Brevet FR2524316A1 — publié le 19831007

La présente invention concerne un procédé de décontamina- tion et plus particulièrement la photoélimination d'agents de la guerre chimique et d'autres contaminants. L'invention concerne la situation dans laquelle des sur- faces importantes sont contaminées par un ou plusieurs agents de la guerre chimique Actuellement, il n'y a pas de moyens sûrs et économiques pour décontaminer des surfaces importantes contaminées par une grande diversité d'agents de la guerre chimique Le terme "décontamination" tel qu'on l'emploie ici désigne la suppression de la toxicité, le nettoyage et d'au- tres procédés selon lesquels un agent chimique est éliminé ou ses propriétés nocives sont neutralisées. Un procédé de décontamination de ces surfaces comprend l'identification de la composition de l'arme chimique puis l'application d'un second agent chimique pour neutraliser 1 ' arme chimique Cette voie d'approche pose plusieurs problèmes. Un des problèmes est le temps nécessaire à l'analyse de l'arme chimique Le temps passé accroît l'exposition des personnes dans l'environnement contaminé, en particulier de celles ma- nipulant les matières nécessaires à l'analyse et une perte des installations contaminées, quel que soit leur emploi Ce problème est aggravé lorsque plusieurs armes chimiques ont été employées et que des analyses séparées sont nécessaires. Un second problème concerne la perfection de la décontamina- tion Il peut être impossible d'appliquer un additif qui neu- tralise ou élimine complètement le contaminant Enfin, il se pose le problème de l'élimination du système contiminant/ additif plus ou moins neutralisé de la surface atteinte et du rejet du produit résiduaire Il faut considérer que le produit résiduaire, même s'il n'est pas aussi toxique que l'arme chi- mique d'origine, peut cependant être rien moins qu'anodin. Une autre voie d'approche de la décontamination comprend l'irradiation d'une surface avec un rayonnement de forte in- tensité, généralement à courte longueur d'onde La photo- décontamination a plusieurs applications spécifiques Le bre- vet US N O 4 208 135 décrit un procédé pour éliminer les con- taminants des surfaces par nettoyage préalable de la surface et de l'air ambiant Duis irradiation de la surface avec un rayonnement ultraviolet à onde courte en présence d'oxygène. Le rayonnement ultraviolet à onde courte est généralement O défini par la gamme des longueurs d'onde de 1 700 A à 3 000 A. Le brevet US no 4 028 030 décrit un procédé semblable utilisé pour nettoyer les fibres optiques. Un problème qui se pose relativement à certaines armes chimiques ainsi qu'à d'autres agents chimiques est qu'ils absorbent fortement les rayonnements uniquement dans la re- gion de l'ultraviolet du vide poussé en dessous de 2 000 A. Le rayonnement ultraviolet du vide est fortement absorbé par l'air et par conséquent l'irradiation des surfaces avec un tel rayonnement nécessite une chambre sous vide Cependant, il n'est généralement pas pratique de placer une surface-de- vant être décontaminée dans une chambre sous vide De plus, le rayonnement ultraviolet du vide poussé n'est pas produit par des sources économiques de rayonnement très intense Si on utilise un rayonnement de longueur d'onde plus grande, une portion majeure de l'énergie rayonnante pénètre dans l'arme chimique et peut altérer ou détruire la surface à décontami- ner Donc, une décontamination à grande échelle de surfaces contaminées par de telles armes chimiques n'est pas possible selon des procédés connus. Un des buts de l'invention est donc de fournir un pro- cédé perfectionné pour la décontamination qu'on peut appliquer à des contaminants qui n'absorbent pas fortement les fréquen- ces optiques produites par des sources de rayonnement facile- ment disponibles. Selon l'invention, un procédé perfectionné de déconta- mination emploie un additif chimique capable d'absorber un rayonnement de longueur d'onde supérieure à celle de l'ultra- violet du vide L'additif peut être mélangé avec le contami- nant ou, sinon, déposé sur le contaminant et en contact avec lui Le système chimique combiné est ensuite exposé à un rayonnement de forte intensité d'une gamme de fréquence for- tement absorbée par l'additif jusqu'à ce que le contaminant soit détruit, altéré ou éliminé par évaporation, décomposi- tion ou d'autre façon quelconque On peut utiliser un laser ou une lampe éclair pour fournir le rayonnement de forte in- tensité. L'invention, en particulier dans son mode de réalisation préféré, présente des avantages importants par rapport aux voies d'approche connues de la décontamination L'acide para- aminobenzoique (PABA) qui est l'additif préféré est peu coû- teux et sans danger, si bien qu'on peut facilement l'appliquer à grande échelle Le PABA peut être contenu dans un aérosol ou un autre dispositif depulvérisation pour être appliqué de façon pratique à une surface contaminée Les sources de rayon- nement préférées sont capables d'irradier des surfaces éten- dues en une période relativement brève Donc, les humains dans l'environnement contaminé, sont moins exposés aux armes chimiques et les dispositifs contaminés retrouvent plus rapi- dement leur emploi L'analyse du contaminant n'est générale- ment pas nécessaire De plus, l'additif protège la surface contre le risque potentiel dû à l'irradiation, de même que le PABA protège la peau humaine contre les effets nuisibles du soleil Le procédé provoque généralement la décomposition du contaminant en constituants sans danger qui sont ensuite évaporés sans risque avec le PABA, si bien qu'il ne se pose pas de Problèmes de nettoyage ultérieur des surfaces. Dans le cas o un contaminant ne-peut pas être facilement détruit, altéré ou éliminé par l'irradiation du fait qu'il n'absorbe pas fortement le rayonnement des sources facilement disponibles, on peut ajouter au contaminant un additif chimi- que qui est fortement absorbé parle rayonnement d'une source facilement disponible Le système chimique contaminant/ additif obtenu peut être irradié avec un rayonnement qui est absorbé par l'additif jusqu'à ce que la décontamination soit complète Lè contaminant peut être un dépôt chimique ou une pellicule sur une surface ou peut être sous une autre forme. Le contaminant peut être une arme chimique ou toute autre substance dont l'élimination, l'altération ou la destruction est nécessaire L'additif absorbe fortement le rayonnement caractéristique d'une source de rayonnement prédéterminé La source de rayonnement peut avoir un spectre étroit des fré- quences telle qu'un laser ou une gamme large des fréquences telle qu'une lampe éclair. L'additif peut être mélangé avec le contaminant, déposé en couche sur le contaminant ou placé d'autre façon pour qu'un transfert d'énergie puisse se produire entre l'additif et le 25243-16 contaminant Le transfert peut s'effectuer par conduction de la chaleur Plus;particulièrement, le rayonnement absorbé par l'additif peut être transformé en une agitation thermique de l'additif Les collisions moléculaires entre l'additif et le contaminant conduisent à l'agitation thermique du contami- nant. D'autres mécanismes de transfert d'énergie sont appro- priés à des systèmes contaminants spécifiques Par exemple, le rayonnement peut provoquer une excitation vibratoire ou une excitation électronique de l'additif L'énergie stockée peut être transférée par reradiation ou par des collisions avec les molécules du contaminant. Selon le contaminant, le transfert d'énergie peut effec- tuer la décontamination de diverses façons L'énergie thermi- que peut provoquer l'évaporation du contaminant Sinon, la chaleur peut conduire à la décomposition du contaminant La chaleur ou l'excitation électronique peuvent conduire à 1 ' ionisation du contaminant Les molécules du contaminant ionisé peuvent se combiner avec d'autres agents chimiques pour que les propriétés nocives du contaminant soient neutralisées. Les agents chimiques neutralisants peuvent être fournis avec l'additif. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on applique une solution de PABA à un contaminant tel qu'une arme chimique Les solutions de PABA absorbent fortement les rayonnements dans la région de l'ultraviolet proche et sont donc sensibles à de nombreuses sources de rayonnement à forte intensité Le système arme chimique/PABA peut être irradié au moyen d'une source de rayonnement à forte intensité La source de rayonnement peut être un laser tel qu'un laser ex- cimèret un laser à colorant ou un laser à l'azote Sinon, on peut utiliser pour irradier le système chimique une lampe éclair pulsée au xénon à forte intensité ou une autre lampe éclair incohérente Dès que le rayonnement est absorbé, il se produit un certain transfertd'énergie à l'arme chimique con- duisant à son élimination. Le PABA est particulièrement bien approprié à la déconta- mination au moyen d'une lampe éclair telle qu'une lampe éclair au xénon Le PABA qui est couramment utilisé dans les écrans solaires pour protéger la peau humaine contre les rayons ultra- violets du soleil est facilement disponible en grandes quan- tités et est non toxique Le PABA absorbe les rayonnements ultraviolets dans une section étendue de la région de l'ultra- violet proche C'est donc un agent chimique sans danger et disponible qui absorbe efficacement un rayonnement dans la gamme des fréquences d'une lampe éclair. Le PABA est également bien approprié à l'absorption du rayonnement de certains lasers Cependant, des additifs spé- cifiques peuvent être des absorbants plus efficaces de l'éner- gie dans un spectre étroit d'un laser particulier Par exemple, le ferrocine peut être utilisé comme additif en association avec un laser argon-fluorure. Des essais ont été effectués pour évaluer l'efficacité du présent procédé On a mélangé dans un tube à essai une so- lution de PABA et du malathion puis on a appliqué à des lames de verre Le malathion est analogue à une arme chimique en ce qu'il se comporte physiquement et chimiquement comme beaucoup des agents chimiques mis au point pour la guerre chimique. Après évaporation des solvants, une couche résiduelle demeure sur les lames On irradie ensuite des lames de ce type avec des impulsions d'un laser Kr F ( 248 nm) Le résidu est totale- ment éliminé de la zone irradiée L'élimination est également complète lorsqu'on irradie des lames semblables avec une lame Flashblaster (la lampe Flashblaster est une lampe éclair pul- sée au xénon à forte intensité mise au point par Mawxell Laboratories). Dans un ensemble d'essais témoins, on dépose une solution de PABA sur une lame Le PABA est totalement éliminé des zones irradiées des lames par exposition à un rayonnement du laser Kr F ou de la lampe Flashblaster Dans un second groupe d'es- sais témoins, on dépose du malathion sur des lames de verre. Le résidu de malathion n'est pas éliminé lorsqu'on l'irradie par l'une ou l'autre source de rayonnement Ces essais établis- sent que le procédé de l'invention permet la photoélimination de contaminants qui ne sont pas toujours faciles à éliminer avec des sources économiques de rayonnement. L'invention concerne donc un procédé de décontamination qui permet la photoélimination des contaminants des surfaces. Il est évident que l'on peut employer d'autres agents chimi- ques Ces agents chimiques peuvent absorber dans l'ultra- violet proche ou dans une autre portion du spectre dans laquelle des sources de rayonnement à forte intensité sont économiques et pratiques Il existe d'autres modes de réali- sation compris dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé de décontamination comprenant l'application d'un additif chimique à un contaminant en contact intime avec lui, ledit additif étant caractérisé en ce qu'il absorbe un rayonnement dans une gamme prédéterminée des fréquences; et l'irradiation du système contaminant/additif obtenu avec un rayonnement dans ladite gamme prédéterminée des fré- quences jusqu'à ce que la décontamination soit com Dlète. 2 Procédé de l'élimination par nettoyage d'un contami- nant d'une surface comprenant: l'application d'un additif chimique au contaminant, ledit additif étant caractérisé en ce qu'il absorbe un rayon- nement dans une gamme prédéterminée des fréquences; et l'irradiation du système contaminant/additif avec un rayonnement dans ladite gamme prédéterminée des fréquences jusqu'à ce que ladite surface soit essentiellement débarrassée dudit contaminant. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisé de plus en ce que ledit additif absorbe ledit rayon- nement dans la région de l'ultraviolet proche. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisé de plus en ce que ledit additif comprend de l'acide paraaminobenzoique. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé de plus en ce que ledit rayonnement est fourni par un système laser. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé de plus en ce que ledit rayonnement est fourni par une lampe éclair. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé de plus en ce que ledit rayonnement est fourni par une lampe éclair pulsée au xénon. 8 Procédé pour détruire un premier agent chimique com- prenant le mélange d'un second agent chimique avec ledit premier agent chimique, ledit second agent chimique étant ca- ractérisé en ce qu'il absorbe un rayonnement dans une gamme prédéterminée des fréquences; et l'exposition du mélange à un rayonnement dans ladite gamme prédéterminée des fréquences pour que ledit premier agent chimique soit détruit par la chaleur produite par l'absorption dudit rayonnement par ledit second agent chimique. 9 Procédé pour détruire un premier agent chimique com- prenant; l'application d'une couche d'un second agent chimi- que audit premier agent chimique, ledit second agent chimique étant caractérisé en ce qu'il absorbe un rayonnement dans une gamme prédéterminée des fréquences; et l'exposition du mé- lange à un rayonnement dans ladite gamme prédéterminée des fréquences jusqu'à ce que ledit premier agent chimique soit détruit par la chaleur produite par l'absorption dudit rayon- nement par ledit second agent chimique.