ОКНО СМОТРОВОЕ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОЕ

Полезная модель относится к области защиты и наблюдения на объектах атомной энергетики (АЭС, радиохимические лаборатории, предприятия по переработке и хранению радиоактивных материалов и т.п.) и предназначено для защиты от смешанного (гамма и нейтронного) излучения и прямого наблюдения за объектами, находящимися непосредственно в зоне излучения, т.н. рабочей зоне.
Известно смотровое окно для защиты от ионизирующего излучения (патент ЕР 0859371 В1 опубл. 28.11.2001 г.) в виде блока из нескольких пластин радиационностойких оптических стекол, имеющих форму усеченной пирамиды или усеченного конуса с большим основанием, обращенным в сторону рабочей зоны. Зазоры между пластинами по периметру заполняются радиационностойким материалом.
Известно аналогичное смотровое окно по патенту RU 2310932 С2, опубл. 20.11.2007 г., в котором прямоугольные или круглые пластины из радиационностойких кронов и флинтов сгруппированы в три блока, заключенных в чугунные обоймы. Площадь стеклянных пластин в блоках уменьшается в направлении рабочей зоны. В обойму первого блока, примыкающего непосредственно к рабочей зоне, установлена как минимум одна пластина из стекла марки ТФ, а толщина пластины составляет не менее 10% от суммарной толщины стеклянных пластин всех блоков, например, 100 мм, при суммарной толщине пластин в трех блоках 1000 мм. Эта толстая пластина из стекла марки ТФ поглощает до 80% излучения с энергией 1,27 Мэв, что снижает примерно в 5 раз радиационную нагрузку на стеклянные пластины остальных двух блоков. Однако пирамидальная конструкция окна с вершиной в сторону рабочей зоны уменьшает поле зрения; большое число пластин уменьшает светопропускание.
В смотровом окне по патенту RU 2352007 С1, опубл. 10.04.2009 г, каждый блок стеклопластин размещен в корпусе, а блоки помещены в общий корпус стеклопакета, что увеличивает габариты окна и расход материалов. Окно дополнительно содержит жидкостной блок с иммерсионно-защитной жидкостью.
Ближайшим к полезной модели по конструктивному исполнению является выпускаемое российской промышленностью окно смотровое ПКС-1500 (стандарт ОСТ 95821-87). Оно состоит из набора прямоугольных стеклянных пластин (обычно 9-10 штук) толщиной 100 мм, каждая из которых смонтирована в стальную оправу, образуя стеклоблок. Пластины в стеклоблоках базируются, фиксируются и крепятся планками за фаски. Стеклоблоки монтируются в чугунные корпуса, образуя блоки окна. Конструктивно набор стеклянных пластин ступенчато убывает по габариту от рабочей зоны в сторону оператора. Их последовательность может разделяться в средней части окна пластиной из оргстекла. Окно имеет защитный колпак со стороны рабочей зоны и водяной блок со стороны оператора. К недостаткам окна следует отнести большой вес (до 7000 кг.), недостаточный ресурс по стеклу и неудовлетворительное светопропускание (примерно 8…9%) в связи с большим числом пластин, на каждой поверхности которых теряется примерно 2% света.
Технический результат полезной модели - увеличение срока службы и светопропускания, повышение технологичности (уменьшение габаритных размеров, массы и увеличение коэффициента использования материалов).
Технический результат достигается тем, что в радиационно-защитном смотровом окне, включающем блоки из стеклянных радиационностойких пластин, заключенных в металлические корпуса, уплотнение между блоками, колпак с защитным стеклом со стороны рабочей зоны и блок с дистиллированной водой со стороны оператора, в отличие от известного, блоки окна собраны по крайней мере из двух пластин толщиной 150…250 мм со скосами под 30…45° на наружных ребрах и зафиксированы металлическими планками, прижатыми с помощью болтов в скосы через прокладки из радиационностойкой резины, а также установочными винтами через отверстия в корпусе блока со свинцовыми вставками в местах контакта с боковыми торцами пластин и свинцовыми или радиационностойкими резиновыми прокладками толщиной 1…2 мм между пластинами блока по их периметру. Кроме того, пластины выполнены со светоотражающим покрытием, а их габаритные размеры ступенчато уменьшаются от торцев к центральной части окна.
По сравнению с прототипом предложенное окно за счет расположения пластин с сужением к центру при том же световом поле и углах обзора имеет меньшую массу и габаритные размеры В×Н или D. Утолщение пластин повышает срок службы окна и уменьшает число пластин примерно в 1,5…2 раза, уменьшает более чем в 2 раза количество применяемых стандартных и оригинальных деталей, количество обрабатываемых поверхностей, повышает технологичность конструкции и коэффициент использования материалов. Новая схема крепления пластин непосредственно в металлические корпуса ликвидирует промежуточные металлические оправы. Уменьшение числа светоотражающих поверхностей до 10…12 вместо 18…20 и использование радиационностойких светоотражающих покрытий увеличивает в два и более раз светопропускание окна.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
Окно смотровое включает в себя набор прямоугольных или круглых плоскопараллельных пластин 1 из оптических радиационностойких стекол (К208, ТФ200, ТФ5 и т.п.) толщиной 150…250 мм с полированными до оптического качества рабочими поверхностями. Пластины 1 в количестве не менее двух заключены в чугунные или стальные корпуса 2, образуя блок окна, при этом на наружных ребрах пластин выполнены скосы под 30°…45°. Блоки в соединении имеют уплотнение 3 из радиационностойкой резины. Стеклянные пластины 1 разделены по периметру тонкой (1…2 мм) свинцовой или резиновой радиационностойкой прокладкой 4 и зафиксированы в блоке через отверстия в корпусе установочными винтами 5 со свинцовыми вкладышами 6. Каждая пластина зафиксирована в корпусе 2 стальными планками 7 со скосом под 45° или 30° через прокладки из свинца или радиационностойкой резины (на чертеже не показаны) с помощью винтов 8. Число винтов 8 в каждой из четырех планок может достигать 12 шт. Перед первым к рабочей зоне блоком окна расположен защитный колпак 9 с тонкой сменной пластиной из стекла марки К208. Со стороны оператора расположен блок 10 с дистиллированной водой. С целью увеличения светопропускания на полированные поверхности пластин нанесено светоотражающее радиационностойкое покрытие. Пластины в окне размещены таким образом, что их габаритные размеры В×Н (D) уменьшаются ступенчато от торцев внутрь к центральной части окна.
Окно собирают из пластин в блоки с помощью подъемных механизмов, т.к. вес блока доходит до 800 кг. Пластины и блоки крепятся установочными и монтажными винтами со строгим контролем плоскопараллельности рабочих поверхностей. Окно в сборе устанавливают и крепят в проеме окна 11, для чего в водяном блоке 10 предусмотрен фланец 12 с герметизирующей резиновой прокладкой 13. Пластина защитного колпака поставляется дополнительно в комплекте ЗИП и заменяется по мере износа (потемнения).
В варианте исполнения окно было собрано из шести стеклянных пластин толщиной 150 и 200 мм непосредственно в чугунные корпуса по сравнению с десятью пластинами толщиной 100 мм в аналогичном окне по ОСТ 95821-87, предусматривавшем использование промежуточных элементов конструкции. Конструкция окна позволила улучшить технологичность окна - уменьшить его вес почти в два раза и снизить расход материалов по металлам и стеклу (коэффициент использования материалов увеличен в 1,3 раза).
Увеличение толщины пластин позволило увеличить в 1,5 раза ресурс не только первой пластины, но и снизить дозу, действующую на вторую и последующие пластины, и увеличить соответственно их срок службы на 50%.
Увеличение толщины пластин с использованием светоотражающих покрытий увеличило светопропускание более чем в 2 раза.