УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ГЕРМООБОЛОЧКА, ОСНАЩЕННАЯ ТАКИМ УСТРОЙСТВОМ
DEVICE FOR PROTECTION AGAINST IONIZING RADIATION AND HERMETIC SHELL EQUIPPED WITH SUCH DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству защиты от ионизирующего излучения и гермооболочке, оснащенной таким устройством.
Техническая область изобретения представляет собой область производства предметов защиты от ионизирующего излучения.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны обработка или перемещение предметов или материалов, излучающих ионизирующие лучи, в частности гамма-лучи (γ), внутри гермооболочки, в частности внутри защитной камеры с перчатками. В связи с этим по меньшей мере в одной стенке оболочки просверлено одно отверстие, позволяющее осуществлять доступ внутрь оболочки и/или перемещение материала через эту стенку.
В такой оболочке может поддерживаться более низкое давление по сравнению со средой или помещением, в котором размещена оболочка, для того, чтобы избежать перемещения представляющей опасность пыли, содержащейся в оболочке, за ее пределы наружу путем прохождения этой пыли (порошков или материалов, которые могут вновь перейти в состояние суспензии) через это отверстие.
Такое отверстие может быть ограничено одной (и оснащено одной) конструкцией, как правило, кольцевой формы, которая проходит сквозь стенку оболочки и жестко соединена с этой стенкой.
Такая конструкция пропуска через стенку иногда обозначается как «круг перчатки» или «круг пакета».
Для защиты кисти, предплечья и, в случае необходимости, плеча оператора, которые располагаются через это отверстие и внутри оболочки, и для обеспечения удержания пыли специалистам известно жесткое соединение перчатки с конструкцией пропуска через стенку путем соединения открытого конца рукава перчатки по окружности кольцевого участка этой конструкции, который выступает на внешней поверхности стенки оболочки.
Такая перчатка может содержать и/или может быть изготовлена из материала, ослабляющего ионизирующее излучение, например, эластомера, содержащего металлическую шихту. Эта шихта может быть металлическим порошком или порошком металлических окислов. Используемыми для этого металлами могут быть свинец, вольфрам, висмут или лантан, как это описывается, например, в патенте FR2948672.
В патенте FR2254409 приводится описание рукава, прикрепленного к кругу перчатки против люка ручного ввода в гермооболочку, в которой установлено повышенное давление, в противоположность защитной камере с перчатками, содержащей в себе радиоактивный материал, которая позволяет создать вакуум в пространстве, ограниченном рукавом и люком перед тем, как кисть оператора проникнет в гермооболочку.
В патентах FR2500355 и US3009164 приводится описание камер с перчатками, адаптированных для перемещения радиоактивных материалов, в которых перчатки представлены двумя частями: рукавом, прикрепленным к кольцу перчатки, и перчаткой, прикрепленной съемным образом к рукаву и являющейся продолжением рукава.
Мощность рентгеновского ослабителя этих перчаток ограничена, в частности, небольшой толщиной мембраны/стенки перчатки. Эта небольшая толщина позволяет вместе с тем сохранять необходимую эластичность перчатки при совершении оператором манипуляций, кисть и рука которого находятся в перчатке.
В результате этого ионизирующее излучение, излучаемое предметом или материалом, находящимся в оболочке, может проходить через перчатку и отверстие, просверленное в стенке оболочки.
Для уменьшения таких излучений было предложено оснастить, кроме того, конструкцию пропуска через стенку кожухом, покрывающим отверстие, позволяя при этом обеспечить прохождение кисти и руки оператора через кожух и отверстие для того, чтобы оператор смог надевать или снимать перчатку, не отсоединяя при этом кожух от конструкции пропуска через стенку.
Описание таких кожухов, содержащих ослабляющие излучения деформируемые элементы стенки в виде ремешков или шторок, приведено в патентах GB1455863, FR2590198, FR2642221 и FR2920334.
Когда перчатка не используется, а в оболочке поддерживается пониженное давление, перчатка может разворачиваться внутри оболочки под воздействием пониженного в ней давления, что может затруднить обработку или перемещение предмета (предметов) или материала (материалов) внутри оболочки оператором за счет использования другой перчатки, жестко соединенной с другой конструкцией пропуска через стенку, которой оснащена оболочка, и может также привести к риску разрыва или повреждения перчаток вращающимися или нагревающимися аппаратами, расположенными в оболочке.
Для того чтобы не допустить развертывания неиспользуемой перчатки внутри оболочки, в патенте FR2642221 предложено извлечь перчатку наружу за пределы оболочки и закрепить на анкерах перчатку деформируемыми элементами стенки кожуха. Недостатком, согласно данному техническому решению, является то, что элементы стенки кожуха расположены вокруг перчатки, и то, что центральная часть кожуха не играет, таким образом, в полной мере свою роль ослабления излучения.
Кроме того, каждый раз, когда оператор вынимает свою руку из перчатки, рекомендовано завязывать рукав использованной перчатки узлом, причем этот узел должен быть развязан для повторного вложения кисти и руки в эту перчатку. Наличие упомянутых кожухов сильно затрудняет выполнение этих операций.
Другим недостатком кожухов, содержащих деформируемые элементы стенки, является то, что эти элементы стенки затрудняют движения кисти и руки оператора, кисть и рука которого вложены в перчатку, и через этот кожух.
Существует также необходимость в усилении защиты от ионизирующего излучения руки и других частей тела оператора, находящихся в перчатке, прикрепленной к конструкции пропуска через стенку без снижения эластичности перчатки.
ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения - предложить устройство защиты от ионизирующего излучения, крепящегося к конструкции пропуска через стенку, которое является усовершенствованным и которое устраняет, по меньшей мере, частично недоработки и недостатки известных устройств защиты от ионизирующего излучения.
Задача изобретения - предложить устройство защиты от ионизирующего излучения, крепящееся к конструкции пропуска через стенку, которое соответствует по меньшей мере одной и предпочтительно множеству предшествующих и следующих задач:
повышать защиту тела оператора, кисть, а в случае необходимости, и рука которого находится (находятся) в перчатке, прикрепленной к конструкции пропуска через стенку;
быть легко съемным/отделяемым от конструкции пропуска через стенку для его замены другим устройством защиты, в частности;
ограничить или исключить возможность создания затруднений для оператора, в частности не ограничивать амплитуду движения руки оператора, кисти оператора и пальцев оператора;
необязательно быть отсоединяемой от конструкции пропуска через стенку, когда оператор желает вставить свои кисть и руку в перчатку, прикрепленную в конструкции пропуска через стенку, или когда оператор желает извлечь свои кисть и руку из перчатки, прикрепленной к конструкции пропуска через стенку;
создать возможность не допустить развертывания неиспользуемой перчатки внутри оболочки, содержащей конструкцию пропуска через стенку без ослабления защиты от ионизирующего излучения;
иметь возможность оснастить существующую конструкцию пропуска через стенку (существующей гермооболочки).
Задача изобретения - предложить гермооболочку, оснащенную таким устройством защиты.
Изобретение применимо, в частности, к устройству защиты от ионизирующего излучения, проходящему через отверстие, ограниченное конструкцией пропуска через стенку; причем упомянутое устройство содержит конструкцию ослабления ионизирующего излучения, проходящего через отверстие, которая способна покрывать и даже перекрывать отверстие, и содержит средства крепления, установленные для обеспечения крепления съемным образом конструкции ослабления ионизирующего излучения к конструкции пропуска через стенку.
Согласно объекту изобретения, конструкция ослабления ионизирующего излучения в основном состоит из рукава, открытого на двух его концах и деформируемого под действием собственного веса, который установлен для крепления к конструкции пропуска через стенку при помощи упомянутых средств крепления своим первым открытым концом рукава.
Предпочтительно, рукав имеет форму, габаритные размеры и обладает достаточно небольшой жесткостью (т.е. достаточно высокой эластичностью) для того, чтобы иметь возможность выворачиваться и вытягиваться частично внутри конструкции пропуска через стенку сквозь отверстие, ограниченное конструкцией, а частично снаружи, за пределами этой конструкции, т.е. внутри гермооболочки, стенка которой будет оснащена этой конструкцией, для повышения защиты руки оператора, находящейся в рукаве и отверстии.
Рукав может быть жестко соединен с упомянутыми средствами крепления, причем эти средства крепления предусмотрены для первого открытого конца рукава или расположения рядом с первым открытым концом рукава.
Рукав является достаточно большим и гибким для покрытия этого первого открытого конца, когда рукав подвешен при помощи упомянутых средств крепления к конструкции пропуска через стенку таким образом, чтобы перекрывать отверстие, ограниченное конструкцией пропуска через стенку, когда рукав подвешен к этой конструкции при помощи упомянутых средств крепления.
Эластичность рукава, в частности его способность деформироваться под собственным весом, может вытекать из гибкости и/или толщины конструктивно составляющего материала рукава.
В частности, рукав может иметь толщину, находящуюся в пределах приблизительно от 50 или 100 микрометров до приблизительно 500, 1000 или 2000 микрометров.
Рукав может быть изготовлен из эластомера, содержащего металлическую шихту, например, из материала, описание которого приведено в патенте FR2948672, и при необходимости согласно способу, описание которого приведено в этом патенте.
Упомянутые средства крепления могут быть встроены в рукав, в частности в виде выступа (такого как валик, например), вытянутого вдоль первого открытого конца.
Габаритные размеры рукава приведены в соответствие с размерами конструкции пропуска через стенку и/или с размерами отверстия, ограниченного этой конструкцией.
Форма рукава может быть прямой, т.е. рукав может быть цилиндрическим или расширяющимся.
Рукав может содержать по меньшей мере один цилиндрический участок, продолжением которого может являться по меньшей мере один расширяющийся участок.
Другими словами и согласно другому объекту изобретения, конструкция, ослабляющая ионизирующее излучение, представляет собой рукав, который содержит первый открытый конец, предназначенный для жесткого соединения с конструкцией пропуска через стенку, и второй открытый конец, предназначенный (способный) для того, чтобы через него проходила перчатка, жестко соединенная с конструкцией пропуска через стенку; рукав обладает способностью к деформации (обратного действия), достаточной для того, чтобы, когда рукав прицеплен своим первым концом к конструкции пропуска через стенку, этот первый конец вытянут вдоль плоскости, немного наклоненной относительно вертикальной линии, а второе отверстие второго открытого конца сжимается, и участок рукава, вытянутый от второго конца, сминается под действием веса этого участка рукава; и рукав имеет, кроме того, такие форму и габаритные размеры, что согласно данному техническому решению зацепления рукава к конструкции пропуска через стенку рукав вытянут против всей совокупности отверстия, ограниченного конструкцией пропуска через стенку таким образом, чтобы покрывать и даже перекрывать отверстие и ослаблять ионизирующее излучение, проходящее через это отверстие.
Рукав может содержать первый участок рукава, вытянутый рядом с первым открытым концом рукава, который имеет первую плотность; и рукав может содержать второй участок рукава, вытянутый рядом со вторым открытым концом рукава, который имеет вторую плотность, которая больше первой плотности для облегчения выгибания и деформации при сжатии прицепленной части рукава под собственным весом.
В связи с этим рукав может содержать средства для балластировки и/или повышения жесткости, расположенные рядом со вторым открытым концом рукава, например, отворот, образованный в рукаве на его втором открытом конце.
Когда отверстие, ограниченное конструкцией пропуска через стенку, является круглым, длина участка рукава, подвешенного к этой конструкции, по меньшей мере, равна диаметру этого отверстия для того, чтобы иметь возможность покрывать это отверстие, и, как правило, немного больше этого диаметра; в частности, отношение этой длины к этому диаметру может находиться в пределах от приблизительно 1 до приблизительно 1,5; 2 или 4.
Согласно другому объекту изобретения, предложена гермооболочка, стенка которой содержит конструкцию пропуска через стенку, снабженную перчаткой, а также устройство защиты, которое определено или описание которого приведено в настоящей заявке.
Величина жесткости рукава может быть такого же порядка, что и жесткость перчатки, которой оснащена оболочка, в частности, по меньшей мере, равна жесткости перчатки, которой оснащена оболочка; в частности, отношение жесткости рукава к жесткости перчатки может находиться в пределах от 0,1 до приблизительно 10, в частности в диапазоне от 0,5 до 2 или 3 приблизительно.
Для осуществления рукава, жесткость которого будет достаточно невысокой, можно, например, изготовить рукав из материала с модулем Юнга (модуль эластичности), находящимся в пределах от 106 Паскаля (Pa) приблизительно до 108 Pa приблизительно.
Другие объекты, характеристики или преимущества изобретения станут видны из нижеследующего описания со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые поясняют, ни в коей мере не имея ограничительного характера, примеры практического осуществления изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой схематический вид продольного разреза устройства защиты от ионизирующего излучения согласно одному примеру практического осуществления.
Фиг. 2 представляет собой схематический вид продольного разреза устройства защиты от ионизирующего излучения согласно другому примеру практического осуществления.
Фиг. 3-6 представляют собой схематические виды в разрезе стенки гермооболочки, включая конструкцию пропуска через стенку, снабженную перчаткой и рукавом защиты от ионизирующего излучения, согласно различным многочисленным техническим решениям:
согласно техническому решению, изображенному на фиг. 3, перчатка и рукав вывернуты и вытянуты внутри конструкции пропуска через стенку и гермооболочки; это соответствует этапу использования перчатки и рукава оператором при обработке и перемещении предмета или материала внутри оболочки;
согласно техническому решению, изображенному на фиг. 4, перчатка и рукав вытянуты наружу за пределы конструкции пропуска через стенку и гермооболочки; это соответствует этапу извлечения перчатки и рукава оператором за пределы оболочки;
согласно техническому решению, изображенному на фиг. 5, перчатка укорочена, причем перчатка и рукав вытянуты наружу за пределы конструкции пропуска через стенку и гермооболочки;
- согласно техническому решению, изображенному на фиг. 6, укороченная перчатка расположена внутри рукава и конструкции пропуска через стенку, в то время как рукав прицеплен к конструкции пропуска через стенку, что соответствует этапу, когда перчатка не используется.
Фиг. 7 и 8 представляют собой соответствующие схематические виды в поперечном разрезе двух участков конца рукава согласно его техническому решению перекрытия отверстия, изображенному на фиг. 6.
Фиг. 9 представляет собой схематический вид в перспективе гермооболочки, включающей множество конструкций пропуска через стенку, каждая из которых содержит устройство защиты от ионизирующего излучения.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
За исключением явного или, наоборот, неявного обозначения, конструктивные элементы или устройства, структурно или функционально идентичные или похожие, на различных чертежах обозначены одинаковыми цифровыми позициями.
Как показано, в частности, на фиг. 1, устройство 10 защиты образовано рукавом 11, выполненным из полимерного материала, типа эластомера, с металлическими частицами для ослабления ионизирующего излучения, проходящего сквозь стенку или мембрану, образующую этот рукав.
Рукав 11 вытянут вдоль оси 12 и открыт на двух его концах 13, 14.
Толщина 15 мембраны, образующей этот рукав, может составлять, например, от 100 мкм до 2000 мкм.
Рукав 11 содержит на его внутренней поверхности 17 и рядом с его первым открытым концом 14 кольцевой выступ 16 (например, валик) скругленного сечения, вытянутый вдоль контура отверстия 14, на удалении от него, и предусмотренный для размещения в кольцевой канавке, выполненной на конструкции пропуска через стенку, как это показано на фиг. 3-6, для жесткого соединения рукава с этой конструкцией.
Устройство 10 защиты, показанное на фиг. 1, имеет цилиндрическую форму с осью 12, например, круглого сечения, в частности для установки на конструкции пропуска через стенку, имеющей кольцевую (или трубчатую) форму круглого сечения.
Как показано на фиг. 2, устройство 10 защиты образовано рукавом, который содержит первый цилиндрический участок 112, вытянутый от первого открытого конца 14, второй цилиндрический участок 110, вытянутый от второго открытого конца 13, третий участок (центральный) 111, соединяющий первые и вторые участки 112, 110 и имеющий форму усеченного конуса или другую расширяющуюся форму.
Эти три участка рукава 110-112 могут содержать общую ось 12 симметрии круглого сечения.
В примере практического осуществления, показанном на фиг. 2, кольцевой выступ вытянут к первому концу рукава и окаймляет кромку первого отверстия 14.
Кроме того, в этом примере концевой участок 1110 участка 110 рукава отбортован (и даже завернут обратно) на этот участок рукава, образуя внешний отворот, имеющий плотность, которая почти в два раза больше плотности участка 110 рукава, и повышенную жесткость.
Этот отворот может использоваться в качестве балласта, улучшающего выгибание рукава 11 относительно оси 12, и может использоваться в качестве элемента усиления или элемента жесткости, ограничивающего зажатие отверстия 13 и деформацию при сжатии участка 110 рукава под весом этого участка, как это описывается более детально со ссылкой на фиг. 6 и 8, в частности.
Как показано на фиг. 3-6 и 9, гермооболочка 18 ограничена ровными стенками 19, 20, которые могут быть выполнены, например, из флинтгласа и в которых выполнены круглые отверстия 21 с вставленной в каждое из них конструкцией 22 пропуска через стенку.
Как показано на фиг. 3-6, конструкция 22 содержит трубчатый участок 23, ось 24 которого пересекается под прямым углом с плоскостью стенки 19; причем участок 23 вытянут через отверстие 21, просверленное в стенке 19, с одной на другую сторону данной стенки.
Конструкция 22 также содержит первый кольцевой заплечик 25 оси 24, расположенный внутри оболочки 18 на конце участка 23, который вытянут в оболочке 18, и от внешней поверхности этого участка 23, с которой жестко соединен заплечик 25.
Конструкция 22 содержит, кроме того, кольцевой упор 26 оси 24, вытянутый снаружи оболочки 18 от внешней поверхности данного участка 23, с которым упор 26 жестко соединен.
Конструкция 22, таким образом, расположена упирающейся во внутреннюю поверхность 190 стенки 19 заплечиком 25 и упирающейся во внешнюю поверхность 191 стенки 19 упором 26.
Часть трубчатого участка 23, которая расположена снаружи оболочки 18, выступая за пределы внешней поверхности 191 и упора 26, содержит первую кольцевую канавку 27, в которой размещается эластичное кольцо 29, предусмотренное на свободном (открытом) конце рукава 30 перчатки 31 для жесткого соединения съемным образом перчатки 31 с конструкцией 22 пропуска через стенку.
Часть трубчатого участка 23, который расположен снаружи оболочки 18, выступая за пределы внешней поверхности 191 и упора 26, содержит, кроме того, вторую кольцевую канавку 28, в которой размещается эластичное кольцо 16, предусмотренное на первом открытом конце рукава 11 устройства 10, для жесткого соединения съемным образом устройства 10 с конструкцией 22 пропуска через стенку.
Канавка 28 крепления рукава 11 расположена на удалении от канавки 27 крепления перчатки 31 таким образом, что рукав 11 может быть жестко соединен с конструкцией 22 согласно одному или другому из технических решений, изображенных на фиг. 3-6.
Крепление устройства 10 к конструкции 22 может и не быть герметичным и может быть снабжено другими средствами крепления рукава, например, посредством хомутика кольцевого крепления, располагаемого вокруг рукава рядом с его первым открытым концом.
Как это показано на фиг. 3-6, когда крепление устройства 10 обеспечено за счет кольцевого выступа 16, встроенного в рукав 11, ввод в зацепление кольцевого выступа 16 вокруг участка 23 конструкции 22, вплоть до канавки 28, может быть осуществлен путем расширения отверстия 14 рукава 11 за счет деформации (эластичной) этого рукава и выступа 16.
В этом случае периметр контура отверстия 14 рукава 11 меньше периметра контура участка 23, когда рукав находится в «нерабочем состоянии», т.е. когда рукав эластично не деформирован для расширения отверстия 14.
Контур отверстия 14 рукава 11 повторяет, таким образом, контур участка 23 конструкции 22, например, кругообразный контур, изображенный на фиг. 7.
Устройство 10 и рукав 11, таким образом, соединены для осуществления обратимой деформации и, в частности, любого из трех следующих технических решений:
- первое техническое решение растяжения рукава 11, «с наружным зацеплением», которое изображено на фиг. 4, согласно которому два открытых конца рукава 11 расположены с одной стороны стенки 19, снаружи оболочки 18; согласно этому техническому решению, открытые концы 13, 14 рукава 11 и отверстие 21, предусмотренное в стенке 19, по существу параллельны и выровнены, облегчая прохождение руки оператора и перчатки 31, жестко соединенной с конструкцией 22, через рукав 11 и через эту конструкцию 22;
- второе техническое решение растяжения рукава 11, «с внутренним зацеплением» или «вывернутым» (изображено на фиг. 3), согласно которому два открытых конца 13, 14 рукава 11 расположены с одной и другой стороны отверстия 21 и отверстия 32, ограниченного конструкцией 22 пропуска через стенку; согласно этому техническому решению, участок рукава повышает защиту руки оператора, находящейся в перчатке 31, жестко соединенной с конструкцией 22 пропуска через стенку; причем этот участок рукава 11 расположен внутри рукава 30 перчатки 31 и внутри оболочки 18; и
- техническое решение перекрытия отверстия 32 рукавом 11 (изображено на фиг. 6), согласно которому рукав 11 прицеплен к конструкции пропуска через стенку при помощи соответствующих средств 16 крепления к его первому концу 14 и покрывает (перекрывает) это отверстие 32.
Для этого длина (цифровая позиция 33, фиг. 1 и 2) рукава 11, измеренная между его концами 13, 14 или между средствами 16 крепления и вторым концом 13, приведена в соответствие с высотой 34 (в случае необходимости с диаметром) конструкции 22 и отверстия 32, границы которого эта конструкция определяет, таким образом, что прицепленная часть рукава 11 вытянута против всего этого отверстия.
Кроме того, согласно этому техническому решению перекрытия, второе отверстие второго открытого конца 13 зажимается, как это показано на фиг. 8, и участок рукава 11, вытянутый от второго конца 13, сминается, в частности под весом этого участка рукава.
Рукав 11 и устройство 10 создают возможность, чтобы переход от одного к другому из этих трех технических решений не требовал приложения оператором значительных усилий и чтобы дополнительная защита, обеспечиваемая этим рукавом, не привела к значительному стеснению в движениях оператора.
Кроме того, рукав 11 и устройство 10 позволяют укоротить перчатку 31 и расположить ее в пространстве, ограниченном рукавом и конструкцией 22, когда перчатка 31 не используется.
С этой целью на основе технического решения, изображенного на фиг. 4, в рукаве 30, вытянутом из перчатки 31, образован узел 300, как это схематически изображено на фиг. 5, затем растягивающее усилие на перчатку уменьшается таким образом, чтобы перчатка разместилась внутри рукава 11 и конструкции 22, как это изображено на фиг. 6.
На основе технического решения, изображенного на фиг. 6, согласно которому перчатка 31 не используется, оператор может взять перчатку 31, введя свою руку в зажатое отверстие 13, но не закрытое, рукава 11 для вытягивания рукава перчатки за пределы рукава 11, развязать узел 300, выполненный на рукаве 30 перчатки, затем ввести свою кисть и свою руку в перчатку 31, вывернуть перчатку 31 и рукав 11 внутри конструкции 22 до занятия рабочего положения, изображенного на фиг. 3.