DE19543503A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit energiereicher Strahlung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit energiereicher Strahlung, insbesondere mit Gammastrahlen.

Um die Atome bzw. Moleküle von Flüssigkeiten anzuregen, werden zur Erzielung bestimmter Wirkungen radioaktive Strahlen wie Gammastrahlen benutzt. Derartige Strahlen können Ionen oder freie Radikale bilden, die miteinander oder mit anderen Molekülen reagieren, so daß Veränderungen in der Zusammensetzung oder Struktur der Flüssigkeiten entstehen.

Flüssigkeiten können im Chargenbetrieb in geschlossenen Behältern für eine bestimmte Zeit der Gammastrahlung ausgesetzt werden, um die vorstehend erwähnte Wechselwir­ kung hervorzurufen. Durch den beim Chargenbetrieb notwendigen Behälterwechsel treten Stillstandszeiten auf, die sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit derartiger Ver­ fahren auswirken.

Hier setzt die Erfindung ein, der das Problem zugrundeliegt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, mit denen kontinuierlich bewegte Flüssigkeiten einer vorgebbaren Strahlendosis ausgesetzt werden können.

Das Problem wird für das Verfahren zum Bestrahlen der Flüssigkeiten mit energierei­ cher Strahlung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flüssigkeit in wenigstens einem strahlendurchlässigen möglichst dünnwandigen Rohr während der Einwirkung der Strah­ lung bewegt wird, daß die Fördergeschwindigkeit der Flüssigkeit in Abstimmung auf die Strahlenenergie (Quellenstärke) zur Erzielung einer Strahlendosis eingestellt wird und daß wenigstens ein Strahlendosimeter der Flüssigkeit vor Eintritt in den Einwirkungs­ bereich der Strahlung hinzugefügt, von der Flüssigkeit mit oder nahezu mit der Förder­ geschwindigkeit durch den Einwirkungsbereich mitgeführt und der Flüssigkeit nach dem Einwirkungsbereich zur Feststellung der Strahlendosis entnommen wird.

Dieses Verfahren erlaubt die Beeinflussung der Flüssigkeit durch die energiereiche Strahlung während eines kontinuierlichen Förderbetriebs, d. h. es treten keine Still­ standszeiten auf. Es wird folglich ein kontinuierliches Verfahren durchgeführt. Mit dem Strahlendosimeter kann festgestellt werden, ob die Einwirkungsdauer der Strahlung, d. h. die gewünschte oder verlangte Strahlendosis erreicht wird. Die gewünschte Strahlen­ dosis wird bei gegebener Strahlenenergie und gegebener Größe der Einwirkungszone durch die Höhe der Fördergeschwindigkeit der Flüssigkeit festgelegt. Die Dosimetrie kann mit einigen oder mehreren Dosimetern erfolgen, wobei eine Wiederholung unter entsprechender Anpassung der Fördergeschwindigkeit der Flüssigkeit so lange erfolgt, bis die gewünschte Strahlendosis für die Flüssigkeit erreicht worden ist. Eine weitere Überprüfung der Strahlendosis ist dann nicht mehr oder nur in größeren zeitlichen Abständen erforderlich bzw. dann, wenn sich die Parameter des Mediums ändern (Dichte, Dosis, Zähigkeit etc.), um z. B. die Arbeitsweise der Anlage zu überprüfen. Eine Änderung des zu bestrahlenden Mediums bzw. zu beachtende geänderte Parameter können computermäßige berücksichtigt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Flüssigkeit in matrixförmig angeord­ neten Rohrleitungen gleichen Durchmessers an einer Strahlenquelle für Gammastrahlen vorbeibewegt, wobei das Strahlendosimeter als molchartiger Körper von der Flüssigkeit in den Rohrleitungen geschwindigkeitsgleich mit dem Medium mitgeführt wird. Die Flüssigkeit bleibt bei dieser Ausführungsform geregelt über einen längeren Zeitraum im Bereich der Strahlung.

Es ist zweckmäßig, wenn das Strahlendosimeter der Flüssigkeit unter vorzugsweise inerter Gasatmosphäre zugeführt und unter einer gleichen Gasatmosphäre aus der Flüssigkeit entfernt wird. Eine unerwünschte Beeinflussung der Flüssigkeit durch sauerstoffhaltige Gase aus der Atmosphäre wird damit vermieden.

Vorzugsweise wird die in Abhängigkeit von der gewünschten Strahlendosis bestimmte Flüssigkeitsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Strahlenenergie auf gleichbleibendem Wert geregelt oder eingestellt. Die Fördergeschwindigkeit wird bei im Laufe der Zeit nachlassender Strahlungsenergie der Strahlungsquelle so erniedrigt, daß die Strahlendo­ sis, die die Flüssigkeit aufnimmt, gleichbleibt.

Das oben beschriebene Verfahren kann automatisch ablaufen.

Eine Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit energiereicher Strahlung besteht erfindungsgemäß darin, daß einem Flüssigkeitsbehälter eine Förderpumpe nachgeschaltet ist, an die eine Eingabeeinrichtung für Strahlendosimeter angeschlossen ist, mit deren Ausgang eine matrixartige, eine energiereiche Strahlenquelle umgebende Rohrschlange aus strahlungsbeständigem Material mit minimaler Abschirmung verbunden ist, an die eine Ausgabeeinrichtung für die Strahlendosimeter angeschlossen ist, der ausgangsseitig ein Flüssigkeitsbehälter nachgeschaltet ist. Diese Vorrichtung erlaubt die Bestrahlung der Flüssigkeit während ihrer kontinuierlichen Förderung durch die Rohrschlange. Die Messung der Strahlendosis, die insbesondere für die Einstellung bzw. Anpassung der Fördergeschwindigkeit an die gewünschte Strahlendosis benötigt wird, geschieht mit Strahlendosimetern, die von der Flüssigkeit mitgeführt und hinter dem Strahlungsbereich aus dem Flüssigkeitsstrom herausgenommen und vermessen werden. Eine kontinuierli­ che Förderung ist über einen beliebigen Zeitraum insofern möglich, als der eingangs­ seitige Flüssigkeitsbehälter der Vorrichtung immer wieder mit Flüssigkeit gespeist wird und der ausgangsseitige Flüssigkeitsbehälter entsprechend entleert wird, wobei die kontinuierliche Förderung der Flüssigkeit durch die Vorrichtung hindurch nicht beein­ trächtigt wird.

Vorzugsweise besteht die Rohrschlange aus dünnwandigen Rohren aus z. B. Edelstahl, Aluminium oder gegebenenfalls z. B. Keramikmaterial gleichen Durchmessers, wobei die strahlendurchlässigen Gehäuse der Strahlendosimeter zumindest radialsymmetrisch ausgebildet und im äußeren Durchmesser so an den Durchmesser der Rohrschlange angepaßt sind, daß sie von der Flüssigkeit mit der Fördergeschwindigkeit bzw. nahezu der Fördergeschwindigkeit in der Rohrschlange bewegt werden. Die Durchmesser der Strahlendosimeter sind nahezu gleich dem Rohrinnendurchmesser. Die Matrixlagen werden beiderseits der Quelle so angeordne, daß ein Maximum der emittierten y-Strah­ lung vom Medium aufgenommen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gehäuse der Strahlendosimeter kugelförmig. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß die Strahlendosimeter ohne Stockung, d. h. mit der Fördergeschwindigkeit oder nahezu der Fördergeschwindigkeit der Flüssigkeit auch durch Krümmungen der Rohrschlange hindurch bewegt werden. Die Gehäuse der Strahlendosimeter bestehen ebenfalls aus strahlendurchlässigem Material, z. B. aus Plastik oder ähnlichem, wobei die gesamte Kugel mit der Füllung (Füllung ist Medium) gewichtsgleich mit dem Medium selbst (Dichte z. B. 1 g/cm²) ist.

Es ist zweckmäßig, wenn die Eingabeeinrichtung für Strahlendosimeter einen Rohr­ abschnitt mit einer an die Gehäuseabmessungen der Strahlendosimeter angepaßten Öffnung aufweist, die mit einem axial auf dem Rohrabschnitt verschiebbaren, über Ringdichtungen nahe an den Enden der Öffnung bewegbaren Hohlzylinder verschließbar ist. Strahlendosimeter lassen sich bei dieser Ausführungsform einfach und schnell in das Rohrleitungssystem einführen, indem bei stillstehender Pumpe bzw. Flüssigkeit in der Eingabeeinrichtung die Öffnung durch Verschiebung des Rohrs freigelegt, ein Dosisme­ ter in den Rohrabschnitt eingelegt und danach die Öffnung mit dem Hohlzylinder wieder verschlossen wird. Die Pumpe wird automatisch außer Betrieb gesetzt, wenn das Rohr geöffnet wird. Damit aus der Öffnung keine oder nur eine geringe Flüssigkeits­ menge beim Einlegen des Strahlendosimeters austritt, sind vor und nach dem Rohr­ abschnitt Absperrventile angeordnet, die vor dem Einfügen des Strahlendosimeters geschlossen und nach dem Einfügen wieder geöffnet werden.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform weist die Ausgabeeinrichtung einen Rohr­ abschnitt mit einer an die Gehäuseabmessungen der Strahlendosimeter angepaßten Öffnung auf, die mit einem axial auf dem Rohrabschnitt verschiebbaren, über Ringdich­ tungen nahe an den Enden der Öffnung hinwegbewegbaren Hohlzylinder verschließbar ist, wobei nahe an dem einen Ende der Öffnung das sich - in Fließrichtung der Flüssig­ keit gesehen - hinter dem anderen Ende befindet, eine Drosselstelle (mit Anzeige) zum Zurückhalten der Strahlendosimeter im Rohrabschnitt vorgesehen ist. Die Strahlendosi­ meter können daher nicht in den Auffangbehälter gelangen, da sie von dem Rohr­ abschnitt zurückgehalten werden. Die Drosselstelle hat insbesondere einen ringförmigen Querschnitt, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Gehäuse der Strahlen­ dosimeter ist. Es können aber auch stift- oder zapfenförmige Vorsprünge in das Rohr ragen. Auch bei der Ausgabeeinrichtung sind vor und nach dem Rohrabschnitt Absperr­ ventile angeordnet.

Die Eingabeeinrichtung und die Ausgabeeinrichtung enthalten vorzugsweise jeweils ein mit einer dicht verschließbaren Öffnung versehenes, den Rohrabschnitt zumindest teilweise einschließendes Gehäuse, das an eine Inertgasquelle angeschlossen werden kann. Die Öffnung ist so groß ausgebildet, daß die Strahlendosimeter eingeführt und die Hohlzylinder von Hand verschoben werden können. Wenn die Öffnung frei ist, tritt Inertgas aus dem Gehäuse aus und verhindert das Eindringen von sauerstoffhaltigem Gas.

Der eingangsseitige Flüssigkeitsbehälter und der ausgangsseitige Flüssigkeitsbehälter sind mit Flüssigkeitsniveaugebern ausgestattet, wobei der Flüssigkeitsniveaugeber des eingangsseitigen Flüssigkeitsbehälters bei einem unteren Flüssigkeitsstand und der Flüssigkeitsniveaugeber des ausgangsseitigen Flüssigkeitsbehälters bei einem oberen Flüssigkeitsstand die Pumpe abschaltet. Hierdurch wird verhindert, daß der eingangs­ seitige Flüssigkeitsbehälter leergepumpt wird oder der ausgangsseitige Flüssigkeits­ behälter überläuft.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist die Pumpe als Dosierkolben­ pumpe ausgeführt und mit einer programmierbaren Steuerung verbunden, mit der die Strahlungsenergie der Strahlenquelle in Abhängigkeit von der Zeit erfaßbar ist. Mit einer derartigen Anordnung kann die Fördergeschwindigkeit geregelt und an die jeweils vorhandene Strahlungsenergie so angepaßt werden, daß die von den Flüssigkeitsvolumi­ na aufgenommenen Strahlendosen gleichbleibend sind.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kom­ bination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Bestrahlen von bewegten Flüssigkeiten mit energiereicher Strahlung im Schema,

Fig. 2 eine zu der Vorrichtung gemäß Fig. 1 gehörige Eingabeeinrichtung für Strahlen­ dosimeter im einzelnen,

Fig. 3 eine zu der Vorrichtung gemäß Fig. 1 gehörige Ausgabeeinrichtung für Strahlen­ dosimeter im einzelnen,

Fig. 4 eine zu der Vorrichtung gemäß Fig. 1 gehörige, matrixartige Rohrschlange schematisch,

Fig. 5 eine Anlage zur Bestrahlung einer bewegten Flüssigkeit von oben, teilweise im Schnitt,

Fig. 6 die Anlage gemäß Fig. 5 im Längsschnitt von einer Längsseite aus und

Fig. 7 die Anlage gemäß Fig. 5 im Querschnitt.

Eine Vorrichtung zum Bestrahlen von bewegten Flüssigkeiten weist einen Vorrats­ behälter (10) auf, der im folgenden auch als Flüssigkeitsbehälter oder Behälter (10) bezeichnet wird. Der Flüssigkeitsbehälter (10) ist ausgangsseitig, d. h. am Boden mit einer Rohrleitung (12) verbunden, in deren Verlauf ein Absperrventil (14) angeordnet ist. An das Absperrventil (14) ist über einen Rohrleitungsabschnitt (16) eine Pumpe (18) angeschlossen, bei der es sich insbesondere um Dosierkolbenpumpe handelt. Aus Redundanzgründen kann eine zweite Dosierkolbenpumpe parallel geschaltet sein.

Die Pumpe (18) speist eine Rohrleitung (20), in der sich ein Absperrventil (22) befindet, das vor einer Eingabeeinrichtung (24) für Strahlendosimeter angeordnet ist, die mit dem Absperrventil (22) über eine Rohrleitung (26) verbunden ist. Die Eingabevorrichtung (24) ist ausgangsseitig über einen nicht näher bezeichneten Rohrleitungsabschnitt mit einem Absperrventil (28) verbunden. An das Absperrventil (28) schließt sich eine Rohrschlange (30) mit einem matrixartigen Abschnitt (32) an, der eine in Fig. 1 nicht näher dargestellte Strahlenquelle für Gammastrahlen umgibt.

Hinter dem Abschnitt (32) ist im Zuge der Rohrschlange (30) ein Absperrventil (34) an­ geordnet, an das über ein nicht näher bezeichnetes Rohrstück eine Ausgabeeinrichtung (36) für die Strahlendosimeter angeschlossen ist. Der Ausgabeeinrichtung (36), die unten noch näher beschrieben ist, ist über ein nicht näher bezeichnetes Rohrstück ein Absperrventil (38) nachgeschaltet, an das sich eine Rohrleitung (40) anschließt, die in einen Flüssigkeitsbehälter (42) einmündet, der im folgenden auch als Behälter bezeich­ net ist.

Der Flüssigkeitsbehälter (10) weist einen Flüssigkeitsniveaugeber (44) auf, der bei einem unteren Flüssigkeitsspiegel im Behälter (10) anspricht, bevor der Behälter (10) entleert ist. Der Flüssigkeitsbehälter (42) enthält einen Flüssigkeitsniveaugeber (46), der bei einem oberen Flüssigkeitsspiegel im Behälter (42) anspricht, bevor der Behälter (42) überläuft. Beide Flüssigkeitsniveaugeber (44), (46) wirken derart auf die Steuerung der Pumpe (18) ein, daß diese beim Ansprechen der Flüssigkeitsniveaugeber (44), (46) abgeschaltet wird. Die Pumpe (18) wird von einer nicht näher dargestellten speicherpro­ grammierbaren Steuerung gesteuert oder geregelt.

Die Eingabeeinrichtung (24) für Strahlendosimeter weist ein Gehäuse (50) auf, das einen Rohrabschnitt (52) der Rohrleitung (26) umgibt. Die Stirnwände des Gehäuses (50) sind mit dem Rohrabschnitt (52) an dessen Außenseite verbunden. Im Inneren des Gehäuses (50) verläuft der Rohrabschnitt (52) im Abstand zu den Wänden des Gehäuses (50). Der Rohrabschnitt (52) durchzieht die untere Hälfte des Gehäuses (50). Im Rohrabschnitt (52) befindet sich eine Öffnung (54), die nach oben gerichtet ist. Beider­ seits der Öffnung (54) sind in nicht näher bezeichneten Nuten Ringdichtungen (56) eingelegt, die längs des äußeren Rohrumfangs verlaufen. Auf dem Rohrabschnitt (52) ist ein Hohlzylinder (58) axial verschiebbar angeordnet, mit dem die Öffnung (54) verschlossen werden kann. In Schließstellung des Hohlzylinders (58) sind die Ringdich­ tungen (56) zwischen Rohrabschnitt (52) und Hohlzylinder (58) eingespannt, wodurch der Rohrabschnitt (52) dicht verschlossen wird.

Die Öffnung (54) ist im Querschnitt an die äußeren Abmessungen der Gehäuse von Strahlendosimetern (60) angepaßt. Die Strahlendosimeter (60) haben Kugelform und bestehen aus Material, das für die Gammastrahlen durchlässig ist. Im oberen Teil des Gehäuses (50) ist eine verschließbare Öffnung (62) vorhanden, durch die das Innere des Gehäuses (50) zugänglich ist. Die Öffnung (50) ist so groß ausgebildet, daß die Strah­ lendosimeter (60) in das Gehäuseinnere gebracht bzw. gehoben und der Hohlzylinder (58) in die Öffnungs- und Schließstellung verschoben werden können. In die obere Wand des Gehäuses (50) mündet eine Rohrleitung (64) ein, die über ein Absperrventil (66) mit einer Quelle (68) für Inertgas, z. B. Stickstoff, verbunden sein kann.

Die Fig. 3 zeigt schematisch die Ausgabeeinrichtung (36) für Strahlendosimeter. Die Ausgabeeinrichtung (32) hat ein Gehäuse (70), das einen Rohrabschnitt (72) umgibt, der sich zwischen den Absperrventilen (34) und (38) erstreckt. Das Gehäuse (70) ist mit zwei nicht näher bezeichneten Stirnseiten am Umfang des Rohrabschnitts (72) befestigt. Im Gehäuse (70) weist der Rohrabschnitt (72) eine nach oben gerichtete Öffnung (74) auf, deren Querschnitt so groß bemessen ist, daß die Strahlendosimeter (60) hindurch­ bewegt werden können. Zwischen der Außenseite des Rohrabschnitts (72) und den Wänden des Gehäuses (70) sind, soweit es sich nicht um die mit dem Rohrabschnitt (72) verbundenen Stirnwände handelt, Abstände vorhanden. Auf dem Rohrabschnitt (72) ist ein Hohlzylinder (76) axial verschiebbar gelagert, mit dem die Öffnung (74) ver­ schlossen werden kann. Beiderseits der Öffnung (74) sind in nicht näher bezeichneten Ringnuten des Rohrabschnitts (72) Ringdichtungen (78) angeordnet, die bei geschlosse­ ner Öffnung (74) zwischen dem Rohrabschnitt (72) und dem Hohlzylinder (76) einge­ spannt sind, wodurch die Öffnung (74) dicht verschlossen wird. Der Rohrabschnitt (72) durchzieht die untere Hälfte des Gehäuses (70). In der oberen Hälfte des Gehäuses (70) ist eine verschließbare Öffnung (80) vorgesehen, durch die das Innere des Gehäuses (72) zugänglich ist. Die Öffnung (80) ist so groß ausgebildet, daß Strahlendosimeter (60) hindurchbewegt werden können und der Hohlzylinder (76) von außen in seine beiden Endstellungen, d. h. in eine Stellung, in der über die Öffnung (74) das Rohrinnere zugänglich und in eine Stellung, in der die Öffnung verschlossen ist, von Hand bewegt werden kann.

Das Rohrsystem bzw. die Rohrschlange (30) hat zwischen den Öffnungen (54) und (74) einen gleichbleibenden Querschnitt. Die Kugelform des Gehäuses der Strahlendosimeter (60) ist so an den Durchmesser der Rohrschlange (30) angepaßt, daß die Gehäuse mit Spiel durch die Rohrschlange (30) bewegt werden können. Nahe am ausgangsseitigen Ende des Gehäuses (70) befindet sich eine Engstelle in der Rohrleitung, die das Hin­ durchtreten der Strahlendosimeter (60) verhindert. Die Engstelle kann als ringförmiger oder andersartiger Vorsprung am Rand der Öffnung (74) vorhanden sein, so daß die zurückgehaltenen Strahlendosimeter (60) im Bereich der Öffnung (74) angehalten werden und durch die Öffnung (74) aus der Rohrleitung herausgenommen werden können, ohne daß der Durchfluß für das Medium versperrt wird.

In das Gehäuse (70) mündet eine Rohrleitung (82) im oberen Teil der Wand ein. Die Rohrleitung (82), in deren Zug ein Absperrventil (84) angeordnet ist, erstreckt sich zu einer Hauptleitung (86), in die die Leitung (64) einmündet. Die Hauptleitung (86) ist an die Inertgasquelle (68) angeschlossen. Von der Hauptleitung (86) zweigen weitere Rohrleitungen (88) und (90) mit nicht näher bezeichneten Absperrventilen ab. Die Rohrleitung (88) mündet in den verschließbaren Behälter (10) und die Rohrleitung (90) in den verschließbaren Behälter (42) ein.

Die Fig. 4 zeigt einen Teil der Rohrschlange (30) im Bereich bzw. Abschnitt (32). An den Krümmungsstellen der Rohrschlange (30) sind Flansche (92) vorgesehen, an denen einzelne Abschnitte der Rohrschlange (30) flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind.

Die Rohrschlange (30) besteht zumindest im Bereich (32) aus dünnem Edelstahl oder Aluminium, der bzw. das Gammastrahlen nur gering abschirmt, jedoch dem System­ druck standhält.

Die Fig. 5 zeigt eine Anlage zur Bestrahlung von Flüssigkeiten mit Gammastrahlen im Querschnitt. Der Vorratsbehälter (10) ist auf einem Lastkraftwagen (94) angeordnet, der an die Leitung (12) angeschlossen wird. Der Bereich bzw. Abschnitt (32) mit dem entsprechenden Rohrschlangenabschnitt ist von der Abschirmzelle umgeben, in dessen Mitte sich die Strahlenquelle (98) befindet. Die matrixartige Rohrschlange (30) ist beiderseits der Strahlenquelle (98) angeordnet, die radioaktives Kobalt, nämlich Co₆₀, aufweist. Der Flüssigkeitsbehälter (42) ist außerhalb der Abschirmzelle (96) aufgestellt und weist einen Abfüllmechanismus (100) auf, der für die Einleitung der Flüssigkeit in einen Behälter oder Tankwagen (102) bestimmt ist.

Eine Seitenansicht der Anlage im Längsschnitt ist in Fig. 6 dargestellt. Die Rohr­ schlange (30) ist in der Abschirmzelle (96) auf Fahrwagen (101) positioniert aufgestellt. Unterhalb des Bereichs bzw. Abschnitts (32) und der Rohrschlange (30) befindet sich im Boden ein trockenes Quellenlager mit Abschirmstopfen oder ein nasses Quellenlager mit Abschirmbecken, in das die Strahlenquelle (98), vor Begehung der Bestrahlungs­ zelle abgesenkt wird.

Die oben beschriebene Vorrichtung ermöglicht die Bestrahlung von Flüssigkeiten unter­ schiedlicher Zusammensetzung, wenn diese Flüssigkeiten, die auch feste Substanzen mitführen können, pumpfähig sind, während der Förderung dieser Flüssigkeiten.

Die Flüssigkeiten werden aus dem Vorratsbehälter (10) abgepumpt und über die Rohrleitungen (12), (16), (20), (26) sowie die Eingabeeinrichtung (24) in die Rohr­ schlange (30) gepumpt. Während des Durchlaufens des Bereichs bzw. Abschnitts (32) ist die Flüssigkeit der Gammastrahlung ausgesetzt, d. h. es werden in der Flüssigkeit Strahlenwirkungen hervorgerufen. Die Flüssigkeit gelangt dann über die Ausgabeein­ richtung (36) in den Flüssigkeitsbehälter (42). Mit der Vorrichtung ist ein kontinuierli­ cher Betrieb beliebig langer Dauer möglich, wenn dafür gesorgt wird, daß im Behälter (10) immer ein genügender Flüssigkeitsvorrat vorhanden ist und die behandelte Flüssig­ keit vor dem Überlaufen aus dem Behälter (42) abgepumpt wird.

Die Volumina der Behälter (10), (42) legen die maximale Menge der kontinuierlich bestrahlten Flüssigkeit fest, wenn nur eine Behälterfüllung kontinuierlich behandelt werden soll.

Um die Strahlendosis, die auf die Flüssigkeit einwirkt, zu bestimmen, wird der Flüssig­ keit in der Eingabeeinrichtung (24) wenigstens ein Strahlendosimeter (60) beigefügt. Dies geschieht zu Beginn des Flüssigkeitstransports. Vor dem Einsetzen des Strahlendo­ simeters (60) werden die Absperrventile (22), (28) geschlossen. Anschließend wird die Abdeckung der Öffnung (62) beseitigt, wobei das Innere des Gehäuses (50) unter Druck steht. Dabei strömt Inertgas durch die Öffnung (62) nach außen, wodurch verhindert wird, daß unerwünschte Gase aus der Atmosphäre in das Gehäuse (50) gelangen können. Nachdem das Innere des Gehäuses (50) zugänglich ist, wird der Hohlzylinder (56) von Hand in die Öffnungsstellung geschoben.

Bei den Strahlendosimetern, die in die Kugeln (Molche) eingelegt werden, kann es sich um red Persex® -Dosimeter oder andere handeln.

Damit ist das Innere des Rohrabschnitts (26) zugänglich, der mit der Flüssigkeit gefüllt ist, von der ein Teil in das Innere des Gehäuses (50) austreten kann. Das Volumen des Gehäuses (50) ist im Hinblick auf die austretende Menge der Flüssigkeit so gewählt, daß der Spiegel (108) der Flüssigkeit im Gehäuse (50) nicht bis an den unteren Rand der Öffnung (62) heranreicht. Danach wird ein Strahlendosimeter (60) durch die Öffnung (54) in den Rohrabschnitt (26) gelegt, worauf der Hohlzylinder (58) in Schließ­ stellung bewegt wird. Anschließend wird die Öffnung (62) verschlossen. Die Vor­ richtung ist nunmehr nach dem Öffnen der Absperrventile (22), (28) betriebsbereit, d. h. die Pumpe (18) kann in Tätigkeit gesetzt werden.

Bei laufender Pumpe (18) wird die Flüssigkeit durch den Abschnitt (32) bewegt, wobei sie bestrahlt wird. Die Fördergeschwindigkeit der Flüssigkeit ist so gewählt, daß die Flüssigkeit für eine bestimmte Zeit, die für die Erzeugung der Strahlenwirkung maßge­ bend ist, im Abschnitt (32) der Gammastrahlung ausgesetzt ist. Das Strahlendosimeter (60) wird von der Flüssigkeit geschwindigkeitsgleich mitgeführt und der Strahlung die gleiche Zeit wie diese ausgesetzt. Nach dem Durchlaufen des Strahlungsbereichs gelangt das Strahlendosimeter (60) in die Ausgabeeinrichtung (36), worin es zurückgehalten wird. Ist ein Dosimeter in der Ausgabeeinrichtung angelangt, so erfolgt eine Meldung, die jedoch den Prozeß nicht unterbricht. Auf die Meldung hin werden die Absperr­ ventile (34), (38) geschlossen und die Abdeckung vor der Öffnung (80) beseitigt. Das Innere des Gehäuses (70) steht unter leichtem Überdruck des Inertgases, das durch die Öffnung (80) nach außen strömt und damit das Eindringen atmosphärischer Gase in das Gehäuse (70) verhindert. Über die Öffnung (80) ist der Hohlzylinder (76) zugänglich und wird von Hand aus der Schließstellung in die Öffnungsstellung bewegt. Anschlie­ ßend wird das Strahlendosimeter (60) aus dem Rohrabschnitt (72) und dem Gehäuse (70) herausgenommen.

Aus dem Rohrabschnitt (72) kann Flüssigkeit austreten, deren Spiegel, der in Fig. 5 mit (112) bezeichnet ist, unter dem unteren Rand der Öffnung (80) liegt. Danach wird der Hohlzylinder (76) von Hand in Schließstellung bewegt, worauf die Öffnung (80) geschlossen wird. Sodann werden die Absperrventile (34), (38) wieder geöffnet. An Hand des Strahlendosimeter (60) wird die von der Flüssigkeit aufgenommene Strahlen­ dosis festgestellt. Sollte der gewünschte Wert nicht erreicht worden sein, wird der oben beschriebene Vorgang unter Anpassung der Fördergeschwindigkeit mit anderen Strah­ lendosimetern gleichen Aufbaus wiederholt, bis die richtige Fördergeschwindigkeit festgestellt ist, mit der die erforderliche Strahlendosis erreicht werden kann. Danach wird der kontinuierliche Betrieb mit dieser Fördergeschwindigkeit aufgenommen, wobei keine Stillstandszeiten mehr auftreten. Die Fördergeschwindigkeit, die mit einer nicht dargestellten Regelschaltung aufrechterhalten wird, sind während der Betriebszeit an die sich im Laufe der Zeit abbauende Strahlungsenergie angepaßt.

Die Strahlendosimeter (60) sind gewichtsgleich mit dem Medium, das bestrahlt wird, und bewegen sich molchähnlich durch die Rohrschlange (30), wobei sie vom flüssigen Medium mitgenommen werden und gleiche Geschwindigkeiten wie dieses Medium haben. Die Strahlendosimeter (60) haben hohlkugelförmige Gehäuse, die neben dem Sensor unter Luftabschluß mit dem flüssigen Medium gefüllt werden, damit sie das gleiche Gewicht wie das Medium haben.

Besondere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind:

• - der automatische Betrieb ohne Personal solange der Vorratsbehälter (10) für das unbestrahlte Medium gefüllt und der Empfangsbehälter (42) für das bestrahlte Medium nicht gefüllt ist.
• - Die Anlage hat eine Verfügbarkeit von 8.000 h p. a. und nutzt somit das Co₆₀ optimal aus.
• - Über eine Computersteuerung der Pumpe (18) kann sowohl die Dosisleistung beliebig variiert werden als auch dem Abklingen der Quellenstärke automatisch Rechnung getragen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft für folgende Zwecke eingesetzt werden:

• - Latexvernetzung (10 kGy)
• - Klärschlammsterialisation (6 kGy)
• - Sterilisation von Kontaktlinsenreinigungsflüssigkeiten (25 kGy)
• - Sterilisation von Fruchtsäften (3 kGy)
• - Entkeimung von Wasser etc. (3 kGy)

Claims (17)

1. Verfahren zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit energiereicher Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in wenigstens einem Rohr während der Einwirkung der Strahlung bewegt wird, daß die Fördergeschwindigkeit der Flüssigkeit in Ab­ stimmung auf die Strahlenenergie zur Erzielung einer bestimmten Strahlendosis eingestellt wird und daß wenigstens ein Strahlendosimeter der Flüssigkeit vor deren Eintritt in den Einwirkungsbereich der Strahlung hinzugefügt von der Flüssigkeit durch den Einwirkungsbereich mit oder nahezu mit der Geschwindig­ keit der Flüssigkeit mitgeführt und nach dem Verlassen des Einwirkungsbereichs zur Feststellung der Strahlendosis entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in matrixförmig angeordneten Rohrleitungen gleichen Durch­ messers an einer Strahlenquelle für Gammastrahlen vorbeibewegt wird und daß das Strahlendosimeter als molchartiger Körper von der Flüssigkeit in den Rohrleitungen mitgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlendosimeter der Flüssigkeit unter inerter Gasatmosphäre zugeführt und unter einer gleichen Gasatmosphäre aus der Flüssigkeit entfernt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abhängigkeit von der gewünschten Strahlendosis bestimmten Flüssig­ keitsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Strahlenenergie auf gleichbleibende Geschwindigkeit eingestellt oder geregelt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bei einer gegebenen Strahlenenergie zur Erzielung einer gewünschten Strahlendosis bestimmte Flüssigkeitsgeschwindigkeit bei im Laufe der Zeit nachlassender Strahlenenergie entsprechend reduziert wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlendosimeter der Flüssigkeit bei deren Stillstand hinzugefügt oder entnommen werden.

7. Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit energiereicher Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß einem Flüssigkeitsbehälter (10) eine Förderpumpe (18) nachgeschaltet ist, an die eine Eingabeeinrichtung (24) für Strahlendosimeter (60) angeschlossen ist, mit deren Ausgang eine matrixartige, eine energiereiche Strahlenquelle (98) umgebende Rohrschlange (30) aus strahlendurchlässigem Material verbunden ist, an die eine Ausgabeeinrichtung (36) für die Stahlendosimeter (60) angeschlossen ist, der ein ausgangsseitiger Flüssigkeitsbehälter (42) nachgeschaltet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle (98) Gammastrahlen aussendet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlange (30) aus Rohren gleichen Durchmessers aus z. B. Edel­ stahl, Aluminium, Keramik oder sonstigem Material mit geringstmöglicher Abschirmung besteht.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlendosimeter (60) kugelförmige Gehäuse besitzen, deren Durchmes­ ser so auf den Innendurchmesser der Rohrschlange abgestimmt ist, daß die Strahlendosimeter (60) mit gleicher oder nahezu gleicher Geschwindigkeit wie die Flüssigkeit bewegt werden.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlendosimeter (Molche) (60) im Gehäuse einen Sensor und Flüssig­ keit enthalten.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung (24) für die die Strahlendosimeter (60) enthaltenden Gehause (60) einen Rohrabschnitt (52) mit einer an die Abmessungen der Gehäuse (60) angepaßten Öffnung (54) aufweist, die mit einem axial auf dem Rohrabschnitt (52) verschiebbaren, über Ringdichtungen (56) nahe an den Enden der Öffnung (54) bewegbaren Hohlzylinder (58) verschließbar ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabeeinrichtung (36) für Strahlendosimeter (60) einen Rohrabschnitt (72) mit einer an die Gehäuseabmessungen der Strahlendosimeter (60) angepaß­ ten Öffnung (74) aufweist, die mit einem axial auf dem Rohrabschnitt (72) verschiebbaren, über Ringdichtungen (78) nahe an den Enden der Öffnung (74) hinwegbewegbaren Hohlzylinder (76) verschließbar ist, und daß nahe an dem einen Ende der Öffnung (74) das sich - in Fließrichtung der Flüssigkeit gesehen - hinter dem anderen Ende befindet, eine Drosselstelle zum Zurückschalten der Strahlendosimeter (60) im Rohrabschnitt vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung (24) und die Ausgabeeinrichtung (36) jeweils ein mit einer dicht verschließbaren Öffnung (62, 80) versehenes den Rohrabschnitt zumindest teilweise einschließendes Gehäuse (50, 70) haben, das an eine Inert­ gasquelle (68) abschließbar ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsbehälter (10, 42) jeweils mit Flüssigkeitsniveaugebern (44, 46) ausgestattet sind und daß die Pumpe (18) bei einem unteren Flüssigkeits­ niveau im eingangsseitigen Flüssigkeitsbehälter und bei einem oberen Flüssig­ keistniveau im ausgangsseitigen Flüssigkeitsbehälter beim Ansprechen der Flüs­ sigkeitsniveaugeber (44, 46) abgeschaltet wird.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (18) eine Dosier-Kolbenpumpe ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 16, gekennzeichnet durch die Verwendung zur Latexvernetzung, Klärschlammsterilisation, Sterilisation von Kontaktlinsenreinigungsflüssigkeiten, Sterilisation von Fruchtsäften oder Entkei­ mung von Wasser oder sonstigen flüssigen Medien wie z. B. NaCl-Lösung.