Схема электронного пылесоса
Для очистки помещений от пыли широко применяют бытовые пылесосы, использующие вакуумный принцип пылеуборки: всасывание загрязненного воздуха и пропускание его со скоростью 20…50 м/с 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 проникает в 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 г. 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](files/electronic-vacuum-cleanerx300.jpg)
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 или ему подобные конструкции.
В выпрямителе (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.
![](files/electronic-vacuum-cleaner-2x300.jpg)
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 К101КТ1 (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…4 тыс. витков провода ПЭЛШО 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); трансформаторы электронных зажигалок, ламп-вспышек, катушек зажигания и др.
Подобный электронный пылесос эффективно очищает воздух от ультрадисперсной пыли, 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 бестрансформаторные 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 мА), следует соблюдать технику безопасности и обращать особое внимание на качество изоляции.
Эффективность сбора радиоактивной пыли можно контролировать радиометром.