CN109300562B - 一种放射源的倒装工装及倒装工装的使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放射源的倒装工装及倒装工装的使用方法。该倒装工装包括屏蔽罐、顶塞、快门、源包壳;打开顶塞,关闭快门,源包壳从屏蔽罐上方放入屏蔽罐内;关闭顶塞,打开快门,源包壳从屏蔽罐下方掉出来。该倒装工装针对放射源的现场操作,提供了一体式、多功能的工装,具备放射源转运、贮存和倒装功能,同时满足了辐照装置寿期内热调试、维修和退役的需求;是纯机械式工装,结构简单、易于加工,且不含辐射易损元件,可重复使用,辐射本质安全性好,适用于低、高活度放射源操作。引入源包壳,将放射源“封在”源包壳后使用,放射源的操作体积可增大约10倍,降低操作精度和难度。该使用方法操作简易,安全性高,能够满足放射源现场使用需求。
Description
技术领域
本发明属于电离辐射效应实验技术领域,具体涉及一种放射源的倒装工装及倒装工装的使用方法。
背景技术
放射源释放的核辐射(主要为中子和γ)穿过物体时,通过辐射能量传递,引发辐射效应,使物体的物理、化学、生物或机械性能发生变化。辐照装置已广泛用于食品灭菌、材料改性、农业育种、放射治疗和科学研究等领域。放射源主要由反应堆生产,生产商将源分装入特制的转运容器,运送至业主单位后,再实施现场操作,主要包括三方面内容:转运,放射源从货包取出后转移至装置附近;贮存,放射源装填准备期间的临时存放;倒装,放射源的装填(装源)或更换(取源)。核辐射对人体危害较大,须使用特殊装置实施放射源现场操作,常用装置包括热室、远程机械手装置和特制工装。热室装置耗资较大且场所固定,多用于放射源生产线。远程机械手装置研制周期长,经济成本也较大,要求场所有较大的操作空间和辐射屏蔽能力,电机(含解码器)等单元对核辐射较为敏感,装置仅能满足部分现场操作需求。机械工装辐射耐受能力强,根据实际需求,研制特制机械工装实施放射源现场操作是较为经济和便捷的方法。
中国专利文献库公开了名称为“一种放射源倒装设备和放射源倒装方法”(CN200910189608.2)和“一种装源设备和放射源倒装方法”(CN201210592541.9),这两个专利申请均为放射源现场倒装工装,原理类似于“热室”,在照射器进源口周围,搭建临时屏蔽仓,利用穿孔机械手,将放射源装入/取出照射器,该放射源现场倒装工装重量较大,组装较为耗时,不涉及放射源转运和贮存内容。中国专利文献库还公开了名称为“一种放射源储存、气动传送和转移装置”(CN201510329343.7),该装置是一种放射源贮存/转运工装,利用气动管道将放射源“泵入”或“泵出”屏蔽罐,需配置高压气流发生器,而且管道无屏蔽能力,出源瞬间,周围环境辐射剂量较高,存在一定的辐射风险,工作人员不能靠近,不涉及放射源倒装内容。中国专利文献库还公开了名称为“运输铅罐、移动源罐以及放射源运输系统”(CN201620444519.3),该系统是一种基于“移动式铅罐”的放射源转运工装,不涉及放射源倒装内容;中国专利文献库还公开了名称为“一种启动中子源转移装置”(CN201720004996.2),该装置类似于“支架式”长柄转运工具,不涉及放射源运输及倒装内容。
综上所述,从功能层面讲,现有的工装和方法,或专注于转运、或专注于贮存、或关注于倒装,功能尚不能完全满足现场操作需求。从实际操作层面讲,现有工装或重量大(使用不便)、或需附属设备(额外经济支出)、或功能简易,对工作人员熟练度要求较高。从实用层面讲,现有的工装和方法适用的放射源规格较小,通常为毫米量级,最大为厘米量级。从安全性层面讲,现有工装或方法均直接操作放射源,安全性较差。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种放射源的倒装工装,本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种放射源的倒装工装的使用方法。
本发明的放射源的倒装工装,其特点是,所述的倒装工装包括屏蔽罐、顶塞、快门、源包壳;打开顶塞,关闭快门,源包壳从屏蔽罐上方放入屏蔽罐内;关闭顶塞,打开快门,源包壳从屏蔽罐下方掉出来;
所述的屏蔽罐包括罐体、罐壳、吊耳和罐脚;所述的罐壳为圆柱型壳体,罐壳的圆柱形外壁面安装有一对对称的吊耳;罐壳的底面安装有多个罐脚;罐壳内部竖直开有“T型”孔道,罐壳的上表面与“T型”孔道的上表面平齐,罐壳下部水平开有“矩形”空腔,罐壳底部开有出源孔,“矩形”空腔内设有快门孔道,移动快门,快门孔道与“T型”孔道的竖直段和出源孔连通或断开;罐壳内部的空腔中填充有罐体,罐体为屏蔽材料;
所述的顶塞包括吊环、顶塞芯、顶塞扣、顶塞壳,顶塞壳为“T型”,顶塞壳与罐壳内的“T型”孔道配装,配装后“T型”孔道的下端留有安放源包壳的空间;顶塞壳内填充有顶塞芯,顶塞芯为屏蔽材料;顶塞壳的上表面与罐壳的上表面平齐,顶塞壳的上表面与罐壳的上表面之间固定有顶塞扣,锁紧顶塞扣卡紧顶塞壳,关闭顶塞;顶塞壳上固定有吊环,打开顶塞扣并拉动吊环拿开顶塞壳打开顶塞;
所述的快门包括快门芯、手轮、快门扣、定位螺栓、丝杆、快门壳和快门孔道;快门芯与罐壳内的“矩形”空腔配装,快门芯内设有快门孔道,快门芯的外表面覆盖有快门壳,快门壳的外表面与罐壳的外表面圆滑过渡;快门壳上固定有丝杆,丝杆与手轮连接,转动手轮带动丝杆前进或后退,拉动快门孔道与“T型”孔道的竖直段和出源孔连通或断开,快门壳上还固定有定位螺栓,定位螺栓限定丝杆的运动极限位置;快门壳的外表面与罐壳的外表面之间安装快门扣,锁紧快门扣卡紧快门壳,固定快门;快门芯为屏蔽材料;
所述的源包壳安放在罐壳内部“T型”孔道的下端,源包壳包括包壳塞和包壳壁,包壳壁的上端有用于封装放射源的包壳塞。
所述的屏蔽材料为铅。
所述的包壳壁为中空结构;包壳壁的上端外表面有外螺纹;包壳壁的下端开孔,孔内有内螺纹;外螺纹和内螺纹为反丝型。
本发明的放射源的倒装工装的使用方法包括以下步骤:
a.储存,打开源包壳的包壳塞,将放射源装入源包壳,关闭包壳塞;拉开顶塞的吊环,拿开顶塞,将源包壳装入屏蔽罐内“T型”孔道的下端预留的安放源包壳的空间,锁紧顶塞扣卡紧顶塞壳,关闭顶塞,得到存储了放射源的放射源的倒装工装;
b.转运,将放射源的倒装工装整体转运至辐照装置附近贮存;
c.装源,将放射源的倒装工装整体与辐照装置对接,转动快门的手轮,拉出快门芯,直至快门孔道、屏蔽罐的“T型”孔道和屏蔽罐的出源孔,三者轴线重合,源包壳在重力的作用下落入辐照装置,挪开放射源的倒装工装;封闭辐照装置的射线泄露孔道后,工作人员靠近辐照装置,利用源包壳的包壳壁上端的外螺纹和下端孔内的内螺纹,将源包壳固定在辐照装置内;
d.取源,利用源包壳的包壳壁上端的外螺纹和下端孔内的内螺纹,松开源包壳与辐照装置的固定,将放射源的倒装工装与辐照装置对接,转动快门的手轮,拉出快门芯,直至快门孔道、屏蔽罐的“T型”孔道和屏蔽罐的出源孔,三者轴线重合,利用辐照装置的顶杆,将源包壳从辐照装置内顶入放射源的倒装工装中,反向转动手轮,推进快门芯,直至快门芯卡住源包壳后,收回辐照装置的顶杆,继续反向转动手轮到底,锁紧快门扣,将放射源的倒装工装整体取出。
本发明的放射源的倒装工装针对放射源的现场操作,提供了一体式、多功能的工装,具备放射源转运、贮存和倒装(装源和取源)功能,同时满足了辐照装置寿期内热调试、维修和退役的需求;本发明的放射源的倒装工装是纯机械式工装,结构简单、经济、易于加工,且不含电子器件等辐射易损元件,可重复使用,具备较好的辐射本质安全性,适用于低、高活度放射源操作。本发明的放射源的倒装工装引入源包壳,将放射源“封在”源包壳后使用,放射源的操作体积可增大约10倍,大幅降低放射源的操作精度和难度。
本发明的放射源的倒装工装的使用方法操作简易,安全性高,能够满足放射源现场使用需求。
附图说明
图1为本发明的放射源的倒装工装的结构示意图;
图2为本发明的放射源的倒装工装的立体图;
图3为本发明的放射源的倒装工装中的源包壳结构示意图;
图4为本发明的放射源的倒装工装与辐照装置对接情况示意图;
图中,1.吊环 2.顶塞芯 3.顶塞扣 4.包壳塞 5.罐体 6.快门芯 7.手轮 8.快门扣 9.定位螺栓 10.罐脚 11.丝杆 12.出源孔 13.包壳壁 14.罐壳 15.吊耳 16.顶塞壳17.快门壳 18.放射源 19.快门孔道 20.辐照装置 21.脚手架 22.放射源的倒装工装。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
以下实施例仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制。有关技术领域的人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化、替换和变形,因此同等的技术方案也属于本发明的范畴。
如图1~3所示,本发明的放射源的倒装工装包括屏蔽罐、顶塞、快门、源包壳;打开顶塞,关闭快门,源包壳从屏蔽罐上方放入屏蔽罐内;关闭顶塞,打开快门,源包壳从屏蔽罐下方掉出来;
所述的屏蔽罐包括罐体5、罐壳14、吊耳15和罐脚10;所述的罐壳14为圆柱型壳体,罐壳14的圆柱形外壁面安装有一对对称的吊耳15;罐壳14的底面安装有多个罐脚10;罐壳14内部竖直开有“T型”孔道,罐壳14的上表面与“T型”孔道的上表面平齐,罐壳14下部水平开有“矩形”空腔,罐壳14底部开有出源孔12,“矩形”空腔内设有快门孔道19,移动快门,快门孔道19与“T型”孔道的竖直段和出源孔12连通或断开;罐壳14内部的空腔中填充有罐体5,罐体5为屏蔽材料;
所述的顶塞包括吊环1、顶塞芯2、顶塞扣3、顶塞壳16,顶塞壳16为“T型”,顶塞壳16与罐壳14内的“T型”孔道配装,配装后“T型”孔道的下端留有安放源包壳的空间;顶塞壳16内填充有顶塞芯2,顶塞芯2为屏蔽材料;顶塞壳16的上表面与罐壳14的上表面平齐,顶塞壳16的上表面与罐壳14的上表面之间固定有顶塞扣3,锁紧顶塞扣3卡紧顶塞壳16,关闭顶塞;顶塞壳16上固定有吊环1,打开顶塞扣3并拉动吊环1拿开顶塞壳16打开顶塞;
所述的快门包括快门芯6、手轮7、快门扣8、定位螺栓9、丝杆11、快门壳17和快门孔道19;快门芯6与罐壳14内的“矩形”空腔配装,快门芯6内设有快门孔道19,快门芯6的外表面覆盖有快门壳17,快门壳17的外表面与罐壳14的外表面圆滑过渡;快门壳17上固定有丝杆11,丝杆11与手轮7连接,转动手轮7带动丝杆11前进或后退,拉动快门孔道19与“T型”孔道的竖直段和出源孔12连通或断开,快门壳17上还固定有定位螺栓9,定位螺栓9限定丝杆11的运动极限位置;快门壳17的外表面与罐壳14的外表面之间安装快门扣8,锁紧快门扣8卡紧快门壳17,固定快门;快门芯6为屏蔽材料;
所述的源包壳安放在罐壳14内部“T型”孔道的下端,源包壳包括包壳塞4和包壳壁13,包壳壁13的上端有用于封装放射源的包壳塞4。
所述的屏蔽材料为铅。
所述的包壳壁13为中空结构;包壳壁13的上端外表面有外螺纹;包壳壁13的下端开孔,孔内有内螺纹;外螺纹和内螺纹为反丝型。
实施例1
本实施例中放射源18的活度为16Ci(III类源),规格为φ12.5mm×18mm。包壳壁13为中空的双层不锈钢,内、外壁的厚度均为1mm,外壁外尺寸φ3cm×8cm,内壁内尺寸φ13mm×19mm。快门孔道19、罐壳14内的“T型”孔道的竖直段和出源孔12的半径均为3.2cm。包壳塞为钨合金质,规格为φ1.3cm×4cm。罐体5为铅质,厚度12.5cm。快门芯6规格为铅质,规格15cm(长)×13cm(宽)×13cm(高)。放射源的倒装工装22的整体重量约为140kg。如图4所示,在空间狭小(2m×2m×2m)的辐照室内,将放射源的倒装工装22与辐照装置20对接,实施装源、取源操作。
本实施例的放射源的倒装工装的使用方法包括以下步骤:
a.储存,打开源包壳的包壳塞4,将放射源18装入源包壳,关闭包壳塞4;拉开顶塞的吊环,拿开顶塞,将源包壳装入屏蔽罐内“T型”孔道的下端预留的安放源包壳的空间,锁紧顶塞扣3卡紧顶塞壳16,关闭顶塞,得到存储了放射源18的放射源的倒装工装22,罐壳14表面的γ射线剂量率为1.9μSv/h(安全值);
b.转运,利用手动叉车从罐脚10位置叉起放射源的倒装工装22,整体转运至辐照装置20附近贮存;
c.装源,利用脚手架21,将放射源的倒装工装22整体与辐照装置20对接,转动快门的手轮7,拉出快门芯6,直至快门孔道19、屏蔽罐的“T型”孔道和屏蔽罐的出源孔12,三者轴线重合,源包壳在重力的作用下落入辐照装置,伴随金属撞击声,确认源包壳安装到位,挪开放射源的倒装工装22;利用长杆工具,吊装辐照装置20的屏蔽塞,封闭辐照装置的射线泄露孔道后,工作人员靠近辐照装置,利用源包壳的包壳壁13上端的外螺纹和下端孔内的内螺纹,将源包壳固定在辐照装置内;
d.取源,利用源包壳的包壳壁13上端的外螺纹和下端孔内的内螺纹,松开源包壳与辐照装置的固定,利用脚手架21,将放射源的倒装工装22与辐照装置20对接,转动快门的手轮7,拉出快门芯6,直至快门孔道19、屏蔽罐的“T型”孔道和屏蔽罐的出源孔12,三者轴线重合,利用辐照装置的顶杆,将源包壳从辐照装置内顶入放射源的倒装工装22中,反向转动手轮7,推进快门芯6,直至快门芯6卡住源包壳后,收回辐照装置的顶杆,利用辐射监测仪表确认源包壳位置后,继续反向转动手轮7到底,锁紧快门扣8,将放射源的倒装工装22整体取出。
实施例2
本实施例与实施例1的实施方式基本相同,主要区别在于放射源18活度减小为1Ci,罐体5厚度相应减小为10cm。经上述实施后,本发明放射源的倒装工装22的整体重量约为72kg,罐壳14表面剂量率约2.0μSv/h(安全值)。
Claims (2)
1.一种放射源的倒装工装,其特征在于,所述的倒装工装包括屏蔽罐、顶塞、快门、源包壳;打开顶塞,关闭快门,源包壳从屏蔽罐上方放入屏蔽罐内;关闭顶塞,打开快门,源包壳从屏蔽罐下方掉出来;
所述的屏蔽罐包括罐体(5)、罐壳(14)、吊耳(15)和罐脚(10);所述的罐壳(14)为圆柱型壳体,罐壳(14)的圆柱形外壁面安装有一对对称的吊耳(15);罐壳(14)的底面安装有多个罐脚(10);罐壳(14)内部竖直开有“T型”孔道,罐壳(14)的上表面与“T型”孔道的上表面平齐,罐壳(14)下部水平开有“矩形”空腔,罐壳(14)底部开有出源孔(12),“矩形”空腔内设有快门孔道(19),移动快门,快门孔道(19)与“T型”孔道的竖直段和出源孔(12)连通或断开;罐壳(14)内部的空腔中填充有罐体(5),罐体(5)为屏蔽材料;
所述的顶塞包括吊环(1)、顶塞芯(2)、顶塞扣(3)、顶塞壳(16),顶塞壳(16)为“T型”,顶塞壳(16)与罐壳(14)内的“T型”孔道配装,配装后“T型”孔道的下端留有安放源包壳的空间;顶塞壳(16)内填充有顶塞芯(2),顶塞芯(2)为屏蔽材料;顶塞壳(16)的上表面与罐壳(14)的上表面平齐,顶塞壳(16)的上表面与罐壳(14)的上表面之间固定有顶塞扣(3),锁紧顶塞扣(3)卡紧顶塞壳(16),关闭顶塞;顶塞壳(16)上固定有吊环(1),打开顶塞扣(3)并拉动吊环(1)拿开顶塞壳(16)打开顶塞;
所述的快门包括快门芯(6)、手轮(7)、快门扣(8)、定位螺栓(9)、丝杆(11)、快门壳(17)和快门孔道(19);快门芯(6)与罐壳(14)内的“矩形”空腔配装,快门芯(6)内设有快门孔道(19),快门芯(6)的外表面覆盖有快门壳(17),快门壳(17)的外表面与罐壳(14)的外表面圆滑过渡;快门壳(17)上固定有丝杆(11),丝杆(11)与手轮(7)连接,转动手轮(7)带动丝杆(11)前进或后退,拉动快门孔道(19)与“T型”孔道的竖直段和出源孔(12)连通或断开,快门壳(17)上还固定有定位螺栓(9),定位螺栓(9)限定丝杆(11)的运动极限位置 ;快门壳(17)的外表面与罐壳(14)的外表面之间安装快门扣(8),锁紧快门扣(8)卡紧快门壳(17),固定快门;快门芯(6)为屏蔽材料;
所述的源包壳安放在罐壳(14)内部“T型”孔道的下端,源包壳包括包壳塞(4)和包壳壁(13),包壳壁(13)的上端有用于封装放射源的包壳塞(4);
所述的屏蔽材料为铅;
所述的包壳壁(13)为中空结构;包壳壁(13)的上端外表面有外螺纹;包壳壁(13)的下端开孔,孔内有内螺纹;外螺纹和内螺纹为反丝型。
2.一种采用如权利要求1所述的放射源的倒装工装的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.储存,打开源包壳的包壳塞(4),将放射源(18)装入源包壳,关闭包壳塞(4);拉开顶塞的吊环,拿开顶塞,将源包壳装入屏蔽罐内“T型”孔道的下端预留的安放源包壳的空间,锁紧顶塞扣(3)卡紧顶塞壳(16),关闭顶塞,得到存储了放射源(18)的放射源的倒装工装;
b.转运,将放射源的倒装工装整体转运至辐照装置附近贮存;
c.装源,将放射源的倒装工装整体与辐照装置对接,转动快门的手轮(7),拉出快门芯(6),直至快门孔道(19)、屏蔽罐的“T型”孔道和屏蔽罐的出源孔(12),三者轴线重合,源包壳在重力的作用下落入辐照装置,挪开放射源的倒装工装;封闭辐照装置的射线泄露孔道后,工作人员靠近辐照装置,利用源包壳的包壳壁(13)上端的外螺纹和下端孔内的内螺纹,将源包壳固定在辐照装置内;
d.取源,利用源包壳的包壳壁(13)上端的外螺纹和下端孔内的内螺纹,松开源包壳与辐照装置的固定,将放射源的倒装工装与辐照装置对接,转动快门的手轮(7),拉出快门芯(6),直至快门孔道(19)、屏蔽罐的“T型”孔道和屏蔽罐的出源孔(12),三者轴线重合,利用辐照装置的顶杆,将源包壳从辐照装置内顶入放射源的倒装工装中,反向转动手轮(7),推进快门芯(6),直至快门芯(6)卡住源包壳后,收回辐照装置的顶杆,继续反向转动手轮(7)到底,锁紧快门扣(8),将放射源的倒装工装整体取出。
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