Образец выполнения задания 17
№ п/п
|
Наименование инновационного технического решения
|
Описание документа источника
|
Сведения об авторах и организации
|
Описание сущности инновационного решения
|
Результаты анализа достоинств и недостатков
|
1
|
Спецодежда для защиты от радиоактивного излучения
|
Патент РФ
№ 2197761
(опубликован
27.01.2003)
|
Авторы:
Мальский С.Л., Фаустова Д.Г., Костерина Е.И., Махмутов А.Х.
Патентообладатель:
ГУП Всероссийский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии
|
Настоящее изобретение направлено на решение задачи по созданию одежды, обеспечивающей надежную радиационную защиту, в том числе от ионизирующего излучения, и нормальный санитарно-гигиенический режим работы персонала в технической зоне с повышенной радиацией.
Поставленная задача решена путем создания спецодежды для защиты от радиационного облучения, содержащей комбинезон, перчатки и обувь, отличием которой согласно изобретению является то, что комбинезон снабжен карманами-ячейками, для размещения в них пластин-вкладышей, выполненных из материала, поглощающего ионизирующее излучение.
Указанная совокупность отличительных признаков обеспечивает безопасность работы персонала длительное время в зоне с повышенной радиоактивностью и устраняет опасность нарушения процесса теплообмена и последствий его воздействия на организм человека, обеспечивает минимальный вес спецодежды и необходимую защиту жизненно важных органов человека.
Это достигается тем, что вместо дополнительной пленочной накидки, надеваемой поверх одежды повседневного пользования, предлагается комбинезон из воздухо- и паропроницаемой ткани, спина и передняя часть которого снабжены на уровне жизненно важных органов человека карманами-ячейками для размещения в них пластин-вкладышей, выполненных из материала, способного поглощать ионизирующее излучение, например резина со свинцовым наполнителем толщиной, соответствующей поглощающей способности мощности дозы ионизирующего излучения
|
В процессе переработки и при работах, связанных с применением радиоактивных материалов, персонал подвергается воздействию источников ионизирующего излучения (ИИИ) и от радионуклидов в виде аэрозолей, газов, паров. Перечисленные факторы могут действовать длительное время, ежедневно в течение всей рабочей смены.
Обычные повседневные работы с радиоактивными веществами при установившемся технологическом режиме, как правило, не связаны с облучением работающего выше установленного норматива.
Реальная опасность повышенного облучения персонала возникает при выполнении ремонтных и аварийных работ, когда происходит разгерметизация технологического оборудования. Поэтому средства индивидуальной защиты приобретают первостепенное значение при выполнении работ непосредственно в зоне технологического оборудования, загрязненного радиоактивными веществами на объектах ядерной энергетики.
Известен защитный костюм от промышленных ядов, содержащий куртку, брюки, выполненные из воздухо- и паропроницаемого материала, шлем со смотровым стеклом и пелериной, и распределитель, подающий воздух в пододежное пространство, перед брюк имеет непроницаемые накладки, пелерина спереди переходит в фартук, спускающийся ниже верхней кромки брючной накладки (авторское свидетельство СССР 212757, кл. 61а 29/12, 1968 г.).
Описанный выше, как и другие аналогичной конструкции защитные костюмы для работы в среде с радиоактивными веществами и с открытыми радиоактивными источниками, могут быть применимы только для защиты от альфа- и бета-излучателей.
Известна спецодежда для защиты от радиационного загрязнения, содержащая комбинезон-оболочку, выполненную из непроницаемого для радиоактивных аэрозолей материала, снабженная распределителем со шлангом, подающим воздух в пододежное пространство (Международный стандарт JSO-8194 First edition 1987 гг.).
Однако эта спецодежда имеет существенный недостаток, так как не защищает от гамма- и рентгеновского излучения и в этой спецодежде возможно работать только в ограниченном длиной воздухоподающего шланга и свободном от технологического оборудования пространстве.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является спецодежда повседневного пользования персонала, содержащая комбинезон, перчатки, обувь и дополнительную пленочную накидку кратковременного пользования, надеваемую поверх комбинезона (Городинский С.М. Средства индивидуальной защиты для работы с радиоактивными веществами. М.: Атомиздат, 1970 г. С. 216–236).
Существенным недостатком вышеописанной спецодежды является ограниченный диапазон ее применения, так как, защищая поверхность тела работающего от попадания радиоактивных нуклидов альфа- и бета-частиц, она совершенно прозрачна (свободно проницаема) для ионизирующего гамма- и рентгеновского излучения. К тому же, ограниченная (2–2,5 часа) по времени возможность пользования данной спецодеждой, которая обусловлена тем, что при работе человека в изолированном снаряжении небольшого объема возникает нарушение процесса теплообмена в пододежном пространстве, отягчающе действующее на организм, снижающее его работоспособность
|
2
|
Изделия, защищающие от множественных вредных воздействий, и способ их изготовления
|
Патент РФ
№ 2320037
(опубликован
20.03.2008)
|
Авторы:
Де Мео Рональд (US), Кучеровски Джозеф (US)
Патентообладатель:
Meridian Research and Development (US)
|
Настоящее изобретение относится к изделиям, включающим полотна и пленочные слои, которые могут защитить от множества вредных воздействий (вредные воздействия радиации, химических веществ и биологических агентов, металлических снарядов и огня). В некоторых вариантах настоящего изобретения полотна и пленки используются для изготовления одежды с защитой от множества вредных воздействий и с превосходными свойствами теплорассеяния. В других вариантах настоящего изобретения защитное полотно или пленка могут использоваться для изготовления пончо, защитной палатки, зонда для обнаружения радиации, обоев, наружной обшивки зданий, кровельного материала, композитного фундамента для зданий или облицовочного материала для кабины коммерческих самолетов, сканера аэропорта, устройства радиационного облучения пищи или рентгеновского кабинета. Кроме того, материалы настоящего изобретения могут быть включены в состав красителя или покрытия и нанесены на многие виды поверхностей.
Защищающие от радиации соединения предпочтительно разрабатываются путем смешивания защищающего от радиации материала (барий, висмут, вольфрам или их соединения) с порошкообразным полимером, гранулированным полимером или жидким раствором, эмульсией или суспензией полимера в растворителе или воде. Полимер преимущественно может быть выбран из широкого диапазона пластмасс, включающих в себя, без ограничений, полиуретан, полиамид, поливинилхлорид, поливиниловый спирт, природный латекс, полиэтилен, полипропилен, этиленвинилацетат и сложный полиэфир. Затем защищающую от радиации полимерную смесь объединяют с одним или несколькими слоями полотна.
Затем другие типы защиты от вредных воздействий могут быть объединены с защитой от радиации. Например, непрозрачный для радиоактивного излучения полимерный композит можно ламинировать на одно или несколько коммерчески доступных полотен, которые обеспечивают защиту от воздействий химических веществ, биологических агентов, металлических снарядов и огня. Коммерчески доступные полотна включают в себя полиэтиленовые полотна, такие как DuPontТМ Tyvek®, полипропиленовые полотна, такие как Kimberly-Clark KleenGuard® или Kappler Proshield®, пластичные ламинатные полотна, такие как DuPont's Tychem® или Kimberly-Clark HazardGard I® и полотна, основанные на микропористой пленке, такие как DuPont NexGen® или Kappler ProShield 2®, композитные полотна, содержащие углеродные сферы, такие как Blucher GmbH SARATOGA изделия, защищающие от множественных вредных воздействий, и способ их изготовления, и арамидные полотна, такие как DuPont Kevlar® или Nomex®.
В качестве альтернативы пленка, способная обеспечить защиту от вредных химических веществ, биологических агентов, огня или металлических снарядов, может быть ламинирована или приклеена иным способом к защищающему от радиации полотну или пленке настоящего изобретения. Такая дополнительная пленка может быть создана из различных полимерных материалов, таких как полиэтилен, полипропилен, полиуретан, неопрен, политетрафторэтилен (Тефлон®), Kapton (изделия, защищающие от множественных вредных воздействий), Mylar (изделия, защищающие от множественных вредных воздействий) или их сочетаний.
Если учитывается тепло, влажность или тепловая сигнатура солдата, то в защищающую от радиации полимерную смесь (до ее нанесения на один или несколько слоев полотна) могут быть добавлены теплорассеивающие соединения, такие как медь, серебро, алюминий, золото, бериллий, вольфрам, магний, кальций, углерод, молибден и/или цинк. В качестве альтернативы полимерный теплорассеивающий слой может быть специально разработан и приклеен к защищающему от радиации полотну.
Защищающее от радиации полотно – одно либо объединенное с другими слоями (например, химзащитным, теплорассеивающим) – может быть включено в состав пуленепробиваемого жилета или взрывозащитного костюма. Обычно пуленепробиваемые жилеты и взрывозащитные костюмы сконструированы с арамидными и/или полиэтиленовыми слоями полотна, которые прошиты вместе. Для добавления защиты от радиации к такому пуленепробиваемому жилету или взрывозащитному костюму защищающий от радиации слой полотна может быть вшит между арамидными и/или полиэтиленовыми слоями полотна или ламинирован на них. Химическая и биологическая защита также может быть обеспечена путем сшивания химзащитных пленок с арамидными и/или полиэтиленовыми пуленепробиваемыми полотнами или их ламинирования.
С использованием подобных же принципов известные антипиреновые полотна, такие как арамидные полотна Nomex® или Kevlar®, производимые DuPont, могут быть объединены с пуленепробиваемыми, защищающими от радиации, химически стойкими, биологически стойкими и/или теплорассеивающими слоями полотна настоящего изобретения путем пришивания либо ламинирования для разработки одежды, которая обеспечивает защиту от многих видов вредных воздействий, угрожающих жизни. Такая одежда может быть охарактеризована как «универсальная защитная одежда». Принципы настоящего изобретения также могут быть применимы к широкому ряду других изделий, включающих в себя хирургические капюшоны, больничные халаты, перчатки, покрывала для пациентов, пончо, перегородки, покрытия, комбинезоны, униформу, робу, палатки, чехлы, сумки, обои, облицовочный материал, сухую штукатурку, наружную обшивку зданий, фундамент зданий, радиационные зонды и др. Дополнительно прозрачные элементы, обладающие свойствами непрозрачности для радиоактивного излучения, такие как импрегнированные защитные очки, могут быть приложены или включены в состав защитной одежды по настоящему изобретению
|
В настоящее время существует много типов вредных воздействий, которые могут вызывать серьезные повреждения или даже смерть. Такие вредные воздействия включают в себя радиацию, разъедающие или токсические химические вещества, инфекционные биологические агенты, металлические снаряды, такие как пули или шрапнель, и огонь. Поскольку многие из таких вредных воздействий известны в течение многих лет, становится более необходимым, но и более трудным защищаться от них в свете последних террористических действий, в том числе атаки террористов 11 сентября 2001 г. на Центр мировой торговли в Нью-Йорке.
Многие из вредных воздействий, с которыми мы сталкиваемся сегодня, обычно рассматривались как локализованные в таких местах, как атомные электростанции, заводы по переработке ядерного топлива, места захоронения ядерных отходов, рентгеновские сканеры, нефтеперегонные заводы и биологические лаборатории. Однако рост терроризма расширил область таких вредных воздействий до практически любого места. В случае ядерного излучения, взрыва портативной ядерной бомбы, такой как «грязная ядерная бомба», включающей в себя материалы отходов атомной промышленности, могут распространять смертельную радиацию по всей площади крупного города (с пригородами). Аналогично высвобождение инфекционных биологических агентов больше не ограничивается биологическими исследовательскими лабораториями, может произойти где угодно – там, где террористы решат высвободить такие инфекционные биологические агенты.
Дополнительно к необходимости защиты от угрожающих жизни вредных воздействий, действующих на значительных площадях, также существует необходимость одновременно защищаться от множества типов вредных воздействий. Например, несмотря на то, что можно с очевидностью предвидеть опасность радиационного заражения от атомной электростанции, наступление терроризма означает, что в настоящее время существует вероятность того, что смертельные биологические агенты или химические вещества могут быть высвобождены внутри той же самой атомной электростанции. Аналогично несмотря на то, что стараются защититься от утечки смертельно опасных биологических агентов из биологической исследовательской лаборатории, взрыв террористом «грязной ядерной бомбы» вблизи такой лаборатории может вызвать серьезную радиационную опасность. В силу этого больше не существует возможности обеспечения эффективной защиты просто учетом большинства предполагаемых типов вредных воздействий.
То, что является сегодня необходимым, – это способ эффективного и экономичного обеспечения защиты от множества типов вредных воздействий. В прошлом, например, одежду разрабатывали для обеспечения защиты от определенной угрозы. В случае радиации предпринималось некоторое количество попыток подавить пагубные воздействия радиации путем разработки одежды, непроницаемой для радиации. Обычно такая одежда состоит из жесткого материала, такого как резина с наполнителем в виде свинца или какого-либо другого тяжелого металла, который способен задерживать радиацию. Примеры непроницаемой для радиации одежды, импрегнированной свинцом, можно найти у Holland (патент США № 3052799), Whittaker (патент США № 3883749), Leguillon (патент США № 3045121), Via (патент США № 3569713) и Still (патент США №5 038047). В других случаях непрозрачные для радиоактивного излучения материалы включаются в полимерные волокна, как у Shah (патент США № 5245195) и Lagace (патент США № 6153666).
Также имеется одежда, разработанная для защиты от металлических снарядов, таких как пули или шрапнель. Например, Borgese (патент США № 4989266) и Stone (патент США № 5331683) раскрывают два типа пуленепробиваемых жилетов.
Дополнительно разработаны полотна для обеспечения устойчивости к разъедающим и токсичным веществам. Примеры таких химзащитных полотен могут быть найдены в Интернете. Такие химзащитные полотна включают в себя полиэтиленовые полотна (такие как DuPont Tyvek®), полипропиленовые полотна (такие как Kimberly-Clark KleenGuard® или Kappler ProShield®), пластичные ламинатные полотна (такие как DuPont TyChem® или Kimberly-Clark HazardGard I®) и полотна, основанные на микропористой пленке (такие как DuPons NexGen® или Kappler ProShield 2®). Такие химзащитные полотна также обеспечивают защиту от биологических агентов.
Наряду с тем, что такие полотна, соединения и одежда предшествующего уровня техники предлагают защиту от определенных типов угрозы, для защиты от которой они разработаны, они имеют несколько недостатков. Например, несмотря на то, что одежда предшествующего уровня техники, импрегнированная свинцом, обеспечивает хорошие меры защиты от губительного воздействия радиации, такая одежда предшествующего уровня техники является часто тяжелой, жесткой, дорогостоящей и объемной. Таким образом, такая одежда является часто неудобной, громоздкой и ограничивающей движение. Кроме того, свинец, конечно, является токсичным веществом, с которым необходимо обращаться очень осторожно, и не может быть утилизирован без надлежащего контроля. Помимо этого, имеются проблемы, связанные со стерилизацией и дезактивацией такой одежды предыдущего уровня техники, поскольку она обычно достаточно объемна, дорогостояща и токсична для утилизации после каждого использования.
Аналогично пуленепробиваемые жилеты и взрывозащитные костюмы предыдущего уровня техники склонны иметь свойства слабого теплорассеяния. Такие пуленепробиваемые жилеты и взрывозащитные костюмы могут быть достаточно неудобными при ношении, когда жарко настолько, что пользователю приходится выбирать между отказом от защиты и перегревом. Такое слабое теплорассеяние также имеет и другой недостаток в военных приложениях. Если тепло тела солдата увеличивается внутри пуленепробиваемого жилета или взрывозащитного костюма, солдат будет иметь высокую «тепловую сигнатуру» в других областях тела солдата, где может выделяться тепло. Такая неравномерная «тепловая сигнатура» может привести к тому, что будет легко определено место солдата термическим фотодетектором врага. Ради выживания на высокотехнологичном поле боя для солдата лучше быстро выделять тепло всем своим телом и таким образом иметь равномерную «тепловую сигнатуру».
Кроме того, вполне возможно, что одежда, разработанная таким образом, чтобы быть эффективной против одного из вредных воздействий, может быть неэффективной против других вредных воздействий. Например, защищающая от радиации одежда предшествующего уровня техники будет, вероятно, неэффективной для задержки пуль. И наоборот, пуленепробиваемые жилеты и взрывозащитные костюмы будут неэффективными для задержки радиации
|
3
|
Химически связанный керамический радиационно-защитный материал и способ его подготовки
|
Патент РФ
№ 2446490
(опубликован
27.03.2012)
|
Авторы:
Хэмилтон Джуд Д. (US), Хэмилтон Вернон Д. (US)
Патентообладатель:
Co-Operations, Inc. (US)
|
Варианты осуществления керамического материала и способа, раскрытые в описании, обеспечивают композитные материалы типа химически связанного керамического цемента или керамобетона, полученного методом холодного обжига, с уникальными параметрами и характеристиками радиационной защиты для удержания, герметизации и экранирования радиоактивных материалов, электромагнитной и микроволновой энергии. Кроме того, раскрытые варианты осуществления предусматривают уникальные параметры радиационной защиты для конструкционных материалов и строительных применений на основе керамобетона, включая покрытие из существующего загрязненного портландцемента и других цементирующих и эпоксидных строительных и конструкционных материалов, которые загрязнены или могут загрязняться опасными радиоактивными веществами и другими опасными отходами.
Хотя иллюстративный вариант осуществления описан применительно, но без ограничения, к ослаблению рентгеновского излучения, генерируемого рентгеновскими аппаратами и устройствами в больницах, медицинских и стоматологических кабинетах и учреждениях, его можно применять к различным продуктам и сочетаниям продуктов для осуществления ослабления рентгеновского излучения, в том числе стеновым панелям для медицинских и стоматологических кабинетов, включая вертикальные стены, полы и потолки, съемным и постоянным защитным экранам для медицинских транспортных средств, жидкого цементирующего раствора для ликвидации любой утечки рентгеновского излучения на стыках между двумя материалами, и к любым другим областям применения, где требуется ослабление и блокировка рентгеновского излучения и других загрязнений. Не имея вышеописанных недостатков, присущих уровню техники, оксид-фосфатные керамические цементные структуры образуют значительно менее пористые структуры по сравнению с портландцементными структурами.
Согласно аспекту одного варианта осуществления, раскрыты состав вещества и способ формирования радиационно-защитного элемента при температуре окружающей среды, в котором состав вещества включает в себя химически связанную керамическую матрицу, полученную методом холодного обжига, и радиационно-защитный материал, диспергированный в химически связанной керамической матрице, полученной методом холодного обжига.
Защита от низких уровней радиации в настоящем изобретении предусматривает различные комбинации эффективных радионепроницаемых наполнителей, например порошкообразного оксида бария, сульфата бария и других соединений бария, оксида церия и соединений церия, а также порошкообразного оксида висмута и соединений висмута, оксида гадолиния и соединений гадолиния, оксида вольфрама и соединений вольфрама, обедненного урана и соединений обедненного урана, которые связаны друг с другом в растворе кислого фосфата, содержащего в определенных пропорциях порошкообразный оксид магния (MgO), дигидрофосфат калия (KH2PO4) и воду. Было показано, что композитные материалы типа химически связанной керамики эффективно блокируют медицинские рентгеновские лучи, обеспечивая необходимую радиационную защиту для ослабления рентгеновского излучения вплоть до 120 кВп при толщине материала до 0,5 дюйма. Просто увеличивая толщину этих композитных радиационно-защитных материалов типа химически связанной керамики, можно эффективно ослаблять излучение на более высоких кВп уровнях энергии
|
Удержание, герметизация радиоактивных веществ и радиационная защита, в том числе защита от электромагнитного и микроволнового излучения, приобретает все большее значение в технологически развитом обществе. В то время как ядерная энергетика обеспечивает альтернативу энергетике на основе ископаемого топлива, удержание отходов в настоящее время растет в цене, что снижает общую экономическую пригодность энергетики. Другие материалы с низким уровнем радиоактивности, например медицинские отходы, промышленные отходы, отходы производства обедненного урана и т. п., также связаны с теми же вопросами хранения, защиты и удержания. Дополнительно, распространение электронных устройств привело к развитию необходимости в обеспечении эффективной электромагнитной защиты. Электронные устройства, например сотовые телефоны, микроволновые печи и т. п., могут требовать защиты от электромагнитной энергии, которая блокирует лучистую энергию, не позволяя ей достигать пользователя.
В области медицинской диагностики также широко используются радиоактивные материалы для обнаружения болезней человека. Применение рентгеновских лучей и других форм радиоактивного материала для обнаружения этих проблем дали врачам ценную возможность выявления медицинского состояния пациента. Недостатки этих методов диагностики включают в себя защиту, необходимую для защиты пациента и медицинского персонала от нежелательного экспонирования радиации и других форм электромагнитной энергии. В современной радиационной медицинской диагностике в качестве защитного материала широко используется свинец. Например, пациент может надевать освинцованный жилет для минимизации воздействия рентгеновских лучей. Освинцованная гипсокартонная панель широко используется для обеспечения защиты от первичного и вторичного рентгеновского излучения, обусловленного первичным рентгеновским пучком, а также диспергированием первичного рентгеновского пучка, во время медицинского рентгеновского исследования. Сам рентгеновский аппарат может требовать значительной защиты, например обеспеченной свинцовой обшивкой, во избежание чрезмерного воздействия на человека со стороны радиоактивных материалов.
Защита из металлического свинца широко применяется, поскольку она обеспечивает эффективную защиту без чрезмерного расходования пространства. Например, для экранирования рентгеновского аппарата можно использовать лист свинца толщиной менее одного дюйма.
Недостатками свинцовой защиты являются масса свинца, трудность формирования структур для удержания свинцовой обшивки на месте, желание иметь эстетически привлекательные структуры, а также общеизвестные канцерогенные опасности для человеческого здоровья при контакте и работе со свинцом и т. п. Существующие освинцованные гипсокартонные панели очень трудно правильно установить в качестве барьеров для вторичного и первичного рентгеновского излучения в медицинских и стоматологических рентгеновских кабинетах и установках.
Другие потребности в радиационной защите включают в себя изготовление несвинцовых стеновых панелей, которые могут эффективно заменять существующие стандартные освинцованные гипсокартонные панели, используемые в медицинских и стоматологических рентгеновских кабинетах и аналогичных установках по всему миру. Настоящее изобретение также можно использовать на космических станциях, спутниках и космических кораблях, поскольку известно, что различные доступные радиационно-защитные материалы, например алюминиевая фольга и обшивка, материалы, зависящие от свинца, и другие предложенные методы радиационной защиты, минимально эффективны, требуют чрезмерной толщины, приводящей к проблемам с весом, иногда имеют токсичную природу и часто громоздки по отношению к необходимости в разработке универсальных, прочных, долговечных, сравнительно ремонтопригодных композитных радиационно-защитных материалов, которые обеспечивают уникально надежное защитное экранирование в космосе
| |
Скачать 280 Kb.