret Obtaining high performance polymeric materials by irradiation
Lahiri et al. Cavitation-assisted decontamination of yttria from graphite of different densities
Nam et al. Decontamination of radioactive metal wastes using underwater microwave plasma
Deore et al. Structural and antibacterial properties of a γ‐radiation‐assisted, in situ prepared silver–polycarbonate matrix
Yakushin et al. Study of the influence of nonequilibrium dielectric-barrier discharge plasma on the valence state of transition metals in aqueous solutions
Farahani et al. Differences in fundamental reaction mechanisms between high and low-LET in recent advancements and applications of ionizing radiation
Kostarev et al. Development of automated monitoring and management system of municipal solid waste landfill based on the industrial OMRON controller
CN108889263A (en) The filler and preparation method thereof that can be generated free radicals
EP0591893A1 (en) Method for charging water and spaces with cosmic energy
Zeghioud et al. Photocatalytic by HiPIMS on Performance Polyester under of Cu Visible x Deposited Light LEDs: Oxidants, Ions Effect, and Reactive Oxygen Species Investigation
Bogle et al. Motivation to Explore New Techniques for Synthesis of Metal Nanoparticles and Their Immense Importance in Biological and Medicinal Applications
US20220392659A1 (en) Process for the decontamination of radioactively contaminated materials
KR101999846B1 (en) Facilities and method for waste liquid treatment

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20210609