TTeakt Prac, část oděv 37 0,37 0,

Transkript

1 - 28 ~ Kontaminace a dekontaminace tkanin J. Severa, J. Knajfl Úvod Jednou z podmínek, která je stanovena Vyhláškou 59/72 Sb při práci se zdroji ionizujícího záření, je používání přidělených pracovních prostředků. Kromě toho při práci s otevřenými zářiči používají pracovníci pracovní oděv, obuv a některé součástky prádla. Pracovní oděvy jsou zašpinený jednak běžnou - pigmentovou špínou a kromě tohto mohou být kontaminovány,. Při nošení kontaminovaných oděvů a prádla je ozařován organismus jako celek, zejména však kůže. Dále by mohlo, přenosem radioaktivních látek z povrchů tkanin a těla, dojít i k vnitřní kontaminaci organismu, zejména ingescí a inhalací. Při absorbci jistého množství zářivé energie organismem dochází pak ke vzniku specifickj^ch ťíčinků ozáření - nemoci s ozáření Případně, je-li ozářena pouze kůže, dochází ke vzniku radiodermatitid. V tab. 1 jsou uvedeny přípustné hodnoty povrchové kontaminace podle Vyhl. ^9/72 8b + Alfa-aktivní nuklidy Beta-aktivní g D r u h kontr Velmi tox.icfct"" tfěttatníp nuklidy -/._ ' povrchů (mbq.cm""5 resp. (3a, cm*"" (Bq-cm^ resp. p a s m a pci cirt^) řeše, pci pci.cm"^. > == cm~^2 = _ = Aktiv. Prac ,7 část oděv TTeakt Prac, část oděv 37 0,37 0, reb. 1: Přípustné hodr.oy povrchové kontaminace radioaktivními látkami stanovené vyhláškou 59/72 Sb.

2 Poznámka* "ITesktivr.í částí (i kontrolovaného pásma se ro sumě j í tekové prostoj nebo pracovny v kontrolovaném pásmu, kde se bezprostředně nemanipuluje 8 radioaktivními látkami nebo se pracuje s velmi nízkými aktivitami. Při překročení limitů uvedených v tafc, 1 je nutno oděv ~ prádlo vyměnit, připadne dekontaminovat. Vysoká cena oděvů a prádla a jejich značná životnost nutí organizaci provádět dekontaminaci oděvů a prádla. Vzhledem k tomu, že v závislosti na stupni kontaminace ;]e volen rozdílný pracovní postup - technologie prací oděvů a prádla, rozdělují se kontaminované oděvy a prádlo podle hodnot jejich plošné aktivity na několik skupin. Jako příklad uvádíme dělení používané v EBO Jaslovské Bohunice (viz tab, 2) Skupina Hodnoty plošné aktivity 2 čís Bq. m~ poi,. cm I <3o 3, do 100 U do 3, , _ do III do 1,85 10^ - 1,85 10 (i od IV nad 1,85-10 ne d 5000 Tab. í?:dělení oděvů a prádla do skupir podle hodnot jejich povrchové plošné aktivity (používané v EBO Jaslovské Bohunice), Cílem dekontaminace oděvů a prádla je sníšit hodnotu jejich povrchové Icortaminace na minimum, v každém případě však pod vyhláškou stanovenou mes, V této přednášce se chceme pokusit o rozbor problematiky kontaminace & dekontaminace oděvů a prádla. V případě kontaminace radioaktivními látkami se zaby- : hlediska možných způsobů

3 kontaminaoe tkanin V závislosti na tom pek ukázat na typy vazeb kontaminentu s tkaninami, V dalším pak vymezit místo a poukázat ne význam používaných metod dekontaminace tkanin 1, Možné způsoby kontaminaoe tkanin 1 1 Kontaminace tkanin sa sucha Ke kontaminaci tkanin za sucha dochází tehdy,.jestliže je způsobena suchými radioaktivními látkami (prachy, aerosoly, otěrem z kontaminovaných povrchů apod,), nebo jestliže kontaminované tkaniny nepřišly až do provedení jejich kontaminace do kontaktu s vodou a k dekontaminaci tkanin byly použity suché metody dekontaminace V tomto případě jsou pevné částečky kontaminantu (produkty jaderného výbuchu) vázány k povrchu tkanin především silami adheze, 1.2 Kontaminace tkanin za mokra Ke kontaminaci za mokra dochází v těch případech, kdy je způsobena vodnými roztoky (ev. suspenzemi, příp. emulzemi) radioaktivních látek, případně jestliže k dekontaminaci zamořených tkanin byly použity voda, ev, vodné dekontaminační roztoky Při kontaminaci za mokra se mezi kontaminantem a povrchem tkanin uplatňují především sorpční procesy (fyzikální adsorpce a chemosorpce). Tato vzniklá vazba je mnohem pevnější než síly adheze. Proto také tkaniny kontaminované za mokra jsou nesnadněji dekontaminovatelné než při kontaminaci za sucha.. 2. Vazba kontaminantu na tkaniny 2.1 Vazba kontaminantu na tkaniny za sucha Tuhé částečky radioaktivního zamoření se mohou do jisté míry mechanicky zachytit na povrchu tuhého předmětu. Může dojít k zachycení zrn mezi vlákna tkaniny Částice větší než 50 /um se zachycují v prostoru

4 mezi nitěmi (vlákny) a uvnitř nití (vláken) makrooklu- 55í U menších částic s klesající velikostí se zvětšuje podíl zachycený mikrookluzí na povrchu fibril a sorpcí částic v pórech a dutinách. Význam mechanického zachycování prachových částeček bývá však značně přeceňován a naopak bývá velmi často nedoceňován význam adheze, která je hlavní přičinou ulpívání radioaktivních částic na textilu. Mechanicky zachycené částečky nerozpustné složky radioaktivního prachu se uvolňují opět mechanicky. Při kontaminaci povrchů tuhých předmětů se uplatňuje adheae mezi částečkami radioaktivního prachu a povrchem nebo povrchovým filmem zamořeného předmětu. Jř těchto případech se jedná o adhezi : Jyzikální povahy. Adheze je podmíněna molekulárními, elektrickými, coulombovskými a kapilárními silami. Ovlivňuje ji řada faktorů Patří mezi ně např. druh a struktura textilu, velikost a tvar částic, vlhkost vzduchu apod. Prakticky všechny složky sil adheze jsou ovlivňovány apreturou, resp. aviváží, resp. impregnací. Tak např, impregramce může adhezi radioaktivního prachu zvětšovat nebo také zmenšovat Lepivé impregnace povedou ke zvětšení adheze., Na druhé straně při vhodném způsobu povrchové (konečné) úpravy tkanin může dojít k ucpání pórů a dutin, a tím k omezení mikrookluze a sorpce malých částic 2,1,1 Závislost vazby kontaminantu na tkaniny na relativní vlhkosti vzduchu Adheze prachových částeček k povrchůj je, kromě molekulárních a elektrických sil, do značné míry ovlivňována i kapilárními silami, podmíněnými kondenzací v oblasti styku částic s tuhým povrchem. Kapilární kondenzace se začíná projevovat při relativní vlhkosti okolního vzduchu vyšší než 65 % (3), Při výzkumu odstraňování skleněných částic o různých velikostech v mezích 20 až 60 ^um s rovných tuhých povrchů se sji-

5 stilo, že počet tich, které zůstaly na povrchu, je stejný v rozmezí relativní vlhkosti od 5 do 65 %. Při relativních vlhkostech vzduchu nad 65 % se pozoroval růst adheze částic, Zimon (4) uvádí, že kapilární kondenzace probíhá po určitou dobu. Vliv kapilárních sil na adhezi se neprojevuje ihned po styku částic s povrchem tuhých látek Růst edheze sklenených částic o průměru 80 až 100,um na tuhém substrátu při relé-*.. tivní vlhkosti vzduchu 100 % končí asi po 30 min,, kontaktu- Velikost kapilárních sil závisí na rozměrech prachových částic, na povrchovém napětí kondenzující kepaliny, na smáčivosti částic a substrátu, na drsnosti povrchu epod.. Kapilární síly ovlivňují adhezi částic prachu tím více, čím větší je povrchové napětí kondenzující kapaliny, čím větší jsou částice a čím lep- Ší je smáčivost dotýkajících se povrchů.. Vliv kapilární kondenzace na adhezi prachových částic na struktuálně odlišném povrchu textilu nebyl zatím zkoumán. Hodný aj- (5) ověřovali závislost účinnosti dezaktivace různých textilních vzorků vyklepáváním na relativní vlhkosti vzduchu (v rozmezí 10 až 100 %) při konstantní době styku částic (15 h) a na dobe styku (v rozmezí 0 až 60 h) při konstantní relativní vlhkosti (100 %) Pokusy byly provedeny na vzorcích textilu (různých typech keprů, a to jak základní ldtky, tak barvené i s různými povrchovými úpravami, které byly kontaminovány modelovým radioaktivním prachem připraveným z fosforečného skle a aktivovaným neutrony v jaderném reaktoru, Z výsledků práce vyplývá, že druh textilu i jeho úprava má určitý vliv na dekontaminaci vyklepáváním i při velmi nízké (10 %) relativní vlhkosti vzduchu Stejně tak dekontaminační účinnost (DÚ) zkoušených vzorků tkanin je ovlivňována refflativní vlhkostí vzduchu. Autoři zmíněné práce se domnívají, že snížení účinnosti dekontaminace vyklepáváním je způsobeno kapilární kondenzací vody v zóně kontaktu

6 částic radioaktivního prachu s textilními materiály. Při dané konstantní době kontaktu částic a substrátu je míra kapilární kondenzace, a tím i velikost kapilárních sil, podmíněna relativní vlhkostí vzduchu. Čím větší je relativní vlhkost, tím větší je kapilární kondenzace a také tím větší kapilární síly spolupůsobí s původními vazebnými silami. Z kvantitativního hlediska se tento jev uplatnil nejvýrazněji u textilu s hydrofilní úpravou. U tohoto vzorku došlo k vyšší smáčivosti povrchu s vodou, Smáčivost ovľ.ivňuje kapilární síly F, v souladu s rovnicí: P, = 4 " f. v ~ r cos ** kde ', - je povrchové napětí vody r - je poloměr částic radioaktivního prachu * - je úhel smáčení Čím je povrch hydrofilnější, žím menší je úhel a tím vetší je hodnota P,. U nesmačivých materiálů dochází v souladu s teorií ke kvantitativně menšímu nepříznivému uplatnění kapilárních sil U hydrofilizovaného textilii v důsledku kapilárních sil dochází ke snížení ľjú o 55 /% u kepru s hydrofobní úpravou pouze o 30 % při zvýšení reletivní vlhkosti nad 100 %. Kapilární kondenzace vede k vytváření vrstvičky vody mezi částicí a substrátem, Když je tlouštka vrstvičky vody malá, mezimolekulární síly adheze se sčítají s kapilárními silami a adheze ros.;e. Když ie tlouštka vrstvičky vod3 r velká, pak tzv, rozklidňující tlak vrstvičky vody (resp. rozklidňující efekt) způsobuje naopak pokles sil edheze. Pro tyto případy nalézáme na křivce závislosti DÚ na relativní vlhkosti minimum 2. 2 Vazba kontaminentu r.a tkaniny za mokra - v prostředí polárních rozpouštědel V doném případě ze polární prostředí, v němž probíhá proces kontanri/nrce a dekontaminace, považujeme

7 vodu. Hlavním procesem, který se uplatňuje při zamořování tkanin z roztoků radioaktivních látek, je iontová, molekulová a koloidní adsorpce. Typ adsorpce závisí na několika faktorech, V prvé řadě to jsou fyzikálně chemické vlastnosti kontaminantu fradionuklidu), dále ph prostředí, přítomnost a koncentrace elektrolytů aj., ale také vlastnosti defcontáminovaného povrchu. Bavlna, vlna a umělá vlákna patří mezi materiály o malé kapacitě výměny iontů, jejichž kapacita s rostoucím ph vzrůstá Bavlna náleží mezi celulózové materiály a je nejdůležitějším texti]ním materiálem. Má výhodné hygienické vlastnosti a vykazuje vlastnosti slabého katexu a je tedy na svůj povrch schopna vázat radionuklidy, které se budou v polárním prostředí nacházet ve forme kationtů (např, radionuklidy Cs, Rb, Sr, Ba. oj ) Eaproti tomu vlnu řadíme mezi proteinové materiály Proteiny jsou makromolekulami látky, jejichž molekuly jsou tvořeny jednoduchými aminoecidickými zbytky, které jsou vzájemně vázány svými karboxylovými a aminovými skupinami. P^roteinová makromolekula může mít vlastnosti jak slabého katexu, tak i slabého anexu, a to v závislosti na ph prostředí (v kyselém prostředí vykazují vlastnosti slabých anexů a v zásaditém pak vlastnosti katexů). Umělá vlákna patří do skupiny málo reaktivních, chemicky relativně stálých materiálů o velmi malé výměnné kapacitě. Mezi textilními materiály jsou nejvíce zastoupeny polyamid, polyester a polypropylén. Jejich povrchy jsou málo kontaminovatelne a snadno dekontaminovatelné, a to jek v polárním, tak i v nepolárním prostředí Vazbu mer.:i povrchem tkaniny a příslušnou existenční formou redionuklidu (iontovou, molekulární, a to jek prosté, či komplexní molekuly i koloidní, a to jak

8 pravých koloidních forem, či nepravých, tzv,. pseudokoloidů) lze účinně narušit a tím dosáhnout účinné desorpce (dekontaminace) jen ne základě konkrétních znalostí o složení a vlastnostech konteminantu, kontaminovaném povrchu a prostředí, v němž se proces kontaminace a dekontaminace uskutečňuje- 3- Fetody dekontaminace tkanin 3 1 Suché metody dekontaminace Suché metody dekontaminace, nebo též dekontaminace tkanin metodami na suché cestě, jsou tekové, u kterých.je vyloučeno použití polárních rozpouštědel, zejména vody a roztoků dekontaminačních látek v těchto rozpouštědlech. Mezi nejznámější patří; - vyklepávání - kartáčování - -vysávání. Uvedené metody mají své významné místo v dekontaminaci tkanin, a to zejména tehdy, jestliže ke kontaminaci tkanin došlo rovněž za sucha, V tomto případě jsou vysoce i^činné a procento odstranění se pohybuje, v závislosti na typu tkaniny, charakteru kontaminantu, intenzitě dekontaminace apod.., mezi 50 až 90. Mají velikou výhodu v tom, že jsou snadno dostupné a proveditelné i jednotlivci* Uvedené metody by měly předcházet metodám dekontaminace za mokra vždy tehdy, jestliže byly tkaniny kontaminovány pouze za sucha. Při kontaminaci tkanin ze iiokra jsou prakticky neúčinné. Jsou základní metodou částečné dekontaminace výstroje jednotlivce K dekontaminaci jsou používány kartf'čo, klepače, vysavače e ultrazvukové čističky. Je ke škodě věci, že problematice dekontaminace tkanin suchými metodami není věnována náležitá pozornost a že nejsou vyvíjeny příslušné technické prostředky dekontaminace tkanin

9 3 2 * &'Yé metody dekontaminace Mezi tyto metody náleží především dekontaminace tkanin namáoehím a přením a dále t&ké metody cihemického čištění Dekontaminace tkanin namáčením a praním Tento způsob dekontaminace v podstatě využívá upraveného pracího procesu tkanin ve vodě za přídavku tenzidů e některých dalších látek. K tomu, aby byla posílena vratnost edsorpce, t;j aby desorpce radionuklidů vázaných na tkaniny byla co.nejvyšší, je nutno vytvořit některé podmínky K nim zejména patří: - umožnit dekontamina.čnimu ros t oku dokonalý kontakt s dekontaminovaným povrchem; - vázat s povrchu tkaniny uvolněné formy radionuklidů do pevných forem, riebo je ihned z roztoku odstraňovat a tek zabraňovat procesu redepozice, tj. zpětné vazby kontaminantu s tkaninou; - vytvářet podmínky pro vznik konkurujících procesů vůči adaorpci. Na základě těchto úvah pak vyplývá, že prostředí, v němž probíhá dekontaminace tkanin namáčením a praním, musí obsahovat! - tenzid (povrchově aktivní látku např, ve formě baponátů, pracích prostředků); - komplexotvorná činidla, jež jsou schopna vázat íbntové formy redionuklidů do pevných, stálých komplexů a která kromě toho snižují tvrdost vodyj - elektrolyt Kromě toho by měl mít dekontaninační roztok níaké ph, tj mít vyšší koncentraci vodíkových iontů schopných konkurovat při iontovýměnných procesech uskutečňovaných mezi tkaninou e iontovými formani radionuklidů.

10 ^a základe experimentálních výsledků (6, 7) ověšených v praxi, se osvědčuje namáčet tkaniny (prádlo, oděvy, výstroji na dobu minimálně 4 až 6 hodin do roztoků pracia i prostředků, např. Alfa, ev. Zenit o koncentraci 0,5 1,0 g f e Syntronu B 'technický Komplexon 3^, ev hexametafosforečnanu sodného o koncentraci 0,3 až 0,5 fí ne litr lázně K praní může být použito libovolná pračka pro domácnost nebo komuäální prádelny Prací lázeň mívá např složení: 3 až 5 g Zenit a 0,5 g Syntronu Ba 0,5 g hexametafosforečnanu sodného na litr lázně. Pere se při teplotách kolem 60 C, výjimečně při 90 0 po dobu asi 20 min, Dekonteminaoe tkanin v nepolárním prostředí (chemickým čištěním) V našich precech '8, 9) jsme postupně ověřovali ňčinnost, ttlohu a význam dekontaminace chemickým čištěním v různých dru^íoh organických rozpouštědel, a to v závislosti na teplotě lázně, době čištění a přídavku tzv zesilovačů čisticího procesu. Z výsledků těchto pokusů, které,isou v souladu s výsledky nalepenými při sledování účinnosti chemického čištění u tkanin zašpinených běžnou pigmentovou a..linou špínou ( 10, 11, 12), jsme dospeli k těmto závěrům: a/ chemické čištění má význam zejména tem, kde tkaniny kromě kontaminace radioaktivními látkami byly též znečištěny tuky, oleji, mazadly apod,; b/ chemické čištění má vysokou účinnost tehdy, předchází- li dekontaminaci tkanin praním; c/ chemické čištění má velké přednosti v tom, že podstatně zkracuje proces dekontaminace, náklady jsou nižší než při praní (odpadá sušení a z větší části i žehlední), vzniká malé množství snadno zpracovatelného odpadu, rozpouštědle lse regenerovat dešti-

11 lací a předchází-li praní, pak umožňuje sníšit dávkování precívh prostředků a tím mj, usnadnit proces dekontaminace odpadních prádelenských vod; č 1 / pro chemické čištění jsou vhodnými rozpouštědly perchlóretylén a benzin (první z nich je dražší a Spatně dostupný na domácím trhu, benzin je dostupný, levnější, avšak z požárně-technických hledisek mén výhodný)\ e/ vyššího efektu dekontaminace se dosáhne, přidá-li se do rozpouštědel vhodný druh zesilovače čisticího procesu v optimální koncentraci? f/ chemické čištění lze uskutečnit pomocí v tuzemsku vyráběných čističek (v sestavě se sušičkou, ev. s destilačním zařízením pro regeneraci rozpouštědla, avšak moderní stroje zabezpečují provedení vsach operací v jednom stroji) Na základě našich dosavadních zkušeností doporučujeme orientovat se na? - v tuzemsku vyráběné čisticí stroje n, p, ííoravan Otrokovice, typů TB-25-2 (čištění benzinem) v kombinaci se sušicím strojem SB-3O (tentýž výrobce), nebo l'b-4 (pro čištění perchloretylénem), který rovněž vyrábí I.Ioravan n. p ; - provádět čištění při teplotách kolem 20 C po dobu 20 min; - přidávat do rozpouštědel jako zesilovač čisticího procesu tzv benzinové mýdlo v mezích 1 aš 10 g. 1 podle stufně znečištění tkanin Kedioektivně zamořený odpad z procesu chemického čištění je tvořen jednak filtrační křemelinou a regeneračními přísadami a jednak destilačními sbytky po regeneraci rozpouštědla. Odpad je nevelké hmotnosti a lze s ním nakládat jako s pevným radioaktivním odpadem.

12 Metoda Intensol a Dual Ve světě probíhá snaha zefektivnit proces čištění tkanin a sloučit přednosti chemického čištění a praní v jediný. Postupne byly vyvinuty metody Intensol a Dual- Metoda Dual spočívá v tom, že ee odevy předčištují normálním způsobem chemického čištění v rozpouštědlech s přísadou pomocného prostředku v jedné lázni Při tom ee uvolní, případně vyplaví, tuky, oleje a pigmentová špína na ně vázaná Úkolem pomocného prostředku,je co nejvíce vázat uvolněnou pigmentovou špínu a zabraňovat,ie.jí redepozici Po odstředění následuje prací lázeň roštoky pracích prostředků ve vodě, aby se uvolnila vodoroapustná špína Ke t oda Intensol, ev, též emulzní čisticí postup, probíhá tak, že se nejprve prakticky čiatým rozpouštědlem uvolní, pří. vyplaví a odčerpá do destilátoru převážná část tuků a ole^ů a ne ně vázané pigmentové špíny. Druhá lázeň je pak teprve emulzní lázní. K čerstvému rozpouštědlu se přidává 30 % i více vody a k vytvoření emulse emulgátor, V ČSSR jsou vyráběny emulgátory Purotex A, Purotex B, vsyntopal LH, Je výhodné kombinovat je ae současným přídavkem zesilovače (např. Kemp'enzanem AH čs, provenience).. Dosud jsme neměli možnost ověřit dekontaminační tíčinnost popsaných metod a nelze tedy učinit žádný závěr a doporučení. Je ke škodě, že se zatím v ČSSR nevyrábí stroj pro čištění a praní pomocí metod Dual, resp. Intensol.7 á v ě r Radioaktivně zamořené tkaniny jsou jednak zdrojem vnějšího ozáření osob a jednak potencionálním adrojem jejich vnitřní kontaminace. Organismus člověka

13 je ozařován dlouhodobě a v těsném kontaktu s tělesným povrchem. Vysoká cena oděvů, prádla a výstroj nedovoluje likvidovat je jako odpad. Je proto nutno provádět jejich částečnou, případně úplnou dekontaminaci, a to buá suchými nebo mokrými metodami dekontaminace. Dekontaminace tkanin jo vážným, avšak technicky řeaitelným problémem. V práci jsme uvedli přehled ověřených metod dekontaminace c technické prostředky, kte* ré jsou na domácím trhu dostupné. Tak ;jeko všechny oblasti i dekontaminace tkanin vyžaduje dalšího studia e sledování výsledků, kterých je dosahováno jak v ČSSR, tak v zahraničí.

14 Literatura 1 Vyhláška 59 Ministerstve zdravotnictví České socialistické republiky. Sbírka zákonů ČSSR, Praha Moravcová, žl, Leckcwá, L., Sandrik, Š\ ; Analýza režimu práčovne v areáli EBO a overenie dostupných pracích prostriedkov, Pracovny materiál k úlohe A /01.3, VÚJE Jaslovské Bohunice, 1932, 43 a, 3- Zimon, A, D, Koloid- 2., 25, 3, 317 (1963). A, Zimon, A, D,: Adgezi;ja pyli i poroškov. Izdat, Chimija, Moskva , Hodný, A, a;]. : Adheze radioaktivního prachu na impregnované výstroji a dezaktivace. Civilní obrana 19, e\ 6 (1977), s, Severa, J. : PV , 7- Severa, J, Bár, J : Radioaktivní zamoření a dezaktivace. Závěrečná zprávě stát. úkolu RVT P /13, 2. doplněk, VLVDtí JEP Hradec Králové a VtfEZ Brno, 1977, 60 a, 8 Severe, J, Knajfl, J.: Dezaktivace 0P0 tkanin chemickým čištěním Studie VI.VDÚ JEP Hradeo Králové, 1979, 31 B- S- Severa, J., ICnajfl, J. : Dekontaminace 0P0 tkanin chemickým čištěním. JE, v tisku* 10. Postup INTEHSOL DUAL pro čištění pracovních oděvů. Praní a chemické čištění, č. 6 (197$) Praha, s Překlad originálu' Intensol und Dual Erfahren zur Reinigung von Arbeitskieidung, Bowe - Sonderdruck, 11, nejnovější výzkumy čištění ve vodných roztocích a v emulzích. Překlad originálu: Vaeck, S. : Neue Untersuchungen uber das Reinigen in wässerigen Losun-

15 gen und in TSmulsionen. Keinigen u, We ach,, 30 č, "' (1977), B Provozní spravodajství (Orgán MV ČSP pro místní hospodářství) Částka (1^81), s. 10S-113.