УСТРОЙСТВО НАБЛЮДЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ПРОСТРАНСТВА ГОРЯЧЕЙ КАМЕРЫ, ГОРЯЧАЯ КАМЕРА, ОБОРУДОВАННАЯ ЭТИМ УСТРОЙСТВОМ, И СПОСОБ ОБСЛУЖИВАНИЯ ЭТОГО УСТРОЙСТВА
DEVICE TO MONITOR INTERNAL SPACE OF HOT CHAMBER, HOT CHAMBER EQUIPPED WITH THIS DEVICE AND METHOD TO SERVICE THIS DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретения касается инструмента для горячей камеры, оборудованной инструментом, и способа обслуживания этого инструмента.
Технической областью применения изобретения является изготовление инструментов контроля и наблюдения за внутренним пространством конструкции или отсека, в котором находятся радиоактивные материалы или вещества.
В настоящей заявке для обозначения такой конструкции будут равнозначно использованы термины «камера» и «горячая камера».
Настоящее изобретение находит свое применение, в частности, для контроля горячих камер посредством получения изображений зон, находящихся в горячей камере, и посредством измерения излучений в этих зонах в диапазонах длин волн, видимых и не видимых для человека.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Как правило, горячая камера, внутри которой можно хранить, перемещать или иным образом обрабатывать радиоактивные материалы или вещества, содержит толстые стенки, образующие экран биологической защиты, предохраняющий человека, находящегося снаружи камеры, от радиации, испускаемой содержащимися в ней веществами или материалами.
Эти толстые стенки можно выполнить, по меньшей мере, частично из баритобетона или из свинца.
Для наблюдения за соответствующей зоной внутри камеры можно расположить датчик наблюдения, такой как видеокамера, и защитить датчик от радиации, поместив его в свинцовую коробку, если его не используют. Средство для дистанционного манипулирования объектами, такое как рука дистанционного манипулятора, можно использовать для перемещения видеокамеры, для фокусировки объектива видеокамеры и/или для регулировки увеличения трансфокатора.
Однако это манипулирование и эти регулировки затруднены и требуют остановки руки манипулятора, что ограничивает возможность операций в камере.
Кроме того, срок службы видеокамеры или другого датчика является коротким по причине радиации, которую она получает, несмотря на использование защитной свинцовой коробки в нерабочем состоянии.
Другой недостаток может заключаться в присутствии внутри камеры провода, который соединяет датчик с прибором, расположенным снаружи камеры. Провод может мешать операциям, осуществляемым в камере, и может быть поврежден, что влечет за собой остановку работы датчика.
Можно осуществлять прямое визуальное наблюдение объектов или явлений внутри камеры через толстый иллюминатор, встроенный в стенку камеры. Однако такой иллюминатор является дорогим и не позволяет получать качественные изображения всех зон камеры.
Известен способ наблюдения за объектами или явлениями внутри такой конструкции при помощи датчика, расположенного снаружи конструкции, через световод с зеркалами типа перископа, описанный, в частности, в патентах FR1259728 и GB949826.
Компанией SODERN (Франция) был также предложен инструмент наблюдения под названием “PERISCOPE PC1200”, частично проходящий в полости, пересекающей толстую стенку, образующую экран биологической защиты. Инструмент содержит колпак из не темнеющего стекла или из плавленого кремнезема, который установлен выступающим внутрь камеры, и на котором установлено поворотное зеркало. В полости помещают трансфокатор, а также экран защиты, при этом поворотное зеркало и трансфокатор обеспечивают наблюдение зон камеры через призматический бинокль и видеокамеру, расположенные снаружи камеры.
В документе WO95/24820 тоже описан инструмент наблюдения, который содержит видеокамеру, расположенную снаружи камеры. Перископ, проходящий в полости, пересекающей стенку камеры, позволяет видеокамере наблюдать области, проходящие внутри камеры. Для этого перископ содержит призму, выполненную с возможностью вращения вокруг двух осей, а также колпак из кварца, защищающий призму.
В патенте JP02264898 тоже описан инструмент для наблюдения внутри горячей камеры при помощи перископа, защищенного сильфоном. В этом документе описаны вал и стержень, которые, перед извлечением перископа, позволяют отсоединить оконную рамку, являющуюся частью сильфона, от оконной рамки, являющейся частью перископа, чтобы оставить на месте сильфон. Перед установкой перископа на место его оборудуют новым сильфоном, а оставшийся на месте сильфон проталкивают в горячую камеру.
Недостатком этих инструментов является ограниченное поле наблюдения; ограниченный угол обзора не позволяет наблюдать любую зону камеры.
Недостатком инструментов, содержащих колпак, является высокая стоимость колпака. Замена такого колпака чревата риском заражения и излучения, является сложной операцией и приводит к длительной остановке горячей камеры.
Другим недостатком этих инструментов является то, что они позволяют производить только визуальное наблюдение; в частности, эти инструменты не позволяют осуществлять измерения длины между двумя точками горячей камеры.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение призвано предложить инструмент контроля, горячую камеру, содержащую этот инструмент, и способ обслуживания этого инструмента, которые являются усовершенствованными и/или которые позволяют, по меньшей мере, частично устранить недостатки известных инструментов контроля для горячей камеры, известных горячих камер и известных способов обслуживания инструментов контроля горячих камер.
Изобретение призвано предложить инструмент наблюдения, горячую камеру, содержащую этот инструмент, и способ обслуживания этого инструмента, которые облегчают замену компонентов инструмента.
Одним из объектов изобретения является камера, содержащая стенку, пересекаемую полостью, и инструмент контроля зон внутри камеры, который проходит, как правило, частично через и/или вдоль полости; инструмент содержит датчик, колпак, выступающий внутрь камеры, и экран биологической защиты; инструмент дополнительно содержит механизм перемещения датчика между (первым) «убранным» положением для защиты датчика, в котором датчик размещен внутри полости, и (вторым) положением «наблюдения» или «съемки», в частности, для наблюдения или получения изображений зон камеры, в котором датчик размещен внутри колпака; кроме того, колпак установлен с возможностью перемещения скольжением в полости и является отделяемым от инструмента таким образом, чтобы колпак можно было заменить посредством его выталкивания в камеру, чтобы угол и поле обзора датчика можно было расширить в положении наблюдения и чтобы можно было улучшить защиту датчика.
Другим объектом изобретения является инструмент наблюдения зон внутри горячей камеры, который выполнен с возможностью проходить, как правило, только частично в полости, пересекающей стенку камеры; инструмент содержит колпак, предусмотренный на первом конце инструмента, и выполненный выступающим внутрь камеры, экран биологической защиты и датчик наблюдения, чувствительный к излучениям или радиации, который расположен между колпаком и экраном; инструмент дополнительно содержит механизм перемещения датчика между (первым) «убранным» положением для защиты датчика, в котором датчик размещен внутри полости, и (вторым) положением «наблюдения» для наблюдения зон камеры, в котором датчик размещен внутри колпака; механизм перемещения датчика расположен между колпаком и экраном; кроме того, колпак выполнен с возможностью перемещения скольжением в полости стенки камеры и является механически независимым, то есть разъединенный, отдельный от датчика, от механизма его перемещения и от экрана инструмента, таким образом, чтобы колпак мог оставаться на месте в полости во время демонтажа инструмента до того, как будет вытолкнут в камеру.
Еще одним объектом изобретения является инструмент для камеры, содержащей стенку, пересекаемую полостью, при этом инструмент содержит два отдельных (разъединенных) модуля:
- первый модуль инструмента содержит экран биологической защиты и датчик, чувствительный к излучениям или радиации, при этом датчик жестко соединен с экраном через механизм перемещения датчика между убранным положением для защиты датчика и выдвинутым положением для наблюдения камеры;
- второй модуль инструмента содержит колпак, по существу прозрачный для указанных излучений или радиации;
при этом каждый из модулей содержит сторону взаимной опоры, при этом модули могут входить во взаимный контакт соответствующими сторонами взаимной опоры, когда модули введены (скольжением) в полость стенки камеры.
Первый модуль предусмотрен для введения в полость стенки камеры и извлечения из полости наружу камеры, как правило, посредством перемещения скольжением.
Второй модуль предусмотрен для введения в полость стенки камеры и извлечения из полости внутри камеры, как правило, тоже посредством перемещения скольжением.
Еще одним объектом изобретения является способ обслуживания камеры, содержащей стенку, пересекаемую полостью, оборудованной инструментом наблюдения, при этом инструмент содержит колпак, выступающий внутрь камеры, экран биологической защиты, датчик, расположенный между колпаком и экраном, и механизм перемещения датчика между убранным положением в полости и выдвинутым положением, который содержит последовательно следующие операции:
- извлечение экрана биологической защиты, датчика и механизма перемещения датчика из полости наружу камеры;
- в случае необходимости, замена датчика;
- введение заменяющего колпака в полость до близости или до контакта с колпаком, оставшимся на месте в полости;
- введение экрана биологической защиты, датчика и механизма перемещения датчика в полость до контакта с заменяющим колпаком; и
- перемещение колпака, оставшегося на месте в полости, вплоть до его выталкивания внутрь камеры за счет опоры заменяющего колпака на оставшийся на месте колпак.
Согласно вариантам выполнения изобретения:
- стенка камеры содержит подвижный упор между положением блокировки, в котором упор препятствует выталкиванию колпака в камеру, и положением высвобождения, в котором упор позволяет вытолкнуть колпак в камеру;
- колпак жестко соединен с трубчатой муфтой, оборудованной двумя тороидальными прокладками, и выполнен с возможностью перемещения скольжением в трубчатом кожухе, закрывающем полость (которая тоже имеет трубчатую форму), при этом тороидальные прокладки выполнены с возможностью вхождения в контакт с кожухом; во время выталкивания колпака в камеру под действием толкающего усилия со стороны заменяющего колпака это позволяет сохранять герметичность между внутренним пространством и наружным пространством камеры при помощи, по меньшей мере, одной из двух прокладок;
- колпак содержит по существу полусферическую стенку, по существу прозрачную по отношению к упомянутым излучениям или радиации, выполненную из пластического материала, в частности, из поликарбоната;
- механизм перемещения датчика содержит (первый) привод, такой как электрический двигатель, чтобы вызывать перемещение датчика поступательным движением вдоль продольной оси инструмента в зависимости от первых сигналов управления перемещением датчика;
- механизм перемещения датчика содержит (второй) привод, такой как электрический двигатель, чтобы вызывать перемещение датчика (первым) вращательным движением вокруг продольной оси инструмента в зависимости от вторых сигналов управления перемещением датчика;
- механизм перемещения датчика содержит (третий) привод, такой как электрический двигатель, чтобы вызывать перемещение датчика (вторым) вращательным движением вокруг оси по существу перпендикулярной к продольной оси инструмента в зависимости от третьих сигналов управления перемещением датчика;
- датчик содержит и/или в основном представляет собой датчик системы получения изображений, такой как видеокамера, содержащая детектор, например, типа ПЗС (CCD) или КМОП (CMOS), оптический объектив с управляемой или автоматической фокусировкой, и механизированный трансфокатор; видеокамера может иметь пик чувствительности в интервалах длин волн, соответствующих видимому свету, то есть в интервале примерно от 400 нм и примерно до 800 нм, или за пределами этого интервала, например, в инфракрасной области;
- датчик содержит и/или в основном представляет собой детектор гамма-лучей.
Изобретение позволяет получить инструмент наблюдения для горячей камеры, стоимость выполнения которого снижена, срок службы увеличен, а использование и обслуживание которого упрощены.
В частности, изобретение позволяет получить простое устройство наблюдения в цвете, которое может работать в условиях облучения.
Другие аспекты, отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания предпочтительных вариантов выполнения, представленных в качестве не ограничительных примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг.1 - схематичный вид в разрезе горячей камеры, оборудованной инструментом наблюдения.
Фиг.2 - схематичный увеличенный вид в продольном разрезе двух модулей инструмента наблюдения в конфигурации датчика в убранном положении.
Фиг.3 - схематичный увеличенный вид в продольном разрезе инструмента наблюдения, показанного на фиг.2, который установлен в полости стенки камеры, в конфигурации датчика в выдвинутом положении.
Фиг.4 - схематичный вид в перспективе (первого) модуля инструмента наблюдения, который выполнен с возможностью извлечения наружу камеры.
Фиг.5 - схематичный вид в продольном разрезе инструмента, содержащего модуль, показанный на фиг.4, а также второй модуль, содержащий колпак наблюдения, в конфигурации датчика, убранного внутрь полости, предусмотренной в стенке камеры.
Фиг.6-9 - схема основных этапов и операций способа обслуживания инструмента и камеры, оборудованной этим инструментом.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Идентичные или аналогичные конструктивные или функциональные элементы или органы обозначены на фигурах одинаковыми позициями, если только не указано иное.
В частности, показанная на фиг.1 горячая камера 21 содержит толстые стенки 23, ограничивающие отсек 40, в котором находятся радиоактивные объекты 41.
Отсек 40 может находиться под разрежением по отношению к окружающей атмосфере, то есть по отношению к наружному пространству 44 камеры.
В стенке 23 выполнено первое отверстие или полость 42, в которой установлен иллюминатор 43, позволяющий оператору, находящемуся в наружном пространстве 44 камеры, наблюдать объекты 41 непосредственно через этот иллюминатор.
В стенке 23 выполнено второе отверстие/полость 22, в которой установлен прибор или инструмент 20 наблюдения, который проходит вдоль по существу горизонтальной оси 33 внутри полости 22.
Инструмент 20 соединен через линию 46 связи с компьютером 45, позволяющим оператору управлять выдвиганием или, наоборот, убиранием датчика 26, входящего в состав инструмента, управлять ориентацией визирной оси датчика, что будет описано ниже, и получать данные от датчика.
Как показано, в частности, на фиг.2, инструмент 20 содержит два модуля 201, 202.
Первый модуль 201, или выдвижная ячейка, или пробка, инструмента содержит экран 25 биологической защиты и чувствительный к излучениям или радиации датчик 26, в частности, видеокамеру.
Датчик 26 жестко соединен с экраном через механизм перемещения, который позволяет перемещать датчик 26 между убранным положением внутри полости 22, принимающей модуль 201, для защиты датчика от радиации, испускаемой находящимися в камере объектами, и выдвинутым положением снаружи полости 22 и внутри камеры для наблюдения соответствующих зон внутри камеры.
Механизм 27 перемещения, показанный, в частности, на фиг.2-5 и идентифицированный на фиг.3 и 4, содержит две направляющие 53, жестко соединенные с трубой 52, имеющей ось 33, внутри которой предусмотрен экран 25. Направляющие 53 проходят параллельно оси 33.
Механизм 27 содержит также каретку 54, перемещающуюся скольжением по направляющим 53 вдоль оси 33 под действием привода, такого как электрический силовой цилиндр.
Каретка 54 содержит схемы питания датчика 26 и обработки сигналов, выдаваемых этим датчиком, а также площадку 55, установленную с возможностью вращения вокруг оси 33 и приводимую во вращение приводом 34, таким как электрический двигатель, установленный на каретке 54.
Площадка 55 содержит две стойки 56, на которых установлен датчик 26 с возможностью вращения вокруг оси 35, перпендикулярной к оси 33, под действием привода.
Таким образом, механизм, содержащий вращающуюся площадку 55 и стойки 56, образует турель со сферическими координатами, которая обеспечивает ориентацию видеокамеры 26 с амплитудой 360 градусов по двум осям 33 и 35 в зависимости от сигналов управления перемещением визирной оси видеокамеры, которые поступают от компьютера 45 на механизм 27 в соответствии с данными, вводимыми оператором в компьютер.
Таким образом, видеокамера установлена на втягиваемой турели, то есть убирающейся посредством перемещения поступательным движением вдоль оси 33, что позволяет защищать видеокамеру в периоды, когда ее не используют для наблюдения зон камеры.
Это позволяет также защитить от облучений электронные схемы, связанные с видеокамерой и установленные на каретке 54.
Таким образом, механизм 27 перемещения датчика 26 имеет три оси или степени свободы: первый привод, чтобы вызывать перемещение турели и датчика поступательным движением вдоль продольной оси 33 инструмента; второй привод 34, чтобы вызывать перемещение датчика вращательным движением вокруг продольной оси 33; и третий привод, чтобы вызывать перемещение датчика вращательным движением вокруг оси 35.
В компьютере 45 может быть установлена программа обработки изображений для осуществления измерений размеров на основании изображений или данных изображений, поступающих в компьютер от видеокамеры 26. Модуль программы может обеспечивать калибровку посредством анализа полученных изображений согласно соответствующему правилу. После этой калибровки можно, в частности, получить размер длины, разделяющей две точки, посредством наблюдения этих точек при помощи видеокамеры.
Как показано, в частности, на фиг.2 и 5, второй модуль 202 инструмента 20 содержит колпак 24, содержащий стенку 32 из пластического материала, которая является полусферической и прозрачный по отношению к излучениям или радиации, в частности, к видимому свету и/или к гамма-лучам.
Размеры колпака 24 определяют таким образом, чтобы он мог принять датчик 26 и позволить его вращение вокруг двух осей 33, 35, при этом колпак выступает на внутренней стороне 23b стенки 23.
Модуль 202 дополнительно содержит трубчатую муфту 28 с продольной осью 33, которая жестко соединена с колпаком 24 и оборудована двумя тороидальными прокладками 29, 30.
Муфта 28 выполнена с возможностью перемещения скольжением в трубчатом кожухе 31, закрывающем полость, при этом тороидальные прокладки находятся в контакте с кожухом (см. фиг.5).
Каждый из двух модулей содержит кольцевую сторону 203, 204 взаимной опоры, при этом оба модуля могут входить в контакт друг с другом своими соответствующими сторонами взаимной опоры после последовательного введения в полость стенки камеры (фиг.7-9).
В частности, как показано на фиг.2, опорная сторона 204 находится на конце муфты 28, а опорная сторона 203 находится на конце трубы 52, выполняющей роль оболочки для модуля 201.
Эти две концевые опорные стороны проходят по диаметру 59, по существу общему для двух деталей 28 и 52, поэтому их можно расположить друг против друга.
Этот диаметр 59 по существу превышает диаметр колпака 24. Действительно, колпак 24 соединен с трубчатой/цилиндрической муфтой 28 через кольцевую соединительную деталь 64 (см. фиг.5), содержащую опорную сторону, выступающую на периферии колпака.
Как показано на фиг.5, экран 25 пересекает изогнутый канал 62, который предусмотрен для прокладки электрических проводников для передачи сигналов и для питания.
Эти проводники соединяют датчик 26 и приводы механизма 27 с соединителем 63, предусмотренным на «задней» стороне модуля 201.
Этот соединитель позволяет соединить инструмент 20 с блоком контроля и управления, таким как компьютер 45 (фиг.1).
Как показано на фиг.3 и 6-9, стенка камеры содержит подвижный упор 36, выполненный с возможностью вращения вокруг оси 60, параллельной оси 33, между положением блокировки (фиг.3 и 6-8), в котором упор 36 препятствует выталкиванию колпака 24 в камеру, и положением высвобождения (фиг.9), в котором он позволяет вытолкнуть колпак в камеру.
Этот упор 36, расположенный на внутренней стороне 23b стенки 23, можно перемещать из одного в другое из этих положений при помощи дистанционного манипулятора, управляемого оператором, с целью замены колпака 24 и, в случае необходимости, датчика 26.
Для этого, как показано, в частности, на фиг.3 и 6-9, обслуживание камеры 21 и демонтаж инструмента 20 наблюдения содержат следующие последовательные операции:
- начиная от конфигурации, показанной на фиг.3, убирание датчика 26 как можно ближе к экрану 25;
- извлечение первого модуля 201 инструмента, включающего в себя экран 25 биологической защиты, датчик 26 наблюдения и механизм 27 перемещения датчика, за пределы полости 22 в наружное пространство 44 камеры (см. фиг.6);
- в случае необходимости, замена датчика наблюдения, которым оборудован этот модуль 201;
- введение через наружный конец 80 полости 22 и перемещение скольжением вдоль оси 33 и по стрелке 70 (фиг.7) заменяющего колпака 240, входящего в состав второго модуля 2020, в полость 22 до близости или до контакта с опорной стороной 204 колпака 24, оставшегося на месте в полости;
- введение или перемещение скольжением вдоль оси 33 и по стрелке 71 (фиг.8) первого модуля 201 в полость 22 до контакта опорной стороны 203 модуля 201 с заменяющим колпаком 240;
- продолжение воздействия толканием на модуль 201 (стрелка 71 на фиг.9), чтобы достичь взаимного контакта двух модулей 202, 2020 - и/или двух колпаков 24, 240 - и вызвать перемещение оставшегося на месте в полости колпака 24 вплоть до его выталкивания внутрь камеры, за счет опоры заменяющего колпака/модуля на оставшийся на месте колпак/модуль.
Для этого, как было указано выше, временно откидывают подвижный упор 36. После возврата этого упора 36 в положение блокировки заменяющий колпак приводят в его окончательное положение, продолжая толкать модуль 201, который затем стопорят при помощи фланца 51, опирающегося на наружную сторону 23a стенки 23.