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Bestrahlungsanlage mit radioaktiver Strahlungsquelle Die Erfindung
bezieht sich auf eine Bestrahlungsanlage mit einer Bestrahlungskammer, die sich
innerhalb einer Abschirmmasse befindet und eine radioaktive Strahlungsquelle enthält,
die permanent in der Bestrahlungskammer angeordnet ist und auch während des Beschickens
und Entleerens der Bestrahlungskammer in derselben verbleibt, wobei sich in der
Abschirmmasse ein seine Richtung ändernder Kanal befindet, durch den die zu bestrahlenden
Objekte zur Bestrahlungskammer und von der Bestrahlungskammer fort transportiert
werden, derart, daß die Strahlung keinen Austrittsweg aus der Abschirmmasse herausfindet.
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Wenn bei wissenschaftlichen Experimenten oder industriellen Prozessen
Objekte mit einer stark radioaktiven, gefährlichen Strahlenquelle bestrahlt werden
sollen, ist es erforderlich, eine Bestrahlungsanlage zu verwenden, bei der sich
jedes Objekt in eine innerhalb einer Abschirmungsmasse angeordnete und die Strahlungsquelle
enthaltende Bestrahlungskammer bringen läßt, ohne daß in der Abschirmungsmasse ein
Spalt entsteht, durch den hindurch Strahlung nach außen hinaustreten kann. Diese
Forderung führt dazu, daß bei den bisherigen Bestrahlungsanlagen außerordentlich
enge Herstellungstoleranzen eingehalten werden müssen, da die Strahlung schon durch
sehr enge Spalte leicht hindurchtreten kann. Darüber hinaus muß bei den bisherigen
Bestrahlungsanlagen im allgemeinen ein Sicherungssystem vorgesehen sein, durch das
eine gefahrbringende Fehlbedienung der Anlage verhindert wird. Beide vorgenannten
Tatsachen führen zu außerordentlich hohen Kosten bei der Herstellung einer Bestrahlungsanlage.
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Um enge Herstellungstoleranzen zu vermeiden und trotzdem das Austreten
von Strahlen durch Spalte zu verhindern, ist es bereits bekannt (deutsche Auslegeschrift
1132 260, französische Patentschriften 1 278 396, 1 309 035 und 1 190 055,
1. Zusatzpatentschrift 74 668 zur französischen Patentschrift 1190 055, USA.-Patentschrift
2 968 734), die Spalte labyrinthartig auszubilden oder, wenn die Spalte als Zugangsbahnen
zur Zuführung von zu bestrahlenden Gegenständen zu der Strahlungsquelle dienen sollen,
diese gekrümmt oder kurvenförmig auszubilden, so daß die Strahlung keinen geradlinigen
Austrittsweg zur Außenseite der Abschirmungsmasse findet.
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Die Bewegung der zu bestrahlenden Gegenstände durch die gekrümmten
Spalte oder Kanäle zu der Bestrahlungsquelle hin oder wieder von ihr weg ist bei
den bekannten Einrichtungen konstruktiv schlecht durchzuführen, weil die Bewegungsbahnen
zickzackim oder schlangenförmig hin und her verlaufen. Außerdem ist es bei diesen
Bahnen praktisch unmöglich, in bekannter Weise zwischen den zu bestrahlenden Gegenständen
Abschirmblöcke mitlaufen zu lassen, welche die Zuführungsspalte oder -kanäle strahlungsdicht
verschließen. Würden bei solchen unregelmäßig gekrümmten Zuführungsbahnen Abschirmblöcke
mitlaufen, so müßten diese einen beträchtlichen Abstand zu den Seitenwandungen haben,
damit sie nicht an den Krümmungspunkten der Bahn an den Seitenwänden des Kanals
festklemmen. Es verbleibt also immer ein verhältnismäßig großer Spalt, so daß die
Austrittsd'ämmpfüng der Strahlung verhältnismäßig schlecht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungsanlage
zu schaffen, welche diese Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht aufweist und
vor allem eine wirksame Abschirmung der Strahlung gewährleistet, ohne daß enge Fertigungstoleranzen
eingehalten werden müssen und ohne daß komplizierte mechanische Mittel zum Transport
der zu bestrahlenden Mittel durch die Kanäle zu der Bestrahlungsquelle hin und von
dieser weg erforderlich sind.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei der eingangs
genannten Bestrahlungsanlage dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Kanal die Form
eines geschlossenen Kreises aufweist, daß die Bestrahlungszone und die Beschickungszone
für die zu bestrahlenden Objekte an diametral gegenüberliegenden
Punkten
der Kanalbahn angeordnet sind, und daß in dem Kanal mit den zu bestrahlenden Objekten
transportierbare, eine Dämpfung der Strahlung bewirkende Abschirmblöcke angeordnet
sind.
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Die Lösung gemäß der Erfindung stellt eine äußerst einfache Art der
Beschickung der Bestrahlungskammer dar. Sie läßt sich konstruktiv leicht verwirklichen,
da -zur Beförderung der Objekte auf der Kreisbahn in den Kanälen lediglich Drehlager
erforderlich sind, .die sich ohne jede Schwierigkeit mit engen Toleranzen herstellen
lassen. Dadurch ergibt sich eine ruhige Bewegung, für die wegen der geringen Reibungsverluste
in dem Drehlager eine äußerst geringe Antriebsleistung erforderlich ist. Aber auch
dann, wenn das zu bestrahlende Material eine Flüssigkeit ist, ergeben sich wesentliche
Vorteile, weil in einem solchen Fall ganz einfach ein gleichmäßig gekrümmtes Rohr,
wie es handelsüblich ist, durch die runden Kanäle gezogen oder geschoben werden
kann, und außerdem gewährleistet ein solches Rohr eine gleichmäßige, im wesentlichen
wirbelfreie Strömung mit geringem Strömungswiderstand, so daß dadurch die Antriebsleistung
wieder gering ist. Das zu bestrahlende Material kann auch körniges oder staubförmiges
Material sein, und für ein solches Material ist es wesentlich, daß die zu durchlaufende
Bahn keine Ecken, Krümmungen od. dgl. aufweist, in denen sich das Material festsetzen
kann, so daß der Kanal verstopft wird. Grundlegend für die Erfindung ist also, daß
der Kanal zur Zuführung der zu bestrahlenden Gegenstände oder Materialien die Form
eines geschlossenen Kreises aufweist.
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Die Lösung gemäß der Erfindung wird dann noch verbessert, wenn in
dem Kanal mit den zu bestrahlenden Objekten transportierbare, eine Dämpfung der
Strahlung bewirkende Abschirmblöcke angeordnet sind. Wegen des Drehlagers, das sich
in der bereits erläuterten Weise sehr einfach mit geringen Toleranzen herstellen
läßt, ist die Führung der mit den zu bestrahlenden Objekten mitlaufenden Abschirmblöcke,
die in der Regel schwer sind, äußerst exakt, so daß auch die Passung der Abschirmblöcke
in den Kanal äußerst eng sein kann. Wegen der geringen Reibungsverluste eines Drehlagers,
das z. B. ein Kugel- oder Walzenlager sein kann, fallen die Vorteile hinsichtlich
der geringen erforderlichen Antriebsleistung zum Transport der Objekte und der Abschirmblöcke
in einem solchen Fall besonders ins Gewicht. Wegen der engen Toleranzen besteht
für die Strahlung nur eine äußerst geringe Möglichkeit zum Entweichen, so daß die
sich ergebende Dämpfung äußerst hoch ist. Außerdem ist die Bedienung einfach, da
die Beschickung an einer Stelle und kontinuierlich erfolgen kann. Die grundlegenden
Vorteile der Erfindung ergeben sich bereits allein auf Grund der Kreisförmigkeit
des Beschickungskanals, bei Verwendung der Abschirmblöcke ergeben sich zusätzliche
Vorteile. Reicht die gewünschte Dämpfung auch ohne Verwendung von Abschirmblöcken
aus, so können die Vorteile der Erfindung auch ohne Verwendung der Abschirmblöcke
ausgenutzt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können innerhalb des Kanals
Fördermittel vorgesehen sein, die den Transport der zu bestrahlenden Objekte von
der Beschickungsstelle zur Bestrahlungskammer und wieder zurück besorgen. Gemäß
einer anderen Weiterbildung der Erfindung können diese Fördermittel eine Anzahl
aufeinanderfolgender Kammern aufweisen, die jeweils durch Abschirmblöcke voneinander
getrennt sind. Außerdem sieht die Erfindung eine Ausführungsform vor, bei der innerhalb
des Kanals Rohrleitungen vorgesehen sind, die zum Transport von zu bestrahlenden
flüssigen oder gasförmigen Stoffen dienen. In diesem Fall kann auf die Abschirmblöcke
auch verzichtet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in größeren
Einzelheiten an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellt dar F i g. 1
schematisch die Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform der Bestrahlungsanlage
gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein Detail der F i g.1 im größeren Maßstab, F i g.
3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 der F i g. 2. Bei der zeichnerisch dargestellten
Bestrahlungsanlage befindet sich im Innern einer Abschirmungsmasse 12 (die aus Beton
oder einem anderen geeigneten Material besteht) eine Bestrahlungskammer 13, in welcher
Bestrahlungsprozesse durchgeführt werden sollen. Die Abschirmungsmasse 12 ist dabei
zweckmäßigerweise an Ort und Stelle in einem Stück um die Bestrahlungskammer herum
aufgebaut (z. B. gegossen). In der Bestrahlungskammer ist eine Strahlenquelle angeordnet,
die in dem zeichnerisch - dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei Strahlungsteilquellen
11 besteht. Die Teilquellen 11 sind durch rohrartige Kanäle, die nach außen hin
verschlossen sind und die vorzugsweise einen gekrümmten Verlauf aufweisen, hindurch
in die Bestrahlungskammer 13 gebracht. Dies ist in F i g.1 und 3 schematisch angedeutet.
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Die Bestrahlungsobjekte werden durch einen tunnelartigen Kanal, der
im wesentlichen in einer Horizontalebene liegt, zur Bestrahlungskammer 13 transportiert
bzw. von der Bestrahlungskammer 13 wieder forttransportiert. Der Kanal 14 kann jede
gewünschte Querschnittsform aufweisen, wobei ein rechteckiger Querschnitt sich normalerweise
in der Herstellung am billigsten stellt. Der Bestrahlungskammer 13 etwa diametral
gegenüberliegend, schneidet der Kanal 14 teilweise die Außenwandung der Abschirmungsmasse
12. Dadurch ergibt sich an der Außenseite der Abschirmungsmasse 12 eine Bedienungsstelle
15, die es ermöglicht, Bestrahlungsobjekte in den Kanal 14 zum Zweck des
Transportes zur Bestrahlungskammer 13 einzusetzen oder bestrahlte, von der Bestrahlungskammer
13 forttransportierte Objekte wieder zu entnehmen.
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Innerhalb des Kanals 14 ist dabei zweckmäßigerweise ein im Grundriß
kreisförmiger oder kreisabschnittförmiger Träger 16 angeordnet, der längs des Kanals
14 beweglich ist und der den Transport der zu bestrahlenden Objekte innerhalb des
Kanals übernimmt. Der Träger 16 ist dabei zweckmäßigerweise mit zusätzlichen Abschirmungsblöcken
17 versehen, die in Abständen längs des Trägers angeordnet sind und die einer zusätzlichen
Abschirmung und Dämpfung der von der Bestrahlungskammer 13 aus in den Kanal 14 eintretenden
Strahlung dienen. Zwischen den Abschirmungsblöcken 17 befinden sich Arbeitskammern
18, in die die zu bestrahlenden Objekte eingelegt werden können. Wegen des gekrümmten
Verlaufs des Kanals 14, durch den an sich schon ein Austritt der Strahlung
von der Bestrahlungskammer 13 aus zur Außenseite der Abschirmungsmasse 12 (d. h.
ein Austritt der Strahlung an der Bedienungsstelle
15) praktisch
vollständig vermieden wird, braucht die Passung der Blöcke 17 innerhalb des Kanals
14 nur näherungsweise zu sein.-Die vorangehend beschriebene Anordnung des Kanals
14 und des mit den Abschirmungsblöcken 17 versehenen Trägers 16 innerhalb des Kanals
14 gewährleistet, daß sich die Anlage in jeder Position des Trägers 16 im »sicheren«
Zustand befindet, d. h. in einem Zustand, bei dem keine Strahlung nach außen gelangen
kann. Dadurch ist es nicht notwendig, die Strahlungsteilquellen 11 in eine abgeschirmte
Sicherheitslage zurückzuziehen, wenn ein zu bestrahlendes Objekt in die Bestrahlungskammer
eingelegt oder aus der Bestrahlungskammer wieder entnommen werden soll. Weiterhin
ist zum Beschicken oder Entleeren der Bestrahlungskammer auch kein Öffnen der Bestrahlungskammer
notwendig, so daß das bislang bei Bestrahlungsanlagen regelmäßig erforderliche Verblockungssystem
entfällt. Die Strahlenquelle kann während sämtlicher Betriebsstufen während eines
Bestrahlungsprozesses (einschließlich der Stufen der Beschickung und Entleerung
der Bestrahlungskammer) stets an Ort und Stelle verbleiben.
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Falls gewünscht, .können in den Arbeitskammern 18, die zwischen den
Abschirmungsblöcken 17 im Träger 16 gebildet sind, austauschbare Behälter oder Schalen
zur Aufnahme der zu bestrahlenden Objekte vorgesehen sein.
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Im übrigen können an der vorangehend beschriebenen Anlage noch Modifikationen
vorgenommen werden. Beispielsweise kann der durchgehende Träger 16 durch eine Serie
von kurzen Einzelträgern ersetzt sein, die zum Zweck des Beschickens und Erstleerens
der Bestrahlungskammer 13 jeweils unabhängig voneinander aus dem Kanal 14 herausgenommen
werden können. Zweckmäßig sind dabei die Abschirmungsblöcke 17 zwischen den kurzen
Einzelträgern angeordnet, so daß jeder Einzelträger etwa den vorangehend erläuterten
Arbeitskammem 18 entspricht.
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Weiterhin können Rohre durch den Kanal 14 hindurchgelegt werden, wenn
ein Strom einer Flüssigkeit oder eines Gases (oder eines z. B. in feinster Verteilung
pneumatisch geförderten Materials) in der Bestrahlungskammer 13 behandelt werden
soll. Dabei können diese Rohre ohne weiteres auch auf dem Träger 16 verlegt sein,
wobei sich die Abschirmungsblöcke 17 in einfacher Weise zur Befestigung und Halterung
der Rohre heranziehen lassen.
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Im übrigen kann innerhalb des Kanals 14 an Stelle des Trägers
16 auch eine üblich aufgebaute endlose Fördereinrichtung angeordnet werden,
die mit einer an der Bedienungsstelle außerhalb der Abschirmungsmasse befindlichen
Beschickungs- und Endnahmeeinrichtung zusammenwirkt und einen kontinuierliehen Durchgang
des zu bestrahlenden Materials durch die Bestrahlungskammer hindurch ermöglicht..
Dabei kann es zur Erhöhung der Sicherheit zweckmäßig sein, die Fördereinrichtung
in Intervallen zusätzlich mit geeigneten Abschirmungsblöcken zu beschicken, die
zusammen mit dem kontiuierlich geförderten Material transportiert werden.