BR102017020022A2 - Sistema de irradiação para produção de radioisótopos gasosos - Google Patents
Sistema de irradiação para produção de radioisótopos gasosos Download PDFInfo
- Publication number
- BR102017020022A2 BR102017020022A2 BR102017020022-1A BR102017020022A BR102017020022A2 BR 102017020022 A2 BR102017020022 A2 BR 102017020022A2 BR 102017020022 A BR102017020022 A BR 102017020022A BR 102017020022 A2 BR102017020022 A2 BR 102017020022A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- production
- irradiation system
- gaseous
- gas
- irradiation
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims abstract description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 4
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 claims abstract description 3
- XKRFYHLGVUSROY-OUBTZVSYSA-N argon-41 Chemical compound [41Ar] XKRFYHLGVUSROY-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- DNNSSWSSYDEUBZ-FTXFMUIASA-N krypton-79 Chemical compound [79Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-FTXFMUIASA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 39
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000011961 computed axial tomography Methods 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 claims description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims 1
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 abstract description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003708 ampul Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 abstract 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 5
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-YPZZEJLDSA-N iodine-125 Chemical compound [125I] ZCYVEMRRCGMTRW-YPZZEJLDSA-N 0.000 description 2
- 229940044173 iodine-125 Drugs 0.000 description 2
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 2
- DNNSSWSSYDEUBZ-VENIDDJXSA-N krypton-78 Chemical compound [78Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-VENIDDJXSA-N 0.000 description 2
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 2
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012857 radioactive material Substances 0.000 description 2
- 230000001950 radioprotection Effects 0.000 description 2
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 2
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005899 aromatization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 238000001730 gamma-ray spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
- G21G1/02—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes in nuclear reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Nuclear Medicine (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
resumo da patente de invenção sistema de irradiação para produção de radioisótopos gasosos a presente invenção refere-se a um sistema de irradiação para produção de radioisótopos gasosos (argônio-41 e criptônio-79, dentre outros) por meio de um reator nuclear de pesquisa do tipo piscina, com potência e fluxo de nêutrons térmicos médio igual ou superior a 4,5 mw e 4,71 x 1013 ncm-2s -1, respectivamente, a serem utilizados como radiotraçadores em ensaios não destrutivos e inspeções, nas empresas químicas e petroquímicas. o sistema é composto por uma cápsula de irradiação (12), linha de transferência (5), válvula, conexões e engates rápidos, manovacuômetro (6), cilindros de gás laboratorial (1) e (2), bomba de vácuo (10), dewar de liquefação (7), blindagem radiológica (8), caixa em acrílico (9), dosímetros industriais de alanina, medidor de radiação portátil e cilindros de armazenamento e transporte do gás radioativo (11), revestidos em chumbo para blindagem da radiação, dentre outros componentes secundários, o que proporciona uma produção em radioatividade de até 7,4x1011 bq e volume de gás de 150 cm3 , superiores à metodologia existente (irradiação de 2 a 5 cm3 de gás nobre natural em ampola de quartzo selada).
Description
[001] A presente invenção tem como objetivo a produção de radioisótopos gasosos (Argônio-41 e Criptônio-79, dentre outros), por meio de reações com nêutrons em reatores nucleares de pesquisa, em radioatividade (7,4x1011 Bq) e volume de gás (150 cm3) superiores à metodologia existente (irradiação de 2 a 5 cm3 do gás nobre Argônio-40 ou Criptônio-78 em ampola de quartzo selada), para serem utilizados como radiotraçadores e suprir demandas de empresas de ensaios não destrutivos e inspeções em diagnósticos qualitativos e quantitativos de sistemas, em estudos de transferências físicas e físico-químicas para compreensão de características como detergência, flotação e reações metalúrgicas, em estudos de mecanismos de reações, tais como oxidação, isomerização de hidrocarbonetos, polimerização e vulcanização de borracha, aromatização de petróleo e em diferentes técnicas nucleares, na detecção de vazamentos, medida de vazão e distribuição do tempo de residência (DTR) em instalações químicas e petroquímicas. O reator nuclear é do tipo piscina (Material Testing Reactor MTR), com potência e fluxo de nêutrons térmicos médio igual ou superior a 4,5 MW e 4,71 x 1013 ncnr2s‘1, respectivamente.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Produção de radioisótopos com nêutrons [002] Uma das formas de produzir artificialmente radioisótopos é por meio de reações com nêutrons, que ocorre quando se irradia um núcleo alvo, contendo um determinado nuclídeo que forma um radioisótopo por meio de uma
2/10 reação de captura de nêutron, que o desestabiliza, tornando-o radioativo, ou seja, passando a emitir radiação.
[003] A produção de radioisótopos com nêutrons é caracterizada pela Atividade “A e sua estimativa depende da seção de choque da reação “σ ”, do fluxo de partículas ativadoras φ, no caso nêutrons, do número de átomos do nuclídeo alvo “Ni”, da constante de decaimento do radioisótopo “λ” e do tempo de irradiação t”, conforme equação 1:
[004] A emissão de radiação não é perpétua, ou seja, diminui ao decorrer do tempo, de acordo com a meia vida de cada radioisótopo (tempo necessário para que o número de núcleos radioativos se reduza à metade do número original) variando de minutos até anos.
[005] Radiações emitidas por radioisótopos em pequenas quantidades podem atravessar a matéria e serem detectadas por onde passam, dependendo da energia que possuem, por meio de detectores de radiação. Portanto, o deslocamento de um radioisótopo pode ser acompanhado e seu percurso ser “traçado” num mapa do local, possibilitando análises do local de percurso.
[006] Os traçadores radioativos são mais utilizados no controle de processos industriais por possuírem diversas vantagens:
• A diversidade de isótopos que podem ser utilizados;
• A meia vida (tempo necessário para que o número de núcleos radioativos se reduza à metade do número original) variando de minutos até anos, possibilitando a escolha do traçadorde acordo com a duração prevista para o experimento. Essa vantagem tem um valor decisivo, quando se trata de águas de renovação lenta (águas subterrâneas), que ficariam contaminadas durante um longo tempo, se fosse empregado um traçador não radioativo;
• A medida da radiação sem a interferência de outros materiais contidos no meio. Mediante técnicas de espectrometria por raios gama, pode3/10 se identificar o traçador de forma inequívoca, detectando-se sua energia característica. Essa técnica permite o emprego simultâneo de dois ou mais traçadores com garantia de identificação e a medida de cada um deles;
• O limite de detecção é extremamente baixo, o que resulta pequeno volume de injeção e, por consequência, em facilidade de execução e pouca interferência no processo;
• O mesmo traçador pode ser empregado sob diversas formas químicas. Isso é muito importante, pois dessa forma garante-se que o traçador tenha um comportamento semelhante ao do meio estudado.
[007] Contudo, há necessidade de autorização para produção, manipulação, transporte e utilização de materiais radioativos, junto à Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). A presença da proteção radiológica é obrigatória, de forma a se manter os níveis de radiação seguros aos trabalhadores, operadores e indivíduos do público, evitando-se a contaminação ambiental de acordo com a legislação adequada e às normas: CNEN-NN-3.01 Diretrizes básicas de proteção radiológica; CNEN-NN-3.02 - Serviços de radioproteção; CNEN-NN-5.01 - Transporte de materiais radioativos; e CNENNN-6.05 - Gerência de rejeitos radioativos em instalações radiativas.
[008] Em relação à norma CNEN-NN-3.01 (Res. 164/2014), cujo objetivo é estabelecer os requisitos básicos de proteção radiológica das pessoas em relação à exposição à radiação ionizante, são estipulados limites de dose anuais para indivíduo ocupacionalmente exposto e indivíduo do público, apresentados na TAB. 1.
4/10 / Μ % f FIS-JL5--- ç
I M. (®Z- j o y?
Vn, O-1 %V ,
TABELA 1 - Limites de dose anuais estabelecidos pela CNEN.
Limites de dose anuais
Grandeza | Órgão | Indivíduo ocupacionalmente exposto (mSv/ano) | Indivíduo do público (mSv/ano) |
Dose efetiva (E)[a] | Corpo inteiro | 20 M | 1(d] |
Dose equivalente (Ht) [b] | Cristalino | 20 M | 15 |
Pele [e) | 500 | 50 | |
Mãos e pés | 500 | - |
Fonte: CNEN, 2014.
Notas:
[a] Dose efetiva (E) é a soma das doses equivalentes ponderadas nos diversos órgãos e tecidos, ~ wr . onde Ht é a dose τ equivalente no tecido ou órgão e wt é um fator de ponderação de órgão ou tecido. A unidade no sistema internacional é o joule por quilograma (J/kg), denominada sievert (Sv).
[bl Dose equivalente - Ht - grandeza expressa porHz — DT -WRi onde Dt é dose absorvida média no órgão ou tecido e wr é o fator de ponderação da radiação.
[c] Média aritmética em 5 anos consecutivos, desde que não exceda 50 mSv em qualquer ano.
[d] Em circunstâncias especiais, a CNEN pode autorizar um valor de dose efetiva de até 5 mSv em um ano, desde que a dose efetiva média em um período de 5 anos consecutivos, não exceda a 1mSv por ano.
[e] Valor médio em 1 cm2 de área, na região mais irradiada.
Produção e utilização de radioisótopos gasosos como radiotraçadores
5/10 [009] Atualmente, a produção de radioisótopos gasosos em reatores nucleares de pesquisa ocorre por meio de ampolas em quartzo seladas contendo o gás (núcleo alvo). Essas ampolas são submetidas ao fluxo de nêutrons do reator nuclear quando imersas na piscina e, posteriormente, são armazenadas em blindagens e direcionadas até o local de utilização do gás radioativo. No momento da utilização elas são quebradas para a liberação do radiotraçador gasoso no sistema (equipamento industrial) a ser analisado.
[010] Os radioisótopos gasosos geralmente utilizados como radiotraçadores apresentam meias vidas curtas e precisam ser produzidos e utilizados em datas fixas, logo após a produção, e as pequenas quantidades fornecidas pelas ampolas de quartzo (2 a 5 cm3) são insuficientes para um ensaio a ser realizado em local distante do reator nuclear e/ou impossibilitam a repetição dos testes caso seja necessário.
[011] Outra forma de utilização dos radioisótopos como radiotraçadores em ensaios não destrutivos e inspeções é descrita na patente nacional “PI 0601090-3 A - Sistema e método para detecção de vazamento em tubulações de transporte de fluídos”, na qual fontes de nêutrons são dispostas ao longo do sistema a ser analisado para que a reação nuclear ocorra no seu interior e os radioisótopos gerados possam ser identificados e a radiação emitida por eles possa ser medida.
[012] A patente Americana US 20060126774 A1 - Internai circulating irradiation capsule for iodine-125 and method of producing iodine-125 using same descreve a produção de lodo-125 de alta pureza, exclusivamente em uma cápsula de irradiação estanque, com circulação interna, preenchida com gás xenônio e posicionada no núcleo de um reator nuclear de pesquisa. As patentes US 20030227991 A1 - Instrumented capsule for materiais irradiation tests in research reactor e US 7302028 B2 - Instrumented capsule for nuclear fuel irradiation tests in research reactors mencionam cápsulas estanques instrumentadas para testes de irradiação de materiais e combustível nuclear em reatores nucleares de pesquisa.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
6/10
[013] A descrição da invenção faz referência às seguintes figuras:
- A FIG. 1 apresenta o esquema geral do Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos.
- FIG. 2 mostra a cápsula de irradiação em alumínio que permite seu manuseio, inserção e remoção no núcleo do reator nuclear de pesquisa, além da carga e descarga do gás a ser irradiado, para produção dos radioisótopos gasosos.
- FIG. 3 apresenta os componentes do sistema de irradiação e suas respectivas localizações.
[014] O sistema de irradiação é constituído pelos seguintes componentes, mostrados nas FIG. 1,2 e 3:
• Cápsula de irradiação em alumínio (12), a ser posicionada no núcleo do reator nuclear de pesquisa, composta por um cilindro de alumínio contendo gás (13) conectado a uma haste tubular rígida (14), que permite seu manuseio, inserção e remoção no núcleo do reator, além da carga e descarga do gás a ser irradiado por meio de uma válvula agulha (15) e um engate rápido (16), por meio do qual se acopla uma mangueira (17) do sistema de irradiação, para produção do radioisótopo gasoso;
• Cilindro contendo o gás nobre argônio (1), a ser irradiado, com elevado grau de pureza;
• Cilindro de gás hélio (2) para realização de arraste do gás irradiado e testes de detecção de vazamento;
• Carro de carga do tipo plataforma com roda maciça em borracha (3), para proporcionar ao sistema de irradiação sua locomoção ao longo do saguão da piscina do reator, sua estabilidade e suporte para (8), (10) e (11);
• Estrutura em aço carbono (4) montada em (3) para acomodação de (5), (6), (7), (8) e (9);
• Linha de transferência do gás radioativo (5) em aço inoxidável AISI 304, com diâmetro interno de 6,35 mm (1/4) na parte superior de (4) e 3,175 mm (1/8”) na parte inferior de (4);
• Válvulas agulhas, conexões, engates rápidos e manovacuômetro em aço (6) anilhados ao longo de (5);
7/10 • Sistema de resfriamento (dewar) (7) para liquefação por meio de nitrogênio líquido;
• Blindagem em chumbo (8), de aproximadamente 240 kg, com 11 cm de espessura de parede ao redor de (7);
• Caixa em acrílico (9) para isolar (5) do ambiente, com saída e mangote para acoplamento no sistema de exaustão com filtros do reator nuclear de pesquisa;
• Sistema de vácuo com bomba mecânica (10);
• Cilindros de armazenamento e transporte (CATs) (11) do radioisótopo gasoso produzido, em aço inoxidável AISI 304, revestidos com chumbo, com volume interno unitário de 20 cm3, acoplados a (6) nas duas extremidades.
[015] A presente invenção refere-se a um sistema para produção de radioisótopos gasosos, em radioatividade (até 7,4x1011 Bq) e volume de gás (150 cm3), valores estes superiores à metodologia existente (irradiação de 2 a 5 cm3 do gás nobre Argônio-40 ou Criptônio-78 em ampola de quartzo selada), por meio de um reator nuclear de pesquisa tipo piscina (Material Testing ReactorMTR), com potência e fluxo de nêutrons térmicos médio igual ou superior a 4,5 MW e 4,71 x 1013 ncnr2s‘1, respectivamente. Os referidos radioisótopos gasosos são utilizados como radiotraçadores em ensaios não destrutivos e inspeções e para suprir demandas de empresas de ensaios não destrutivos e inspeções em diagnósticos qualitativos e quantitativos de sistemas, em estudos de transferências físicas e físico-químicas para compreensão de características como detergência, flotação e reações metalúrgicas, em estudos de mecanismos de reações, tais como oxidação, isomerização de hidrocarbonetos, polimerização e vulcanização de borracha, aromatização de petróleo e em diferentes técnicas nucleares, na detecção de vazamentos, medida de vazão e distribuição do tempo de residência (DTR) em instalações químicas e petroquímicas.
8/10 [016] De acordo com FIG. 1 e FIG 3, o sistema de irradiação proporciona o preenchimento e a irradiação com nêutrons em uma cápsula de irradiação (12) de 150 cm3, a ser disposta em uma posição preestabelecida do núcleo do reator nuclear, e recolhimento do gás radioativo para até 5 cilindros de armazenamento e transporte (11), com volume unitário de 20 cm3, após passar por um sistema de resfriamento (dewar) (7), em forma de espiral, para manter o gás radioativo liquefeito por meio de nitrogênio líquido e contido em uma blindagem em chumbo (8), de aproximadamente 240 kg e 11 cm de espessura, antes da transferência final para (11), agindo como uma armadilha fria, propiciando a transferência segura do gás de (12) até (11) e evitando doses elevadas de radiação aos operadores do sistema quando o gás é liquefeito durante a transferência. A referida posição preestabelecida no núcleo do reator é aquela na qual o fluxo de nêutrons é conhecido (há diferentes posições de irradiação no núcleo do reator, com os respectivos fluxos neutrônicos decorrentes da potência de operação). Somente com a informação do fluxo neutrônico é possível o cálculo do tempo de irradiação para se obter a atividade total de radiotraçador gasoso esperada, a qual é distribuída em (11).
[017] Uma linha de transferência (5), tubulação em aço inoxidável AISI 304, interliga todos os componentes com conexões, válvulas, engates rápidos e manovacuômetro (6) anilhados e acoplados a (1) e (2) e a (10). O diâmetro interno menor de (5), de 3,175 mm (1/8) na parte inferior de (4), após (7), reduz o volume de gás radioativo contido neste trecho de (5), sem blindagem de proteção, até chegar a (11). (6) permitem o controle do gás e o acoplamento seguro aos dispositivos do sistema de irradiação, fornecendo estanqueidade e estabilidade ao mesmo. (1) e (2) não são usados simultaneamente. No funcionamento do sistema de irradiação, utiliza-se (1) para abastecer (12); após irradiação no núcleo do reator, troca-se (1) por (2) para a operação de transferência do gás radioativo de (12) até (7).
[018] De acordo com a FIG. 2, a cápsula de irradiação (12) da FIG. 1, a qual é fixa na piscina do reator de pesquisa, consiste em um dispositivo estanque e estável, composto por um cilindro de alumínio (13) contendo o gás nobre a ser
9/10 irradiado, haste tubular (14), válvula agulha (15) e um engate rápido (16). Quando o gás nobre dentro de (13) é irradiado e ativado por nêutrons, acoplase uma mangueira (17) do sistema de irradiação em (15) por meio de (16).
[019] Considerando-se a possibilidade de locomoção para facilitar sua utilização no saguão da piscina do reator nuclear de pesquisa, o sistema de irradiação é montado, de acordo com a FIG. 3, em um carro de carga do tipo plataforma com roda maciça em borracha (3), sobre o qual há uma estrutura em aço carbono (4) para acomodação de (5), (6) e (7), contendo adicionalmente um sistema de vácuo com bomba mecânica (10) para transferência do gás por diferença de pressão; caixa em acrílico (9) com saída para o sistema de exaustão com filtros do reator nuclear de pesquisa, para isolar do ambiente parte de (5) onde se concentra o gás radioativo para liquefação; e a blindagem em chumbo (8) para se evitar doses de radiação aos trabalhadores do reator nuclear e operadores do sistema.
[020] Todo o sistema de irradiação está em fase de automação para controle por Controlador Lógico Programável (CLP) e, desse modo, evitar doses de radiação aos operadores do sistema e trabalhadores do reator nuclear de pesquisa.
[021] São também distribuídos dosímetros de alanina em diversos componentes e dispositivos do sistema para a determinação das doses absorvidas em cada região, na parede de (8), ao concentrar o gás radioativo liquefeito, e em (11), após a transferência do radiotraçador gasoso. A mensuração das taxas de dose é realizada por equipe de radioproteção do reator nuclear por meio do monitoramento com medidores de radiação portáteis durante toda transferência do gás radioativo. Essas informações são importantes no sentido de proteger os trabalhadores que operam o sistema de irradiação.
[022] Todo o sistema de irradiação é estanque e estável de acordo com os testes realizados (verificação de bolhas com solução formadora de espuma, pressurização e evacuação do sistema para acompanhamento da pressão ao longo do tempo e ensaio com detector de vazamento de gás hélio), sendo que no ensaio com leak detector a taxa de vazamento detectada pelo equipamento
10/10
variou de 1.10’9 a 5.10'9 mbar.L/s (10'4pPa.m3.s'1), menor do que a taxa exigida pela norma /SO 9978 (1992) - Sealed radioactive sources - Leakage test methods que estabelece para fontes seladas de conteúdo lixiviável ou gasoso, o valor limite para a taxa de vazamento do gás hélio de 10'2 pPa.m3.s'1
Claims (19)
1. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, caracterizado pelo fato de produzir até 7,4x1011 Bq em radioatividade e 150 cm3 em volume de gás por meio de um reator nuclear de pesquisa tipo piscina com potência e fluxo de nêutrons térmicos médio igual ou superior a 4,5 MW e 4,71 x 1013 ncm_2s‘1, respectivamente, e por compreender os seguintes componentes:
a) Cápsula de irradiação em alumínio (12), a ser posicionada no núcleo do reator nuclear de pesquisa;
b) Cilindro contendo o gás nobre argônio (1) a ser irradiado;
c) Cilindro de gás hélio (2);
d) Carro de carga do tipo plataforma com roda maciça em borracha (3);
e) Estrutura em aço carbono (4) montada em (3);
f) Linha de transferência do gás radioativo (5) em aço inoxidável AIS1 304;
g) Válvulas agulhas, conexões, engates rápidos e manovacuômetro em aço (6) anilhados ao longo de (5);
h) Sistema de resfriamento (dewar) (7), em forma de espiral, para liquefação por meio de nitrogênio líquido;
i) Blindagem em chumbo (8);
j) Caixa em acrílico (9);
k) Sistema de vácuo com bomba mecânica (10);
l) Cilindros de armazenamento e transporte (CATs) (11) do radioisótopo gasoso produzido, em aço inoxidável AISI 304, revestidos com chumbo.
2. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a cápsula de irradiação (12) possui volume interno de 150 cm3 e consiste em um dispositivo estanque e estável, fixo na piscina do reator nuclear de pesquisa, composto por um cilindro de alumínio (13) contendo gás nobre argônio de alto grau de pureza, conectado a uma haste tubular rígida (14), válvula agulha (15) , por meio do qual se faz o depósito e a retirada do gás nobre, e um engate rápido (16), por meio do qual se
2/4 ^,ria' .¾ £ Hs__LJ-— C o, ---- —
Rüb Jj %2> '%/I acopla uma mangueira (17) do sistema de irradiação, para produção do radioisótopo gasoso.
3. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os cilindros (1) e (2) são utilizados separadamente, sendo que se utiliza (1) para abastecer (12) e, após irradiação no núcleo do reator, troca-se (1) por (2) para a operação de transferência por arraste do gás irradiado de (12) até (7) e, adicionalmente, para realizar testes de detecção de vazamento.
4. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (3) permite estabilidade e locomoção do sistema da irradiação ao longo do saguão da piscina do reator e serve de suporte para (8), (10) e (11).
5. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (4) permite acomodar (5), (6), (7) para blindagem com (8) e cobertura com (9).
6. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (5) é estanque e estável, possui diâmetro interno de 6,35 mm (1/4”), na parte superior de (4), e de 3,175 mm (1/8”), na parte inferior de (4), e está acoplada a (1) ou (2), de um lado, e a (10) do outro;
7. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o diâmetro interno menor de (5), de 3,175 mm (1/8”) na parte inferior de (4), após (7), serve para reduzir o volume de gás radioativo contido neste trecho de (5), sem blindagem de proteção, até chegar a (11).
8. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (6) permitem o controle do gás e o acoplamento seguro aos dispositivos do sistema de irradiação e fornece estanqueidade e estabilidade ao mesmo.
3/4
L<
ϊ«...&
-Q J
.. -jj | <.‘í?
9. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (7) concentra todo o gás radioativo liquefeito e permite a transferência segura deste gás de (12) até (11).
10. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (8) possui 240 kg e 11 cm de espessura de parede ao redor de (7), agindo como uma armadilha fria, para evitar doses elevadas de radiação aos trabalhadores do reator nuclear e operadores do sistema quando o gás é liquefeito durante a transferência de (7) para (11).
11. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (9) isola (5) do ambiente, com saída e mangote para acoplamento ao sistema de exaustão com filtros do reator nuclear de pesquisa.
12. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (10) permite a transferência do gás por diferença de pressão.
13. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que (11) possui volume interno unitário de 20 cm3e é acoplado a (6) nas duas extremidades.
14. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com as reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de permitir o preenchimento e a irradiação com nêutrons em (12), a ser disposta em uma posição preestabelecida no núcleo do reator nuclear de pesquisa, e recolhimento do gás radioativo para até 5 cilindros (11), após passar por (7) para manter o gás radioativo liquefeito, contido em (8), antes da transferência final para (11).
15. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os radioisótopos gasosos produzidos compreendem Argônio-41 e Criptônio-79.
16. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelos radioisótopos gasosos produzidos
4/4
P % Rutl A?
p, ·>
serem utilizados como radiotraçadores em ensaios não destrutivos e inspeções em diagnósticos qualitativos e quantitativos de sistemas, compreendendo estudos de transferências físicas e físico-químicas, estudos de mecanismos de reações químicas, diferentes técnicas nucleares, detecção de vazamentos, medida de vazão e distribuição do tempo de residência (DTR), em instalações químicas e petroquímicas.
17. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a posição preestabelecida no núcleo do reator nuclear de pesquisa é aquela na qual o fluxo de nêutrons é conhecido, decorrente da potência de operação do reator, sendo que o cálculo do tempo de irradiação depende desta posição para se obter a atividade total esperada do radiotraçador gasoso, a qual é distribuída em (11).
18. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de ser, adicionalmente, monitorado por dosimetria industrial, ocorrendo a distribuição de dosímetros de alanina, por meio de medidores de radiação portáteis, em componentes e dispositivos do sistema para a determinação das doses absorvidas durante toda transferência do gás radioativo, mais particularmente na parede de (8), ao concentrar o gás radioativo liquefeito, e em (11), após a transferência do radiotraçador gasoso.
19. Sistema de Irradiação para produção de radioisótopos gasosos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por estar em fase de automação para controle por Controlador Lógico Programável (CLP) e evitar doses de radiação aos operadores do sistema e trabalhadores do reator nuclear de pesquisa.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102017020022-1A BR102017020022B1 (pt) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Sistema de irradiação para produção de radioisótopos gasosos |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BR102017020022-1A BR102017020022B1 (pt) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Sistema de irradiação para produção de radioisótopos gasosos |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
BR102017020022A2 true BR102017020022A2 (pt) | 2019-04-16 |
BR102017020022B1 BR102017020022B1 (pt) | 2023-11-14 |
Family
ID=67251246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
BR102017020022-1A BR102017020022B1 (pt) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | Sistema de irradiação para produção de radioisótopos gasosos |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
BR (1) | BR102017020022B1 (pt) |
-
2017
- 2017-09-19 BR BR102017020022-1A patent/BR102017020022B1/pt active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR102017020022B1 (pt) | 2023-11-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hei et al. | Design of a setup for 252Cf neutron source for storage and analysis purpose | |
Adineh et al. | Experimental and numerical void fraction measurement for modeled two-phase flow inside a vertical pipe | |
JP2019219423A (ja) | 汚染水処理装置及び汚染水処理システム | |
BR102017020022A2 (pt) | Sistema de irradiação para produção de radioisótopos gasosos | |
Dąbrowski et al. | Application of atmospheric dispersion modelling in finding optimal locations of early warning stations around a nuclear power plant | |
Rahman et al. | Sustainability of life cycle management for nuclear cementation-based technologies | |
Hoq et al. | Experimental study of radiation dose rate at different strategic points of the BAEC TRIGA Research Reactor | |
Sharma et al. | Production of gaseous radiotracers for industrial applications | |
Li et al. | Simulation and calibration of radiation monitoring of nuclear power plant containment sump waste liquid | |
Mostafa et al. | Radon Standard Source in Different Countries with Different Principals | |
Dourado et al. | Preliminary studies on the development of an automated irradiation system for production of gaseous radioisotopes applied in industrial processes | |
Sekine et al. | Design of the GAGG scintillator for High Active Liquid Waste | |
Kapyshev et al. | On monitoring the tritium breeder in a lead–lithium cooled ceramic breeder (LLCB) module of the ITER | |
Sahoo et al. | Radiation Environment in Industrial and Research Facilities | |
BR102013033622A2 (pt) | Isotopic transmutable fuser hemispheric cell | |
Abdel Rahman et al. | Nuclear Waste Management: A Mini Review on Waste Package Characterization Approaches | |
Furtak et al. | Radiation and defense against nuclear weapons | |
Maietta | Radioprotection aspects associated to radionuclides for medical applications | |
Pachocki | 15 Ionising Radiation | |
Sayyah et al. | Determination of the optimal positions for installing gamma ray detection systems at Tehran Research Reactor | |
Noraishah et al. | Industrial Radiotracer Preparation: A Safety Assessment | |
Jae Hyun et al. | An evaluation of the influence of impurity concentration and composition in concrete on activation and radiation dose in the reactor facility | |
SARCHIAPONE | Radiation Protection Issues for Cyclotron Produced Radionuclides | |
Kirillova | Evaluation of measurement uncertainty in the control of microbiological purity of purified water | |
Terada et al. | In-situ measurement of fission product plateout in in-pile gas loop using portable Ge (Li) gamma-ray spectrometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
B06A | Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette] | ||
B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 19/09/2017, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |