探測和定位固體基體的放射性表面汙染的凝膠組合物及使用該凝膠的探測和定位方法與流程

2023-06-15 10:30:56 5

本發明涉及一種凝膠，所述凝膠用於探測和定位固體基體的表面的放射性汙染(表面放射性汙染物)。

更具體地，本發明涉及一種凝膠，所述凝膠特別是通過該凝膠在可見光範圍內顏色的變化或通過該凝膠的顏色衰減(即凝膠的脫色、褪色)，來探測和定位由固體材料製成的基體的表面上的放射性汙染的區域或斑點。

在表面上的探測和定位是指通過觀察在該汙染的斑點或區域上以膜或層的形式沉積的凝膠而在基體的表面處進行探測和定位，並且放射性汙染是指由發射粒子輻射(例如，α輻射或β輻射)的至少一種汙染性放射性物質引起的汙染；這种放射性物質存在於表面上並且可能存在於表面下方一定深度的基體內。

本發明還涉及使用所述凝膠來探測和定位由固體材料製成的基體的表面上的放射性汙染的方法。

因此，本發明的技術領域一般可被限定為使用凝膠對放射性汙染物的探測和定位。根據膜的組成，其也可具有去汙染性質。

背景技術：

存在不同類型的輻射。根據輻射類型，分為電離輻射和非電離輻射。

電離輻射可以是諸如γ射線或X射線的電磁輻射，或者是諸如α射線、β射線或中子的粒子輻射。

在此，更特別地關注於表面放射性汙染的示蹤、揭示、探測，並且因此關注於在短距離內、局部釋放(déposent)其能量的α和β輻射。

在核工廠中，對工作人員進行培訓以使用輻射探測器對採用放射性材料的處所進行探測、控制和去汙染；這些探測器是稱為微放射計(contaminamètres)的「常規物理」探測儀，例如半導體探測器、氣體室、閃爍器。

這些輻射探測器相對笨重、成本高、需要校準，並且其使用需要訓練有素的技術人員。它們難以在高劑量率的重大事故的情況下使用，例如以下情況：在核反應堆內和周圍，在儲存池中，以及在清潔或拆除核區域、車間和設施時進行的日常多次放射性測量中；在上述情況下，在1小時內可能接收的劑量率為0.1Sv.h-1或更高。

輻射探測器可以被定義為：特定設計為在探測到輻射存在的情況下改變狀態或情形的技術設備。

輻射探測是用於探測的主要步驟，隨後將測量放射性物質的活性。

核輻射的探測涉及輻射與探測器中所含的探測材料之間的相互作用。

根據探測材料、探測介質和輻射之間的相互作用的類型以及進行探測的方式，輻射探測器可以分為兩個主要類別。

第一類輻射探測器屬於以電子方式進行探測的探測器。換句話說，這些探測器是常規的電子探測器。

第二類輻射探測器屬於可視性地進行探測的探測器，這些探測器通常是使用化學顯色劑的探測器。在這些探測器中，輻射引起化學反應，導致探測材料、探測介質的顏色或性質發生變化。

屬於此類且可商購獲得的探測器包括Perspex Harwell3042輻射劑量計和Far West(FWT-60)輻射劑量計。

Perspex Harwell輻射劑量計由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)製成，並且由光學上透明的部件組成。它們是紅色的，並且密閉地封在小袋中。它們是具有3±0.55mm厚的矩形(30×11mm)的形式。

它們被設計為利用UV-Vis分光光度法在603nm和651nm下進行監測，來分別測量在1kGy～30kGy和10kGy～30kGy範圍內的劑量。

在這兩個範圍內，吸收劑量的測量精度均在幾個百分點內。

探測原理如下：在電離輻射與PMMA相互作用時，產生自由基。輻射劑量計顏色變深，並且在特徵波長603nm和651nm處的光吸收發生改變[Fernandez等人，2005]。

在暴露預定的時間後，在603nm處的吸光度的測量值與沉積(déposée)的劑量成比例。因此可以計算相應的劑量率。

Far West(FWT-60)輻射劑量計是無色薄膜，具有47μm的厚度，且含有著色劑：六(羥乙基)氨基三苯乙腈(HHEVC)。著色劑最初在λ＝254nm的UV範圍內具有吸收帶。當被輻照時，分子的CN-基團斷裂引起顏色的變化，根據接收到的劑量，從白色變為紫色。

通過紫外-可見分光光度法在510納米、600納米和605納米處測得的吸光度能夠計算吸收的劑量。

這些輻射劑量計被設計為測量500Gy和200kGy之間的劑量，精度誤差為±6.5％。

然而，這些輻射劑量計不適用於探測α表面汙染或β表面汙染。它們僅可用於測量樣品接收的γ輻照的劑量。最靈感的輻射劑量計探測幾戈瑞量級的劑量。

另外，已知輻射敏感化學凝膠，即所謂的Fricke凝膠；所謂的FAX凝膠(「亞鐵二甲酚橙」)，Fricke凝膠的改性物；和所謂的BANG凝膠(「N,N』-亞甲基雙丙烯醯胺凝膠，Bis Acrylamide Nitrogen Gel」)，其僅用在放射療法中。

所謂的Fricke凝膠是由具有0.4mM硫酸鐵(Fe2+，SO42-)的凝膠化瓊脂糖基質(0.5wt％)組成的凝膠[Rousselle等人，1998]。

將該凝膠在硫酸(H2SO4)中濃縮至25mM，以限制Fe2+離子被氧化為Fe3+。γ輻照下，亞鐵離子發生氧化且轉化為鐵離子(Fe3+)[Fenton，1894]。

為了用肉眼觀察這種現象，向Fricke凝膠中加入金屬變色著色劑(colorant métallo chromique)、染料、二甲酚橙是必要的。由此獲得的衍生自改性Fricke凝膠的凝膠被稱為FAX凝膠。

FAX凝膠隨著與二甲酚橙絡合的金屬鐵離子的含量而改變顏色。化合物Fe2+-二甲酚橙具有黃色，而Fe3+-二甲酚橙絡合物具有紫藍色。

Fricke凝膠和FAX凝膠主要用於驗證由不同放射療法技術遞送的、在空間中的三維劑量的分布。

然而，這些凝膠含有瓊脂糖，而瓊脂糖並不是流變流化的增粘化合物，這意味著這些凝膠難以噴塗，且不能粘附至垂直的壁，並且在乾燥後不能容易地回收。因此，這些凝膠不適合於探測表面α放射性汙染和β放射性汙染。

BANG凝膠由凝膠(5wt％)和分布在所述凝膠內的丙烯酸單體(3wt％)組成。在輻射的作用下，通過水的輻射分解產生自由基並引發單體的自由基聚合。凝膠變白並且在視覺上表明輻射的存在。注意到的是，從幾戈瑞(例如4.5Gy)起，凝膠的透明度降低。因此，透明度的降低與接收的劑量成比例。

這種BANG凝膠對周圍大氣敏感，特別是對空氣中的氧氣敏感，這是因為空氣中的氧氣幹擾聚合反應並因此影響輻射存在的可視化。

像Fricke凝膠或FAX凝膠一樣，BANG凝膠能測定劑量在MRI圖像上的三維分布。

鑑於前文所述，因此顯然需要能夠探測固體表面上的放射性汙染的凝膠，該凝膠優選使用噴塗技術能夠容易地施加到表面；且粘附到其所施加的所有表面上而不管該表面的形狀、幾何結構和取向，例如，垂直表面或天花板；並且在乾燥之後通過使用防止汙染物擴散的任何技術能夠容易地去除。

這些凝膠還必須能夠可靠的、視覺上明顯的探測這種表面汙染，而不管汙染的類型是α汙染還是β汙染。

這些凝膠必須具有高靈敏度，並且確保即使在低劑量和低活性下也能探測到汙染，且不管該表面材料如何。

另外，有利地，這些凝膠可以是確保對已探測和定位的汙染的表面進行去汙染的凝膠。

本發明的目的是提供探測、定位以及甚至去汙染的凝膠，所述凝膠尤其滿足以上列出的需要和要求。

技術實現要素：

根據本發明，使用用於探測和定位固體基體表面上放射性汙染的水性凝膠來實現該目的和其他目的，所述汙染是由至少一种放射性物質所引起，所述至少一种放射性物質發射粒子輻射，諸如α(阿爾法)輻射或β(貝塔)輻射，並且存在於固體基體的表面上和/或基體的表面層中，所述水性凝膠包括以下項，優選由以下項組成：

水溶性化合物C，當所述凝膠的膜或所述凝膠的層被放置為與所述表面接觸(當所述凝膠的膜或層接觸所述表面)，且所述化合物C暴露於由所述放射性物質發射的粒子輻射中時，所述水溶性化合物C在可見光範圍內能夠改變顏色或在可見光範圍外能夠改變發射波長，或者呈現出吸光度的降低，例如褪色；

水溶性的有機流變流化(rhéofluidifiant)增粘劑，所述增粘劑使得所要產生的凝膠在以最大厚度為6mm的膜或層的形式沉積在基體上時，在可見光範圍內保持透明或在可見光範圍之外化合物C的發射波長範圍內保持透明，並且在乾燥後保持粘附在所述基體上；和

由水組成的溶劑(即100％水)。

凝膠膜或層通常是指這樣的膜或層：厚度為50μm至1mm的膜，和厚度為1mm至6mm的層。

本發明的凝膠包含在現有技術中從未被描述或建議過的特定組分的組合。

例如，本發明的凝膠包含僅由水組成的特定溶劑。這就是本發明的凝膠被稱為水性凝膠的原因。與有機溶劑相比，僅使用水性溶劑尤其在成本、毒性、防火安全性、排放方面具有優勢。這種純粹水性的溶劑還有助於凝膠膜或層的透明度。

此外，本發明的凝膠包含非常特殊的增粘劑，所述增粘劑通過以下六個特定特徵來限定：

-該增粘劑是有機的。

-該增粘劑是水溶性的，其能夠與所使用純粹水性的溶劑以及同樣是水溶性的化合物C結合，從而有助於獲得透明的凝膠膜或層。

-該增粘劑是流變流化(或假塑性)。

本領域技術人員周知的是，在簡單的增粘劑和流變流化增粘劑(諸如黃原膠)之間存在根本的區別。下文將說明與增粘劑的流變流化性質有關的一些優點。

-該增粘劑具有能夠使所要產生凝膠在以最大厚度6mm的膜或層的形式沉積在基體上時，保持透明的性質：

在觀察化合物C在可見光範圍內顏色的變化或在可見光範圍外發射波長的變化時，該特徵是必要的；如果沉積在基體上的凝膠膜或層不是如上文所限定是透明的而是不透明的，則將不能觀察到上述變化。

-該增粘劑具有與水和化合物C一起形成凝膠的性質，該凝膠可以以膜或層的形式施加在基體上。

這個特性是重要和有利的。根據本發明，通過使凝膠的膜或層與基體表面(在固體基體表面和/或在基體的表面層中存在、發現至少一種表面放射性物質)接觸(即，通過施加、沉積或塗布)，而不是例如距該物質的表面一定距離(遠程地)來進行探測和定位。從上文給出的本發明的凝膠的定義中可以清楚地看出，其中清楚地表明凝膠是「用於在固體基體表面上探測和定位放射性汙染」的凝膠，即探測和定位通過所施加的凝膠膜的顏色的變化在表面上進行，而不是遠離表面(遠程地)進行。

-該增粘劑具有使施加到基體上的凝膠形成膜且在乾燥後保持粘附到基體上的性質，這性質對於防止形成流失、膜脫離，並且為化合物C提供足夠的時間發揮作用(如下文所述)。

化合物C也是特定的化合物，事實上：

-化合物C是水溶性的。

比不溶的、懸浮的化合物相比，水溶性化合物C更易於使用。它非常均勻地分布在是凝膠(為水性凝膠)內以及該凝膠的膜或層中。由此獲得顏色均勻的凝膠。

由於化合物C和有機流變流化增粘劑都是水溶性的，因此所述凝膠以及凝膠的膜或層是透明的，從而具有容易觀察凝膠膜或層的顏色變化的優點。

-此外，當暴露於非常特定的輻射，即由放射性物質發射的α(阿爾法)輻射或β(貝塔)輻射時，化合物C的顏色發生改變。

現有技術中從未描述或暗示過所述特定的C化合物和所述特定的有機增粘劑的結合，並且該結合是意想不到的且是有利效果的源由。

特別是以上述Fricke凝膠或FAX凝膠為代表的現有技術中從未描述或暗示過在用於探測和定位放射性汙染的含有特定增粘劑凝膠中加入上述特定化合物C，而能夠產生在以膜或層的形式沉積在基體上是保持透明的凝膠，其中所述增粘劑是有機增粘劑，是水溶性並為流變流化的(假塑性)。

如上所述的Fricke凝膠或FAX凝膠含有例如瓊脂糖，而瓊脂糖不是流變流化的增粘化合物，從而具有上文所述的所有產生的缺點。

根據本發明的含有流變流化增粘劑的凝膠，在攪拌的作用下粘度降低以促進凝膠的噴塗，一旦凝膠被噴塗，則其恢復粘度的時間很短(例如<1s)，從而防止從垂直壁或天花板上流失。

與Fricke凝膠或FAX凝膠相反，本發明的含有有機流變流化增粘劑的凝膠易於噴塗，易於粘附到垂直壁上，並且在乾燥後能夠容易地回收(例如通過剝離、擦拭或抽吸)。

因此，特別是與Fricke凝膠或FAX凝膠相反，本發明的凝膠出人意料地良好且特別適合探測發射粒子輻射，諸如表面α(阿爾法)輻射或β(貝塔)輻射的放射性汙染。

本發明的凝膠能夠可靠且容易地探測和定位，並且易於使用；換句話說，它們可以容易地原位鋪展，並且由於它們利用廣泛可商購的且廉價的組分，所以是廉價的。

本發明的凝膠可被稱為用於探測和定位放射性汙染物斑點的凝膠，所述放射性汙染斑點通過突顯的具有不同於凝膠初始顏色的斑點以及接近於初始汙染尺寸的尺寸而被顯現。

因此，汙染的圖像被及時固定。

重要的是，在本發明的凝膠中，無論凝膠膜是否與放射性物質直接接觸，化合物C以及因此施加到表面上的凝膠膜僅在所述放射性物質發射的粒子輻射的作用(例如輻射分解)下發生顏色的改變，而不是在放射性物質和化合物C之間的化學反應的作用下發生顏色變化。

使用本發明的凝膠，不需要放射性物質的遷移到凝膠膜內。

有利地，所述凝膠還包含無機流變流化增粘劑。

有利地，所述凝膠還包含抗乾燥劑和去汙染劑，所述抗乾燥劑和去汙染劑選自無機酸和有機酸。

有利地，所述凝膠包含10μmol/L至150μmol/L、優選20μmol/L至80μmol/L、更優選2μmol/L至50μmol/L的化合物C。

本發明的凝膠的另一優點是：在非常低濃度的化合物C下通過化合物C的顏色變化來證實、物化該檢測。

有利地，所述凝膠包含10g/L至50g/L的有機流變流化增粘劑。

有利地，所述有機、成膜、流變流化、增粘和水溶性劑是黃原膠。

根據第一實施方式，化合物C是由有機配體和金屬離子組成的有色絡合物。

根據該第一實施方式，本發明的凝膠優選由以下物質組成：

-化合物C，該化合物C是有機配體和金屬離子組成的有色絡合物；

-有機流變流化增粘劑；

-水性溶劑(水)；

-任選的抗乾燥劑和去汙染劑，該抗乾燥劑和去汙染劑選自無機酸和有機酸。

因此，根據該第一實施方式的凝膠優選是有機凝膠，優選僅包含有機流變流化增粘劑，並且因此該凝膠優選不包含無機流變流化增粘劑。

優選的有機流變流化增粘劑是黃原膠(或黃原膠，xanthan)，這是因為黃原膠是具有閾值應力、基準點的流變流化聚合物，從而防止從垂直壁或天花板上流失。

有利地，在例如濃度為每升凝膠20mmol的硫酸溶液中，有機配體是二甲酚橙，且金屬離子是亞鐵離子，鐵(II)。因此，有色化合物是二甲酚橙-鐵II。

任選地，該凝膠還含有抗乾燥劑，其也可以用作去汙染劑，諸如酸，如硝酸、硫酸、高氯酸、草酸或磷酸，其濃度例如為0.01mol/L～2mol/L。磷酸是優選的。該抗乾燥劑通過擦除能夠更容易地回收，增加顯色時間並且能夠恰當地去汙染。

優選地，根據本發明的第一實施方式的凝膠優選由以下物質組成：

-20μmol/L～80μmol/L的有機配體，諸如二甲酚橙；

-在例如濃度為20mmol/L的硫酸中的例如0.4mmol/L的金屬離子，諸如亞鐵離子；

-10g/L～50g/L的有機流變流化增粘劑，諸如黃原膠；

-任選地，0.01mol/L～2mol/L、優選0.2mol/L～2mol/L的抗乾燥劑和去汙染劑，諸如磷酸；

-其餘的為水(餘量水)。

在這些凝膠中，在輻射的作用下，配體-金屬離子化合物，更確切地說金屬離子通常發生輻射分解氧化。因此，二甲酚橙-鐵II化合物被氧化成二甲酚橙-鐵III絡合物。

令人驚訝地，在無需常規化學反應而通過探測輻射來多方面(polyvalente)探測/定位沉積在基體的表面上或包含在基體的表面層中的所有α和β發射體，其中，上述常規化學反應如在文獻US-A1-2009/0112042中描述的方法，其通過絡合反應選擇性地探測裂變產物。

根據該第一實施方式，本發明的凝膠通過變色(例如對於這些所謂的「FXX」凝膠：鐵(II)-黃原膠-二甲酚橙，從黃色變為藍色)不僅能夠在幾小時內(最多48小時內)對於幾千Bq/cm2的活性探測例如來自鈽的α汙染，還能夠探測β汙染。

這些凝膠以所謂的薄的膜(或層)的形式沉積。根據預期/預測的放射性汙染，該膜通常具有約50μm至6mm的厚度。

根據本發明的凝膠的第二實施方式，化合物C是有機著色劑(染料)。

根據該第二實施方式，所述凝膠優選由以下物質組成：

-有機著色劑(染料)；

-有機流變流化增粘劑；

-水；

-任選地，無機流變流化增粘劑；

-和任選地，抗乾燥劑和去汙染劑，優選該抗乾燥劑和去汙染劑選自無機酸和有機酸。

因此，根據本發明的第二實施方式的凝膠，要麼當它們不含無機增粘劑時是有機凝膠，要麼當它們含無機增粘劑時是混合的有機-無機凝膠。

如在第一實施方式中，有機流變流化增粘劑優選是黃原膠，這是因為黃原膠是具有應力閾值流變流化聚合物，從而防止垂直壁上流失。

優選地，根據該第二實施方式的凝膠包括有機流變流化增粘劑(例如黃原膠)和無機(或礦物)流變流化共增粘劑(如二氧化矽)的混合物；在凝膠乾燥後，該無機共增粘劑能夠使層以單片層的形式層離，即脫離，或者使凝膠層碎裂，以有助於通過刷擦或抽吸來回收該凝膠層。

有機著色劑(染料)可溶於水性溶劑；因此它是水溶性著色劑(染料)。

有利地，有機著色劑可以選自食用色素亮藍(Erioglaucine)、二甲酚橙、活性黑5(Reactive Black 5)、若丹明6G(Rhodamine 6 G)、番紅O(Safranine O)、金胺O(Auramine O)、甲基橙、甲基紅、剛果紅、鉻黑T(Eriochrome Black T)及它們的混合物。

在這些有機著色劑中，由於食用色素亮藍具有高放射敏感性，所以是優選的。

這些凝膠尤其能夠通過有機著色劑、有色探測器的脫色來定位不穩定的(鬆散的)或固定的表面汙染。

在這些凝膠中，根據著色劑和汙染的類型，通常在僅由能量釋放引起的放射誘導的反應(諸如氧化還原反應或絡合反應)之後發生凝膠顏色的變化或顏色的衰減、褪色。然而，這些凝膠也可由於核解引起的著色劑的有機分子的衰變的放射化學反應而發生顏色的變化或顏色的衰減。

例如，含有食用色素亮藍的凝膠與鈽(VI)鹽的不穩定(鬆散)的汙染發生絡合反應。

優選地，這些凝膠含有去汙染劑和抗乾燥劑，該去汙染劑和抗乾燥劑諸如酸，例如如硝酸、硫酸、高氯酸、草酸或磷酸，且濃度例如為0.01mol/L～2mol/L，其中，磷酸是優選的。抗乾燥劑使得通過擦除能夠容易地回收凝膠，並且增加顯色時間且能夠去汙。

進一步優選地，根據該第二實施方式的凝膠由以下物質組成：

-20μmol/L至50μmol/L的有機著色劑；

-8g/L至25g/L的有機流變流化增粘劑，諸如黃原膠；

-任選地，1wt％至5wt％的無機流變流化增粘劑，諸如二氧化矽；

-任選地，0.01mol/L至2mol/L，優選0.2mol/L至2mol/L的抗乾燥劑和去汙染劑，例如磷酸；

-其餘(餘量)為由水組成的水性溶劑。

第三實施方式涉及包含閃爍體作為化合物C，而不是第一實施方式的有色化合物FeII-二甲酚橙或第二實施方式的有機著色劑作為化合物C，其中，閃爍體能在可見光或紫外線下輻射發光。閃爍體通過電離輻射被激發。在材料的去激發時，光子發射可見光或紫外光。

主要有兩類閃爍體：無機閃爍體和有機閃爍體。

在無機閃爍體中，可以列舉以下物質：鉈摻雜的碘化鈉(NaI(Tl))，鉈摻雜的碘化銫(CsI(Tl))，銀摻雜的硫化鋅(ZnS(Ag))，銪摻雜的碘化鋰(LiI(Eu))，氟化鋇(BaF2)等。可提及的有機閃爍體為：蒽，芪，對三聯苯等。

在施加到表面上之前，對化合物C(諸如有色絡合物或水溶性著色劑)的顏色沒有限制。該顏色通常是將賦予凝膠的顏色。

通常，凝膠的顏色與其所含化合物C的顏色一致。然而，可能的是，凝膠具有的顏色不同於其所含化合物C的顏色，例如當化合物C與活性去汙染劑反應時。

有利地，對化合物C進行選擇以使其賦予凝膠(即，乾燥前的如上所限定的溼潤狀態的凝膠)的顏色不同於該凝膠將施加其上的待處理表面的顏色。

本發明的凝膠滿足所有上述需要和要求，它們沒有現有技術中凝膠(例如FAX凝膠)的缺點、不足、局限性和短處、弊端。

有利地並且優選地，有機流變流化增粘劑是黃原膠，因為首先它自20℃起具有冷溶解性，其次因為它具有關於在垂直壁上的粘附性(它是閾值流體)、粘度恢復時間和塗敷粘彈性方面的最佳流變性質。

因此，本發明優選的凝膠是根據上述兩個實施方式的基於黃原膠的凝膠。

當除了黃原膠外還加入無機流變流化增粘劑，諸如二氧化矽時，特別是再根據第二實施方式中，無機流變流化增粘劑的存在能夠在乾燥期間使混合的凝膠膜弱化，並從壁上除去、分離該混合的凝膠膜。

當本發明的凝膠含有無機增粘劑時，則該凝膠是膠體溶液，這意味著本發明的凝膠含有固體無機顆粒形式的增粘劑，其基本初級顆粒通常具有2nm～200nm的尺寸。

這些固體、無機、礦物顆粒充當增粘劑，能夠使溶液(例如水性溶液)凝膠化，並由此粘附到待處理、待去汙染的部件的表面，而不管其幾何結構、形狀、尺寸如何，也不管待除去的汙染的位置如何。

不考慮該實施方式，有利地無機流變流化增粘劑可選自：金屬氧化物，諸如氧化鋁；類金屬氧化物，諸如二氧化矽；金屬氫氧化物；類金屬氫氧化物；金屬羥基氧化物；類金屬羥基氧化物；鋁矽酸鹽；粘土，諸如蒙脫土；及它們的混合物。

特別地，無機流變流化增粘劑可選自氧化鋁(Al2O3)和二氧化矽(SiO2)。

無機流變流化增粘劑可以僅包含一種二氧化矽或一種氧化鋁或其混合物，即兩種或更多種不同二氧化矽(SiO2/SiO2混合物)的混合物、兩種或更多種不同氧化鋁(Al2O3/Al2O3混合物)的混合物、或一種或多種二氧化矽與一種或多種氧化鋁(SiO2/Al2O3混合物)的混合物。

有利地，無機流變流化增粘劑可以選自熱解二氧化矽、沉澱二氧化矽、親水二氧化矽、疏水二氧化矽、酸性二氧化矽、鹼性二氧化矽(諸如Rhodia銷售的73二氧化矽)及它們的混合物。

在酸性二氧化矽中，可特別提及的是由CABOT銷售的熱解二氧化矽或氣象二氧化矽M5、H5或EH5，以及由EVONIK INDUSTRIES以商品名銷售的熱解二氧化矽。

在這些熱解二氧化矽中，優選比表面積為380m2/g的380二氧化矽，其以最低的礦物含量提供最大的增粘性能。

所使用的二氧化矽也所謂的沉澱二氧化矽，該沉澱二氧化矽可通過溼法，例如通過使矽酸鈉溶液與酸混合來獲得。優選的沉澱二氧化矽由EVONIK INDUSTRIES以商品名22LS和FK 310銷售，或由RHODIA以商品名331銷售，其中，後者是平均比表面積為170m2/g～200m2/g的沉澱二氧化矽。

有利地，無機流變流化增粘劑可以由沉澱二氧化矽和熱解二氧化矽的混合物組成。

氧化鋁可以選自煅燒氧化鋁、研磨煅燒氧化鋁及它們的混合物。

例如，可提及的是EVONIK INDUSTRIES以商品名「Aeroxide Alumine C」出售的產品，其為細的熱解氧化鋁。

有利地，根據本發明，無機礦物增粘劑由通常為1wt％～5wt％的一種或多種二氧化矽組成。

用這種二氧化矽濃度，通常可以在30分鐘至5小時內確保凝膠在20℃～50℃的溫度、平均20％～60％的相對溼度下乾燥。

無機礦物增粘劑的類型，特別是當其由一種或多種二氧化矽組成時，影響本發明的凝膠的乾燥和所獲得的殘餘物的粒度。

當凝膠含有無機增粘劑時，幹凝膠為尺寸受控的顆粒的形式，更具體地為具有通常為1mm～10mm，優選2mm～5mm大小的毫米級固體片狀物的形式，特別是藉助本發明的上述組合物，尤其是當增粘劑由一種或多種二氧化矽組成時。

應當指出的是，顆粒的大小通常對應於其最大尺寸。

換句話說，本發明凝膠的固體礦物顆粒，例如二氧化矽或氧化鋁型的固體礦物顆粒，除了它們的增粘作用之外，在凝膠的乾燥期間還起到基本作用，因為它們要麼確保凝膠的碎裂導致薄片形式的乾燥廢物，促進通過抽吸或刷洗的乾燥凝膠的回收，要麼確保凝膠的層離以能夠通過以單片形式的剝離來回收凝膠。

如其名稱所示，通常為酸的抗乾燥劑限制了凝膠乾燥的現象，並能夠使凝膠膜保持溼潤。

換句話說，抗乾燥劑的存在確保了凝膠僅部分乾燥並且不再完全乾燥。在乾燥結束後，凝膠仍然含有基於凝膠重量5wt％至40wt％(例如25wt％)比例的溶劑分子(例如水)。換句話說，在乾燥結束時，凝膠仍然浸漬有水。

任選地在用溶劑(該溶劑任選地被加熱)再潤溼之後，通過簡單地擦除便能實現凝膠的回收，因此增加了評價、觀察時間並且促進了凝膠回收。

特別是當抗乾燥劑是酸時，該抗乾燥劑用作去汙染劑。

該去汙染劑能夠消除放射的、放射性的核汙染物，無論是有機的或無機的，液體或固體，而與其形式無關；包含在待處理部件材料的表面層中呈膜的形式的塊狀物或顆粒，或包含在膜中的塊狀物或顆粒，例如，在部件的表面(上)的潤滑脂膜，呈層的形式或包含在層中例如為部件表面(上)的塗布層(peinture)，或者簡單地沉積在部件的表面上。

去汙染劑和抗乾燥劑可有利地選自硝酸、硫酸、高氯酸、草酸、磷酸及其混合物。

去汙染劑和抗乾燥劑通常以0.01mol/L至2mol/L凝膠、優選0.2mol/L至2mol/L凝膠的濃度使用，來保證凝膠的充分乾燥時間，以便在如下所述的本發明方法的步驟b)期間進行可靠的觀察並實現去汙。

例如，選擇去汙染劑和抗乾燥劑的濃度以確保在20℃至50℃的溫度、平均20％～60％的相對溼度下在30分鐘至5小時內乾燥凝膠。

本發明凝膠的水性溶劑由水組成。

本發明還涉及用於探測和定位固體基體表面上的可能的放射性汙染的方法，所述汙染由至少一种放射性物質所引起，所述至少一种放射性物質發射粒子輻射，諸如α(阿爾法)輻射或β(貝塔)輻射，並且(所述物質)能夠存在於、發現在所述固體基體的表面上和/或所述基體的表面層中，其中所述方法進行以下連續步驟：

a)將如上所述的根據本發明的凝膠的膜或層沉積在所述表面上；

b)使所述凝膠在所述表面上維持一定時間，其中，所述一定時間：

-足以使化合物C由於所述凝膠的膜或層與所述表面的接觸以及所述化合物C暴露於由所述放射性物質發射的粒子輻射，而在可見光範圍內改變顏色或在可見光範圍外改變發射波長，或者呈現出吸光度的降低，例如褪色；

-以及乾燥凝膠，並且形成可能含有所述放射性物質的幹的固體殘餘物；

並且在此期間，觀察所述凝膠的顏色在可見光範圍內的變化或在可見光範圍外凝膠發射波長的變化，或者凝膠吸光度的降低，例如凝膠的褪色，以及觀察所述凝膠的膜或層中所述凝膠的顏色在可見光範圍內發生變化的區域或在可見光範圍外凝膠發射波長發生變化的區域，或者凝膠吸光度降低，例如凝膠的褪色的區域；

c)任選地，除去可能含有所述放射性物質的幹的固體殘餘物；

d)任選地，如果需要，在被再潤溼的殘餘物上，觀察所述殘餘物在可見光範圍內顏色的變化或在可見光範圍外發射波長的變化，或者觀察吸光度的降低。

在本發明的方法中，本發明的凝膠直接沉積為與表面接觸，以探測和定位所述基體的汙染。

本發明的方法是探測方法，即，根據在沉積的整個凝膠層內是否在可見光範圍內發生凝膠顏色的改變或在可見光範圍外發生凝膠發射波長的改變，或者發生凝膠吸光度的降低，例如凝膠的褪色，來指示是否存在放射性汙染。

本發明的方法也是定位這種探測到的汙染物的方法，因為凝膠層的表面中發生凝膠的顏色在可見光範圍內的改變或凝膠發射波長在可見光範圍外的改變，或凝膠吸光度的降低，如凝膠脫色的區域給出了關於這種汙染的位置的指示。

吸光度的降低通常是指，相對於在待處理的表面上施加凝膠時溼潤凝膠的初始吸光度，幹凝膠(例如，片狀形式)的吸光度降低10％至99％。

在本發明方法的步驟b)中進行的觀察也可以稱為凝膠顯色步驟，可以用肉眼(在可見光範圍內)可視化地進行，或使用光譜相機來進行，以能夠更快觀察顏色變化、在更低劑量下進行，且更好地區分區域。

這同樣適用於在步驟d)進行的可選觀察。

可視化探測可尤其起因於凝膠層在乾燥時顏色的衰減或變化。

凝膠在可見光範圍內顏色發生改變的速度或在可見光範圍外凝膠發射波長發生改變速度、或凝膠吸光度的降低(例如，凝膠的脫色)速度、凝膠顏色衰減的速度為步驟b)中用凝膠塗覆的材料的表面活性提供指示，或在步驟d)中為除去的殘餘物的整體活性提供指示。

如果所使用的凝膠還含有也用作去汙染劑的抗乾燥劑，則本發明的方法也是去汙方法。

固體基體可以是多孔基體或可以不是多孔基體，對構成所述基體的材料沒有限制。

無論引起輻射的物質且無論該種物質位於何處，本發明的方法允許可靠、精確地探測發射α和β輻射的任何放射性汙染物斑點，並且尤其通過凝膠膜出現尺寸相同但顏色不同的斑點能夠對其進行定位。

這種汙染可被稱為不穩定(鬆散)汙染或固定的汙染，即，該汙染可能是由不穩定(鬆散)的、沒有附著到材料上的游離的放射性元素引起的；也可能是不可移動的，或由固定的、不可移動的放射性元素引起。

例如，汙染可以是固體基體表面上的，例如由氧化物層或粒子所引起的α汙染或β汙染。

根據能夠被探測的汙染物的類型，可以相應地調整凝膠的配比。

更具體地，根據本發明的方法，尤其能夠探測、定位：

-完全的表面α汙染或β汙染。這尤其是具有氧化物層(例如錒系元素氧化物)的情況，或是具有粒子的情況。

通過有色有機分子經輻射分解的放射化學反應，即衰變反應來進行探測。

α粒子在材料內部具有非常短的行進距離，但仍然可以通過幾十微米穿透到凝膠內部。

這裡，容易定位所述汙染，因為凝膠層的區域具有初始探測到的汙染的尺寸和形狀，其中，在凝膠層的所述區域中發生在可見範圍內凝膠的顏色的改變或在可見範圍外的凝膠發射波長的改變，或凝膠吸光度的降低，如凝膠的脫色，並且所述汙染通常為凝膠層中的斑點的形式。

-β表面汙染。通過輻射-誘導反應進行探測。

有利地，將凝膠以每平方米表面100g至2000g凝膠、優選每平方米表面500g至1500g凝膠、更優選每平方米表面600g至1000g凝膠的量施加至基體表面，這通常對應於在表面上沉積厚度為50μm至6mm的凝膠。

通常，在步驟a)沉積的凝膠膜或層因此具有50μm至6mm的初始厚度。

有利地，在步驟b)中，在1℃至50℃、優選15℃至25℃的溫度下，在20％至80％、優選20％至70％的相對溼度下進行乾燥。

有利地，使凝膠在表面上停留2小時至72小時、優選2小時至48小時、更優選3小時至24小時。

有利地，在膜或層乾燥之後，幹固體殘餘物是顆粒形式(例如片狀物)，具有1mm至10mm、優選2mm至5mm的尺寸；或者為幹膜的形式。

有利地，在任選的再溼潤之後，通過刷擦、抽吸、剝離或擦除從固體表面除去幹的固體殘餘物。

有利地，如果需要，可對除去的殘餘物進行再潤溼，並且其在可見光範圍內或可見光譜外的顏色變化或吸光度的變化能夠對轉移到這些殘餘物中的汙染提供指示。

本發明的方法具有所使用的凝膠固有的所有有利性質，這些性質已經在上文中大量闡述。

特別地，本發明的方法是實用的、可靠的、安全的、易於實施的，換句話說，即使在複雜環境中也可以容易地實施，並且成本低。

總之，本發明的方法和凝膠尤其具有以下有利性質：

-通過噴塗施用凝膠，

-粘附到壁上，

-在凝膠的乾燥階段結束時獲得探測、定位和任選地去汙的最大效率，

-處理非常廣泛的材料，

-在處理結束時不會引起材料的機械性劣化或物理性劣化，

-該方法在不同天氣條件下實施，

-廢棄物的量減少，

-容易回收幹的廢棄物，

-能評估轉移到該廢棄物中的汙染物。

結合作為實例給出的本發明的具體實施方式，本發明的其它特徵和優點將在閱讀下面給出的詳細描述時變得更加清楚，下面的詳細描述僅僅為了說明而非限制。

具體實施方式

通常在環境溫度下，能夠容易地製備本發明的凝膠。

製備根據本發明凝膠的第一實施方式的凝膠，具有著色化合物的凝膠，特別是含有鐵II、黃原膠和二甲酚橙的凝膠(以下稱為FXX凝膠)。

在含有凝膠溶劑(諸如水)的反應器中，加入濃度例如為20×10-6mol·L-1至80×10-6mol·L-1的有機配體，諸如二甲酚橙(Xo)。

攪拌混合物幾分鐘以獲得良好均勻化的溶液。

然後加入硫酸，當金屬離子是Fe2+離子時，加入例如濃度為10×10-3mol·L-1至20×10-3mol·L-1的硫酸以限制Fe2+離子被氧化成Fe3+。

任選地加入例如1M至2M的抗乾燥劑(諸如磷酸)，以限制乾燥現象並保持溼潤的凝膠膜。

將溶液靜置幾分鐘。

在此期間，加入金屬離子源，諸如鹽，如金屬的硝酸鹽、硫酸鹽、滷化物，特別地當配體是二甲酚橙時，加入硫酸亞鐵(II)。例如，可以加入0.2×10-3mol·L-1至0.6×10-3mol·L-1的該金屬鹽，如硫酸亞鐵(II)。

如果金屬離子對環境氧氣的氧化敏感，則快速關閉反應器以限制金屬離子的氧化，例如，限制亞鐵離子被氧化為鐵離子。

然後，在使用凝膠之前，必須將溶液冷藏(例如在冰箱中)足夠的時間(例如，至少23小時)，從而使得著色絡合物(例如Xo-Fe2+絡合物)的形成達到熱力學平衡。

在即將使用凝膠之前，將有機增粘劑如黃原膠(Xn)與由此製備的溶液混合。

根據凝膠的所需稠度，將需要量的有機增粘劑倒入置於容器中的上述製備的溶液中；例如，可將10g至50g黃原膠倒入100mL所製備的溶液中。

然後，在劇烈攪拌(使用機械葉輪，例如2000rpm-1的轉速)下，加熱容器的內容物，直至有機增粘劑完全溶解。

如果有機增粘劑是黃原膠，絕對需要控制加熱溫度：必須不超過40℃以限制黃原膠分子的酸水解。

最後，例如以4400rpm-1離心該製備的凝膠30秒，以除去攪拌過程中進入凝膠中的氣泡。

製備根據本發明凝膠的第二實施方式的凝膠：具有有機著色劑的凝膠。

著色劑可以選自市售的水溶性著色劑，例如食用色素亮藍、二甲酚橙、活性黑5、若丹明6G、番紅O、金胺O、甲基橙、甲基紅、剛果紅、鉻黑T。

將著色劑以這樣的量加入到凝膠的水性溶劑中：著色劑的量能夠使要得到的溶液具有所需濃度的著色劑的量，例如為20×10-6mol·L-1至60×10-6mol·L-1。攪拌溶劑(諸如水)和著色劑的混合物以使溶液的內容物均勻。

通過單獨加入有機增粘劑或通過加入有機增粘劑和無機增粘劑的混合物來使如此製備的著色劑的液體溶液凝膠化。

在本發明凝膠的第二實施方式中的這些凝膠可以是有機凝膠或混合的有機–無機凝膠。

優選的有機增粘劑是假塑性和流變流化的，例如黃原膠；優選的有機和無機增粘劑的混合物是黃原膠和無機假塑性流變流化增粘劑如二氧化矽的混合物。

容器中裝有黃原膠，濃度例如在1g/100mL至5g/100mL之間變化的著色劑溶液。有機增粘劑的最佳濃度為20g/L至30g/L。

在攪拌下(使用機械葉輪，例如以2000rpm-1的速度)，必須對容器進行略微加熱，直到有機增粘劑完全溶解。

如果有機增粘劑是黃原膠，則絕對需要控制加熱溫度：必須不超過40℃以限制黃原膠分子的酸水解。

對於混合凝膠，一旦黃原膠完全溶解，則以通常為10g/L至60g/L溶液的濃度加入無機增粘劑，如二氧化矽。

例如使用機械葉輪，以2000rpm-1的轉速攪拌凝膠足夠的時間，例如10分鐘，以確保無機增粘劑顆粒在凝膠中的均勻化。

顯然，可以遵循其它方案來製備本發明的凝膠，其中凝膠組分的加入順序不同於上述順序。

通常，本發明的凝膠在1000s-1的剪切下必須具有低於200mPa.s的粘度，以能夠距一定距離(例如，1m至5m的距離)或臨近地(例如，小於1m，優選50cm至80cm的距離)噴塗到汙染的表面上。恢復粘度的時間通常必須短於1秒，而且低剪切下的粘度高於10Pa·s，以防止從壁上流失

然後將如此製備的本發明的凝膠以膜的形式沉積在由固體材料製成的基體的固體表面上，以探測和定位由至少一种放射性物質引起的固體基體的可能的放射性汙染，所述至少一种放射性物質可能(能夠)在固體基體的表面(「面」)上和/或在基體的表面層中被發現。

在所有情況下，不管材料如何，通過本發明的凝膠所進行的探測、揭示、顯色的率效非常高。

經處理的表面可以是塗覆的或未塗覆的。

對於材料的類型或經處理的表面的形狀、幾何結構和尺寸沒有限制，本發明的凝膠和使用該凝膠的方法能夠處理大尺寸和複雜幾何結構的表面，例如具有中空、角、凹槽的表面。

本發明的凝膠不僅確保對水平表面(例如地板)的有效處理，而且確保對垂直表面(例如牆壁)或傾斜或懸伸表面(例如天花板)的有效處理。

本發明的凝膠可以使用本領域技術人員已知的任何施用方法施加到待處理的表面。

可僅通過手動噴塗該凝膠，或使用氣動泵或以噴霧的形式從一定距離(由遠程操作臂或遠程操作者)來噴塗該凝膠。

為了通過噴塗到待處理的表面上來應用本發明的凝膠，可例如通過低壓泵，例如施加7巴或更低(即約7×105帕)壓力的泵來輸送凝膠(例如膠體溶液)。

噴射到表面上的凝膠的分散可以使用例如平的或圓的噴嘴獲得。

泵和噴嘴之間的距離可以是任何距離，例如可以是1m至50m，特別是1m至25m。

本發明的凝膠恢復粘度的時間足夠短，特別是當它們是有機-無機凝膠時，能夠使該噴塗的凝膠粘附到任何表面，例如壁上。

對於有機-無機凝膠，沉積在待處理表面上的凝膠量通常為100g/m2至2000g/m2，優選500g/m2至1500g/m2，更優選600g/m2至1000g/m2。

每單位表面積沉積的凝膠量以及因此沉積的凝膠厚度影響著乾燥時間。

例如，如果在待處理的表面上噴塗厚度為0.5mm～至2mm的有機-無機凝膠層，則凝膠和材料之間的有效接觸時間等於乾燥時間，期間凝膠將例如改變顏色或變色，並且任選地，去汙染劑、抗乾燥劑將作用於汙染物。

此外，已經表明，當沉積的有機-無機凝膠的量在上述各範圍內時，特別是當高於500g/m2，尤其在500g/m2～1500g/m2的範圍內時(這對應於沉積的凝膠的最小厚度，例如，高於500μm對應高於500g/m2的沉積凝膠量)，能夠在乾燥凝膠後得到允許抽吸的毫米級(例如尺寸為1mm～10mm，優選為2mm～5mm)片狀形式的凝膠碎裂物。

沉積的有機-無機凝膠量以及因此沉積的凝膠厚度(優選高於500g/m2，即500μm)是影響凝膠乾燥後所形成的乾燥殘餘物的尺寸，並且確保形成毫米級的乾燥殘餘物而不是粉末狀殘餘物的基本參數，其中，這些殘餘物通過機械方法，並且優選通過抽吸容易地去除。

然後使凝膠在待處理的表面上停留乾燥該凝膠所需的所有時間。在可被認為是本發明方法的活性階段的該乾燥步驟中，蒸發凝膠中所含的溶劑，即通常凝膠中含有的水，直到獲得乾燥的固體殘餘物。

乾燥時間取決於在上文給出的凝膠組分的濃度範圍內的凝膠的組成，但是也已經對每單位表面積沉積的凝膠量(即沉積的凝膠的厚度)進行了規定。

乾燥時間也取決於天氣條件，即固體表面的大氣天氣的溫度和相對溼度。

本發明的方法可以在極寬泛的天氣條件下實施，即在1℃～50℃的溫度T和20％～80％的相對溼度RH下實施。

因此，本發明凝膠的乾燥時間在溫度T為1℃至50℃，相對溼度為20％～80％時通常為1小時～24小時。

如上所述，本發明的凝膠的製劑，特別是任選的抗乾燥劑、去汙染劑的類型和濃度，保證了足夠的凝膠乾燥時間以在如下所述的本發明方法的步驟b)期間進行可靠的觀察，並任選地獲得去汙染。

因此，凝膠的製劑通常是確保乾燥時間的製劑，該時間不包括從材料除去汙染的表面層所需的侵蝕反應的時間。

任選地，通過溶解輻射沉積物或通過腐蝕支撐所述汙染物的材料來除去汙染放射性物質。

因此，發生核汙染向幹凝膠(例如為幹凝膠片狀物形式)的實際轉移。

通常使用的無機填料的比表面積一般為50m2/g～300m2/g、優選100m2/g，並且本發明凝膠的吸收能力能夠捕獲構成待處理表面材料上不穩定的(表面)且固定的汙染。

一旦凝膠已經乾燥，有機-無機凝膠能夠均勻碎裂而產生毫米級的(例如1mm～10mm，優選2mm～5mm尺寸)非粉末的幹固體殘餘物，該幹固體殘餘物通常為固體片狀形式；或者該凝膠可以形成例如厚度為100μm～500μm的幹膜。

乾燥後獲得的諸如片狀物的幹殘餘物對經去汙染的材料的表面具有低粘附性。

因此，僅通過刷擦和/或抽吸就能夠容易地回收凝膠乾燥後所獲得的幹殘餘物。然而，該幹殘餘物也可以通過氣體射流，例如壓縮空氣射流而去除。

任選地，在使凝膠再潤溼後，也可以通過剝離或者簡單地使用可焚化布擦除來回收幹膜。

因此，通常不需要用液體衝洗，並且本發明的方法不產生任何次級流出物。

然而，儘管不是優選的，如果需要，也可以通過液體射流除去幹殘餘物。

在完成本發明的方法後，回收固體廢棄物，所述固體廢棄物可以例如以能夠如此包裝的片狀物形式直接包裝。由此並且由上文所證明，產生的流出物的量顯著減少，並且在廢物處理和排放鏈方面顯著簡化。

此外，在核領域中，在包裝廢棄物之前無需對片狀物進行再處理這一事實具有相當大的優點。

例如，如果每平方米處理表面積施加1000克凝膠，則所產生的幹廢棄物的質量小於200克/平方米。

因此，在乾燥之後，不使用其實施對活性區域有不利影響的物理過程，例如摩擦和拋光，這樣的物理過程帶來了使放射性粉塵散布在空氣中的風險，而所述凝膠能夠通過抽吸或剝離，或僅通過使用可焚化布的擦除來容易地回收。

凝膠可以包含沉積在表面上的全部或部分初始汙染物。

還可以監測回收之後凝膠殘餘物顏色的後續變化，以評估由凝膠消除的放射性活性。

現在將參考以說明性且非限制性目的給出的以下實施例來描述本發明。

實施例

在下列實施例中，使用本發明方法，由本發明的凝膠來探測各种放射性汙染物。

在實施例中使用的本發明的凝膠是具有著色劑的凝膠或者是含有鐵II、黃原膠和二甲酚橙的凝膠(被稱為FXX凝膠)。

在實施例中使用的本發明的凝膠以下列方式製備：

製備在實施例3和實施例4中使用的具有有機著色劑的凝膠：

根據相同的實驗方案來製備溶液，該溶液用於製備具有著色劑的凝膠。

著色劑選自市售的水溶性著色劑，例如食用色素亮藍、二甲酚橙、活性黑5、若丹明6G、番紅O、金胺O、甲基橙、甲基紅、剛果紅、鉻黑T。

將著色劑以這樣的量加入到水中：著色劑的量使溶液具有20×10-6mol·L-1至60×10-6mol·L-1的所需濃度。攪拌水和著色劑的混合物以使溶液的內容物均勻。

通過加入有機增粘劑使如此製備的著色劑液體溶液凝膠化。

在以下實施例3和實施例4中，所使用的假塑性和流變流化的有機增粘劑是黃原膠。

將黃原膠以每100mL著色劑溶液1g～5g的所需濃度加入燒杯中。

黃原膠的最佳濃度為20g/L～30g/L。

燒杯必須在攪拌下(使用機械攪拌器，2000rpm-1)稍微加熱，直到黃原膠完全溶解。

需要嚴格地控制加熱溫度。必須不能超過40℃以限制黃原膠分子的酸水解。

對於混合的有機-無機凝膠(實施例4)，一旦黃原膠完全溶解，最終加入二氧化矽，其中二氧化矽濃度為10g/L～60g/L溶液。使用雙葉片葉輪以2000rpm-1攪拌凝膠10分鐘，以確保凝膠中二氧化矽顆粒的均化。

製備在實施例1和實施例2中使用的鐵(II)、黃原膠和二甲酚橙凝膠(被稱為「FXX」凝膠)：

向燒瓶中加入濃度為20×10-6mol·L-1～80×10-6mol·L-1的二甲酚橙(Xo)。攪拌幾分鐘以獲得良好均勻化的溶液。加入10×10-3mol·L-1～20×10-3mol·L-1的硫酸以限制Fe2+離子被氧化成Fe3+。然後加入濃度為1mol·L-1～2mol·L-1的抗乾燥劑(例如磷酸)以限制乾燥現象並且使凝膠膜的維持、保持溼潤。

將溶液靜置幾分鐘。在此期間，加入0.2×10-6mol·L-1～0.6×10-6mol·L-1的硫酸亞鐵(II)，並快速關閉燒瓶以限制亞鐵離子被環境中的氧氣氧化成三價鐵離子。

該凝膠的溶劑是水。

可將溶液儲存在冰箱中。在使用凝膠之前，使黃原膠(Xn)與如此製備的溶液混合。

根據凝膠的所需稠度，將10g～50g黃原膠倒入容納在燒杯中的100mL製備溶液中，然後在劇烈攪拌下(使用機械葉輪，以2000rpm-1的轉速)，加熱燒杯中的內容物，直到黃原膠完全溶解。

絕對需要控制加熱溫度。該加熱溫度必須不能超過40℃以限制黃原膠分子的酸水解。最後，將製備的凝膠以4400rpm-1離心30秒，以除去在攪拌中進入凝膠的氣泡。

實施例1和實施例2中使用的所謂FXX凝膠的配方如下：

[Xo]0＝60μM；[Fe2+]0＝0.4mM；[H2SO4]0＝20mM；[H3PO4]0＝1.5M；[Xn]＝20g.L-1，其中Xo表示二甲酚橙，Xn表示黃原膠。

實施例1：使用FXX凝膠探測固定的PuO2汙染物(基本上為α-發射)的斑點，該FXX凝膠含有有色絡合物且具有上述特定配方。

在該實施例中，使用厚度為約6mm的本發明的凝膠薄層進行符合本發明方法的試驗以探測初始活性為3720Bq和劑量率為的6nmoles.cm-2量級的實際PuO2汙染的固定斑點。

在玻璃盤(機艙，nacelle)的中心，換句話說，在該玻璃盤的中空部分沉積直徑為1cm且厚度為約40μm的鈽氧化物的圓形層，形成汙染物斑點。

然後將本發明的膜鋪展在鈽氧化物層上。

作為對照，凝膠膜也直接鋪展在汙染物斑點周圍的玻璃盤上。

使用JIMP軟體，根據凝膠膜中顏色值的統計學分布繪製直方圖。

由於RGB編碼(紅-綠-藍)代表使用三原色，即紅色(波長700nm)、綠色(波長546.1nm)和藍色(波長425.8nm)的色域，所以是解釋顏色的加性合成的理想模型。

通過在八位字節上對每個顏色分量進行編碼，為每個顏色獲得256個值。

在每個測試中，確定RGC編碼以鑑定凝膠的平均顏色。

在施用凝膠之後立即(時間t0)對分布在玻璃盤中心的鈽氧化物汙染斑點上的FXX凝膠拍攝照片，並且在該凝膠與汙染斑點接觸8小時(時間t1)，23小時(時間t2)和一個月(時間t3)之後拍攝照片，並且每次均確定相應的RGB編碼。

下表1示出了獲得的RGB編碼值：

表1

表1顯示汙染的可視化探測是可能的。

鋪展在汙染點周圍的玻璃盤上的對照凝膠，以及鋪展在汙染點上的凝膠最初具有相同的黃色。

從與汙染接觸8小時起，靠近接觸表面的小的紫藍色斑點開始局部出現在施加在該斑點的凝膠內。這些顯色的小斑點可以解釋為Pu沉積物的不均勻性。這些觀察結果主要表明在40微米的(凝膠)厚度上凝膠與由汙染斑點發射的α粒子已發生反應。

在第二階段，通過輻射分解氧化轉化為Xo-Fe3+的Xo-Fe2+化合物在凝膠中擴散。23小時後，在凝膠的整個體積中觀察到紫藍色。

此外，在汙染點周邊的對照凝膠的黃色著色證實了顏色的變化確實歸因於汙染物的α輻射分解。

然而，如果凝膠保持幾天，則最終自然氧化，並且其黃色在一個月後變為紫色。這可以通過以下事實來解釋：在溶解的氧和空氣中的氧的作用下，亞鐵離子最終非常緩慢地被氧化成三價鐵離子。

進行該測試兩次以確保(顏色)顯色的再現性。結果相同。

FXX凝膠對α輻射敏感，並且因此能夠在不到一天的時間內通過輻射分解氧化來探測汙染。

因此，具有著色絡合物的FXX凝膠是輻射敏感的，並且可以用在核工廠的工業應用中，以在幾小時內可視化地探測α表面汙染。

為了提高這種凝膠的靈敏度，可以使用光譜相機(例如由提供的相機)觀察來完成肉眼顏色感知，以在較低劑量下更快速地探測γ汙染。

使用光譜相機，可以掃描鋪展在汙染物上的凝膠的表面。結果給出了在可見光範圍內疊加另一個3D光譜圖像。這使得可以通過測量吸光度來觀察肉眼不能感知的顏色變化。

FXX凝膠在磷酸中具有1.5M濃度，其部分乾燥並且在乾燥後含有結合在凝膠基質中的30％的水分子。

凝膠膜總是用水浸漬。當將溫水噴灑到凝膠上時，凝膠將負載有水。然後僅通過用布擦除就能容易地實現汙染的凝膠膜的回收。

實施例2：使用FXX凝膠探測CsCl汙染物(基本上為β-γ發射)的斑點，並用該凝膠去汙染，其中該FXX凝膠含有有色絡合物且具有上述特定配方。

在該實施例中，使用厚度為約6mm的本發明的薄凝膠層、膜進行符合本發明方法的測試以探測表面積為約1cm2和初始活性為20KBq的137CsCl的實際固定汙染斑點。

在玻璃盤(機艙)的中心，換句話說，在該玻璃盤的中空部分沉積直徑為1cm並且厚度為約40μm的137CsCl的圓形層，形成汙染物斑點。

將厚度約6mm的本發明的凝膠膜鋪展在137CsCl層上。

作為對照，凝膠膜也直接鋪展在汙染物斑點周圍的玻璃盤上。

在施用凝膠之後立即(時間t0)對分布在玻璃盤中心的137CsCl汙染斑點上的FXX凝膠拍攝照片，並且在該凝膠與汙染斑點接觸48小時(時間t1)之後拍攝照片，並且每次均確定相應的RGB編碼。

下表2示出了獲得的RGB編碼值：

表2

表2顯示在48小時後，FXX凝膠的顏色從黃色到紫色的變化，這特別表明銫β-發射的存在。

因為輻射在6mm厚的凝膠中的衰減極其小，所說其對(顏色)顯色僅有1％的貢獻。

為了預測哪種類型的電離輻射對應於顏色變化，使用下式(1)和式(2)計算137銫的衰變所發射的電子的最大行進距離(表2)[Lyoussi，2010]：

電子能低於0.8MeV：

電子能在0.8和3.7MeV之間：

通過將這兩個公式應用於由137Cs的衰變所發射的具有能量為0.512MeV和1.1174MeV的電子，分別獲得1.6mm和5mm的路程。因此，這些電子在凝膠膜中完全衰減，並且造成顏色的變化，因為γ輻射就其部分而言僅僅非常輕微地衰減。

然後如實施例1中那樣通過擦拭除去凝膠。

最後，為了包裝、調節的管理目的，使用γ計數器測量該盤的最終殘餘活性，以確定凝膠是否被汙染。

該盤的最終殘餘活性為360Bq。

去汙染因子對應於初始活性與最終活性之比。

算得的去汙染因子約為55.5。

這些結果主要表明FXX凝膠能夠在48小時內證明、顯色，探測汙染，其次，表明該FXX凝膠具有強的去汙染性能，因為它能夠在凝膠基質內保留放射性元素。

因此，這兩個結果表明在核工廠中對實際β-γ汙染中使用這種凝膠的可能性。

探測後回收該凝膠，從而以與實施例1相同的方式實現去汙染。

在這個實施例中還要注意的是，光譜相機的使用能夠以比人眼更敏感的方式可視化汙染的探測，並且因此能夠在較低劑量下探測所述汙染。

實施例3：使用根據本發明的含有機著色劑的凝膠探測硝酸鈽汙染物的斑點。

在該實施例中，使用厚度為約6mm的根據本發明的含著色劑的凝膠薄層進行符合本發明方法的試驗以探測初始活性為的7μmoles.cm-2的硝酸鈽PuO2(NO3)2的汙染物斑點。

在玻璃盤的中心，換句話說，在該玻璃盤的中空部分沉積直徑為1cm且厚度為約40μm的硝酸鈽的圓形層，形成汙染物斑點。

將根據本發明的含有機著色劑的凝膠層鋪展在硝酸鈽層上。

作為對照，凝膠膜也直接鋪展在汙染物斑點周圍的玻璃盤上。

在該實施例中使用的使絡合鈽至氧化態(VI)的所述著色凝膠的凝膠的配方如下：

[食用色素亮藍]0＝50μM；[HClO4]＝1M，以限制Pu(VI)的水解；[Xn]＝20g.L-1。

該凝膠的溶劑是水。

在施用凝膠之後立即(時間t0)對鋪展在玻璃盤中心的硝酸鈽的「鬆散」汙染物斑點上的含食用色素亮藍著色劑的凝膠拍攝照片，並且在該凝膠與汙染物斑點接觸3小時(時間t1)和23小時(時間t2)之後拍攝照片，並且每次均確定相應的RGB編碼。

然而，應當注意，因為部分光在穿過手套箱的玻璃時被吸收，所以一些照片不能準確地反映真實的顏色。

下表3示出了獲得的RGB編碼值：

表3

最初(在t0時)，在盤的中空部分的整個表面上觀察到鈽所產生的汙染物斑點。凝膠所呈現的綠色是在1M高氯酸介質中的食用色素亮藍的顏色。凝膠色彩在小於3小時內迅速變為黃色。橙黃色歸因於鈽和食用色素亮藍在1M高氯酸介質中的絡合反應。23小時後，凝膠乾燥，並能夠更好地感知橙黃色。

對照凝膠顯示微黃色。這是由於絡合物在斑點周圍的外圍凝膠中所進行的擴散。

探測後回收該凝膠，從而以與實施例1和2相同的方式實現去汙染。

該實施例證明，利用本發明的凝膠經由絡合反應進行反應能夠探測鈽的不穩定(鬆散)汙染。

光譜相機可被用於在較低劑量下且更快速地觀察顏色的變化。因此，也能夠觀察到含著色劑的凝膠在Pu汙染物上的顏色變化的開始，即使肉眼不能感知到這種顏色變化。該光譜相機通過在視覺圖像上疊加通過凝膠的3D光譜測量獲得的圖像，來確認與凝膠相互作用並且造成顏色變化的電離輻射的存在。

實施例4：使用根據本發明的含有機著色劑的凝膠探測α輻射。

在該實施例中，使用厚度為1mm厚的凝膠薄層進行符合本發明方法的測試以探測γ輻射。

在該實施例中使用的具有著色劑的所說凝膠具有如下配比：

[著色劑]0＝30μM；[Xn]＝20g.L-1；[SiO2]＝20g.L-1。

該凝膠的溶劑是水。

本發明人對所測試的著色劑(基於具有相同濃度的液體樣品進行)根據它們在對具有受控的表面放射活性的Pu氧化物的沉積的α汙染物進行的實驗之後獲得的遞減的放射敏感性順序排序為：食用色素亮藍、二甲酚橙、活性黑5、若丹明6G、番紅O、金胺O、甲基橙、甲基紅、剛果紅、鉻黑T。

在25℃、40％的相對溼度RH、為0.035m.s-1的乾燥空氣速度V空氣下，自然乾燥該沉積的凝膠薄層10小時。

在乾燥時，存在於這些凝膠中的二氧化矽用作凝膠膜內應力的產生劑。這就導致乾燥時凝膠膜的弱化。該膜僅僅通過剝離就能容易地除去。

參考文獻：

1.[Fernandez et al.,2005]:A.Fernandez Fernandez,B.Brichard,H.Ooms,R.Van Nieuwenhove,&F.Berghmans,「Gamma Dosimetry Using Red 4034 Harwell Dosimeters in Mixed Fission Neutrons and Gamma Environments」,IEEE Transcations on Nuclear Science,Vol.52,No.2,Avril 2005.

2.[Rousselle et al.,1998]:Rousselle I.,B.Castelain,B.Coche-Dequeant,T.Sarrazin,and J.Rousseau,《de qualitédosimétrique en radiothérapie stéréotaxiqueàl'aide de gels radiosensibles》,Cancer/Radiothérapie,2(2):p.139-145,1998.

3.[Fenton,1894]:Fenton H.J.H.LXXIII,「Oxidation of tartaric acid in presence of iron」,Journal of the Chemical Society,Transactions.65(0):p.899-910,1894.

4.[Lyoussi,2010]:Lyoussi A.,《Détection de rayonnements et instrumentation nucléaire》.EDP SCIENCES New York,Chap.2,pp.3-46,2010.