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Vorrichtung zur Behandlung von fliessfähigen Stoffen mittels radioaktiver Strahlung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von fliessfähigen Stoffen mittels radioaktiver Strahlung, wobei die Stoffe in einem Behälter vorgesehen sind. Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Bestrahlung von Flüssigkeiten, Pulvern, Granulaten und Gasen.
Bei der Herstellung von radioaktiven Bestrahlungsanlagen traten vor allem folgende Schwierigkeiten auf :
1. Die Strahlenquelle muss sich in einem Behälter befinden, der mit Sicherheit verhindert, dass radioaktive Substanzen in das zu bestrahlende Gut gelangen und eine radioaktive Verseuchung hervorrufen können. Diese Forderung ist vor allem bei Lebensmittelbestrahlung wesentlich.
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gattung zur Erzeugung der erwünschten hohen Strahlendosen grosse Aktivitätsmengen erforderlich. In konventionellen y-BestrahlungsanlagenresultierenhoheKostensowohl durch die grossen Aktivitätsmengen wie auch durch die sich daraus ergebenden umfangreichen Schutzmassnahmen gegen Wirkung der Strahlung ausserhalb des zu bestrahlenden Gutes.
3. Die zur Erzielung einer hohen und gleichmässig verteilten Volumsdosis in konventionellen y-Anlagen übliche geometrische Anordnung der einzelnen Elemente der Strahlenquelle bedingt, dass nur ein Bruchteil der Strahlungsintensität und Energie tatsächlich zu Bestrahlungszwecken ausgenütz wird, während der überwiegende Anteil der Strahlung in der Schutzabschirmung absorbiert wird (vgl. 2). Inder österr. Patentschrift Nr. 245696 wurde erstmals zur Volumsbestrahlung die Verwendung von ss- Strahlern vorgeschlagen, bei gleichzeitiger Verwendung einer bestimmten geometrischen Anordnung der Strahlenquellen, wodurch die geschilderten Schwierigkeiten 2) und 3) bereits wesentlich vermindert werden.
Durch die Verwendung einer das bestrahlte Gut umschliessenden ss-Quelle wird die ausgenützte Strahlungsintensität um 5CP/o erhöht (Raumwinkel 27r), und die hohe Ionisierungsfähigkeit der 8-Strahlung ermöglicht eine wesentliche Herabsetzung der Aktivitätsmenge. Ausserdem wird das Abschirmproblem auf ein Minimum reduziert.
Durch die Erfindung wird die geometrische Ausnutzung der Strahlungsintensität auf einen Raumwinkel von nahezu 41T erhöht, was eine weitere Herabsetzung der zur Erzielung einer bestimmten Strahlendosis erforderlichen Aktivitätsmenge mit sich bringt. Ausserdem wird durch diese Verminderung der Aktivität und die Absorption des Hauptanteiles der Strahlung innerhalb des bestrahlten Gutes die neue Vorrichtung auch bei Verwendung von y-Strahlern wesentlich rationeller als bei den bisher bekannten y-Bestrahlungs- anlagen. Schliesslich wird durch die Erfindung auch die Kontaminierungsgefahr wesentlich vermindert.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass der Behälter aus mehreren flachen Kammern besteht, die mit ihren Deck- und Bodenflächen hintereinander angeordnet sind und dass an und/oder in den Deck- und Bodenflächen Strahlenquellen vorgesehen sind. Vorzugsweise werden scheiben- oder schichtenförmige Elemente als Strahlenquellen zwischen den Deck- und Bodenflächen benachbarter Kammern vorgesehen. Die Strahlenquelle kann auch in Form von losem Material zwischen den Deck- und Bodenflächen angeordnet sein. Diese Anordnungen ermöglichen eine nahezu 100%ige Ausnutzung der Strahlung der einzelnen Strah-
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lenquellen-Elemente mit Ausnahme der ersten und der letzten Kammer der Batterie.
In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung in einigen Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen zwei einander zugeordnete Schnitte durch eine einzelne zylindrische Bestrahlungszelle. Fig. 3 veranschaulicht einen Schnitt durch eine Batterie von mehreren Zellen. Fig. 4 lässt einen Schnitt durch eine Kammer mit rechteckigem Querschnitt erkennen. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Bestrahlungsbatterie innerhalb einer zylindrischen Abschrimung und die Zu- und Ableitung für das bestrahlte Gut. In den Fig. 6 und 7 sind zwei einander zugeordnete Schnitte einer Spezialausführungsform für Strahlenquelle und Batterie veranschaulicht, bei welcher aktive Substanzen, Deck- und Bodenflächeeine Einheit bilden und die Befestigung an der dicken Kammerwand durch metallische Dichtung erfolgt.
In den Figuren bedeutet 1 die ringförmige oder kantige Kammerwand und 2 die dünnen Deckund Bodenflächen der Kammer. Mit 3 sind die Hohlräume der Kammern, in welchen sich das bestrahlte Gut befindet, bezeichnet. 4 sind die Zu- und Abflussleitungen zu den Kammern, welche in Fig. 1 beispielsweise in gebogener Form dargestellt sind. Diese Verbiegung hat den Sinn, bei Lagerung der Batterie innerhalb eines Abschirmblockes den Austritt direkter Strahlung aus dem Block zu verhindern.
5 sind die den Fluss dirigierenden Zwischenwände, 6 stellt die eigentlichen Strahlenquellen dar.
Als Strahlenquellen eignen sich beispielsweise entweder Scheiben aus radioaktivem Material (z. B. aktiviertes Kobaltblech) oder Sinterplatten, Metallfolien, Emailschichten usw., welche die aktiven Substanzen enthalten, oder radioaktive Schichten, Pulver oder Granulate, welche zwischen Deck- und Bodenplatte zweier benachbarter Kammern angebracht sind.
Aus den Fig. 6 und 7 ist die Verschraubung zu ersehen, mit welcher die metallische Dichtung der Kammerwände einerseits und der Aufbau der Batterie anderseits bewerkstelligt wird.
Wie man sieht, werden die einzelnen Kammern mittels Schrauben 7 miteinander verbunden. Um eine ausreichende Dichtung zwischen den Kammern zu bewirken, können z. B. Federn 8 und Nuten 9 vorgesehen werden. Im dargestellten Beispiel ist das Strahlungsmaterial entweder in loser Form oder als Sinterkörper zwischen den Folien 2 eingebracht. Beim Zusammenschrauben der Kammern werden die Enden der Folien durch die Federn 8 und die Nuten 9 eingeklemmt. Die Federn 8 und die Nuten 9 erstrecken sich über die ganze Kammerwand 1, u. zw. je nach Ausbildung der Kammerwand als Ring oder in einer andern geometrischen Form.
Es ist selbstverständlich auch möglich, die Zwischenwände 5 sowie die Gefässwände 1 bei Verwendung von hochunlöslichem Material mit einer radioaktiven Substand zu überziehen oder diese in die Wände einzubringen.
Die die Bestrahlungskammern durchfliessenden Flüssigkeiten usw. werden während ihrer Verweilzeit in den Kammern von oben und unten bestrahlt, wodurch eine gleichmässige Volumsbestrahlung erzielt wird. Je nach der Grösse der gewünschten Strahlendosis und Durchsatzmenge können die einzelnen Kammern in Serien oder parallel durchflossen werden. Die die Kammern abschliessenden Metallfolien können ausserordentlich dünn sein, so dass auch bei Verwendung von 8-Strahlern ein sehr hoher Prozentsatz der Strahlung in die Kammer eintritt. Die Verbindung zwischen dem dick-und dem dünnwandigen Teil der Kammer erfolgt in einer Weise, dass ein Vordringen des bestrahlten Gutes zu den Strahlenquellen und somit eine radioaktive Verseuchung des Gutes mit Sicherheit verhindert wird.
Durch Verwendung von hochunlöslichem Material kann die Verseuchungsgefahr weiterhin herabgesetzt werden. Überdies kann bei Verwendung von hochunlöslichem Material (z. B. in Form von dünnen gesinterten Platten), unter Umständen auch die Strahlenquelle selbst, die Zwischenwand zwischen zwei Kammern bilden. Auch die durch radioaktive Strahlung sekundäre ausgelöste Strahlung (ss-Rückstreuung, Bremsstrahlung) wird bei dieser Anordnung durch das in den Kammern befindliche Gut absorbiert und trägt zur Erhöhung der Strahlendosis bei.
Die zweckmässige Tiefe der Bestrahlungskammern richtet sich nach der Art und der Energie der Strahlung und nach der Höhe der gewünschten Dosisleistung. Durch die radioaktive Flächenbelegung der Kammern kann durch flache Kammern (günstigeres Verhältnis der Oberfläche : Volumen) die Dosisleistung erhöht werden. Bei 8-Strahlern wird die Tiefe zweckmässig kleiner oder gleich der ss-Restreichweite im bestrahlten Gut sein. y-Bestrahlungszellen können entsprechend, bezogen auf die Absorption im bestrahlten Gut, tiefer sein (z. B. doppelte Halbwertsdicke).
Die Batterie von Bestrahlungskammern kann nach aussen hin mit einer Abschirmvorrichtung versehen sein (z. B. Blei- oder Betonblock). Die Dicke des Abschirmmaterials ist von der Art der Strahlung und von der verwendeten Aktivitätsmenge abhängig und kann bei gleicher Dosisleistung auf jeden Fall wesentlich
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geringer sein als bei den bisher bekannten Bestrahlungseinrichtungen.
Zur Erzielung einer gleichmässigen Dosis in allen Teilen des bestrahlten Gutes können in den Kammern Zwischenwände aus dünnwandigem Material sich befinden, welche bewirken, dass alle Teile der Kammern mit annähernd gleicher Geschwindigkeit durchflossen werden. Es ist nicht unbedingt notwendig, dass das Strahlenfeld homogen ist. Auch bei inhomogenem Strahlenfeld lassen sich mit der Erfindung gute Resultate erreichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung von fliessfähigen Stoffen mittels radioaktiver Strahlung, wobei die Stoffe in einem Behälter vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter aus mehreren flachen Kammern besteht, die mit ihren Deck- und Bodenflächen (2) hintereinander angeordnet sind, und dass an und/oder in den Deck- und Bodenflächen (2) Strahlenquellen (6) vorgesehen sind.