CN111605864A - 一种可隔绝外界气氛的存储装置及其隔绝保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可隔绝外界气氛的存储装置及其隔绝保护方法；所述的存储装置由相互配合连接的保护盖板及容器组成，容器底部设置成凹腔体结构，用于存储受保护的材料；保护盖板通过连接组件与容器构成类铰接连接；容器的上表面设置成带高度差的开口结构，开口结构在竖直方向上呈上厚下薄的倾斜状；保护盖板外表面安装有配重块，倾斜面和配重块的设计相配合，目的是保证保护盖板的重心靠外，确保抽真空时保护盖板能自动脱落；本发明主要是采用真空负压、自动吸合、自动开启的结构和方法，实现对锂、钾、钠或其他易与外界气氛反应的材料在存储、转移、安装等过程中的隔绝保护；本发明结构和操作简单，可维持隔绝保护时间长，效果良好。

Description

一种可隔绝外界气氛的存储装置及其隔绝保护方法

技术领域

本发明涉及核工业技术领域，尤指一种通过与外界气氛隔绝实现对易与空气反应的受保护材料进行保护的、可隔绝外界气氛的存储装置及其隔绝保护方法。

背景技术

一些活泼材料被大量频繁地应用在科研工作和日常生活中，例如金属钠、钾、钙、镁等。但是活泼金属与外界气氛接触时容易发生反应或质变，例如接触空气容易发生氧化，这给使用、转运、储存和维护带来了很大的不便。为了能够将活泼金属单质长期贮存，并保证其单质状态，或者在转运或维护过程中不受外界气氛影响而导致变性变质等，传统的做法是一般采用密封于煤油、石蜡油或固体石蜡中等方式，这往往存在操作不便、容易造成意外污染、仅适用于洁净度要求很低的使用环境等弊端。

硼中子俘获治疗（Boron-Neutron Capture Therapy (BNCT)）是目前治疗肿瘤的一种先进的技术手段。在BNCT治疗过程中，将一种特制的含硼特殊化合物预先注射到肿瘤病人体内，这种化合物与癌细胞有很强的亲和力，进入人体后，迅速聚集于癌细胞内，而其他组织内分布很少；然后BNCT的超热中子射线照射病人肿瘤，这种射线安全穿透人体的正常组织，与进入癌细胞里的硼发生很强的核反应。这种核反应会释放出很强的α射线，这种射线的射程很短，只有一个癌细胞的长度，能从内部破坏癌细胞，最大限度减小对周围正常细胞的影响，从而达到治疗癌症的效果。

在BNCT装置中，产生中子的部件称为靶体，固态金属锂常被选作BNCT靶体中产生中子的物质。锂在空气中非常活泼，极易与氧、氮等发生反应，迅速转变成氧化锂、氮化锂、碳酸锂等。由于辐照损伤等影响，靶体需要频繁更换。但是靶体在转运和安装过程中，如果锂层暴露在空气中，将快速反应，导致失效。隔绝锂层与空气的接触是解决BNCT锂靶快速反应而失效的关键。本发明着力于通过将靶体与外界气氛隔绝以解决锂靶在转运和安装过程中的快速反应而失效的问题。

发明内容

针对易受外界环境影响的受保护材料，在转运维护过程中容易受到外界气氛影响导致失效的问题，本发 明旨在提供一种储存保护装置，该装置主要是通过将受保护材料进行存储在转运过程中能完美地与外界气氛隔绝从而实现对目标储存材料的保护。

本发明采用的技术方案是：一种可隔绝外界气氛的存储装置，所述的存储装置由相互配合连接的保护盖板及容器组成，所述的容器底部设置成凹腔体结构，用于放置安装受保护材料；容器的上表面设置成带高度差的开口结构，开口结构在竖直方向上呈上厚下薄的倾斜状；所述的保护盖板的形状与开口结构的形状相配合，保护盖板内表面设置有密封圈，密封圈的形状和位置与开口结构的前端面可相对贴合，保护盖板外表面安装有配重块，保护盖板通过连接组件与容器构成类铰接连接，当保护盖板往外翻转打开时，容器处于打开状态，当保护盖板往里闭合时，通过密封圈将开口结构盖住密封，使得容器形成一个密闭空间。

所述的容器整体结构呈圆柱状，容器的外周设置有安装法兰，开口结构与底部凹腔体结构相对相通。

所述的保护盖板呈椭圆形状，与开口结构的形状相匹配。

所述的保护盖板外表面的上部设置有配重块基座，用以安装配重块，保护盖板外表面的底部设置有固定基座，用以与连接组件连接。

所述的连接组件包括固定座、转轴和转轴座，其中固定座安装在容器上的安装法兰底端，转轴座一端安装在保护盖板上的固定基座上，另外一端通过转轴与固定座连接，使得保护盖板与容器上的安装法兰构成可往外翻转打开和往里转动闭合的类铰接连接。

一种可隔绝外界气氛的存储装置的隔绝保护方法，所述的保护方法包括以下操作步骤：

（1）装载受保护材料：将防氧化保护装置以及制备完成的受保护材料从带惰性气体保护的手套箱转移至真空腔内，将受保护材料水平放置在容器凹腔体内，将保护盖板的密封圈与容器开口结构的前端面贴合，然后对真空腔抽真空，抽真空时，容器与保护盖板形成的封闭腔体也被抽真空。

（2）密封受保护材料：真空腔抽真空结束后，关闭抽真空接口，真空腔内充入空气至大气常压，充入空气时，容器与保护盖板形成的封闭腔体处于真空状态，真空腔内压强随空气充入逐渐增大，保护盖板内外侧的压差使得保护盖板被压紧，实现保护盖板的自动吸合，由于有密封圈的密封作用，空气未能进入封闭腔体，即受保护材料未接触空气。

（3）受保护材料的转移和存储：将可隔绝外界气氛的存储装置从真空腔体取出，此时保护盖板吸合在容器开口结构表面，隔绝了受保护材料与外界气氛直接接触，可对受保护材料的转移。

（4）保护盖板的自动开启：将装载有受保护材料的可隔绝外界气氛的存储装置通过安装法兰安装在与之配套的工作管道上，通过工作管道抽真空，当保护盖板内外两侧压力平衡时，由于容器的开口结构是上厚下薄，并且保护盖板的上端安装有配重块，由于倾斜面和配重块的设计相配合的，在重力作用下，保护盖板能绕连接组件的转轴往外翻转自动开启，此时，束流管道内是真空状态，空气成分极少，对受保护材料的影响作用极低。

本发明的有益效果是：本发明主要是通过将受保护材料进行物理储存，使之成功与外界气氛隔绝，从而实现对有辐射易氧化的受保护材料进行防氧化保护，本发明中的存储装置主要是采用真空负压、自动吸合、自动开启的结构和方法，实现对锂、钾、钠或其他易与外界气氛反应的材料在存储、转移、安装等过程中的隔绝保护；本发明结构和操作简单，可维持隔绝保护时间长，效果良好，能解决一直以来难以解决的技术问题。

附图说明

图1是本发明中保护盖板处于打开状态的结构示意图。

图2是本发明中保护盖板处于闭合状态的结构示意图。

图3是本发明中保护盖板的分解结构示意图。

图4是本发明中容器的侧视结构示意图。

图5是实施例中装载受保护材料的状态示意图。

图6是实施例中密封受保护材料的状态示意图。

图7是实施例中转移受保护材料的状态示意图。

图8是实施例中安装受保护材料的状态示意图。

图9是实施例中轰击受保护材料的状态示意图

附图标注说明：1-保护盖板，11-配重块基座，12-配重块，13-固定基座，14-密封圈，2-容器，21-开口结构，22-凹腔体，23-安装法兰，3-连接组件，31-转轴，32-固定座，33-转轴座，4-真空腔,5-束流管道。

具体实施方式

以下通过将本发明应用于硼中子俘获治疗技术中，锂靶作为受保护材料，以锂靶在存储、转运和安装维护时需要防止与空气反应为实施例，结合说明书附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-4所示，一种可隔绝外界气氛的存储装置，所述的存储装置主要应用在硼中子俘获治疗技术中，其目的是对受保护材料锂靶通过与外界氛围隔绝，以实现靶体的防氧化保护。

所述的存储装置主要由相互配合连接的保护盖板1及容器2组成，所述的容器2底部设置成凹腔体22结构，用于放置安装锂靶，更具体的是凹腔体22可以按需设计，以靶体的形状为准，当锂靶安装在凹腔体22内时，锂靶的下表面与凹腔体22的上表面是贴合的；容器2的上表面设置成带高度差的开口结构21，将容器2的开口结构21面向束流放置时，即竖直放置时，开口结构21在竖直方向上呈上厚下薄的倾斜状；所述的保护盖板1的形状与开口结构21的形状相配合，保护盖板1内表面设置有密封圈14，密封圈14的形状和位置与开口结构21的前端面可相对贴合，保护盖板1外表面安装有配重块，保护盖板1通过连接组件3与容器2构成类铰接连接，当保护盖板1往外翻转打开时，容器2处于打开状态，当保护盖板1往里闭合时，通过密封圈14将开口结构21盖住密封，使得容器2形成一个密闭空间。

所述的容器2整体结构呈圆柱状，容器2的外周设置有安装法兰23，安装法兰23主要是便于安装和转移存储装置从而达到安装靶体，以及用于固定安装保护盖板1；开口结构21与底部凹腔体22结构相对相通，当保护盖板1处于打开状态时，锂靶可以不受阻挡地正对轰击束流。

所述的保护盖板1呈椭圆形状，与开口结构21的形状相匹配，本发明中的椭圆形盖板只是一个较佳实施例而已，并不是用于限定保护盖板1只能是椭圆形，主要是保护盖板1的形状能配合开口结构21的形状，能完全阻挡和密封安装在凹腔体22内的靶体。

所述的保护盖板1外表面的上部设置有配重块基座11，用以安装配重块，该配重块的作用是主要增加保护盖板1的向下的力，使得防氧化装置的保护盖板1在内外两侧压力平衡的时候，能顺利使得保护盖板1往外翻开，保护盖板1外表面的底部设置有固定基座13，用以与连接组件3连接。

所述的连接组件3包括固定座32、转轴31和转轴座33，当容器2的开口结构21方向正对束流方向放置时，即凹腔体22内的锂靶处于竖直放置时，其中固定座32安装在容器2上的安装法兰23底端，转轴座33一端安装在保护盖板1上的固定基座13上，另外一端通过转轴31与固定座32连接，使得保护盖板1与容器2上的安装法兰23构成可往外翻转打开和往里转动闭合的类铰接连接；容器2的上表面设置成带高度差的开口结构，开口结构在竖直方向上呈上厚下薄的倾斜状；保护盖板1外表面安装有配重块，倾斜面和配重块的设计相配合的，目的是保证保护盖板1的重心靠外，确保抽真空时保护盖板1能自动脱落。

如图5-9所示，一种硼中子俘获治疗靶体防止与空气反应的保护方法，所述的保护方法主要包括以下操作步骤：

（1）装载靶体：将防可隔绝外界气氛的存储装置以及制备完成的锂靶从带惰性气体保护的手套箱转移至真空腔4内，惰性气体可以是氩气、氮气、氦气等；但在本实施例中针对的是锂靶，所以采用氩气；然后将容器2水平放置，并且将靶体水平放置在容器2凹腔体22内，制备好后固体锂层附着在容器2内墙壁面，将保护盖板1的密封圈14与容器2开口结构21的前端面贴合，然后对真空腔4抽真空，抽真空时，容器2与保护盖板1形成的封闭腔体也被抽真空。

（2）密封靶体：真空腔4抽真空结束后，关闭抽真空接口，真空腔4内充入空气至大气常压，充入空气时，容器2与保护盖板1形成的封闭腔体依然处于真空状态，真空腔4内压强随空气充入逐渐增大，保护盖板1内外侧的压差使得保护盖板1被压紧，由于有密封圈14的密封作用，空气未能进入保护盖板1和容器2形成的封闭腔体内，即锂靶未接触空气。

（3）转移靶体：将存储装置从真空腔4体取出，由于保护盖板1的内外两侧存在压力差，此时保护盖板1吸合在容器2开口结构21表面，隔绝了靶体与空气直接接触，达到防止迅速反应而失效的效果，在此状态下，锂靶可在空气中保存较长时间，满足了存储、转运、安装等需求。

（4）安装靶体：将装载有锂靶的存储装置通过安装法兰23安装在BNCT束流管道5上，将存储装置竖直放置，使得容器2的开口结构21正对束流轰击方向，并对束流管道5抽真空，当保护盖板1内外两侧压力平衡时，由于容器2的开口结构21是上厚下薄，并且保护盖板1的上端安装有配重块，所以在重力作用下，保护盖板1能沿着连接组件3的转轴31往外翻转自动开启，此时，束流管道5内是真空状态，空气成分极少，对靶体的氧化作用极低，随着真空度的持续降低，锂层的氧化情况更得到改善，保护盖板1打开后，靶体正对着束流方向，在束流方向上无阻挡，可接受质子束流轰击。

本发明主要是采用真空负压、自动吸合、自动开启的结构，实现对锂靶或其他易于与外界气氛反应的材料的保护，本发明结构简单；保护良好，可维持时间长，可实现靶体在装载、转移、安装时候的防氧化要求；需要密封靶体时，通过保护盖板1内外两侧的压力差使得保护盖板1能贴合开口结构21；需要轰击靶体时，采用抽真空方式，使得保护盖板1两侧压力平衡，实现保护盖板1的自动开启；保护盖体采用转轴31构成类铰接结构，使得保护盖板1在重力作用下可翻转，避免了盖板阻挡束流；为使保护盖板1易于在重力作用下自动翻转，在改在外侧上部安装了配重块，靶体容器前表面设计成倾斜一定角度，使得保护盖板1的重心相对于转轴31外偏；本发明已经过实验验证。实验显示，本方案可实现对锂层不少于4天的氧化保护；安装靶体后，束流管道5抽真空后，保护盖板1可自动开启；盖板开启后，在持续的抽真空过程中，经过18.5小时的观察，锂层未见氧化；本发明的结构较为简单，易于实现，解决了长期困扰该领域项目的锂靶保护的问题。对于防止锂靶与空气反应，例如氧化反应，国外有通过控制环境温湿度或在表面镀层来防氧化的做法，其所采用的技术手段，复杂程度和付出的代价相比本申请的大得多，且达到的效果跟本申请相比，也略为逊色。更具体的是，当应用在硼中子俘获治疗技术中，尤其是针对转运维护锂靶时，由于锂靶在空气中容易快速氧化的问题，本发明可以做到将锂靶与外界氛围完美隔绝，并且保护良好，可维持时间较长，完全可实现受保护材料在装载、转移、安装时候的隔绝保护要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种可隔绝外界气氛的存储装置，所述的存储装置由相互配合连接的保护盖板及容器组成，其特征在于：所述的容器底部设置成凹腔体结构，用于储存放置安装受保护材料；容器的上表面设置成带高度差的开口结构，开口结构在竖直方向上呈上厚下薄的倾斜状；所述的保护盖板的形状与开口结构的形状相配合，保护盖板内表面设置有密封圈，密封圈的形状和位置与开口结构的前端面可相对贴合，保护盖板外表面安装有配重块，保护盖板通过连接组件与容器构成类铰接连接，当保护盖板往外翻转打开时，容器处于打开状态，当保护盖板往里闭合时，通过密封圈将开口结构盖住密封，使得容器形成一个密闭空间。

2.根据权利要求1所述的一种可隔绝外界气氛的存储装置，其特征在于：所述的容器整体结构呈圆柱状，容器的外周设置有安装法兰，开口结构与底部凹腔体结构相对相通。

3.根据权利要求1所述的一种可隔绝外界气氛的存储装置，其特征在于：所述的保护盖板呈椭圆形状，与开口结构的形状相匹配。

4.根据权利要求1所述的一种可隔绝外界气氛的存储装置，其特征在于：所述的保护盖板外表面的上部设置有配重块基座，用以安装配重块，保护盖板外表面的底部设置有固定基座，用以与连接组件连接。

5.根据权利要求1或4所述的一种可隔绝外界气氛的存储装置，其特征在于：所述的连接组件包括固定座、转轴和转轴座，其中固定座安装在容器上的安装法兰底端，转轴座一端安装在保护盖板上的固定基座上，另外一端通过转轴与固定座连接，使得保护盖板与容器上的安装法兰构成可往外翻转打开和往里转动闭合的类铰接连接。

6.一种可隔绝外界气氛的存储装置的隔绝保护方法，其特征在于：所述的保护方法包括以下操作步骤：

（1）装载受保护材料：将防氧化保护装置以及制备完成的受保护材料从带惰性气体保护的手套箱转移至真空腔内，将受保护材料水平放置在容器凹腔体内，将保护盖板的密封圈与容器开口结构的前端面贴合，然后对真空腔抽真空，抽真空时，容器与保护盖板形成的封闭腔体也被抽真空；

（2）密封受保护材料：真空腔抽真空结束后，关闭抽真空接口，真空腔内充入空气至大气常压，充入空气时，容器与保护盖板形成的封闭腔体处于真空状态，真空腔内压强随空气充入逐渐增大，保护盖板内外侧的压差使得保护盖板被压紧，实现保护盖板的自动吸合，由于有密封圈的密封作用，空气未能进入封闭腔体，即受保护材料未接触空气；

（3）受保护材料的转移和存储：将可隔绝外界气氛的存储装置从真空腔体取出，此时保护盖板吸合在容器开口结构表面，隔绝了受保护材料与外界气氛直接接触，可对受保护材料的转移；

（4）保护盖板的自动开启：将装载有受保护材料的可隔绝外界气氛的存储装置通过安装法兰安装在与之配套的工作管道上，通过工作管道抽真空，当保护盖板内外两侧压力平衡时，由于容器的开口结构是上厚下薄，并且保护盖板的上端安装有配重块，由于倾斜面和配重块的设计相配合的，在重力作用下，保护盖板能绕连接组件的转轴往外翻转自动开启，此时，束流管道内是真空状态，空气成分极少，对受保护材料的影响作用极低。

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