Для очистки помещений от пыли широко применяют бытовые пылесосы, использующие вакуумный принцип пылеуборки: всасывание загрязненного воздуха и пропускание его со скоростью 20 — 50 м/сек. через фильтр из толстых ворсистых тканей. Существенным недостатком таких пылесосов является то, что эффективно улавливается только крупная пыль (диаметром свыше 1 микрона). Ультрадисперсная, наиболее опасная для здоровья пыль, особенно радиоактивная, не задерживается фильтром пылесоса и, более того, концентрация ее в воздухе после использования бытового пылесоса может даже возрасти вследствие принудительного перемещения воздушных масс.
Известно, что чем мелкодисперснее пыль, тем глубже она проникаете дыхательные пути, тем опаснее она для человека. Защитная способность организма недостаточна при попадании в легкие очень мелких частиц (диаметром не более 1 микрона), отлагающихся, главным образом, в альвеолярной ткани; до 70% пыли, отложившейся в легких людей, пораженных силикозом, состоит из таких частиц.
Для удаления ультрадисперсной пыли, в том числе радиоактивной, могут быть использованы электронные методы.
Еще в 1901 году было показано, что если металлической проволоке (или предмету) придать отрицательный потенциал в несколько тысяч вольт и установить ее в сухом помещении (или на улице) на изолированную подставку, то через некоторое время проволока становится радиоактивной. Собственно, становилась радиоактивной не проволока (или металлический предмет), а на заряженный отрицательно проводник осаждалась положительно заряженная радиоактивная пыль.
Наиболее распространенные после Чернобыля долгоживущие изотопы (за исключением изотопов плутония) — стронций-90, цезий-134 и 137, и короткоживущие изотопы — йод-131, барий 140, лантан-140, рутений-103, цирконий-95, теллур-132, церий-141, нептуний-239, ниобий-95 претерпевают радиоактивный распад, сопровождаемый излучением гамма-квантов и бета-частиц (электронов) с переходом в радиоактивные изотопы других элементов с меньшим зарядом ядра.
Продукты радиоактивного бета-минус-распада, обладая положительным зарядом, даже в воздухе, который согласно обычным нормам, лишен пыли, почти мгновенно притягиваются к одной из многочисленных субмикроскопических частиц. В обычном воздухе вне зданий практически все продукты распада оседают на таких частицах. Ультрадисперсная радиоактивная пыль изотопного состава, приведенного выше, имеет положительный заряд, и, следовательно, может быть осаждена при использовании электронных фильтров, выполненных, например, в виде приставок к бытовым пылесосам или действующих автономно.
Электронный пылесос (рис.1) может быть выполнен в виде густой металлической сетки, к которой присоединен положительный полюс высоковольтного источника питания — 2 и заземленной на металлический корпус — 1 сетки — 4 (отрицательный полюс), между которыми может располагаться обычный механический фильтр — 3, например, из капроновой сетки с тканью Петрянова, ворсистой тканью и т.д.
Для перемещения воздуха может быть использован электровентилятор или бытовой пылесос. Для дополнительной очистки воздуха от органических включений в состав фильтра может быть включен активированный уголь, силикагель или иной биологически инертный регенерируемый поглотитель газов. Конструкционно устройство может быть оформлено по типу электронного пылеуловителя и дополнительно содержать на выходе еще одну сетку — 5, заряженную отрицательно относительно заземленного электрода.
Для питания устройства можно использовать высоковольтный выпрямитель (рис.2, 3) или ему подобные конструкции.
В выпрямителе по схеме рис.2 использован газовый разрядник на 350 В. Как вариант схемы вместо разрядника можно установить переключаемую цепочку динисторов КН102, что позволит ступенчато изменять выходное напряжение. Для равномерного распределения напряжения на динисторах рекомендуется подключить к каждому из них резистор 300 — 500 кОм. Тип и количество выпрямительных диодов определяется исходя из максимально ожидаемого выходного напряжения.
Генератор импульсов для ударного возбуждения первичной обмотки высоковольтного трансформатора может быть выполнен и по схеме, приведенной на рис.3, где использован лавинный транзистор K101KT1 (либо его заменяющий динистор), а также тиристор КУ202Н. Для повышения надежности работы схемы параллельно тиристору рекомендуется подключить защищающий его диод (встречное подключение).
Высоковольтный трансформатор выполнен на диэлектрической трубке с внешним диаметром 8 мм и длиной 150 мм, внутри которого расположен медный электрод диаметром 1,5 мм, соединенный с незаземленным выводом трансформатора. Вторичная обмотка содержит 3...4тыс. витков провода ПЭЛ-ШО 0,12, намотанных виток к витку в 10... 13 слоев (длина намотки 70 мм), пропитанных клеем БФ-2 с межслойной изоляцией из тефлона. Первичная обмотка содержит 20 витков провода ПЭВ 0,75, пропущенного через кембрик.
В качестве высоковольтного трансформатора можно использовать выходной трансформатор строчной развертки телевизора (с удаленной низковольтной обмоткой, взамен которой намотано около 20 витков провода ПЭВ 0,75 в кембрике); трансформа-горы электронных зажигалок, ламп-вспышек, катушек зажигания и др.
Подобный электронный пылесос эффективно очищает воздух от ультра дисперсной ныли, пыльцы растений, бактерий. По мере накопления пыль подлежит удалению (при отключении питания!).
Следует отметить, что радиоактивную пыль можно достаточно эффективно осадить и при помощи коронного разряда эффлювиальных люстр.
Так, в зоне действия коронного разряда активность осаждения из радиоактивного аэрозоля частиц в единице объема просасываемого воздуха обычно возрастает приблизительно линейно с повышением напряжения питания; ток разряда — единицы-сотни микроампер при напряжении 7,5...16 кВ.
Электроэффлювиальные люстры А.Л.Чижевского позволяют решать сразу две задачи: осаждать и коагулировать направленным потоком аэроионов взвешенную в воздухе пыль (в том числе радиоактивную) и очищать воздух от микроорганизмов, одновременно насыщая его аэроионами.
Поток аэроионов (горный или "курортный" воздух) может быть получен с активного электрода, выполненного в виде токопроводящей многоярусной полусферически выгнутой вниз люстры с напаянными на нее иглами. К люстре подключается отрицательный электрод высоковольтного источника питания (с ограничителем тока короткого замыкания, см., например, рис.2).
Устройства типа приведенного на рис. 1 и аэроионизаторы воздуха могут быть объединены в единую конструкцию, для чего сетчатый электрод 5 выполняют в виде паруса, надутого по течению воздуха, а на узлы пересечения металлических нитей напаивают заточенные иглы, с которых будут стекать электрические заряды. Критерием нормальной работы устройства является отсутствие озона и окислов азота, определяемых по специфическому запаху. Для повышения эффективности работы всех рассмотренных выше конструкций воздух в помещении должен быть сухим.
Для получения высокого напряжения можно применить бес трансформаторные умножители напряжения, однако они требуют значительного количества диодов и конденсаторов.
Более простую конструкцию пассивного сборщика радиоактивной пыли можно реализовать в виде металлической сетки, расположенной над местами активной циркуляции воздуха (вблизи форточек, батарей отопления, нагревательных элементов и т.д.), закрепленной на диэлектрическом основании и защищенной от прикосновения диэлектрической крупноячеистой сеткой. Металлическую сетку периодически заряжают отрицательным потенциалом от наэлектризованной эбонитовой палочки, электрофорной машины, либо от иного источника высокого напряжения. Концентрация пыли в воздухе, а также его влажность определяет скорость падения потенциала отрицательно заряженной сетки.
Для постоянного действия устройства без подзарядки и повышения эффективности электронного очистителя воздуха за счет создания высоких электрических полей могут быть применены аэроионизаторы Штейнбока, использующие для получения высокого отрицательного потенциала (несколько десятков киловольт в зависимости от качества изоляции) радиоактивный изотоп прометия-147. Кстати, аналогичный источник высокого напряжения (так называемую "атомную батарею") с малым (порядка пикоампер) током нагрузки можно впоследствии выполнить самостоятельно... из собранной радиоактивной пыли, помещенной в заземленный свинцовый контейнер, внутри которого находится собирающий электроны электрод, хорошо изолированный от другого — заземленного, и соединенный с улавливающей пыль сеткой. Такая батарея могла бы постоянно пополнять свои ресурсы и наращивать мощность за счет собранной ею же радиоактивной пыли.
Электронные уловители радиоактивной пыли могут быть установлены на уборочные автомобили, в том числе на транспортные средства на воздушной подушке, что позволит в короткие сроки дезактивировать значительные площади, загрязненные продуктами радиоактивного распада.
Электронные пылесосы можно использовать в составе бытовых кондиционеров воздуха. Поскольку при работе устройств используется высокое напряжение (хотя токи короткого замыкания не превышают 1 — 1,5 миллиампера), следует соблюдать технику безопасности и обращать особое внимание на качество изоляции. Эффективность сбора радиоактивной пыли можно контролировать радиометром.
Источник: М.Шустов, журнал "Радиолюбитель". Схемы и статьи публикуются с разрешения редакции журнала.
