Магнитная композитная частица для дезактивации, способ ее изготовления, система дезактивации семейства радиоактивных веществ и способ дезактивации семейства радиоактивных веществ

Магнитная композитная частица для дезактивации, способ ее изготовления, система дезактивации семейства радиоактивных веществ и способ дезактивации семейства радиоактивных веществ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способу дезактивации семейства радиоактивных веществ. Настоящее изобретение также относится к магнитной композитной частице для дезактивации и способу ее изготовления, которые пригодны для использования в системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способе дезактивации семейства радиоактивных веществ.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В аварии на атомной электростанции Фукусима-1, вызванной Великим восточно-японским землетрясением, произошедшим вблизи Санрикского побережья Тихого Океана, высокоуровневая вода, загрязненная радиоактивными веществами, явилась основным препятствием для восстановительных работ. Например, радиоактивный цезий-137 содержащийся в воде, загрязненной радиоактивными веществами из атомной электростанции Фукусима-1 имеет период полураспада 30,1 лет, и радиоактивный стронций-90 имеет период полураспада 28,9 лет. На атомной электростанции Фукусима-1 присутствует большое количество воды, загрязненной радиоактивными веществами, что создает чрезвычайно серьезную ситуацию. Например, радиоактивный цезий накапливается в мышечной ткани рыбы и животных и пр. по пищевой цепи. Известно, что внедрение радиоактивного цезия в тело увеличивает опасность заболевания раком печени, раком почек и раком мочевого пузыря.

[0003] В таких обстоятельствах, была предложена система, в которой пигмент, содержащий ферроцианид железа (берлинскую лазурь (непатентный источник 1)), который используется в качестве антидота от радиоактивного цезия, инжектируется в воду, загрязненную радиоактивными веществами, и отделяется центробежной силой, после чего вода фильтруется фильтром для удаления пигмента, а также радиоактивного цезия (непатентный источник 2). В результате эксперимента, в котором пигмент, содержащий ферроцианид железа, инжектируется в искусственно загрязненную воду (воду, содержащую йод, цезий и стронций, которые не излучают радиацию изотопов радиоактивного вещества, соответствующую высокоуровневой загрязненной воде из атомной электростанции Фукусима-1) и отделяется центробежной силой, стало известно, что концентрация цезия снижается до одной десятитысячной или менее. Использование существующего передвижного оборудования для очистки сточных вод, например, позволяет перерабатывать максимум 300 литров воды в час.

[0004] В качестве другого метода, был предложен способ, в котором несколько типы минералов, например природный цеолит, или химических веществ инжектируются в воду, загрязненную радиоактивными веществами, чтобы, таким образом, собирать радиоактивные вещества (непатентный источник 3). В частности, известно, что при добавлении 1,5 г порошка, смешанного с несколькими типами минералов, например природным цеолитом, или химических веществ, в искусственно загрязненную воду, полученную растворением нерадиоактивного цезия в 100 мл воды в концентрации от 1 до 10 млн ч., и смесь перемешивается в течение 10 минут, можно удалить почти 100% цезия.

[0005] Непатентный источник 4 предлагает способ использования композита магнетита и гексацианоферрата (II) для удаления радиоактивные вещества. Непатентный источник 5 предлагает, в качестве способа разделения для дезактивации жидких радиоактивных отходов, способ использования композита производной каликсарена crown-6, имеющей карбоксильную группу на своей оконечности, и наноразмерной магнитной молекулы ферритина. Непатентные источники 6 и 7 предлагают способ использования композита магнетита и гексацианоферрата (II) для обнаружения пероксидаз. Заметим, что патентные источники 1-3, 8 и 9 будут описаны ниже.

БИБЛИОГРАФИЯ

ПАТЕНТНЫЕ ИСТОЧНИКИ

[0006] [Патентный источник 1] японский патент № 4183047

[Патентный источник 2] японская патентная заявка № 2011-083367

[Патентный источник 3] PCT/JP2011/000638

НЕПАТЕНТНЫЕ ИСТОЧНИКИ

[0007] [Непатентный источник 1] "Product Information Pigment", [онлайн], Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd., [извлеченный 11 октября 2011 г.], интернет (http://www.daicolor.co.jp/products_i/pro_i_pig/miloriblueqa.html)

[Непатентный источник 2] "Radioactive Substance: Tokyo Institute of Technology has developed cesium-contaminated water purification using pigment", [онлайн], The Mainichi Shimbun, апрель 15, 2011, [извлеченный 22 апреля 2011 г.], интернет (http://mainichi.jp/select/weathernews/news/20110415k0000e040015000c.html)

[Непатентный источник 3] "Professors of Kanazawa University have developed powder for trapping radioactive substances and also for purifying contaminated water", [онлайн], Sankei News, апрель 19, 2011, [извлеченный 22 апреля 2011 г.], интернет (http://sankei.jp.msn.com/science/news/110419/scn11041909150001-n1.htm)

[Непатентный источник 4] R.D. Ambashta, et al., Journal of Magnetic Materials, 2003, 267, 335-340

[Непатентный источник 5] Urban I, et al., Chem. Commun., 2010, 46, 4583-4585

[Непатентный источник 6] Zhang XQ, et al., J. Mater. Chem., 2010, 20, 5110-5116

[Непатентный источник 7] Wang H, et al., J. Hazard. Mater., 2011, 191,163-169

[Непатентный источник 8] "Analysis of non-destructive morphology of iodine contained in paddy soil by use of XANES, and its leaching mechanism', [онлайн], Study Topics, National Institute for Agro-Environmental Sciences, [извлеченный 11 октября 2011 г.], интернет (http://www.niaes.affrc.go.jp/sinfo/publishAnaesnews/072/news07209.pdf#search=)

[Непатентный источник 9] Yoshihisa Namiki, et al., Nature Nanotechnology 4, 598-606 (2009)

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0008] Способ, раскрытый в вышеописанном непатентном источнике 2, использует систему, в которой загрязненная вода отделяется центробежной силой, после чего фильтруется фильтром для удаления пигмента, а также радиоактивного цезия. Кроме того, как описано выше, использование существующего передвижного оборудования для очистки сточных вод, например, позволяет перерабатывать максимум 300 литров воды в час.

[0009] Согласно вышеописанным непатентным источникам 4-7, поскольку радиоактивные вещества собираются магнитной силой, можно эффективно собирать радиоактивные вещества. Однако, согласно способу, раскрытому в непатентном источнике 5, производство самого композита дорого стоит, из-за чего способ оказывается непригоден для обработки большого количества морской воды и пр. Также в непатентных источниках 4, 6 и 7 не указано, что магнитные композитные частицы обладают достаточной устойчивостью к воздействию окружающей среды.

[0010] Если можно обеспечить метод дезактивирования радиоактивных веществ с более высокой эффективностью, можно ожидать большого вклада в повышение эффективности восстановительных работ после аварии на атомной электростанции Фукусима-1 и в решение проблемы радиационного воздействия. Также предполагается, что метод играет важную роль в качестве меры безопасности атомных электростанций, эксплуатируемых в настоящее время. Хотя выше были описаны проблемы, связанные с водой, загрязненной радиоактивными веществами, из атомной электростанции, аналогичные проблемы существуют в целом для области обработки для дезактивирования семейства радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости.

[0011] Настоящее изобретение было сделано ввиду вышеописанных обстоятельств. Первой задачей настоящего изобретения является обеспечение системы дезактивации семейства радиоактивных веществ и способа дезактивации семейства радиоактивных веществ, которые позволяют дезактивировать семейство радиоактивных веществ с высокой эффективностью, имеют высокую устойчивость к воздействию окружающей среды и пригодны для массового удаления. Второй задачей настоящего изобретения является обеспечение магнитной композитной частицы для дезактивации, которая пригодна для использования в системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способе дезактивации семейства радиоактивных веществ, и способа ее изготовления.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0012] Система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению включает в себя: магнитную композитную частицу для дезактивации, которая захватывает семейство радиоактивных веществ в жидкости; и средство магнитного накопления для накопления магнитной композитной частицы для дезактивации в жидкости. Магнитная композитная частица для дезактивации имеет многослойную структуру, включающую в себя: магнитную наночастицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ в жидкости; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей и составом захвата.

[0013] Согласно способу, раскрытому в вышеописанном непатентном источнике 1, разделение центробежной силой требуется как способ сбора частиц, захвативших семейство радиоактивных веществ. Соответственно, требуется устройство разделение центрифугированием, и на разделение центрифугированием уходит больше времени, что препятствует эффективному сбору семейства радиоактивных веществ из большого количества воды, загрязненной радиоактивными веществами. В качестве способа сбора частиц, захвативших семейство радиоактивных веществ, способ создания условий для осаждения или создания условий для осаждения путем добавления флокулянта требует оборудования и времени на осаждение, что препятствует эффективному сбору семейства радиоактивных веществ из большого количества воды, загрязненной радиоактивными веществами.

[0014] С другой стороны, система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению позволяет магнитной композитной частице для дезактивации захватывать семейство радиоактивных веществ и позволяет средство магнитного накопления собирать семейство радиоактивных веществ, таким образом, давая возможность собирать семейство радиоактивных веществ с высокой эффективностью. Магнитная композитная частица для дезактивации включает в себя промежуточный слой, сформированный между магнитной наночастицей и составом захвата, что повышает устойчивость к воздействию окружающей среды. Система также пригодна для массового удаления.

[0015] Способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению это способ дезактивирования радиоактивного вещества в жидкости, причем способ включает в себя этапы, на которых: (i) инжектируют в жидкость магнитную композитную частицу для дезактивации, включающую в себя: магнитную наночастицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ в жидкости; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей и составом захвата, или (ii) отдельно инжектируют в жидкость магнитную наночастицу с покрытием, включающую в себя магнитную наночастицу и промежуточный слой, и состав захвата для формирования магнитной композитной частицы для дезактивации в жидкости; позволяют магнитной композитной частице для дезактивации захватывать семейство радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости; и, после этого, собирают магнитную композитную частицу для дезактивации из жидкости с использованием средства магнитного накопления.

[0016] Магнитная композитная частица для дезактивации согласно первому аспекту настоящего изобретения способна захватывать семейство радиоактивных веществ, используемое для системы дезактивации радиоактивного семейства вышеупомянутого аспекта. Магнитная композитная частица для дезактивации включает в себя: магнитную наночастицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ в жидкости; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей и составом захвата.

[0017] Магнитная композитная частица для дезактивации согласно второму аспекту настоящего изобретения имеет многослойную структуру, включающую в себя: магнитную наночастицу, сформированную в сердцевинном участке; состав захвата, сформированный в поверхностном слое для захвата семейства радиоактивных веществ; и промежуточный слой, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей и составом захвата.

[0018] Способ изготовления магнитной композитной частицы для дезактивации согласно настоящему изобретению включает в себя этапы, на которых: формируют магнитную наночастицу с покрытием, включающую в себя магнитную наночастицу и состав, образующий промежуточный слой для формирования промежуточного слоя, который покрывает, по меньшей мере, часть поверхностного слоя магнитной наночастицы; и вводят состав захвата в магнитную наночастицу с покрытием, чтобы он располагался в, по меньшей мере, части поверхностного слоя.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Положительный результат настоящего изобретения состоит в возможности обеспечить систему дезактивации семейства радиоактивных веществ и способ дезактивации семейства радиоактивных веществ, которые позволяют дезактивировать семейство радиоактивных веществ с высокой эффективностью, обладают высокой устойчивостью к воздействию окружающей среды и пригодны для массового удаления. Другой положительный результат настоящего изобретения состоит в возможности обеспечить магнитную композитную частицу для дезактивации, которая пригодна для использования в системе дезактивации семейства радиоактивных веществ и способе дезактивации семейства радиоактивных веществ, и способ ее изготовления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0020] Фиг.1 - блок-схема операций, демонстрирующая способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления;

Фиг.2A - упрощенная пояснительная схема магнитной композитной частицы для дезактивации согласно первому варианту осуществления;

Фиг.2B - частичный подетальный вид магнитной композитной частицы для дезактивации согласно первому варианту осуществления;

Фиг.2C - вид в разрезе демонстрирующий участок разреза, взятый вдоль линии IIC-IIC на Фиг.2A;

Фиг.2D - пояснительная схема, демонстрирующая пример случая, когда магнитные наночастицы образуют кластер;

Фиг.2E - пояснительная схема, демонстрирующая пример случая, когда промежуточный слой сформирован на кластере, показанном на Фиг.2D;

Фиг.2F - пояснительная схема, демонстрирующая пример процесса, в котором формируются составы захвата, показанные на Фиг.2E;

Фиг.2G - пояснительная схема, демонстрирующая пример магнитных композитных частиц для дезактивации, которые образуют кластер;

Фиг.2H - пояснительная схема, демонстрирующая другой пример магнитной наночастицы с покрытием, которая образует кластер;

Фиг.2I - упрощенный вид в разрезе участка разреза, показанного на Фиг.2H;

Фиг.3A-3D - пояснительные схемы, каждая из которых демонстрирует систему дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления;

Фиг.4 - упрощенный подетальный вид в перспективе, демонстрирующий пример средства магнитного накопления согласно первому варианту осуществления;

Фиг.5A и 5B - упрощенные пояснительные схемы, поясняющие пример способа дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно второму варианту осуществления;

Фиг.6A - упрощенный вид сверху, демонстрирующий пример магнитной проволочной сетки согласно второму варианту осуществления;

Фиг.6B - упрощенный вид сбоку магнитного фильтра согласно второму варианту осуществления;

Фиг.7A и 7B - упрощенные пояснительные схемы, поясняющие пример способа дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно третьему варианту осуществления;

Фиг.8A - принципиальная схема, демонстрирующая пример магнитной наночастицы согласно четвертому варианту осуществления;

Фиг.8B - упрощенный вид в перспективе взятый, вдоль линии VIIIB-VIIIIB, показанной на Фиг.8A;

Фиг.9A-9H - фотографии, каждая из которых демонстрирует состояние накопления магнитных композитных частиц для дезактивации согласно примеру 1 средством магнитного накопления;

Фиг.10A-10D - пояснительные схемы, каждая из которых демонстрирует состояние накопления магнитных композитных частиц для дезактивации согласно примеру 2 средством магнитного накопления;

Фиг.11 - график, в котором изображена концентрация цезия каждого образца согласно примеру 2;

Фиг.12 - график, в котором изображена концентрация цезия каждого образца согласно примеру 3;

Фиг.13 - график, в котором изображена концентрация цезия каждого образца согласно примеру 4;

Фиг.14A - упрощенный вид спереди устройства магнитного воздействия и образца согласно примеру 6;

Фиг.14B - упрощенный вид сверху, демонстрирующий устройство магнитного воздействия и образец согласно примеру 6;

Фиг.15A-15E - пояснительные схемы для синтеза магнитных композитных частиц для дезактивации с использованием устройства смешивания/перемешивания согласно первому видоизмененному примеру;

Фиг.16A-16D - пояснительные схемы для синтеза магнитных композитных частиц для дезактивации с использованием устройства смешивания/перемешивания согласно второму видоизмененному примеру;

Фиг.17A - упрощенная схема, поясняющая магнитный фильтр/шприц согласно примеру 219; и

Фиг.17B - упрощенный подетальный вид, поясняющий магнитный фильтр/шприц согласно примеру 219.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0021] Далее представлены варианты осуществления, к которым применяется настоящее изобретение. Конечно, другие варианты осуществления также могут быть включены в категорию настоящего изобретения при условии, что варианты осуществления отвечают объему настоящего изобретения. Размер и отношение каждого элемента, проиллюстрированного в нижеследующих чертежах, приведены только для удобства объяснения, и не обязательно совпадают с фактическими размером и отношением. В нижеследующих вариантах осуществления и примерах, одни и те же составные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, и их описание, при необходимости, опущено. Нижеследующие варианты осуществления, по желанию, можно комбинировать.

Первый вариант осуществления

[0022] Система дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению будет описана со ссылкой на Фиг.1-3D. На Фиг.1 показана блок-схема операций, демонстрирующая способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления. На Фиг.2A показана упрощенная пояснительная схема, демонстрирующая магнитную композитную частицу для дезактивации согласно первому варианту осуществления. На Фиг.2B показан частичный подетальный вид магнитной композитной частицы для дезактивации. На Фиг.2C показан вид в разрезе участка разреза, взятый вдоль линии IIC-IIC на Фиг.2A. На Фиг.2D-21 показаны пояснительные схемы и пр., каждая из которых демонстрирует случай, когда магнитные наночастицы магнитных композитных частиц для дезактивации образуют кластер. На Фиг.3A-3D показаны пояснительные схемы, каждая из которых демонстрирует систему дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно первому варианту осуществления.

[0023] Заметим, что термин "радиоактивное вещество" является общим термином для веществ с радиоактивностью и относится к материалам ядерного топлива, например урану, плутонию и торию, радиоактивным элементам, радиоактивным изотопам или продуктам активации, которые, в общем случае, генерируются посредством абсорбции или ядерной реакции нейтронов. Система дезактивации семейства радиоактивных веществ и способ дезактивации семейства радиоактивных веществ согласно настоящему изобретению можно применять не только к радиоактивным веществам, но и к стабильным изотопам радиоактивных изотопов, которые являются радиоактивными веществами. Общеизвестно, что радиоактивные изотопы и стабильные изотопы имеют одни и те же физико-химические свойства и одинаковое поведение в среде (например, непатентный источник 8). Другими словами, как известно, можно считать, что радиоактивные изотопы и стабильные изотопы имеют, по существу, одинаковое поведение захвата. Соответственно, описанный здесь термин "семейство радиоактивных веществ" определен как включающий в себя материалы ядерного топлива, например уран, плутоний и торий, радиоактивные элементы, радиоактивные изотопы, продукты активации, которые, в общем случае, генерируются посредством абсорбции или ядерной реакции нейтронов, и стабильные изотопы (нерадиоактивные вещества) радиоактивных изотопов.

[0024] Настоящее изобретение предусматривает способ инжекции магнитных композитных частиц для дезактивации в жидкость, содержащую семейство радиоактивных веществ, и сбора семейства радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости. Жидкость, подлежащая сбору, согласно настоящему изобретению, то есть жидкость, содержащая семейство радиоактивных веществ, не имеет конкретных ограничений в объеме настоящего изобретения. Пригодные примеры жидкости включают в себя водную жидкость, например, воду, загрязненную радиоактивными веществами, и водный растворитель, частично содержащий органический растворитель. Применим также органический растворитель. Примеры жидкости, подлежащей сбору, согласно настоящему изобретению, включают в себя дождевую воду, грунтовую воду, талую воду, морскую воду, речную воду, озерную воду, прудовую воду, воду из водяной цистерны и пр., почвенную воду, содержащую загрязненную почву, воду с рассеянной в ней загрязненной пылью, воду с рассеянным в ней загрязненным грунтом, промывочную воду для промывки загрязненного щебня, устройства, машины и пр., воду, используемую для мытья транспортного средства для транспортировки человека, животного или багажа, например, трехколесного велосипеда, двухколесного велосипеда, мотоцикла, автомобиля, электромобиля, грузового автомобиля, корабля, самолета и вертолета, воду, поступающую в водопровод, воду, поступающую в систему водоотведения, воду, собранную из канализации, осадок, осадок чистой воды, воду с рассеянными в ней частицами золы, содержащими семейство радиоактивных веществ, питьевую воду, включающую в себя пищу, например, молоко, фруктовый сок и чай, промывочную воду для собранных чайных листьев, грудное молоко, сыворотку крови и жидкость организма человека, страдающего внутренним воздействием радиации, другую воду животного происхождения, растительного происхождения и микробного происхождения, загрязненную воду и промывочную воду. Примеры воды, поступающей в общественный водопровод и систему водоотведения, включают в себя воду, поступающую в каждый дом, промышленную воду, сельскохозяйственную воду и воду, используемую для лесного хозяйства, промышленного животноводства и рыбоводства.

[0025] В первом варианте осуществления, жидкие отходы, содержащие радиоактивный цезий, которые составляют одну из проблем, вызванных аварией на атомной электростанции, будут описаны в качестве примера семейства радиоактивных веществ. Радиоактивный цезий является одним из веществ, генерируемых при ядерном делении урана, который используется в качестве топлива на атомной электростанции. Известно, что радиоактивный цезий является веществом, аналогичным по своим химическим свойствам калия, и внедряется и распределяется в животных и растениях таким же образом, как калий.

[0026] Прежде всего, магнитные композитные частицы 1 для дезактивации, которые захватывают семейство радиоактивных веществ, инжектируются в воду 20, загрязненную радиоактивными веществами, которая является жидкостью, содержащей семейство радиоактивных веществ (см. этап 1 на Фиг.3A). В примере первого варианта осуществления, частицы, которые захватывают радиоактивный цезий 21, который является семейством радиоактивных веществ, инжектируются в воду 20, загрязненную радиоактивными веществами. Магнитные композитные частицы 1 для дезактивации представляют собой частицы, обладающие свойством захвата семейства радиоактивных веществ и магнетизмом. Добавка магнитных композитных частиц 1 для дезактивации, достаточная для захвата радиоактивного цезия 21, вычисляется путем измерения концентрации семейства радиоактивных веществ, содержащихся в воде 20, загрязненных радиоактивными веществами, и вычисленная добавка магнитных композитных частиц для дезактивации инжектируется. В случае устранения нескольких радиоактивных веществ, например, радиоактивного стронция и радиоактивного таллия, одновременно, несколько типов магнитных композитных частиц для дезактивации, включающих в себя составы захвата, которые захватывают радиоактивные вещества, подлежащие деактивации, можно инжектировать в воду, загрязненную радиоактивными веществами одновременно или в несколько инжекций.

[0027] Как показано на Фиг.2A-2C, магнитная композитная частица 1 для дезактивации включает в себя магнитную наночастицу 10, промежуточный слой 15 и состав 18 захвата. Промежуточный слой 15 сформирован в, по меньшей мере, части поверхности магнитной наночастицы 10, и магнитная наночастица 10 и состав 18 захвата связаны друг с другом промежуточным слоем 15. Другими словами, магнитная композитная частица 1 для дезактивации включает в себя: магнитную наночастицу 10, сформированную в сердцевинном участке; состав 18 захвата, сформированный в поверхностном слое, для захвата семейства радиоактивных веществ, содержащихся в жидкости; и промежуточный слой 15, который непосредственно покрывает магнитную наночастицу 10 и сформирован, по существу, между магнитной наночастицей 10 и составом 18 захвата. Может быть сформирован промежуточный слой 15, состоящий из единственного промежуточного слоя или из нескольких промежуточных слоев.

[0028] Магнитная наночастица 10 не имеет конкретных ограничений, и можно применять любую магнитную наночастицу при условии, что магнитная наночастица удовлетворяет следующим условиям: (1) магнитная наночастица 10 и состав 18 захвата образуют магнитную композитную частицу 1 для дезактивации; и (2) магнитная наночастица 10 обладает магнетизмом, который может накапливаться средством магнитного накопления. Пригодные примеры магнитной наночастицы 10 включают в себя железо (Fe), никель, кобальт, марганец, гадолиний и их оксиды, магнетит (Fe₃O₄), маггемит (Fe₂O₃), моноксид железа (FeO), нитрид железа, сплав кобальта, платины и хрома, ферритобариевый сплав, марганцево-алюминиевый сплав, железоплатиновый сплав, железопалладиевый сплав, кобальтоплатиновый сплав, сплав железа, неодима и бора и самарий-кобальтовый сплав. Также можно использовать, например, магнитный тонер, который используется для копировальных аппаратов и пр. Для повышения коррозионной стойкости поверхности каждой магнитной наночастицы, поверхность можно покрывать различными оксидами металлов.

[0029] Магнитную наночастицу 10 предпочтительно формировать из материала, имеющего высокую магнитную анизотропию и высокую характеристику магнитной индукции даже при малом диаметре частицы. Предпочтительные примеры материала магнитной наночастицы 10 включают в себя магнитные композитные частицы для дезактивации, включающие в себя нитрид железа, железо или частицы FePt и наночастицы, включающие в себя частицы FePt и другие магнитные металлические элементы. Альтернативно, можно использовать наночастицы или микрочастицы, имеющие магнитные молекулы, покрытые немагнитными молекулами. В качестве дополнительной альтернативы, магнитные наночастицы самоассоциированного липида, раскрытые в вышеописанном патентном источнике 2, или магнитные наночастицы с покрытием из органического материала, например, магнитные наночастицы с липидным покрытием или магнитные наночастицы с полимерным покрытием, можно использовать в качестве магнитной наночастицы. Кроме того, в качестве магнитной наночастицы можно использовать магнитные наночастицы с покрытием из неорганического вещества, например магнитные наночастицы с покрытием из оксида кремния.

[0030] Средний размер зерна магнитной наночастицы 10 не имеет конкретных ограничений при условии, что магнитная наночастица может диспергироваться в воде 20, загрязненной радиоактивными веществами. Ввиду свойства дисперсии в отношении воды 20, загрязненной радиоактивными веществами, средний размер зерна, предпочтительно, составляет от 1 нм до 10 мм. Более предпочтительно, средний размер зерна составляет 5 нм или более с точки зрения способности к магнитному накоплению, и 1 мм или менее с точки зрения увеличения площади поверхности накопления.

[0031] Состав 18 захвата не ограничен при условии, что состав захвата может захватывать семейство радиоактивных веществ, и можно использовать любой известный состав захвата в зависимости от радиоактивного вещества, подлежащего захвату. Примеры состава 18 захвата включают в себя ферроцианид металла. Кроме того, эффективны глинистые минералы в целом, например цеолит, иллит, слюда, вермикулит и смектит, активированный уголь, иониты в целом, общеизвестные природные/искусственные нанопористые тела, и пищевая клетчатка, например пектин. Конкретные пригодные примеры ферроцианида металла включают в себя такой ферроцианид металла, как ферроцианид железа (берлинскую лазурь), ферроцианид никеля, ферроцианид кобальта, ферроцианид меди, ферроцианид цинка, ферроцианид хрома и ферроцианид марганца. Примеры ионитов включают в себя ионообменную смолу, природные иониты, например, вермикулит и бентонит, и неорганические иониты, например, фосфат циркония, оксид алюминия и ферроцианид железа. Когда в качестве семейства радиоактивных веществ рассматривается цезий, ферроцианид железа, ферроцианид никеля, ферроцианид кобальта, цеолит, глинистый минерал и пектин (пищевая клетчатка) особенно эффективны. Когда в качестве семейства радиоактивных веществ рассматривается стронций, особенно эффективен гидроксиапатит и т.п. Дополнительно, эффективны также растворитель фермента гуаровой фасоли, агароза, глюкоманнан, полидекстроза, альгинатный натрий, инулин, каррагенан, целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, хитин и хитозан. Берлинская лазурь эффективно используется для удаления не только цезия, но и, например, таллия. Состав захвата можно, при необходимости, проектировать в зависимости от радиоактивного вещества, подлежащего захвату. Состав захвата можно, при необходимости, подвергать обработке, например, термической обработке или термической обработке под давлением. Например, способность цеолита и т.п. к адсорбции цезия можно повысить термической обработкой или термической обработкой под давлением. В случае захвата нескольких типов радиоактивных веществ, в магнитную наночастицу с покрытием можно вводить различные типы составов захвата, или можно использовать несколько магнитных композитных частиц для дезактивации.

[0032] Промежуточный слой 15 функционирует как промежуточный слой для магнитных наночастиц, сформированных в сердцевинном участке. Промежуточный слой 15 сформирован, по существу, между магнитной наночастицей 10 и составом 18 захвата и предназначен для обеспечения их слипания. В качестве магнитной наночастицы с покрытием, включающей в себя магнитную наночастицу 10 и промежуточный слой 15, пригодны для использования, например, коммерчески доступные магнитные шарики. Форма связи между магнитной наночастицей 10 и промежуточным слоем 15 не ограничена, и можно использовать любые общеизвестные методы. Примеры формы связи включают в себя химическую связь (внутримолекулярную связь) образующую внутреннюю структуру молекулы (металла), ковалентную связь (неметалла с неметаллом), координационную связь, металл-металлическую связь, химическую связь, образующую молекулярную (атомную) группу, ионную связь (неметалла с металлом), металлическую связь, водородную связь, гидрофобную связь, ван-дер-ваальсову связь, и, в узком смысле, межмолекулярную силу. С точки зрения прочности связи, желательна ковалентная связь или электростатическая связь. Например, использование полимерэлектролита облегчает покрытие магнитных наночастиц.

[0033] Форма связи между промежуточным слоем 15 и составом 18 захвата не имеет конкретных ограничений, но предпочтительно использовать электростатическую связь или ковалентную связь. Промежуточный слой 15, предпочтительно, имеет реакционную группу, подлежащую связыванию с составом 18 захвата. В непатентном источнике 4, слой, соответствующий промежуточному слою 15 не предусмотрен, что создает проблему легкой разлагаемости композитных частиц. С другой стороны, магнитные композитные частицы 1 для дезактивации согласно настоящему изобретению снабжены промежуточным слоем 15, который эффективно препятствует разложению магнитных композитных частиц 1 для дезактивации. Другими словами, магнитные композитные частицы для дезактивации можно использовать в сточной загрязненной воде, морской воде, и пр., противодействуя разложению магнитных композитных частиц для дезактивации. В результате, магнитная сила каждой частицы может поддерживаться на желаемом значении, что позволяет средству магнитного накопления осуществлять сбор с высокой эффективностью. Кроме того, регулировка реакционной группы промежуточного слоя 15 обеспечивает преимущество в том, что в магнитную наночастицу 10 можно вводить желаемое количество состава 18 захвата. Заметим, что композитные частицы также можно изготавливать, комбинируя различные типы магнитных материалов и различные типы составов захвата.

[0034] Пригодные примеры промежуточного слоя 15 включают в себя липид, детергент и полимер. Также можно использовать неорганические вещества, например оксид кремния, и так называемые пластиковые материалы. Примеры полимера включают в себя такие полимеры, как полиэтиленгликоль, имеющий, на своей оконечности, алкоксилильную группу, хлоросилильную группу, изоцианатсилильную группу или меркаптогруппу, катионные полиэлектролиты, например, поли-L-лизин, поли(диаллилдиметиламмоний хлорид), метилгликолевый хитозан (MGch), поли(аллиламингидрохлорид), поли(акриламид-ко- диаллилдиметиламмоний хлорид) и диаллилдиметиламмоний, и полианионные электролиты, например, 4-стиролсульфонат натрия, поли(4-стиролсульфонат-ко-малеинат) натрия, полианетолсульфонат натрия, поли(2-акриламид-2-метил-1-пропансульфонат), поли(4- стиролсульфонат) аммония, поли(4-стиролсульфонат) лития, поли(4- стиролсульфонат), поли(4-стиролсульфонат-ко-малеинат) натрия, поли(акрилат натрия), поли(винилсульфонат натрия), поли(винил сульфат)калийхлорид, поли(4-стиролсульфонат натрия), и калийполивинилсульфат (PVSK). Примеры реакционной группы промежуточного слоя 15 включают в себя связь авидин-биотиновой системы, эпоксидную группу, тосильную группу, эфирную группу, тиольную группу, аминогруппу, ацилгалоидную группу, N-гидроксисукцинимидэфирную группу, альдегидную группу, малеимидную группу, винилсульфонную группу, бензотриазолкарбонатную группу и бромацетамидную группу. Частично можно включить полимер с поперечными связями, например, полиэтилен, который позволяет повысить термостойкость, атмосферостойкость, и пр. за счет радиоактивного излучения. Кроме того, для магнитных наночастиц можно использовать любой общеизвестный детергент. Можно сформировать промежуточный слой 15 одного типа или нескольких типов.

[0035] Размер магнитной композитной частицы для дезактивации предпочтительно, составляет от 10 нм до 5 мм с точки зрения баланса между свойством дисперсии, удельной площади поверхности и магнитного накопления. Размер, более предпочтительно, составляет от 50 нм до 500 мкм, и еще более предпочтительно, от 250 нм до 50 мкм. Намагниченность насыщения магнитной композитной частицы для дезактивации, предпочтительно, составляет 5 эме/г или более с точки зрения повышения эффективности накопления магнитной силой и, более предпочтительно, 10 эме/г или более. Еще более предпочтительно, намагниченность насыщения составляет 20 эме/г или более. Более высокая намагниченность насыщения предпочтительна для повышения эффективности накопления магнита, но, в общем случае, намагниченность насыщения составляет 220 эме/г или менее с точки зрения доступности.

[0036] Как показано на Фиг.2D, магнитные наночастицы, используемые для магнитных композитных частиц для дезактивации, могут образовывать кластер 90, который является совокупностью нескольких магнитных наночастиц 10. В случае использования кластера в качестве магнитных наночастиц, промежуточный слой 15 может быть сформирован непосредственно на поверхности кластера 90. Как показано на Фиг.2E, можно использовать магнитную наночастиц