探测和定位固体基体的放射性表面污染的凝胶组合物及使用该凝胶的探测和定位方法技术

本发明专利技术涉及用于探测和定位固体材料基体表面上的放射性表面污染的凝胶，具体是通过在可见光范围内凝胶颜色的变化或者通过凝胶颜色的衰减、褪色，即凝胶的脱色来探测和定位固体材料基体的放射性表面污染。本发明专利技术还涉及使用所述凝胶来探测和定位固体材料基体的放射性表面污染的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】探测和定位固体基体的放射性表面污染的凝胶组合物及使用该凝胶的探测和定位方法
本专利技术涉及一种凝胶，所述凝胶用于探测和定位固体基体的表面的放射性污染(表面放射性污染物)。更具体地，本专利技术涉及一种凝胶，所述凝胶特别是通过该凝胶在可见光范围内颜色的变化或通过该凝胶的颜色衰减(即凝胶的脱色、褪色)，来探测和定位由固体材料制成的基体的表面上的放射性污染的区域或斑点。在表面上的探测和定位是指通过观察在该污染的斑点或区域上以膜或层的形式沉积的凝胶而在基体的表面处进行探测和定位，并且放射性污染是指由发射粒子辐射(例如，α辐射或β辐射)的至少一种污染性放射性物质引起的污染；这种放射性物质存在于表面上并且可能存在于表面下方一定深度的基体内。本专利技术还涉及使用所述凝胶来探测和定位由固体材料制成的基体的表面上的放射性污染的方法。因此，本专利技术的
一般可被限定为使用凝胶对放射性污染物的探测和定位。根据膜的组成，其也可具有去污染性质。
技术介绍
存在不同类型的辐射。根据辐射类型，分为电离辐射和非电离辐射。电离辐射可以是诸如γ射线或X射线的电磁辐射，或者是诸如α射线、β射线或中子的粒子辐射。在此，更特别地关注于表面放射性污染的示踪、揭示、探测，并且因此关注于在短距离内、局部释放(déposent)其能量的α和β辐射。在核工厂中，对工作人员进行培训以使用辐射探测器对采用放射性材料的处所进行探测、控制和去污染；这些探测器是称为微放射计(contaminamètres)的“常规物理”探测仪，例如半导体探测器、气体室、闪烁器。这些辐射探测器相对笨重、成本高、需要校准，并且其使用需要训练有素的技术人员。它们难以在高剂量率的重大事故的情况下使用，例如以下情况：在核反应堆内和周围，在储存池中，以及在清洁或拆除核区域、车间和设施时进行的日常多次放射性测量中；在上述情况下，在1小时内可能接收的剂量率为0.1Sv.h-1或更高。辐射探测器可以被定义为：特定设计为在探测到辐射存在的情况下改变状态或情形的技术设备。辐射探测是用于探测的主要步骤，随后将测量放射性物质的活性。核辐射的探测涉及辐射与探测器中所含的探测材料之间的相互作用。根据探测材料、探测介质和辐射之间的相互作用的类型以及进行探测的方式，辐射探测器可以分为两个主要类别。第一类辐射探测器属于以电子方式进行探测的探测器。换句话说，这些探测器是常规的电子探测器。第二类辐射探测器属于可视性地进行探测的探测器，这些探测器通常是使用化学显色剂的探测器。在这些探测器中，辐射引起化学反应，导致探测材料、探测介质的颜色或性质发生变化。属于此类且可商购获得的探测器包括PerspexHarwell3042辐射剂量计和FarWest(FWT-60)辐射剂量计。PerspexHarwell辐射剂量计由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成，并且由光学上透明的部件组成。它们是红色的，并且密闭地封在小袋中。它们是具有3±0.55mm厚的矩形(30×11mm)的形式。它们被设计为利用UV-Vis分光光度法在603nm和651nm下进行监测，来分别测量在1kGy～30kGy和10kGy～30kGy范围内的剂量。在这两个范围内，吸收剂量的测量精度均在几个百分点内。探测原理如下：在电离辐射与PMMA相互作用时，产生自由基。辐射剂量计颜色变深，并且在特征波长603nm和651nm处的光吸收发生改变[Fernandez等人，2005]。在暴露预定的时间后，在603nm处的吸光度的测量值与沉积(déposée)的剂量成比例。因此可以计算相应的剂量率。FarWest(FWT-60)辐射剂量计是无色薄膜，具有47μm的厚度，且含有着色剂：六(羟乙基)氨基三苯乙腈(HHEVC)。着色剂最初在λ＝254nm的UV范围内具有吸收带。当被辐照时，分子的CN-基团断裂引起颜色的变化，根据接收到的剂量，从白色变为紫色。通过紫外-可见分光光度法在510纳米、600纳米和605纳米处测得的吸光度能够计算吸收的剂量。这些辐射剂量计被设计为测量500Gy和200kGy之间的剂量，精度误差为±6.5％。然而，这些辐射剂量计不适用于探测α表面污染或β表面污染。它们仅可用于测量样品接收的γ辐照的剂量。最灵感的辐射剂量计探测几戈瑞量级的剂量。另外，已知辐射敏感化学凝胶，即所谓的Fricke凝胶；所谓的FAX凝胶(“亚铁二甲酚橙”)，Fricke凝胶的改性物；和所谓的BANG凝胶(“N,N’-亚甲基双丙烯酰胺凝胶，BisAcrylamideNitrogenGel”)，其仅用在放射疗法中。所谓的Fricke凝胶是由具有0.4mM硫酸铁(Fe2+，SO42-)的凝胶化琼脂糖基质(0.5wt％)组成的凝胶[Rousselle等人，1998]。将该凝胶在硫酸(H2SO4)中浓缩至25mM，以限制Fe2+离子被氧化为Fe3+。γ辐照下，亚铁离子发生氧化且转化为铁离子(Fe3+)[Fenton，1894]。为了用肉眼观察这种现象，向Fricke凝胶中加入金属变色着色剂(colorantmétallochromique)、染料、二甲酚橙是必要的。由此获得的衍生自改性Fricke凝胶的凝胶被称为FAX凝胶。FAX凝胶随着与二甲酚橙络合的金属铁离子的含量而改变颜色。化合物Fe2+-二甲酚橙具有黄色，而Fe3+-二甲酚橙络合物具有紫蓝色。Fricke凝胶和FAX凝胶主要用于验证由不同放射疗法技术递送的、在空间中的三维剂量的分布。然而，这些凝胶含有琼脂糖，而琼脂糖并不是流变流化的增粘化合物，这意味着这些凝胶难以喷涂，且不能粘附至垂直的壁，并且在干燥后不能容易地回收。因此，这些凝胶不适合于探测表面α放射性污染和β放射性污染。BANG凝胶由凝胶(5wt％)和分布在所述凝胶内的丙烯酸单体(3wt％)组成。在辐射的作用下，通过水的辐射分解产生自由基并引发单体的自由基聚合。凝胶变白并且在视觉上表明辐射的存在。注意到的是，从几戈瑞(例如4.5Gy)起，凝胶的透明度降低。因此，透明度的降低与接收的剂量成比例。这种BANG凝胶对周围大气敏感，特别是对空气中的氧气敏感，这是因为空气中的氧气干扰聚合反应并因此影响辐射存在的可视化。像Fricke凝胶或FAX凝胶一样，BANG凝胶能测定剂量在MRI图像上的三维分布。鉴于前文所述，因此显然需要能够探测固体表面上的放射性污染的凝胶，该凝胶优选使用喷涂技术能够容易地施加到表面；且粘附到其所施加的所有表面上而不管该表面的形状、几何结构和取向，例如，垂直表面或天花板；并且在干燥之后通过使用防止污染物扩散的任何技术能够容易地去除。这些凝胶还必须能够可靠的、视觉上明显的探测这种表面污染，而不管污染的类型是α污染还是β污染。这些凝胶必须具有高灵敏度，并且确保即使在低剂量和低活性下也能探测到污染，且不管该表面材料如何。另外，有利地，这些凝胶可以是确保对已探测和定位的污染的表面进行去污染的凝胶。本专利技术的目的是提供探测、定位以及甚至去污染的凝胶，所述凝胶尤其满足以上列出的需要和要求。
技术实现思路
根据本专利技术，使用用于探测和定位固体基体表面上放射性污染的水性凝胶来实现该目的和其他目的，所述污染是由至少一种放射性物质所引起，所述至少一种放射性物质发射粒子辐射，诸如α(阿尔法)辐射或β(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于探测和定位在固体基体表面上的放射性污染的水性凝胶，所述污染由至少一种放射性物质所引起，所述至少一种放射性物质发射粒子辐射，诸如α(阿尔法)辐射或β(贝塔)辐射，并且存在于所述固体基体的表面上和/或所述基体的表面层中，所述水性凝胶包括以下项，优选由以下项组成：水溶性化合物C，当所述凝胶的膜或所述凝胶的层接触所述表面，且所述化合物C暴露于由所述放射性物质发射的粒子辐射中时，所述水溶性化合物C在可见光范围内能够改变颜色或在可见光范围外能够改变发射波长，或者呈现出吸光度的降低，例如褪色；水溶性的有机流变流化增粘剂，该增粘剂使得能够形成凝胶，所形成的凝胶在以最大厚度为6mm的膜或层的形式沉积在基体上时，在可见光范围内保持透明或在可见光范围之外化合物C的发射波长范围内保持透明，并且在干燥后保持粘附在所述基体上；和由水组成的溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.29 FR 14573181.一种用于探测和定位在固体基体表面上的放射性污染的水性凝胶，所述污染由至少一种放射性物质所引起，所述至少一种放射性物质发射粒子辐射，诸如α(阿尔法)辐射或β(贝塔)辐射，并且存在于所述固体基体的表面上和/或所述基体的表面层中，所述水性凝胶包括以下项，优选由以下项组成：水溶性化合物C，当所述凝胶的膜或所述凝胶的层接触所述表面，且所述化合物C暴露于由所述放射性物质发射的粒子辐射中时，所述水溶性化合物C在可见光范围内能够改变颜色或在可见光范围外能够改变发射波长，或者呈现出吸光度的降低，例如褪色；水溶性的有机流变流化增粘剂，该增粘剂使得能够形成凝胶，所形成的凝胶在以最大厚度为6mm的膜或层的形式沉积在基体上时，在可见光范围内保持透明或在可见光范围之外化合物C的发射波长范围内保持透明，并且在干燥后保持粘附在所述基体上；和由水组成的溶剂。2.根据权利要求1所述的凝胶，所述凝胶包括10g/L～50g/L的有机流变流化增粘剂。3.根据前述任一项权利要求所述的凝胶，其中，有机增粘剂是黄原胶。4.根据前述任一项权利要求所述的凝胶，所述凝胶包括10μmol/L～150μmol/L、优选20μmol/L～80μmol/L、更优选2μmol/L～50μmol/L的化合物C。5.根据前述任一项权利要求所述的凝胶，所述凝胶进一步包括无机流变流化增粘剂。6.根据前述任一项权利要求所述的凝胶，所述凝胶进一步包括抗干燥剂和去污染剂，所述抗干燥剂和去污染剂选自无机酸和有机酸。7.根据权利要求6所述的凝胶，其中，所述去污染剂和抗干燥剂选自硝酸、硫酸、高氯酸、草酸、磷酸及它们的混合物。8.根据权利要求5所述的凝胶，其中，所述无机流变流化增粘剂选自金属氧化物，如氧化铝；类金属氧化物，如二氧化硅；金属氢氧化物；类金属氢氧化物；金属羟基氧化物；类金属羟基氧化物；铝硅酸盐；粘土，如蒙脱土；及它们的混合物。9.根据权利要求8所述的凝胶，其中，所述无机流变流化增粘剂选自热解二氧化硅、沉淀二氧化硅、亲水二氧化硅、疏水二氧化硅、酸性二氧化硅、碱性二氧化硅及它们的混合物。10.根据权利要求9所述的凝胶，其中，所述无机流变流化增粘剂由沉淀二氧化硅和热解二氧化硅的混合物组成。11.根据前述任一项权利要求所述的凝胶，其中，化合物C是由有机配体和金属离子组成的有色络合物。12.根据权利要求11所述的凝胶，其中，在例如浓度为每升凝胶20mmol的硫酸溶液中，所述有机配体是二甲酚橙，且所述金属离子是亚铁离子，铁(II)。13.根据权利要求11或12所述的凝胶，其特征在于，所述凝胶不包括无机流变流化增粘剂。14.根据权利要求13所述的凝胶，所述凝胶由以下项组成：20μmol/L～80μmol/L的有机配体，如二甲酚橙；在例如浓度为20mmol/L的硫酸中的例如0.4mmol/L的金属离子，如亚铁离子；10g/L～50g/L的有机流变流化增粘剂，如黄原胶；任选地，0.01mol/L～2mol/L、优选0.2mol/L～2mol/L的抗干燥剂和去污染剂，如磷酸；其余为水。15.根据权利要求1～10中任一项所述的凝胶，其中，化合物C是有机着色剂。16.根据权利要求15所述的凝胶，其中，所述有机着色剂选自食用色素亮蓝、二甲酚橙、活性黑5、若丹明6G、番红O、金胺O、甲基橙、甲基红、刚果红、铬黑T及它们的混合物。17.根据权利要求15或16所述的凝胶，其中，所述凝胶由以下项组成：有机着色剂；有机流变流化增粘剂；任选地，无机流变流化增粘剂；水；和任选地，抗干燥剂和去污染...

【专利技术属性】
技术研发人员：法迪·阿扎尔，西尔万·福尔，马克·迈瑟里尔，劳伦特·韦诺，
申请(专利权)人：阿雷瓦核废料回收公司，原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国,FR