Установка для радиационной обработки объектов гамма-излучением

Полезная модель относится к устройствам для радиационной обработки различных объектов, может использоваться как в стационарном виде, так и в качестве передвижного объекта, смонтированного на базе шасси грузового автомобиля, и предназначена для изучения действия гамма - радиации на эти объекты.
Известно «Устройство для облучения минералов» включающее активную зону реактора, канал облучения, контейнер и дополнительный фильтр тепловых нейтронов, при этом внутри контейнера размещены фильтры тепловых и резонансных нейтронов, дополнительный фильтр тепловых нейтронов окружает контейнер и установлен в зоне облучения, а между контейнером и активной зоной реактора размещен поглотитель гамма-квантов реактора.
Патент РФ на изобретение №2406170; МПК: G21K 5/00; д. публ. 27.12.2008
Известен «Трансформатор гамма-нейтронного излучения, представляющий собой многослойную оболочку у активной зоны ядерного реактора с отражателем нейтронов, при этом первый слой оболочки выполнен из водородсодержащего материала толщиной, обеспечивающей замедление нейтронов до энергий, характерных для типового ядерного взрыва, а второй слой оболочки расположен с внешней стороны водородсодержащего слоя и выполнен из материала с большим сечением радиационного захвата тепловых нейтронов толщиной, обеспечивающей получение характерных для типового ядерного взрыва соотношениядоз нейтронов и гамма-излучения.
Патент РФ на изобретение №2559198, МПК: G21K 5/00; д. публ. 28.05.2014
Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве полезной модели техническому решению является «Установка для радиационной обработки сыпучих материалов», содержащая защитный корпус, облучатель, выполненный с возможностью горизонтального перемещения вдоль его оси, съемное хранилище облучателя, защитную подвижную пробку с опорным кронштейном, направляющие перемещения кронштейна, камеру облучения с загрузочно-разгрузочным проемом и крышкой поворотный кронштейн, опору частей установки и приводы перемещения облучателя и пробки и вращения вокруг своей оси камеры облучения, при этом камера облучения расположена на внутреннем торце подвижной пробки и выполнена в виде замкнутого объема, образованного внешними и внутренними стенками с полостью внутри для размещения облучателя и каналом для его ввода, внутренние стенки выполнены в форме двух сопряженных малыми основаниями усеченных конусов, а внешние в форме цилиндра, переходящего в усеченный конус, малое основание конуса образует дно камеры, в котором консольно закреплена полуось вращения камеры, размещенная в гнезде поворотного кронштейна, укрепленного в подвижной пробке, ось кронштейна расположена относительно оси камеры облучения под углом естественного откоса обрабатываемого материала, при этом камера облучения выполнена с возможностью перемещения внутрь защитного корпуса одновременно с перемещением подвижной пробки, на которой неподвижно установлено зубчатое колесо, посредством которого она кинематически связана с камерой облучения.
Патент РФ на изобретение №2035077, МПК: G21K 5/00, дата публ. 10.05.1995 г.
К технической задаче относится создание устройства для эффективного воздействия гамма-излучения на различные объекты и при сохранении надежности защиты обслуживающего персонала от облучения.
Техническим результатом является повышение степени защиты обслуживающего персонала от облучения при сохранении эффективности гамма-излучения путем выполнения блока облучения в виде цилиндрического ротора с возможностью вращения и расположением внутри источника излучения, заполнением центральной внутренней полости ротора свинцом, а также снабжение рабочего окна защитной мембраной, и наличие защитно-аварийным экраном для ротора с источником излучения.
137
Технический результат достигается тем, что установка для радиационной обработки объектов в виде гамма - излучения, содержит защитный корпус, камеру облучения, выполненную в виде замкнутого объема, образованного внешними и внутренними стенками с полостью внутри для размещения блока облучателя, выполненного с возможностью изменения положения, и привод перемещения блока облучателя. При этом установка снабжена камерой облучения в виде контейнера со стальным защитным корпусом, содержащим жесткую раму со стойками и каналом с защитной пробкой, предназначенным для загрузки источника излучения. В нижней части контейнера расположена основная опора с шаровым подшипником, на которой вертикально установлен блок облучения в виде вращающегося цилиндрического ротора с источником излучения, расположенным в вертикальном канале, выполненном в стенке ротора. Центральная внутренняя полость ротора заполнена свинцом, причем каждый источник излучения в виде изотопа цезия Cs выполнен с соотношением диаметра к высоте, равным 1: 7,3. Кроме того, ротор снабжен валом, установленным в верхней опоре ротора и связанным приводом через редуктор с расположенным в верхней части корпуса контейнера электродвигателем, который обеспечивает вращение ротора с источником излучения. В одной из стенок корпуса контейнера выполнено рабочее окно с защитной мембраной. Ротор с источником излучения снабжен защитно-аварийным экраном, перемещающимся по направляющим, связанным приводом с блоком подъемного механизма, снабженного фиксатором в виде электрической муфты.
Установка для радиационной обработки объектов в виде гамма-излучения поясняется чертежом-схемой и содержит:
1. Корпус защитного контейнера.
2. Внутренняя полость защитного контейнера, залитая свинцом.
3. Ротор, выполненный с возможностью вращения.
4. Источник излучения цезий 137.
5. Внутренняя полость ротора, залитая свинцом.
6. Вал ротора.
7. Нижняя опора ротора.
8. Шаровой подшипник нижней опоры ротора.
9. Электродвигатель привода ротора
10. Редуктор привода ротора
11. Ведущая шестерня привода
12. Защитный кожух концевых выключателей
13. Верхняя опора ротора
14. Загрузочный канал в контейнере для источников излучения с защитной пробкой
15. Защитно-аварийный экран
16. Узел подъемного механизма защитно-аварийного экрана
17. Направляющая защитно-аварийного экрана
18. Рама.
19. Стойки рамы.
20. Рабочее окно контейнера с защитной мембраной.
21. Защитная крышка от атмосферных осадков.
22. Рычажный механизм для фиксации ротора в нерабочем положении.
Корпус защитного контейнера 1 предназначен для защиты окружающего пространства от гамма-излучения. Стенки контейнера изготовлены из стали и имеют незамкнутую цилиндрическую форму с одной стороны, и плоскую грань с другой стороны. Верхний и нижний торцы закрыты крышками. Все детали контейнера сварены между собой.
Во внутреннюю полость 2 защитного контейнера 1 залит свинец, предназначенный для поглощения гамма-лучей. Свинец заливается во внутреннюю полость 2, контейнера в процессе сборки.
Ротор 3 с источником излучения 4 выполнен с возможностью вращения с помощью электродвигателя 9 и предназначен для вывода источника излучения 4 в зону рабочего окна 20 защитного контейнера 1. Расположен ротор 3 внутри защитного контейнера 1, изготовлен из стали и имеет форму цилиндра. Внутренняя полость 5 ротора 3 также заполнена свинцом. Торцы ротора закрыты крышками. Все детали ротора сварены между собой, размещен специальный канал с источником излучения 4. Источник излучения 4 генерирует гамма-излучение и располагается в специальном вертикальном канале, выполненном в стенке ротора 3. Загрузка источника излучения производится через загрузочный канал 14 в контейнере 1, при совмещении с каналом в стенке ротора 3 в его нерабочем положении. Вал 6 ротора 3 предназначен для передачи крутящего момента от электродвигателя 9 через редуктор 10 и ведущую шестерню 11 привода к ротору 3. Вал 6 изготовлен из стали. Нижняя часть вала приварена к ротору 3. В верхней части вала закреплена ведомая шестерня привода. Ротор 3 установлен на нижней опоре 7 в корпусе 1 защитного контейнера, нижняя опора 7 изготовлена из высокопрочной стали и снабжена шаровым подшипником 8, предназначенным для обеспечения минимального усилия вращения ротора 3, а электродвигатель 9 привода ротора 3 предназначен для создания крутящего момента. Питание электродвигателя 9 осуществляется от однофазной сети переменного тока 220 вольт. Редуктор 10 привода ротора 3 предназначен для снижения скорости вращения ведущей шестерни 11 и для увеличения крутящего момента. Ведущая шестерня 11 предназначена для передачи крутящего момента на ведомую шестерню вала 6 ротора 3 и для снижения скорости вращения.
Защитный кожух 12 концевых выключателей предназначен для защиты концевых выключателей положения ротора 3 от механических повреждений и от поражения электрическим током. Верхняя опора 13 ротора предназначена для ориентации вала 6 ротора в вертикальном положении и для обеспечения его вращения. В месте сопряжения опоры ротора и вала ротора установлено сальниковое уплотнение. Загрузочный канал 14 снабжен защитной пробкой, которая закрывает его после установки источника излучения 4. Защитно-аварийный экран 15 предназначен для защиты окружающей среды от гамма-излучения при возникновении нештатной ситуации (неисправность привода ротора, отключение от электрической сети и т.п.). В нерабочем состоянии защитный экран 15 всегда находится в нижнем положении, рабочее окно 20 защитного контейнера 1 закрыто защитной мембраной. В рабочем состоянии защитно-аварийный экран 15 поднимается в верхнее положение с помощью узла подъемного механизма 16 и фиксируется электрической муфтой, при этом рабочее окно 20 защитного контейнера 1 открыто. При обесточивании электрической муфты, защитно-аварийный экран 20 опускается в нижнее положение под действием силы тяжести, окружающая среда защищена от гамма-излучения независимо от положения ротора. Корпус защитно-аварийного экрана 15 изготовлен из стали в виде полого щита, внутренняя полость заполнена свинцом.
Направляющая 17 защитно-аварийного экрана 15 предназначена для ориентации последнего в заданной плоскости. Направляющая 17 изготовлена из металлического профиля. Узел подъемного механизма 16 с фиксирующей электрической муфтой защитно-аварийного экрана 15 предназначен для подъема защитно-аварийного экрана 15 и фиксации его в рабочем положении, а также для автоматического вывода защитно-аварийного экрана 15 в нерабочее положение при возникновении нештатной ситуации.
Рама 18 установки выполнена из стальной трубы и состоит из двух частей. Нижняя часть рамы является опорой, а верхняя защищает установку от возможных повреждений. На элементах рамы закреплены основные узлы и агрегаты установки. Стойки 19 рамы 18 являются частью рамы и также выполнены из стальной трубы. Рабочее окно 20 с защитной мембраной предназначено для обеспечения свободного прохода гамма-излучения, при выводе источников в рабочую зону. Рабочее окно 20 закрыто тонкой стальной мембраной от попадания посторонних частиц. Защитная крышка 21 от атмосферных осадков служит для защиты узлов и агрегатов установки от атмосферных осадков (дождь, снег и т.п.) Защитная крышка 21 изготовлена из стали. Рычажный механизм 22 служит для фиксации ротора в нерабочем положении и для вывода из зацепления ведомой шестерни, для обеспечения возможности вращения ротора 3 в нерабочее состояние вручную при возникновении внештатной ситуации.
Установка для радиационной обработки объектов в виде гамма - излучения смонтированная в защитной камере, что обеспечивает биологическую защиту персонала от ионизирующего излучения, Установка снабжена также пультом управления и радиационно-техническим оборудованием, сигнализирующим о положении источников излучения и уровне радиации в защитной камере.
Установка для радиационной обработки объектов в виде гамма-излучения работает следующим образом: устанавливается заданная мощность дозы, а также устанавливается необходимое время облучения, система управления электрооборудованием обеспечивает включение электродвигателя 9, который с помощью редуктора 10 и привода ротора 3 с источником излучения 4 путем управления вращением ротора выводит источник излучения 4 в зону рабочего окна 20 защитного контейнера 1. При этом система управления электрооборудованием включает узел подъемного механизма 16 с фиксирующей электрической муфтой защитно-аварийного экрана 15, поднимает защитно-аварийный экран 15 и фиксирует его в рабочем положении. После облучения процесс повторяется в обратном порядке, включается привод ротора 3, его разворот в нерабочее положение, то есть вывод источника излучения 4 из зоны рабочего окна путем вращения ротора 3, закрытие рабочего окна в защитном корпусе 1 установки защитной мембраной, затем узел подъемного механизма 16 с фиксирующей электрической муфтой опускает защитно-аварийный экран 15 по направляющим 17.
Предложенная в качестве полезной модели установка для радиационной обработки объектов в виде гамма - излучения позволяет обеспечить равномерное облучение гамма-излучением объектов исследования при сохранении высокой степени защиты обслуживающего персонала от этого излучения.