CN102473468A - 热室内部观察仪器、配有该仪器的热室及仪器维护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热室维护方法，热室具有由腔洞穿过的壁，腔洞配有观察仪器，所述仪器具有凸伸在热室内的穹形罩、防护屏蔽体、布置在穹形罩和防护屏蔽体之间的观察传感器、及使传感器在收起位置和展开位置之间移动的传感器移动机构。所述方法包括以下操作：将防护屏蔽体、观察传感器和传感器移动机构取出到所述腔洞之外、于所述热室外部；必要时，更换观察传感器；将更换穹形罩插入腔洞和在其中滑动，直至在腔洞中保持在位的穹形罩附近；将防护屏蔽体、观察传感器和传感器移动机构插入腔洞和在其中滑动，直至接触更换穹形罩；以及通过使更换穹形罩承压在保持在位的穹形罩上，使在腔洞中保持在位的穹形罩移动直至其在热室内部放出。

Description

热室内部观察仪器、配有该仪器的热室及仪器维护方法

技术领域

本发明涉及热室用的仪器、配有仪器的热室、以及这种仪器的维护方法。

本发明的技术领域是接纳放射性材料或放射性物质的结构或隔间内部监控或观察用的仪器的制造的技术领域。

在本申请中，术语“室”和“热室”不加区分地用于指这种结构。

本发明尤其适用于通过采集位于热室中的区域的图像和通过测量这些区域中发出的在人类可见或不可见的波长范围内的辐射，来监控热室。

背景技术

放射性物质或放射性材料可在其内贮存、操作或其它处理的热室，一般具有厚壁，这些厚壁形成生物防护屏蔽体，保护位于热室外部的人员免受热室中所容纳的物质或材料所发出的辐射侵害。

这些厚壁可至少部分地用铅或重晶石混凝土建造。

为观察热室内的关注区域，可在热室内布置观察传感器如摄像机，当传感器不使用时通过把它放在铅封箱中使传感器防护辐射。用于远距离操控物体的工具例如机械手可用于移动摄像机，使摄像机镜头聚焦，和/或调节变焦镜头的放大率。

但是，这些操控和调节有困难，需要固定机械手，因而限制在热室介入能力。

此外，尽管使用铅封的放置保护箱，摄像机或其它传感器的使用寿命仍由于其受到辐射而缩短。

由于在热室内配置使传感器连接于布置在热室外部的设备的缆线，因此会导致另一缺陷。缆线会妨碍在热室中进行的作业，可能受到损坏，从而导致传感器停止工作。

直接目视观察热室内的物体或现象，可通过集成于热室壁的厚的窥察窗进行。但是，这种窥察窗成本高，不允许获得热室所有区域的高质量图像。

已知通过潜望镜类型的镜式光导器，借助布置在结构外部的传感器，观察在这种结构内部的物体或现象，尤其如在专利FR1259728和GB949826中所描述的。

例如，由SODERN公司(法国)提出过一种名为“PERISCOPE PC1200”的观察仪器，其部分地在穿过形成生物防护屏蔽体的厚壁的腔洞中延伸。该仪器具有非抛光玻璃穹形罩或石英玻璃穹形罩，穹形罩凸伸在热室内安装且接纳枢转镜。变焦镜头和防护屏蔽体被容置在腔洞中，枢转镜和变焦镜头可通过布置在热室外部的双筒镜和摄像机观察热室区域。

文献WO95/24720也描述了一种观察仪器，其具有布置在热室外部的摄像机。潜望镜在穿过热室壁的腔洞中延伸，可使摄像机观察在热室内延伸的区域。为此，潜望镜具有按两轴线转动活动的棱镜、以及保护棱镜的石英穹形罩。

专利JP02264898也描述了一种观察仪器，其用于借助由波纹管保护的潜望镜在内部观察热室。该文献描述轴和杆，所述轴和杆在取出潜望镜之前用于释开属于波纹管组成部分的窗框、属于潜望镜组成部分的窗框，以任留波纹管在位。潜望镜在重新就位之前配有新的波纹管，保持在位的波纹管被排脱在热室中。

这些仪器的缺陷在于：可观察范围受限；有限的视角不允许观察到热室中的任意区域。

具有穹形罩的仪器的缺陷在于：穹形罩成本高。这种穹形罩的更换是放射污染危险源，实施起来复杂，引起持续时间长的热室停止工作。

这些仪器的另一缺陷在于：其仅允许进行目视观察；尤其是，这些仪器不能进行热室两点之间的长度尺寸的测量。

发明内容

本发明旨在提出监控仪器、装有这种仪器的热室、以及这种仪器的维护方法，其至少部分地得到改进和/或至少部分地弥补用于热室的已知监控仪器、已知热室、以及热室监控仪器的已知维护方法的缺点或缺陷。

本发明还旨在提出观察仪器、装有这种仪器的热室、以及这种仪器的维护方法，其便于更换仪器的组成件。

根据本发明的一方面，提出一种热室，热室具有由腔洞穿过的壁和监控热室内部区域的监控仪器，所述仪器一般是部分地沿腔洞延伸和/或穿过腔洞延伸；所述仪器具有传感器、在热室内凸起的穹形罩、以及生物防护屏蔽体；所述仪器还具有传感器移动机构，其使传感器在用于保护传感器的(第一)“收起”位置和尤其用于观察或采集热室区域图像的(第二)“观察”或“采集”位置之间移动，在所述收起位置，传感器接纳在腔洞内，在观察或采集位置，传感器接纳在穹形罩内；此外，穹形罩滑动安装在腔洞中，可与仪器分离开，以使得穹形罩可被更换和被排脱到热室中，传感器的视角和视野在观察位置增大，传感器的保护得到改善。

根据本发明的另一方面，提出一种热室内部区域观察仪器，其布置成能够一般仅部分地在穿过热室壁的腔洞中延伸；所述仪器具有位于仪器第一端部且布置成在热室内凸起的穹形罩、生物防护屏蔽体、以及对辐射或放射敏感的观察传感器，传感器布置在穹形罩和防护屏蔽体之间；所述仪器还具有使传感器在用于保护传感器的(第一)“收起”位置和用于观察热室区域的(第二)“观察”位置之间移动的传感器移动机构，在收起位置，传感器接纳在腔洞内，在观察位置，传感器接纳在穹形罩内；传感器移动机构布置在穹形罩和防护屏蔽体之间；此外，穹形罩布置成可在热室壁的腔洞中滑动，且在机械上独立于仪器的传感器、传感器移动机构和防护屏蔽体，即可与它们脱离、分开，以便当拆卸仪器时在穹形罩被排脱到热室中之前，该穹形罩可保持在位于腔洞中。

换句话说，根据本发明的另一方面，提出一种用于热室的仪器，热室具有由腔洞穿过的壁，所述仪器具有两个单独的(分离的)不同组件：

-仪器的第一组件具有生物防护屏蔽体和对辐射或放射敏感的传感器，传感器通过传感器移动机构连接于保护屏，传感器移动机构使传感器在用于保护传感器的收起位置和用于观察热室的展开位置之间移动；

-仪器的第二组件具有辐射或放射基本可透过的穹形罩；

两个组件中的每一个都具有一相互支承面，两个组件当其在热室壁的腔洞中(通过滑动)接合时，可通过它们各自的相互支承面进行互相接触。

第一组件被设置用于插入到热室壁的腔洞中和用于一般是通过滑动从腔洞取出到热室外部。

第二组件被设置用于插入到热室壁的腔洞中和用于一般也是通过滑动从腔洞排出到热室内部。

根据本发明的另一方面，提出一种热室维护方法，热室具有由配有观察仪器的腔洞穿过的壁，所述仪器具有凸伸在热室内的穹形罩、生物防护屏蔽体、布置在穹形罩和防护屏蔽体之间的传感器、以及传感器移动机构，传感器移动机构使传感器在收起在腔洞中的收起位置和展开位置之间移动，所述方法相继包括以下操作：

-将生物防护屏蔽体、传感器和传感器移动机构取出到腔洞外、在热室外部；

-必要时，更换传感器；

-将更换穹形罩在腔洞中插入和滑动，直至其处于在腔洞中保持在位的穹形罩附近或与之接触；

-将生物防护屏蔽体、传感器和传感器移动机构在腔洞中插入和滑动，直至其与更换穹形罩接触；以及

-通过使更换穹形罩承压在保持在位的穹形罩上，移动在腔洞中保持在位的穹形罩，直至其排脱到热室内部。

根据本发明的一些实施方式：

-热室壁具有活动的止挡件，止挡件在止动位置和释放位置之间活动，在止动位置，止挡件禁止将穹形罩驱出到热室中，在释放位置，止挡件允许将穹形罩驱出到热室中；

-穹形罩连接于配有两个O形圈的管形套筒，穹形罩布置成在(也呈管形的)腔洞中所装衬的管形护套内滑动，O形圈布置成与护套相接触；当穹形罩在更换穹形罩的推力的作用下被排脱到热室中时，这允许通过两个O形圈中的至少一个保持热室内部和外部之间的密封性；

-穹形罩具有基本呈半球形的、辐射或放射基本可透过的壁，该壁采用塑料材料、尤其是聚碳酸酯制成；

-传感器移动机构具有(第一)致动器如电动机，其用于促使传感器根据控制传感器移动的第一信号，沿仪器纵向轴线按照平移运动移动；

-传感器移动机构具有(第二)致动器如电动机，其用于促使传感器根据控制传感器移动的第二信号，按仪器纵向轴线以(第一)转动运动移动；

-传感器移动机构具有(第三)致动器如电动机，其用于促使传感器根据控制传感器移动的第三信号，按与仪器纵向轴线基本正交的轴线以(第二)转动运动移动；

-传感器具有成像传感器如摄像机，和/或基本由成像传感器如摄像机构成，其具有CCD或CMOS类型探测器、受控聚焦或自动聚焦光学镜头、以及电动变焦镜头；摄像机可在对应可见光的波长范围、即在约400纳米至约800纳米的范围内，或在该范围以外例如在红外线范围内，具有感光峰值；

-传感器具有γ射线探测器和/或基本由γ射线探测器构成。

本发明允许获得用于热室的观察仪器，其制造成本降低，其使用寿命延长，并且其使用与维护方便。

本发明尤其允许获得简单的彩色观测仪器，其能在辐照下工作。

本发明的其它的方面、特征和优越性在下面的参照附图和以完全非限制性方式对本发明的一些优选实施方式的说明中显现出来，附图如下：

附图说明

图1是剖面图，其示意地示出配有观察仪器的热室。

图2是示意图，其以放大比例和以纵剖面图示意地示出观察仪器的两个组件，并处于传感器收起构型中。

图3是示意图，其以纵剖面图示意地示出图2的观察仪器，其安装在热室壁的腔洞中，处在传感器展开构型中。

图4是示意图，其以透视图示出可取出在热室外部的观察仪器(第一)组件。

图5是示意图，其以纵剖面图示出具有图4的组件和包括观察用穹形罩的第二组件的仪器，处在传感器收起在设于热室壁中的腔洞内的构型。

图6至9是示意图，其示出仪器及配有所述仪器的热室的维护方法的主要步骤和操作。

具体实施方式

除非另有明示或暗示，在结构上或功能上相同或类似的元件或构件在不同的附图上用相同的标号标示。

尤其参照图1，热室21具有厚壁23，厚壁限定放射性物体41放置在其中的格间40。

格间40可相对于环境大气、即相对于热室外部44保持负压。

壁23开有第一开口或第一腔洞42，第一开口或第一腔洞接纳窥察窗43，窥察窗可使位于热室外部44的操作人员通过该窥察窗直接观察物体41。

壁23开有第二开口/第二腔洞42，第二开口/第二腔洞接纳观察器具或观察仪器20，其在腔洞22内沿基本水平的轴线33延伸。

仪器20由连接线46连接于计算机45，从而可使操作人员控制属于仪器组成部分的传感器26的展开或相反地回缩，如后所述控制传感器瞄准轴的取向，以及取回来自传感器的数据。

尤其参照图2，仪器20具有两个组件201、202。

仪器的或称抽拉件或称插塞件的第一组件201具有生物防护屏蔽体25、和对放射或辐射敏感的传感器26，特别是摄像机。

传感器26通过移动机构连接于防护屏蔽体，所述移动机构可使传感器26在收起位置和展开位置之间移动，在收起位置，传感器收起在接纳组件201的腔洞22内，以保护传感器免受位于热室中的物体所发射出的辐射，在展开位置，传感器展开在腔洞22外和热室内，以观察热室内的关注区域。

移动机构27尤其示于图2至5以及在图3和4中标示，该移动机构具有两个导轨53，两个导轨53连接于管52，管52具有轴线33，在该管内部布置防护屏蔽体25。导轨53与轴线33相平行地延伸。

机构27还具有滑架54，滑架54在致动器例如电动作动筒的作用下，沿轴线33在导轨53上滑动。

滑架54承载传感器26的供电和该传感器所发送的信号的处理的线路、以及转动台55，转动台55按轴线33转动安装，且由安装在滑架54上的致动器34如电动机驱动转动。

转动台55承载两个臂56，相对于所述两个臂56，传感器26在致动器的作用下按垂直于轴线33的轴线35转动安装。

因此，具有转动台55和臂56的机构形成具有球面坐标的转架，其可使摄像机26根据摄像机瞄准轴的移动控制信号，按两条轴线33和35以360度的方位角取向，所述控制信号由计算机45根据操作人员输入到计算机中的数据而被发送给机构27。

因此，摄像机安装在可收起的、即可沿轴线33平移收回的转架上，从而允许在使用摄像机来观察热室区域的时间之外保护该摄像机。

这样还可保护与摄像机相关联的、安装在滑架54上的电子线路免受辐照。

因此，传感器26移动机构27具有三轴或三自由度：第一致动器用于引起转架和传感器沿仪器纵向轴线33按照平移运动进行移动；第二致动器34用于引起传感器按纵向轴线33以转动运动进行移动；以及第三致动器用于引起传感器按轴线35以转动运动进行移动。

计算机45可装有图像处理软件，用以利用由摄像机26向计算机发送的图像或图像数据进行尺寸测量。软件模块可允许通过遵循规则分析获得的图像进行校准。在该校准之后，通过摄像机对两点的瞄准，可尤其获得分开这两点的长度尺寸。

尤其如图2和5所示，仪器20的第二组件202具有穹形罩24，穹形罩24包括塑料材料制的壁32，壁32为半球形，对于辐射线或放射线、特别是对于可见光和/或γ射线是可透的。

穹形罩24的尺寸确定成接纳传感器26和可使传感器按两条轴线33、35转动，穹形罩24凸起地位于壁23的内表面23b上。

组件202还具有管形套筒28，管形套筒28具有纵向轴线33，连接于穹形罩24并配有两个O形圈29、30。

套筒28布置成在装衬于腔洞的管形护套31中滑动，O形圈与护套接触(参见图5)。

两个组件每个都具有一个环形的相互支承面203、204，这两个组件可在相继地接合在热室壁的腔洞中之后，通过它们各自的相互支承面互相接触(参见图7至9)。

特别是，尤其在图2中观察到，支承面204位于套筒28的一端部，支承面203位于用作组件201的壳罩的管52的端部。

这两个端部支承面沿着基本为两个构件28和52所共有的直径59延伸，以使得它们可彼此相对地布置。

该直径59明显大于穹形罩24的直径。实际上，穹形罩24由环形连接件64(见图5)连接于圆柱形/管形的套筒28，其具有在穹形罩周边凸起的支承面50。

在图5中观察到，防护屏蔽体25由弯曲通道62穿过，弯曲通道62被设置用于接纳电源和信号传输电导线。

这些导线将传感器26和机构27的致动器连接于设置在组件201的“后”表面上的连接器63。

该连接器可使仪器20连接于监控与操纵单元如计算机45(见图1)。

在图3和6至9中看到，热室壁具有止挡件36，止挡件36在止动位置(图3和6至8)和释放位置(图9)之间按与轴线33平行的轴线60转动活动，在所述止动位置，止挡件36禁止将穹形罩24排脱到热室中，在所述释放位置，止挡件允许将穹形罩排脱到热室中。

该止挡件36布置在壁23的内表面23b上，可由操作人员控制的遥控操纵器使该止挡器从所述位置中的一位置到另一位置进行移动，以更换穹形罩24和必要时更换传感器26。

为此，特别是参照图3和6至9，热室21的维护和观察仪器20的拆卸包括以下相继操作：

-从图3所示的构型起，将传感器26收回到尽量靠近防护屏蔽体25；

-将包括生物防护屏蔽体25、观察传感器26和传感器移动机构27的仪器第一组件201取出到腔洞22之外、于热室外部44(见图6)；

-必要时，更换该组件201所装配有的观察传感器；

-将属于更换第二组件2020的穹形罩240由腔洞22的外端部80插入到腔洞22中，并使之在腔洞中沿轴线33和箭头70滑动(图7)，直到其处于保持在位于腔洞中的穹形罩24的支承面204附近或与其接触；

-沿轴线33和箭头71(图8)将第一组件201在腔洞22中插入和滑动，直至组件201的支承面203接触在更换穹形罩240上；

-继续对组件201施加推力(图9中箭头71)，以使两个组件202、2020和/或两个穹形罩24、240相互接触和通过更换穹形罩/更换组件承压在保持在位的穹形罩/组件上，使保持在位于腔洞中的穹形罩24移动，直至该穹形罩24被驱出到热室内。

为此，如前所述，活动的止挡件36暂时收起。在该止挡件36重置于止动位置之后，通过继续在组件201上施加推力，更换穹形罩位于其最终位置，然后组件201通过其支承在壁23的外表面23a上的环箍51而予以固定。

Claims (14)

1.热室(21)内部观察仪器(20)，所述仪器布置成能在穿过热室壁(23)的腔洞(22)中延伸，所述仪器具有布置在仪器第一端部的穹形罩(24，240)、生物防护屏蔽体(25)、以及传感器(26)，所述仪器的特征在于，所述传感器布置在所述穹形罩和所述生物防护屏蔽体之间，所述仪器还具有传感器移动机构(27)，所述传感器移动机构使所述传感器在收起在所述穹形罩外的收起位置和所述传感器延伸在所述穹形罩内的观察位置之间移动，所述传感器移动机构布置在所述穹形罩和所述生物防护屏蔽体之间，所述穹形罩布置成能在所述腔洞中滑动和与所述仪器的传感器、传感器移动机构、及生物防护屏蔽体分离。

2.用于热室(21)的监控仪器(20)，所述热室具有由腔洞(22)穿过的壁(23)，所述仪器具有两个单独的组件：

-所述仪器的第一组件(201)具有生物防护屏蔽体(25)和对辐射或放射敏感的传感器(26)，所述传感器通过传感器移动机构(27)连接于所述生物防护屏蔽体，所述传感器移动机构使该传感器在收起在所述腔洞(22)中的收起位置和用于观察所述热室的展开位置之间移动；

-所述仪器的第二组件(202，2020)具有辐射或放射基本能透过的穹形罩(24，240)，所述穹形罩布置成能在所述腔洞(22)中滑动，所述传感器(26)能在用于观察的所述展开位置被容纳在所述穹形罩内；

这两个组件中的每个组件都具有一相互支承面(203，204)，在所述两个组件接合在热室壁的腔洞中时，所述两个组件能通过它们各自的相互支承面进行互相接触。

3.根据权利要求1或2所述的仪器，其特征在于，所述穹形罩连接于配有两个O形圈(29，30)的管形套筒(28)，所述穹形罩布置成在装衬于所述腔洞的管形护套(31)中滑动，所述O形圈布置成与所述管形护套相接触。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的仪器，其特征在于，所述穹形罩具有基本呈半球形的壁(32)。

5.根据权利要求4所述的仪器，其特征在于，所述壁(32)采用塑料材料制成，尤其是采用聚碳酸酯制成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的仪器，其特征在于，所述传感器移动机构具有：

-第一致动器，其用于引起所述传感器沿所述仪器的纵向轴线(33)按照平移运动进行移动；

-第二致动器(34)，其用于引起所述传感器按所述纵向轴线(33)以转动运动进行移动；以及

-第三致动器，其用于引起所述传感器按与所述纵向轴线(33)基本正交的轴线(35)以转动运动进行移动。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的仪器，其特征在于，所述传感器(26)具有摄像机。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的仪器，其特征在于，所述传感器(26)具有受控聚焦或自动聚焦光学镜头以及电动变焦镜头。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的仪器，其特征在于，所述传感器(26)具有电动变焦镜头。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的仪器，其特征在于，所述传感器(26)具有γ射线探测器。

11.热室(21)维护方法，所述热室具有壁(23)，所述壁由腔洞(22)穿过，所述腔洞配有监控或观察仪器(20)，尤其是配有根据权利要求1至10中任一项所述的仪器，所述仪器具有凸伸在所述热室内的穹形罩(24)、生物防护屏蔽体(25)、布置在所述穹形罩和所述生物防护屏蔽体之间的传感器(26)、以及传感器移动机构(27)，所述传感器移动机构使该传感器在收起于所述腔洞中的收起位置和展开位置之间移动，所述方法相继包括以下操作：

-将所述生物防护屏蔽体、观察用的传感器和传感器移动机构取出到所述腔洞之外、于所述热室外部；

-必要时，更换所述传感器；

-将更换穹形罩(240)插入所述腔洞并在所述腔洞中滑动，直到在所述腔洞中保持在位的所述穹形罩(24)附近或与其接触；

-将所述生物防护屏蔽体、传感器和传感器移动机构插入所述腔洞并在该腔洞中滑动，直至接触所述更换穹形罩；以及

-通过使所述更换穹形罩承压在保持在位的所述穹形罩上，使在所述腔洞中保持在位的所述穹形罩移动直至其被排脱到所述热室内。

12.热室(21)，其具有由腔洞(22)穿过的壁(23)和在所述腔洞中延伸的根据权利要求1至10中任一项所述的仪器。

13.热室(21)，其具有由腔洞(22)穿过的壁(23)和热室内部区域观察仪器(20)，所述仪器通常部分地穿过和/或沿所述腔洞延伸，其中，所述仪器具有传感器(26)、凸伸在所述热室内的穹形罩(24)、以及生物防护屏蔽体(25)，所述热室的特征在于，所述仪器还具有传感器移动机构(27)，所述传感器移动机构使所述传感器在用于保护所述传感器的收起位置和观察热室区域的观察位置之间移动，在所述收起位置，所述传感器被容置在所述腔洞内而在所述穹形罩外，在所述观察位置，所述传感器延伸在所述穹形罩内；并且，所述穹形罩滑动安装在所述腔洞中，与所述仪器的所述传感器(26)、传感器移动机构(27)和生物防护屏蔽体(25)分离。

14.根据权利要求12或13所述的热室，其特征在于，所述热室的壁具有在止动位置和释放位置之间活动的止挡件(36)，在所述止动位置，所述止挡件禁止将所述穹形罩排脱到所述热室中，在所述释放位置，所述止挡件允许将穹形罩排脱到所述热室中。

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