CN104517662A - 一种放射源封装密封装置及封装密封方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放射源封装密封装置，包括封装管、封装盖和屏蔽环，屏蔽环设置在所述封装管的外围，该封装管内设有密封塞，封装盖的外周设有外螺纹，封装管的上端设有内螺纹，封装盖上的外螺纹与封装管上的内螺纹配合，实现对封装管的密封封装。本发明还涉及一种放射源封装密封装置，包括封装管和封装盖，自动氩弧焊机将封装管的管口和封装盖焊接，实现封装管的密封封装。本发明还涉及两种放射源的封装密封方法，一种是采用螺纹封装密封方法，另一种是采用焊接封装密封方法。采用本发明的封装密封装置，能够进一步规范废放射源的整备，加强废放射源整备的可操作性以及贮存期间的安全性。采用本发明的封装密封装置封装放射源的方法，操作简单、安全可靠。

Description

一种放射源封装密封装置及封装密封方法

技术领域

本发明属于放射源整备领域，具体涉及一种放射源封装密封装置及其封装密封方法。

背景技术

放射源广泛地应用于工农业、医疗、教学及科研等领域，给人类社会带来多方面的利益。然而，放射源应用的同时必然产生废放射源，废放射源对人体和环境会造成伤害，所以对其管理是放射源安全管理的重要组成部分。

短寿命放射源是指放射性核素半衰期较短100d＜T1/2＜30y的放射源，包括¹³⁷Cs，整备后一般进行近地表处置贮存；长寿命放射源是指放射性核素半衰期较长30y＜T1/2的放射源，整备后一般长期贮存或将来进行中等深度处置或深地质处置。废放射源中常用的短寿命废放射源为⁶⁰Co，长寿命密封放射源有²²⁶Ra、⁶³Ni、²⁴¹Am、²⁴¹Am-Be中子源等。我国已积存上万枚的低活度废放射源，这些废放射源活度较小，持有的单位数量多，分布范围广。特别是一些长寿命废放射源由于其半衰期长且不再使用，常疏于管理，因此在临时贮存期间，可能发生丢失、被盗等事件，从而酿成辐射事故，对人类和环境造成严重危害。因此开发废放射源整备技术，建立废放射源整备装置具有重大社会意义，而放射源封装密封装置以及封装密封方法是放射源整备技术中的关键技术之一。一些废放射源由于寿命长不宜进行近地表处置，但目前，我国还没有深地质处置设施。所以，开发放射源密封装置以及密封方法实现对放射源的整备，使整备后废放射源满足处置或长期贮存要求是废放射源安全管理的迫切需要。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种放射源封装密封装置及其封装密封方法，其目的是进一步规范化放射源的整备、加强放射源整备的可操作性及贮存期间的安全性；该封装密封方法操作简单、安全可靠。

本发明采用的技术方案是：提供一种放射源封装密封装置，包括封装管、封装盖和屏蔽环，所述屏蔽环设置在所述封装管的外围，所述封装管底部密封且上端敞口，该封装管内设有密封塞，所述封装盖的外周设有外螺纹，所述封装管的上端设有内螺纹，所述封装盖上的外螺纹与所述封装管上的内螺纹配合，实现对封装管的密封封装。

进一步，所述封装管内还还设有抗冲击圆盘及弹簧垫圈，所述抗冲击圆盘卡设在封装管的内壁上。

进一步，所述密封塞为锥形密封塞。

进一步，所述封装盖上表面设有凹槽。

进一步，所述屏蔽环为环形结构，由多个独立的子屏蔽环构成，每个独立的子屏蔽环下部设有凹槽、上部设有凸起，相邻的子屏蔽环凹槽和凸起相互卡合。

进一步，还包括用于固定所述封装管的卡具和用于拧紧封装盖的扳手。

本发明还提供一种放射源封装密封装置，包括封装管、封装盖、设有屏蔽环的自动旋转台和自动氩弧焊机，所述自动旋转台用于固定和旋转封装管，所述自动氩弧焊机用于将封装管的管口和封装盖焊接，实现封装管的密封封装。

进一步，还包括长柄夹具，所述长柄夹具用于夹取封装管和废放射源。

本发明还提供一种放射源封装密封方法，采用螺纹密封封装，包括如下步骤：

步骤a，准备好封装管，所述封装管底部密封且上端敞口，所述封装管的上端设有内螺纹；准备封装盖,所述封装盖的外周设有外螺纹；准备弹簧垫圈、抗冲击圆盘及密封塞；

步骤b，将封装管固定在工作台的卡具上，且在封装管的外围套上屏蔽环；

步骤c，使用长柄夹具将废放射源、弹簧垫圈、抗冲击圆盘和密封塞依次放入封装管内；

步骤d，将封装盖盖在封装管的管口，使封装盖上的外螺纹与封装管上的内螺纹配合，用扳手拧紧封装盖，实现对封装管密封封装。

本发明还提供另一种放射源封装密封方法，采用焊接密封封装，包括如下步骤：

步骤a，准备好封装管和封装盖；步骤b，将准备好的封装管的管口及密封塞用中性的洗涤剂进行清洗，去除接触面上的脏污；

步骤c，将封装管固定在带有屏蔽环的自动旋转台上；

步骤d，用长柄夹具将废放射源放入封装管内，盖上封装盖；

步骤e，用自动氩弧焊机将封装管的管口与封装盖进行焊接，从而实现焊接密封封装。

本发明有益的技术效果在于：

（1）本发明提供的封装密封装置和封装密封方法，加强了废放射源整备的可操作性和贮存期间的安全性；

（2）针对放射源寿命的长短可选用不同的封装密封装置；对于长寿命放射源选用螺纹封装密封装置，该装置结构紧凑，运输过程中不需要拆装，不需要焊接设备，封装方法简便，能满足长期贮存安全要求；对于短寿命放射源选用焊接封装密封装置，结构简单，实现接缝的完全闭合且密封的效果好；

（3）采用螺纹密封封装方法，不需要焊接设备，封装方法简便；采用焊接密封封装方法，能够实现接缝的完全闭合，密封的效果好。

附图说明

图1是本发明一种放射源封装密封装置的主视图；

图2是图1中封装盖的局部剖视图；

图3是本发明另一种放射源封装密封装置的主视图；

图4是图3中封装盖的剖视图；

图5是本发明放射源封装密封方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

本发明提供的封装密封装置，可根据废放射源寿命的长短，采用不同的方式的封装密封。针对长寿命的废放射源采用螺纹封装密封装置和螺纹封装密封方法；针对短寿命的废放射源采用焊接封装密封装置和焊接封装密封方法。

下面对长寿命的放射源封装密封装置和封装密封方法进行说明：

如图1所示，本发明提供了一种废放射源封装密封装置，包括封装管1和封装盖2-1，封装管1底部密封且上端敞口，封装管1内从上向下依次设有锥形密封塞3、抗冲击圆盘4及弹簧垫圈5。其中，弹簧垫圈设置在废放射源上，起固定和防震的作用，抗冲击圆盘4卡设在封装管内，防止发生震动时，放射源在封装管内窜动，密封塞3将封装管密封，封装盖2-1的外圆周设有外螺纹，封装管1上端设有内螺纹，封装管上的内螺纹与封装盖上的外螺纹配合，实现对封装管的螺纹密封封装。

采用该结构的封装密封装置，通过封装管与封装盖之间的相对运动，封装盖向下运动，并挤压有锥形密封塞向下运动，致使密封塞与封装管本体结合紧密，达到封装废放射源的目的。

其中，封装管采用304不锈钢材质，一根封装管可以装多个废放射源，每根封装管可盛装长寿命源的活度上限值为3.7×10¹¹Bq。

本发明还提供一种利用废放射源封装密封装置封装废放射源的方法，在该封装方法中，还需要使用下列工具或/和设备完成，其中包括固定封装管专用的卡具、套设在封装管外围起屏蔽作用的聚乙烯屏蔽环及封装时所用的扳手。

封装管专用的卡具为方形体，采用304不锈钢材料制成，长300mm、宽250mm、厚10mm，中间设有卡孔，卡孔的一对侧面为圆弧形，直径为60mm，卡孔另一对侧面为方形，宽度50mm。卡孔上面焊接有40mm高的卡槽，卡槽的形状与卡孔的形状和尺寸相同，该卡具通过C型夹钳与工作台固定。

聚乙烯屏蔽环为环形结构，外径为260mm，内径为60mm。为了方便装卡，将屏蔽环分成多个独立的子屏蔽环，每个子屏蔽环的下部开设有凹槽，直径为160mm或180mm两种规格，凹槽深为20mm，每个子屏蔽环的上部开设有凸起，相邻两个子屏蔽环下部开设的凹槽与上部开设的凸起卡合。

封装时所用的扳手，该扳手上设有凸起；封装盖2-1的上表面设有凹槽6，如图2所示。扳手上的凸起与封装盖上凹槽结构相对应，以便于方便快捷的将封装盖拧紧。

首先在专有的废放射源封装密封区进行，封装区内设有工作台，工作台上设有固定封装管的卡槽，卡槽通过C型夹钳与工作台固定，封装管放置于卡槽内，在封装管的四周用聚乙烯屏蔽环来减少操作人员所受剂量；然后使用长柄工具将废源装入封装管中，再用长柄工具将抗冲击圆盘、弹簧垫圈、锥型密封塞以及封装盖依次放置在封装管中，最后，用扳手将封装盖拧紧，实现对封装管的密封封装。该封装方法简便、满足长期贮存安全要求。

封装管封装密封好后，还要对封装密封装置进行检漏，检漏的方法是用长柄夹具将密封好的封装管转移到90～95℃热水中检漏；若检漏不合格，将封装管风干后放入较大封装管内，再次进行螺纹封装。

下面对短寿命废放射源的封装密封装置及封装方法进行说明：

如图3、4所示，短寿命的废放射源采用焊接封装方式实现对封装管的密封封装，是将封装管1的管口和封装盖2-2通过机械焊接，实现接缝的完全闭合，达到封装废放射源的目的。

该封装密封装置所使用的工具或/和设备，包括自动氩弧焊机、设有屏蔽环的焊接自动旋转台以及长柄夹具。

其中，为便于焊接操作及有效控制焊接质量，封装管的焊接使用自动氩弧焊机。焊接机由焊机电源、焊接部分和控制箱三部分组成。焊机电源选用OTC D315P全数字式逆变控制直流脉冲焊机，能够精确设置焊接电流，电流范围4～315A，控制箱上设有控制面板，面板上有：启动、模拟焊接、收弧、抬枪或落枪、加紧或松开、停止、计数等操作按钮。控制箱留在控制区，放在工作台下方；焊机电源、空压机和氩气瓶放在监督区。

焊接自动旋转台，包括工装转台、固定的焊枪和铅屏蔽体。工装转台用来固定和旋转封装管；封装管焊接时，通过操作控制箱驱动封装管随工装转台一起匀速旋转，同时性能稳定的焊枪钨极在氩气保护下引弧，实现对封装容器焊缝的焊接，封装焊接工装转台放在工作台台面下方，工装转台上的夹具通过工作台台面的开孔伸出。铅屏蔽体为中空的圆柱体结构，高度不低于封装容器的总长度；另外也可以在夹具上配置不锈钢外壳铅屏蔽环。

焊接转台的的旋转速率由无级调速器来控制，分高速和低速两档。通过调试，选定焊接速率为30。焊枪的抬枪或落枪速率由位于控制箱前侧下部的进气或出气调节钮控制，通过控制压缩空气的进或出气的流速，使焊枪的响应动作柔和，避免剧烈动作，影响焊枪钨极的准确就位。

焊接方式有多种选择，通常采用手动或自动气体保护焊接的方式。自动焊接方式对封装管的加工要求较高，需要控制封装管和密封塞的同轴度和接缝的偏差。焊接封装管可以设计成各种内腔规格，采用棒料机加工或厚壁管加工。每根封装管可盛装废放射源2～5枚。使用前，封装管管口和密封塞可用中性洗涤剂进行清洗，去除接触面的脏污。

封装管所用长柄夹具，长柄夹具由手柄、柄杆、夹具和夹指组成。柄杆长1000-1400mm，夹具头与柄杆之间的角度在90°范围内可调节。夹具头在自然状态处于张开，按压手柄可使其闭合，实现对封装管或废放射源的夹取。每副夹指由两片厚度3mm等长弧形不锈钢条组成，通过两个螺栓与夹具头连接。根据使用需要，长柄夹具可快捷更换长度适宜的夹指。

封装管就位后开启自动亚弧焊机与自动旋转台，通过焊枪与封装管管口的接触以及自动旋转台带动封装管的旋转实现密封。

检漏装置，封装容器焊接封装后在焊接转台上冷却，然后用长柄夹具将其转移到90～95℃热水中检漏；若检漏不合格，将封装容器风干后放入较大封装管内，再次进行焊接封装。检漏装置采用热水域检漏法，采用自制的恒温水槽，该恒温水槽由三部分组成：水槽、加热控温部件和LED照明。水槽为透光性较高的PC材料制作的长方体储物盒，可盛水3升，水深可达120mm。加热控温部件从上方浸入水槽内的蒸馏水中，供电后实现对蒸馏水的加热，并可将水温控制在设定温度，常温～100℃，保证该温度在±1℃波动范围内。LED照明设置在水槽的外侧，有助于清晰查看封装容器焊缝在蒸馏水中的情况。水槽内安放O型支架，以便于控制封装容器活动及对其进行观察和夹取。

检漏包括温控调试和检漏操作验证。温控调试主要检查加热控温部件的运行。在向水槽内加入适量水后，启动加热，在达到不同的设定温度时，均可以停止加热，并在一定范围内进行自动控温加热。设定温度为100℃时，加热至96℃水开始沸腾，水温最高可达98℃，满足封装容器检漏的水温要求90～95℃。由于封装容器检漏时不能在无屏蔽情况直接观察，而应透过铅玻璃及水槽侧壁来查看封装容器焊缝是否泄漏即在水中鼓泡，所以检漏操作验证主要考察水槽摆放的位置是否方便封装容器的取放和泄漏观察。试验中观察到：水温低于70℃，片刻可观察到未焊接封装的封装容器管口缓慢出现气泡；水温高于80℃，观察到未焊接封装的封装容器管口可很快出现气泡；水温高于90℃，未焊接封装的封装容器没入水面，管口就立刻出现气泡；水温达到96℃时，水开始沸腾，无法继续检漏。

如图5所示，是封装流程图，首先将暂存容器就位到指定地点，对容器表面进行污染检查，如果检查不合格，继续去污，如果检查合格打开废源暂存容器，将废源转移至封装管，采用螺纹或焊接封装，最后进行热水域检漏，如果检漏合格，就装入贮存或屏蔽容器，如果检漏不合格，继续封装，直到合格后再装入贮存或屏蔽容器。

在废放射源封装密封装置使用之前，必须对各主要设备进行检查，确保封装密封操作的安全性。检查方法是使用假废放射源模拟封装密封操作的全过程，能顺利完成封装密封操作即为合格。

本发明所述的封装密封装置和封装密封方法，并不限于上述具体实施方式，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (10)

1.一种放射源封装密封装置，其特征是：包括封装管（1）、封装盖（2-1）和屏蔽环，所述屏蔽环设置在所述封装管的外围，所述封装管（1）底部密封且上端敞口，该封装管内设有密封塞（3），所述封装盖（2-1）的外周设有外螺纹，所述封装管（1）的上端设有内螺纹，所述封装盖（2-1）上的外螺纹与所述封装管（1）上的内螺纹配合，实现对封装管（1）的密封封装。

2.如权利要求1所述的一种放射源封装密封装置，其特征是：所述封装管内还还设有抗冲击圆盘（4）及弹簧垫圈（5），所述抗冲击圆盘（4）卡设在封装管的内壁上。

3.如权利要求2所述的一种放射源封装密封装置，其特征是：所述密封塞（3）为锥形密封塞。

4.如权利要求3所述的一种放射源封装密封装置，其特征是：所述封装盖（2）上表面设有凹槽（6）。

5.如权利要求4所述的一种放射源封装密封装置，其特征是：所述屏蔽环为环形结构，由多个独立的子屏蔽环构成，每个独立的子屏蔽环下部设有凹槽、上部设有凸起，相邻的子屏蔽环凹槽和凸起相互卡合。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种放射源封装密封装置，其特征是：还包括用于固定所述封装管（1）的卡具和用于拧紧封装盖的扳手。

7.一种放射源封装密封装置，其特征是：包括封装管（1）、封装盖（2-2）、设有屏蔽环的自动旋转台和自动氩弧焊机，所述自动旋转台用于固定和旋转封装管（1），所述自动氩弧焊机用于将封装管的管口和封装盖焊接，实现封装管的密封封装。

8.如权利要求7所述的一种放射源封装密封装置，其特征是：还包括长柄夹具，所述长柄夹具用于夹取封装管和废放射源。

9.一种放射源封装密封方法，采用螺纹密封封装，包括如下步骤：

步骤a，准备好封装管，所述封装管底部密封且上端敞口，所述封装管的上端设有内螺纹；准备封装盖,所述封装盖的外周设有外螺纹；准备弹簧垫圈、抗冲击圆盘及密封塞；

步骤b，将封装管固定在工作台的卡具上，且在封装管的外围套上屏蔽环；

步骤c，使用长柄夹具将废放射源、弹簧垫圈、抗冲击圆盘和密封塞依次放入封装管内；

步骤d，将封装盖盖在封装管的管口，使封装盖上的外螺纹与封装管上的内螺纹配合，用扳手拧紧封装盖，实现对封装管密封封装。

10.一种放射源封装密封方法，采用焊接密封封装，包括如下步骤：

步骤a，准备好封装管和封装盖;

步骤b，将准备好的封装管的管口及封装盖用中性的洗涤剂进行清洗，去除接触面上的脏污；

步骤c，将封装管固定在带有屏蔽环的自动旋转台上；

步骤d，用长柄夹具将废放射源放入封装管内，盖上封装盖；

步骤e，用自动氩弧焊机将封装管的管口与封装盖进行焊接，从而实现焊接密封封装。