CN111883281A

CN111883281A - 样品承载工具

Info

Publication number: CN111883281A
Application number: CN202010756163.8A
Authority: CN
Inventors: 王硕; 张亚东; 郭玥; 张伟坚; 李保青
Original assignee: China Institute of Atomic of Energy
Current assignee: China Institute of Atomic of Energy
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2020-07-31
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2040-07-31
Also published as: CN111883281B

Abstract

本发明公开了一种样品承载工具，样品承载工具由抗辐照材料制成，样品承载工具包括：承载主体，用于承载样品；输送结构，连接在承载主体上，输送结构具有手持位置，操作手持位置以控制输送结构将承载主体放入或取出辐照孔道，手持位置始终位于辐照孔道的开口的侧方。本发明的技术方案能够使操作人员始终位于辐照孔道的开口的侧方，避免正对辐照孔道的开口，从而减小操作人员的受照剂量。

Description

样品承载工具

技术领域

本发明涉及样品辐照辅助工具技术领域，具体涉及一种样品承载工具。

背景技术

研究堆是指主要用来作为中子源的核反应堆。为了充分利用研究堆产生的中子，需要在研究堆内设置辐照孔道，将样品放入至辐照孔道的内部进行辐照。

在现有技术中，操作人员通常需要正对辐照孔道的开口进行放入或取出样品操作。由于辐照孔道能够将堆芯产生的中子、γ射线引出至辐照孔道的开口处，这样就会严重增加操作人员的受照剂量，对其产生较大危害。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的样品承载工具。

本发明提供了一种样品承载工具，样品承载工具由抗辐照材料制成，样品承载工具包括：承载主体，用于承载样品；输送结构，连接在承载主体上，输送结构具有手持位置，操作手持位置以控制输送结构将承载主体放入或取出辐照孔道，手持位置始终位于辐照孔道的开口的侧方。

进一步地，抗辐照材料包括含有短半衰期放射性核素和/或稳定核素的材料。

进一步地，抗辐照材料包括木材和/或铝材。

进一步地，输送结构包括多个依次连接的输送件，相邻的两个输送件可相对转动，在辐照孔道的开口的侧方将多个输送件逐段送入辐照孔道以放入承载主体或逐段拉出辐照孔道以取出承载主体，手持位置随着该过程在多个输送件上发生变化。

进一步地，相邻的两个输送件可相对转动至两者的夹角小于等于90度。

进一步地，各输送件呈杆状，相邻的两个输送件的端部转动连接。

进一步地，相邻的两个输送件枢转连接。

进一步地，还包括：连接结构，固定设置在承载主体上，位于多个输送件整体端部的输送件与连接结构转动连接。

进一步地，输送件与连接结构枢转连接。

进一步地，承载主体具有内腔，样品承载工具还包括：至少一个分隔件，设置在内腔内，并将内腔分隔为至少两个容置腔，各容置腔分别用于容置样品，各容置腔具有能够与辐照孔道连通的开口。

应用本发明的技术方案，样品承载工具由抗辐照材料制成，从而使样品承载工具不受辐照影响。输送结构的手持位置始终位于辐照孔道的开口的侧方。操作人员操作手持位置以控制输送结构将承载主体放入或取出辐照孔道。上述结构可以使操作人员始终位于辐照孔道的开口的侧方，避免正对辐照孔道的开口，从而减小操作人员的受照剂量，使操作人员的受照剂量符合相应规定限值，从而减小对其产生的危害，能够更加安全地对样品进行放入或取出辐照孔道的操作。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本发明的实施例一的样品承载工具的结构示意图；以及

图2是根据本发明的实施例二的样品承载工具的结构示意图。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

附图标记说明：

10、承载主体；11、容置腔；20、输送结构；21、输送件；30、连接结构；40、分隔件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

辐照孔道内部形成受照区域，无论样品还是携带样品的工具进入该受照区域后均有可能被活化变为具有放射性的物品。如果携带样品的工具被活化为放射性物品，无法再进行重复使用，并且会使辐照后的样品的后续操作更加困难，也容易对操作人员产生危害。

因此，为了避免上述问题，实施例一的样品承载工具由抗辐照材料制成，从而使样品承载工具进入受照区域后不会被活化，或者，即使被活化也会快速完成衰变以使其放射性降到极低水平、甚至消失，样品承载工具不受辐照影响，能够重复使用，也有利于样品取出后的后续操作，并且更加安全。

需要说明的是，上述抗辐照材料含有的主要核素为短半衰期放射性核素和/或稳定核素。其中，短半衰期放射性核素的半衰期较短(半衰期通常小于3min)，被活化后产生的放射性能够快速完成衰变，不会因为被活化而产生不必要的照射贡献。而稳定核素则不会被活化。

在本实施例中，样品承载工具加工所使用的抗辐照材料全部为铝材。铝材含有的主要核素为²⁷Al，²⁷Al为稳定核素，不会被活化。具体地，铝材为6061铝合金，6061铝合金含有的主要核素为²⁷Al，除此之外，6061铝合金还含有²⁸Al(6061铝合金中含有少量的Mg，Mg被活化衰变后的产物为²⁸Al)，²⁸Al为短半衰期放射性核素，其半衰期为2.2min，即过5个半衰期左右就可将放射性降到极低水平。此外，6061铝合金的纯度较好，不会引入很多其他杂质，降低了其它杂质被活化的风险。同时，6061铝合金的强度和耐腐蚀性较好，使用6061铝合金加工形成的样品承载工具的使用寿命更长。

当然，作为抗辐照材料的铝材不限于6061铝合金，在其他实施方式中，铝材也可以使其他类型的铝合金或纯铝，只要保证主要含有的核素为稳定核素或短半衰期放射性核素、并且强度能够满足样品承载工具正常使用要求即可。

此外，抗辐照材料也不限于铝材，在其他实施方式中，抗辐照材料也可以为木材。具体地，木材含有的主要核素为¹H和¹²C，¹H和¹²C均为稳定核素，不会被活化。木材便于加工，也较为坚固耐用，但是相比于铝材来说，木材的使用寿命相对较低。

除了上述铝材和木材，抗辐照材料也可以为主要含有的核素为稳定核素或短半衰期放射性核素、能够加工为实体结构且强度能够满足样品承载工具正常使用要求的其他类型的材料，例如，抗辐照材料还可以为铅材。

辐照孔道包括水平辐照孔道和垂直辐照孔道。其中，水平辐照孔道从反应堆外穿过堆芯屏蔽层，直到接触到堆芯外围，水平辐照孔道与反应堆堆芯呈水平状态。实施例一的样品承载工具主要应用于水平辐照孔道。当然，在其他实施方式中，如果样品承载工具能够满足垂直辐照孔道及其相关作业对强度等参数的要求，样品承载工具也可以应用在垂直辐照孔道中。

如图1所示，实施例一的样品承载工具包括承载主体10和输送结构20。其中，承载主体10用于承载样品。输送结构20连接在承载主体10上。输送结构20具有手持位置。其中，手持位置指的是输送结构20上操作人员用手直接接触的位置，该位置可以是固定不变的，也可以使随着操作人员的动作发生变化的。无论手持位置是固定不变的还是变化的，手持位置应始终位于辐照孔道的开口的侧方。

操作人员操作手持位置以控制输送结构20将承载主体10放入或取出辐照孔道，在此过程中，操作人员始终位于辐照孔道的开口的侧方，避免正对辐照孔道的开口，从而减小操作人员的受照剂量，使操作人员的受照剂量符合相应规定限值，从而减小对其产生的危害，能够更加安全地对样品进行放入或取出辐照孔道的操作。

如图1所示，在实施例一的样品承载工具中，输送结构20包括多个依次连接的输送件21。相邻的两个输送件21可相对转动。样品承载工具还包括连接结构30。连接结构30固定设置在承载主体10上，位于多个输送件21整体端部的输送件21与连接结构30转动连接。

当水平辐照孔道开启后，操作人员站在水平辐照孔道的开口的侧方，先将承载主体10放置于水平辐照孔道的开口位置，手持输送结构20的最靠近承载主体10的输送件21(即位于多个输送件21整体靠近端部的输送件21)，此时该输送件21相对于承载主体10弯折一定角度。此后，由靠近承载主体10至远离承载主体10的方向依次推动各个输送件21，在此过程中，操作人员手持的输送件21相对于前一个输送件21弯折一定角度。上述操作可将多个输送件21逐段送入水平辐照孔道，进而实现将承载主体10放入水平辐照孔道进行辐照。待样品完成辐照后，操作人员再次站在水平辐照孔道的开口的侧方，依次拉出各个输送件21，从而将多个输送件21逐段拉出水平辐照孔道，进而实现将承载主体10取出水平辐照孔道。

上述输送结构20的多个相互可转动的输送件21的设计，能够实现操作人员位于水平辐照孔道的开口侧方，安全平稳地将样品送入水平辐照孔道内进行辐照，并安全平稳地将辐照后的样品取出水平辐照孔道。其中，由于最靠近承载主体10的输送件21与承载主体10上的连接结构30转动连接，只需将承载主体10放进水平辐照孔道的开口，操作人员可以直接在侧方开始推动各个输送件21，操作更加方便。当然，在其他实施方式中，也可以将最靠近承载主体的输送件与承载主体或其上连接结构之间固定连接。此时，则需要将承载主体和最靠近承载主体的一个输送件均放进水平辐照孔道的开口，才可以进行后续操作。

需要说明的是，手持位置指的是多个输送件21上操作人员用手直接接触的位置。因此，在本实施例中，手持位置随着多个输送件21送入或拉出的过程发生变化。

如图1所示，在实施例一的样品承载工具中，相邻的两个输送件21可相对转动至两者的夹角等于90度，这样可以使操作人员所处位置与水平辐照孔道的开口的朝向垂直，从而减小操作人员受照剂量。当然，在其他实施方式中，相邻的两个输送件也可相对转动至两者的夹角小于90度，此时，操作人员所处位置与水平辐照孔道的开口的朝向之间呈钝角，也就是操作人员位于水平辐照孔道的开口侧方且更加远离开口的位置，从而进一步减小操作人员受照剂量。此外，相邻的两个输送件可相对转动的角度范围不限于此，在其他实施方式中，输送件也可以只转动至与上一个输送件的反向延长线之间呈锐角的位置，不过此时需要保证该位置不处于从辐照孔道的开口引出的中子、γ射线的辐照范围。

如图1所示，在实施例一的样品承载工具中，各输送件21呈杆状，相邻的两个输送件21的端部转动连接。上述结构组成类似于折叠杆式长柄结构，体积更加小巧，更加便于运输和操作。另外，相邻的两个输送件21通过各自的端部进行连接，这样可以最大程度地利用各输送件21的长度。当然，输送件21的结构和连接方式不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，输送件也可以为其他结构，例如，输送件可以为板状结构，板状结构的板面沿竖直方向设置，这样便于相邻的两个板状结构之间的连接。此外，在其他实施方式中，相邻的两个输送件之间也可以是一个的端部与另一个的中部进行连接。

需要说明的是，图1只是本实施例的样品承载工具的示意图，其中示出的输送件21的数量并不是实际数量，输送件21的实际数量需要根据辐照孔道的长度及样品需要送入的深度要求进行选择。在本实施例中，杆状的输送件21的长度为0.5m至1m，多个输送件21和承载主体10的总长度需要满足水平辐照孔道的长度要求。

如图1所示，在实施例一的样品承载工具中，相邻的两个输送件21枢转连接，输送件21与连接结构30枢转连接。其中，枢转连接指的是两个部件之间通过一个转轴进行转动连接，这种实现转动的方式结构较为简单，更加便于控制。当然，相邻的两个输送件21可转动的连接方式不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，两个输送件之间也可以为偏心转动。

如图1所示，在实施例一的样品承载工具中，承载主体10具有内腔。样品承载工具还包括至少一个分隔件40。至少一个分隔件40设置在内腔内，并将内腔分隔为至少两个容置腔11。各容置腔11分别用于容置样品。各容置腔11具有能够与辐照孔道连通的开口，以便样品能够顺利进行辐照。

需要说明的是，图1只是本实施例的样品承载工具的示意图，其中示出的分隔件40和容置腔11的数量并不是实际数量。上述分隔件40和容置腔11的具体数量可以根据待辐照样品的种类、数量等需求进行设计，同时，各分隔件40的设置角度也可以根据待辐照样品的辐照角度需求进行设计，从而达到待辐照样品的放置要求，使辐照后样品符合客户要求。

在本实施例中，承载主体10呈盒状，由3mm厚的6061铝板组合焊接而成，其外形尺寸可以根据水平辐照孔道的内径进行相应设计。分隔件40为隔板，为6061铝合金材料。杆状的输送件21由6061铝管焊接枢转端头拼接而成。相邻的输送件21的枢转端头上设有穿设孔，同样为6061铝合金材料的转轴穿过两个穿设孔后进行铆接。因此，本实施例的样品承载工具无论从原材料获取、加工难易度上来讲都是较为便利且容易实现的。

如图2所示，实施例二的样品承载工具与实施例一的主要区别在于，输送结构20为一整体的杆状结构。杆状结构的一端与承载主体10固定连接，该杆状结构的另一端向辐照孔道的侧方弯折形成弯折杆段。该弯折杆段形成手持位置，此时手持位置可看作是固定不变的。

当水平辐照孔道开启后，先将承载主体10放置于水平辐照孔道的开口位置，操作人员站在水平辐照孔道的开口的侧方，手持弯折杆段带动样品承载工具的整体移动，从而将输送结构20和承载主体10送入水平辐照孔道。待样品完成辐照后，操作人员再次站在水平辐照孔道的开口的侧方，手持弯折杆段带动样品承载工具的整体向反方向移动，从而将输送结构20和承载主体10拉出水平辐照孔道。

实施例二的样品承载工具与实施例一的其他结构和工作原理相同，在此不再赘述。

需要说明的是，输送结构20不限于上述实施例一和实施例二中的形式，在其他实施方式中，输送结构也可以为其他能够实现操作人员在辐照孔道的开口的侧方进行操作的结构。例如，输送结构为一整体的具有弹性的杆状结构，杆状结构弯曲后能够实现操作人员在辐照孔道开口的侧方操作。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种样品承载工具，其特征在于，所述样品承载工具由抗辐照材料制成，所述样品承载工具包括：

承载主体(10)，用于承载样品；

输送结构(20)，连接在所述承载主体(10)上，所述输送结构(20)具有手持位置，操作所述手持位置以控制所述输送结构(20)将所述承载主体(10)放入或取出辐照孔道，所述手持位置始终位于所述辐照孔道的开口的侧方。

2.根据权利要求1所述的样品承载工具，其特征在于：

所述抗辐照材料包括含有短半衰期放射性核素和/或稳定核素的材料。

3.根据权利要求1所述的样品承载工具，其特征在于：

所述抗辐照材料包括木材和/或铝材。

4.根据权利要求1所述的样品承载工具，其特征在于：

所述输送结构(20)包括多个依次连接的输送件(21)，相邻的两个所述输送件(21)可相对转动，在所述辐照孔道的开口的侧方将多个所述输送件(21)逐段送入所述辐照孔道以放入所述承载主体(10)或逐段拉出所述辐照孔道以取出所述承载主体(10)，所述手持位置随着该过程在多个所述输送件(21)上发生变化。

5.根据权利要求4所述的样品承载工具，其特征在于：

相邻的两个所述输送件(21)可相对转动至两者的夹角小于等于90度。

6.根据权利要求4所述的样品承载工具，其特征在于：

各所述输送件(21)呈杆状，相邻的两个所述输送件(21)的端部转动连接。

7.根据权利要求4所述的样品承载工具，其特征在于：

相邻的两个所述输送件(21)枢转连接。

8.根据权利要求4所述的样品承载工具，其特征在于，还包括：

连接结构(30)，固定设置在所述承载主体(10)上，位于所述多个输送件(21)整体端部的所述输送件(21)与所述连接结构(30)转动连接。

9.根据权利要求8所述的样品承载工具，其特征在于：

所述输送件(21)与所述连接结构(30)枢转连接。

10.根据权利要求1所述的样品承载工具，其特征在于，所述承载主体(10)具有内腔，所述样品承载工具还包括：

至少一个分隔件(40)，设置在所述内腔内，并将所述内腔分隔为至少两个容置腔(11)，各所述容置腔(11)分别用于容置所述样品，各所述容置腔(11)具有能够与所述辐照孔道连通的开口。