CN111799011A - 一种γ放射源照射器及中转倒源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种γ放射源照射器及中转倒源装置，属于核技术应用技术领域；所述的照射器包括分体式屏蔽组件、光阑、快门、源棒和屏蔽塞。其中复合结构的屏蔽组件，兼顾了紧凑性和经济性，使得照射器规格较小，提高射线利用率。本发明γ放射源照射器利用源仓、束流通道和光阑配合，抑制杂散γ射线，保证束流品质；光阑兼具应急屏蔽功能；源棒、源通道和屏蔽塞配合，实现了现场装源；本发明的照射器提具备结构紧凑、辐射安全性好、束流品质较高和具备现场装源功能。
Description
技术领域
本发明属于核技术应用技术领域，具体涉及一种γ放射源照射器及中转倒源装置。
背景技术
γ射线是原子核能级跃迁退激时释放出的射线，有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制，γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。利用探测器监测γ射线强度，能够保证装置的安全性和实验数据的有效性。探测器使用前，需进行刻度或校准。点状γ放射源照射器是探测器校准实验的一种重要设备，具备放射源贮存、射线束准直及控制功能。照射器结构简易和冗余安全措施等都有利于提高照射器的本质安全性，由于辐射场强度与距离的平方呈反比，照射器结构紧凑，有利于提升源利用率。
现有的探测器校准用γ放射源照射器放射源置于铅屏蔽体，在放射源与准直口间设置一带喇叭口的球阀，通过球阀实现放射源的状态装换，其存在的不足在于：1)采用单一的铅体屏蔽，使得屏蔽较厚，牺牲了放射源的利用效率；2)若球阀故障，为维修带来极大不便。名称为“γ射线强源照射器”的中国专利(公开号：CN101447241B)，公开了一种γ放射源照射器，采用双层屏蔽体，内层重金属屏蔽体(如贫铀、钨合金)与外层铅屏蔽结合，减小照射器规格，提高放射源利用率，设计双快门结构，提高了装置的安全性，内层屏蔽体设置喇叭口，外层屏蔽体设置喇叭口，内层屏蔽体依靠轴承转动，外层屏蔽体依靠气缸做直线运动，两段喇叭口重合时，照射器开启，产生束流，该技术方案的不足在于：1)装置结构较为复杂，内层屏蔽体含轴承件，易损耗，维修和更换较为耗时；2)结构件多，经济成本较高；3)需在水下装源，有一定局限性，且过程较为繁琐，轴承等结构存在渗水的风险，影响装置长期可靠性。可见，现有的γ放射源照射器在安全性、经济性、可靠性和方便性等都存在不足，给照射器的长期使用带来了不便。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种安全性好、结构简单且成本低的γ放射源照射器及中转倒源装置。
为达此目的，本发明具体采用如下技术方案：
一种γ放射源照射器，其特征在于，所述的γ放射源照射器包括分体式屏蔽组件、光阑、快门、源棒、和屏蔽塞；
所述的屏蔽组件外形为平放的倒角圆柱体，该屏蔽组件包括通过螺栓连接的后屏蔽体和前屏蔽体；所述的屏蔽组件于水平方向中部贯通，从后到前分别设有源通道、源仓和束流通道；所述的屏蔽塞从屏蔽组件的后端封堵源通道；所述的源棒置于源通道和源仓中；所述的快门置于前屏蔽体中；所述的光阑置于前屏蔽体外侧，与前屏蔽体相接；所述的束流通道为锥形，顶点与源仓的中心重合；所述的屏蔽组件、源通道、源仓、束流通道、快门和光阑于水平方向轴线重合；
所述的源棒包括源包壳、源棒杆、设置于源棒杆后端内侧的内螺纹和设置于源棒杆后端外侧的外螺纹，所述的源包壳至于源棒杆的前端；所述的源棒依靠外螺纹固定在源通道上；所述的源包壳为不锈钢质，内放置有放射源，放射源的中心与源仓重合；所述的外螺纹和内螺纹为反丝结构。
进一步，所述的光阑的上部有金属杆，通过金属杆及照射器上部的电机驱动光阑在竖直方向运动；所述的光阑材质为钨合金，具有非对称结构，下部呈“L”型结构；
进一步，所述的后屏蔽体的外壳为不锈钢，内芯为铅；；所述的前屏蔽体为不锈钢外壳、钨合金内芯。
进一步，所述的快门的下端有金属杆，与照射器下部的电机连接，电机通过金属杆驱动快门转动，实现放射源的开启和屏蔽。
进一步，所述的快门为钨合金球阀。
进一步，所述的源仓为球形结构；所述的源仓和束流通道的壁为低原子序数的铝合金。
本发明还提供了一种适用于前述γ放射源照射器的中转倒源装置，其特征在于，所述的中转倒源装置包括推杆、中转容器屏蔽体及开设于所述中转容器屏蔽体内的通孔。
进一步，所述的中转容器屏蔽体为圆柱体形，通孔的中轴线与中转容器屏蔽体的中轴线重合；所述的推杆可沿着通孔移动。
进一步，所述的推杆前端设有与源棒的内螺纹相匹配的外螺纹；推杆的后端为手柄，使得操作人员可操作推杆；推杆手柄的前端有屏蔽块，用于遮挡通孔，以阻挡辐射。
本发明的γ放射源照射器具有如下有益效果：
本发明的γ放射源照射器采用源仓、束流通道和光阑配合，抑制杂散γ射线，保证束流品质；光阑兼具应急屏蔽功能；源棒、源通道和屏蔽塞配合，实现了现场装源；复合结构的屏蔽组件，兼顾紧凑性和经济性，使得照射器规格较小，提高射线利用率；因此，本发明提供了一种具备结构紧凑、辐射安全性好、束流品质较高和具备现场装源功能的照射器。
附图说明
图1是本发明提供的一种γ放射源照射器示意图；
图2是本发明提供的源棒示意图；
图3是本发明中转倒源装置及现场装源示意图；
图1中，1.后屏蔽体 2.屏蔽塞 3.源仓 4.源棒 5.放射源 6.前屏蔽体 7.束流通道 8.光阑 9.快门 10.屏蔽块 11.源通道 12.源包壳 13.源棒杆 14内螺纹 15.外螺纹 16.中转容器屏蔽体 17.推杆。
具体实施方式
下面参照附图及实施例对本发明进行更全面的描述。以下实施例仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。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1-2所示，一种γ放射源照射器，所述的γ放射源照射器包括分体式屏蔽组件、光阑8、快门9、源棒4和屏蔽塞2；
所述的屏蔽组件外形为平放的倒角圆柱体，该屏蔽组件包括通过螺栓连接的后屏蔽体1和前屏蔽体6；所述的屏蔽组件于水平方向中部贯通，从后到前分别设有源通道11、源仓3和束流通道7；所述的屏蔽塞2从屏蔽组件的后端封堵源通道11；所述的源棒4置于源通道11和源仓3中；所述的快门9置于前屏蔽体6中；所述的光阑8置于前屏蔽体6外侧，与前屏蔽体6相接；所述的束流通道7为锥形，顶点与源仓3的中心重合；所述的屏蔽组件、源通道11、源仓3、束流通道7、快门9和光阑8于水平方向轴线重合；
所述的源棒4包括源包壳12、源棒杆13、设置于源棒杆13后端内侧的内螺纹14和设置于源棒杆13后端外侧的外螺纹15，所述的源包壳12至于源棒杆13的前端；所述的源棒4依靠外螺纹15固定在源通道11上；所述的源包壳12为不锈钢质，内放置有放射源，放射源的中心与源仓3重合；所述的外螺纹15和内螺纹14为反丝结构。
进一步，所述的光阑8的上部有金属杆，通过金属杆及照射器上部的电机驱动光阑8在竖直方向运动；所述的光阑8材质为钨合金，具有非对称结构，下部呈“L”型结构；
进一步，所述的后屏蔽体1的外壳为不锈钢，内芯为铅；所述的前屏蔽体6为不锈钢外壳、钨合金内芯。
进一步，所述的快门9的下端有金属杆，与照射器下部的电机连接，电机通过金属杆驱动快门9转动，实现放射源的开启和屏蔽。
进一步，所述的快门9为钨合金球阀。
进一步，所述的源仓3为球形结构；所述的源仓3和束流通道7的壁为低原子序数的铝合金。
如图3所示，本发明还提供一种适用于前述γ放射源照射器的中转倒源装置，所述的中转倒源装置包括推杆17、中转容器屏蔽体16及开设于所述中转容器屏蔽体16内的通孔。
进一步，所述的中转容器屏蔽体16为圆柱体形，通孔的中轴线与中转容器屏蔽体16的中轴线重合；所述的推杆17可沿着通孔移动。
进一步，所述的推杆17前端设有与源棒4的内螺纹14相匹配的外螺纹；推杆17的后端为手柄，使得操作人员可操作推杆17；推杆17手柄的前端安装有尺寸大于中转容器屏蔽体16通孔的屏蔽块10，用于遮挡通孔，以阻挡辐射。
实施例1
本实施例中，针对1万居里的钴源(I类)说明照射器的结构和现场装源步骤。第一组独权及其从权
放射源的规格为Φ4cm×4cm；球形源仓3的半径为4cm；束流通道7的锥角为7°；后屏蔽体1为5mm的不锈钢和27cm厚的铅；前屏蔽体6为5mm的不锈钢和20cm厚的钨合金；快门9为钨合金球阀、直径6cm；屏蔽塞2为钨合金、厚度20cm。源仓3和束流通道7的壁为3mm的铝合金。光阑8为钨合金材质，厚度8cm，下部凸起处厚度15cm。
源棒4的源棒杆13为钨合金，规格Φ5cm×6cm，源包壳12为不锈钢，壁厚1mm，内径Φ4.2cm×4.2cm；中转容器16为钨合金，规格Φ40cm×40cm；推杆17为不锈钢材质，推杆17的后测有5cm后的钨合金挡块。
所述照射器的装源步骤为：
a)在热室将放射源装入源棒4，再将源棒装入中转容器屏蔽体16；
b)中转容器屏蔽体16放入货包中，运输至照射器现场；
c)将中转容器屏蔽体16与照射器对接，利用推杆17将源棒4，从源通道11推入照射器，转动推杆17，使得源棒4的外螺纹15与后屏蔽体1连接，继续转动推杆17，使得源棒4的内螺纹13与推杆17脱离；
d)取出推杆5，移开中转容器屏蔽体16，将屏蔽塞2放入源通道11，现场装源完成。
(注：单位时间内的辐射强度的量，通常以剂量率表示，单位μSv/h)
经过上述实施后，放射源贮存状态下，照射器表面的剂量率约为20μSv/h，为安全值，人员可靠近照射器操作；照射器的光阑8的出口处的剂量率40μGy(Air)/s，较单一结构铅屏蔽体，剂量率增大约60％，即放射源利用率增大约60％；依靠电机，转动快门9，可实现放射源的关闭和开启；放射源开启状态下，距源30cm-800cm处，剂量率对平方反比的最大偏离约4.7％，满足“标准”场要求(≤5％)；假设快门9故障，利用光阑8上方的电机将光阑8拉起，照射器外部、光阑8外层的剂量率约为100μSv/h，人员可短时间靠近照射器，进行维修；中转容器16的外部剂量率约为40μSv/h，推杆5处的剂量率约为200μSv/h，装源过程中，人员操作时间约15min，受照射剂量约为50μSv，远小于单次医学CT检测的收照剂量2000μSv。
Claims (9)
1.一种γ放射源照射器，其特征在于，所述的γ放射源照射器包括分体式屏蔽组件、光阑(8)、快门(9)、源棒(4)和屏蔽塞(2)；
所述的屏蔽组件外形为平放的倒角圆柱体，该屏蔽组件包括通过螺栓连接的后屏蔽体(1)和前屏蔽体(6)；所述的屏蔽组件于水平方向中部贯通，从后到前分别设有源通道(11)、源仓(3)和束流通道(7)；所述的屏蔽塞(2)从屏蔽组件的后端封堵源通道(11)；所述的源棒(4)置于源通道(11)和源仓(3)中；所述的快门(9)置于前屏蔽体(6)中；所述的光阑(8)置于前屏蔽体(6)外侧，与前屏蔽体(6)相接；所述的束流通道(7)为锥形，顶点与源仓(3)的中心重合；所述的屏蔽组件、源通道(11)、源仓(3)、束流通道(7)、快门(9)和光阑(8)于水平方向轴线重合；
所述的源棒(4)包括源包壳(12)、源棒杆(13)、设置于源棒杆(13)后端内侧的内螺纹(14)和设置于源棒杆(13)后端外侧的外螺纹(15)，所述的源包壳(12)至于源棒杆(13)的前端；所述的源棒(4)依靠外螺纹(15)固定在源通道(11)上；所述的源包壳(12)为不锈钢质，内放置有放射源，放射源的中心与源仓(3)重合；所述的外螺纹(15)和内螺纹(14)为反丝结构。
2.根据权利要求1所述的γ放射源照射器，其特征在于，所述的光阑(8)的上部有金属杆，通过金属杆及照射器上部的电机驱动光阑(8)在竖直方向运动；所述的光阑(8)材质为钨合金，具有非对称结构，下部呈“L”型结构。
3.根据权利要求1所述的γ放射源照射器，其特征在于，所述的后屏蔽体(1)的外壳为不锈钢，内芯为铅；所述的前屏蔽体(6)为不锈钢外壳、钨合金内芯。
4.根据权利要求1所述的γ放射源照射器，其特征在于，所述的快门(9)的下端有金属杆，与照射器下部的电机连接，电机通过金属杆驱动快门(9)转动，实现放射源的开启和屏蔽。
5.根据权利要求1所述的γ放射源照射器，其特征在于，所述的快门(9)为钨合金球阀。
6.根据权利要求1所述的γ放射源照射器，其特征在于，所述的源仓(3)为球形结构；所述的源仓(3)和束流通道(7)的壁为低原子序数的铝合金。
7.一种适用于前述权利要求1-6任一项所述的γ放射源照射器的中转倒源装置，其特征在于，所述的中转倒源装置包括推杆(17)、中转容器屏蔽体(16)及开设于所述中转容器屏蔽体(16)内的通孔。
8.根据权利要求7所述的中转倒源装置，其特征在于，所述的中转容器屏蔽体(16)为圆柱体形，通孔的中轴线与中转容器屏蔽体(16)的中轴线重合；所述的推杆(17)可沿着通孔移动。
9.根据权利要求7所述的中转倒源装置，其特征在于，所述的推杆(17)前端设有与源棒(4)的内螺纹(14)相匹配的外螺纹；推杆(17)的后端为手柄，使得操作人员可操作推杆(17)；推杆(17)手柄的前端有屏蔽块(10)，用于遮挡通孔，以阻挡辐射。
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