Лекция 19. Методы осаждения р/активных аэрозолей и

Мультимедиа-лекции (КПСЛ)
Кафедра атомной
энергетики УГТУ ,
к.т.н.Велькин В.И.
• Курс: Дозиметрия и защита
от ионизирующих излучений
Лекция 21: Методы осаждения
р/активных аэрозолей и измерения
их концентрации
Вопросы лекции
• Механизм фильтрации аэрозолей
• Эффективность фильтров
• Конструкции фильтров
Фильтрация аэрозолей
• Р/активные аэрозоли
представляют значительную
радиационную опасность.
• Поэтому их допустимая
активная концентрация
(Бк/м3 ) очень мала.
• Непосредственное измерение
концентрации аэрозолей на
уровне ДК с помощью какого
либо детектора практически
невозможно
Все методы контроля аэрозолей основаны
на извлечении их из воздуха на различные
фильтры (первый этап).
Второй - измерение активности осажденных
р/а веществ в концентрированном виде.
Существенные параметры фильтров
• Основными параметрами для
измерения р/а аэрозолей,
являются:
1. Эффективность фильтра
(или коэффициент проскока);
2. Аэродинамическое сопротивление фильтра
3. Толщина фильтра
4. Распределение осевших частиц
по толщине фильтра
Фильтры
• Для осаждения
аэрозолей применяют:
1. Волокнистые фильтры
2. Мембранные фильтры
3. Угольные фильтры
4. Электрофильтры
5. Инерционные осадители
Фильтры Петрянова
• Широкое распространение
для контроля аэрозолей и
очистки от них воздуха
получили тонковолокнистые фильтры ФП
(фильтры Петрянова)
ФПП - ФП из перхлорвинила:
ср.диаметр волокон-1,5-2,5мкм
Обладают стойкостью
к кислотам и щелочам;
не смачиваются водой;
используются до t=333 К.
ФПП ФПА
• ФПА- ФП из волокон
ацетилцеллюлозы;
• диаметр волокон 1,5 мкм
• стоек к органическим
растворителям;
• применяется до t=423 К
Эффективность фильтрации
составляет около 100 %
(кроме РБГ)
Механизм фильтрации
на тканях ФП
• 1. Для частиц больших
размеров- инерционное
осаждение при большой
скорости;
• 2. Осаждение частиц
вследствие касания волокна
при его огибании;
• 3. Электростатическое
притяжение аэрозольных
частиц (значительно у ФП)
Вероятность задержки
таких частиц на волокнах
пропорциональна D2V
Вероятность зависит
от размера частиц, т.е.
пропорциональна D
Вероятность осаждения
как заряженных, так и
незаряженных частиц
пропорциональна D2/V
Эффективность фильтров
• Доказано, что
распределение
активности по толщине
фильтра подчиняется
экспоненциальному
закону.
h
= (А0-Аh)
• Тогда, эффективность
волокнистого фильтра
определяется по
формуле:
h
/ А0 = 1 - е -kh
A0 -Концентрация аэрозолей до фильтра
Ah -концентрация аэрозолей после фильтра толщиной h;
k - коэффициент фильтрации (зависит от относительного изменения
концентрации аэрозоля на единицу толщины фильтра
Коэффициент проскока фильтра
• Эффективность может быть
• Техническая величина,
найдена экспериментально по
определяющая
активности А частиц,
эффективность, иначе
осевших на 2 фильтра
называется «Проскок
одинаковой толщины,
фильтра»-или коэффициент
расположенных один над
проскока
другим.
e
e
=1 - h = А2/А1
Максимальным проскоком сквозь материал ФП обладают частицы 0,1 мкм
А1
А2
h
= 1 - А2/А1
А1- активность частиц, осажденных на 1-м фильтре
А2- активность частиц, осажденных на 2-м фильтре
Характеристики ФП
• Марка
Скорость
фильтра фильтрации
•
л/(мин х см2)
Перепад
Проскок % Толщина
давления
фильтра
мм рт.ст.
мг/см2
ФПП-5
11
45-50
0,1
2,6
ФПП-15
12,5
10-15
8,2
1,7
ФПП-25
12,5
10-15
8,1
2,4
ФПА-15
12,5
10-15
8,4
1,4
Недостатки волокнистых фильтров:
Допустимая скорость прокачки низка;
Эффективность фильтрации зависит от дисперсности, которая часто
неизвестна; трудно учесть поправки на самопоглощение альфа и беиа
частиц при определении абсолютной активности фильтра.
Конструкции фильтров
• Электрофильтры
• Принцип работы
Аэрозольные частицы предварительно заряжаются электричеством
одного знака, а затем осаждаются
под действием электрического поля на электрод противоположного
знака
(Эффективность - 75%)
А-электроды, заряженные В- мишень, заряженная +
(Коронный разряд-10-12 кВ)
Скорость прокачки воздуха доходит
до 10 м/сек (в рабочем режиме
скорость электроветра 1 м/сек.)
Мембранные фильтры
• Мембранные или картонные
фильтры изготовляют путем
высушивания динитроцеллюлозы.
МФ-пористый слой вещества
толщиной 100 мкм (0,1 мм);
средний размер пор 0,3-3 мкм
1
1
2
Импрегированные фильтры
3
Эффективность к парам
йода - 95 %
Картонные фильтры пропитывают
азотнокислым серебром,йодистым
или бромистым соединением се- • Недостаток большое
ребра. Пропитка - импрегирование аэродинамическое
сопротивление (201500 Па)
Инерционные фильтры-импакторы
Скорость воздуха - 10-100 м/с
Мишени
•
•
•
•
Фильтр
Достоинства:
простота конструкции;
высокая производ-ть;
разделение аэрозолей
по дисперсности;
Недостатки:
Вакуумнасос
Схема 5-ти каскадного
инерционного осадителя аэрозолей
низкая эффективность
осаждения мелкодисперсных аэрозолей;
зависимость от температуры и влажности среды.