DE19543503C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestrahlen von Flüssigkeiten mit energiereicher Strahlung sowie Verwendung der Vorrichtung - Google Patents

Description

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

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.

Aus der DE 35 12 822 A1 ist eine Anordnung zum Hygienisieren von insbesondere Kühlschmierstoffemulsionen beschrieben, wobei die Emulsion eine Leitung durchströmt, die eine Strahlenkammer durchsetzt, die eine Strahlungsquelle für harte Gammastrahlung enthält.

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 ein strahlendurchlässiges radialsymmetrisches Gehäuse aufweisende Strahlendosimeter von der Flüssigkeit in den Rohrleitungen geschwindig­ keitsgleich mit dem Medium mitgeführt wird. Die Flüssigkeit bleibt bei dieser Ausfüh­ rungsform 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 angeordnet, daß ein Maximum der emittierten γ-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 über nahe an den Enden der Öffnung angeordnete Ringdichtungen bewegbaren Hohlzylinder verschließbar ist. Strahlendosimeter lassen sich bei dieser Ausführungsform einfach und schnell in das Rohrleitungssystem ein­ führen, indem bei stillstehender Pumpe bzw. Flüssigkeit in der Eingabeeinrichtung die Öffnung durch Verschiebung des Rohrs freigelegt, ein Dosismeter 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 Flüssigkeitsmenge beim Einlegen des Strahlen­ dosimeters austritt, sind vor und nach dem Rohrabschnitt Absperrventile angeordnet, die vor dem Einfügen des Strahlendosimeters geschlossen und nach dem Einfügen wieder geöffnet werden.

Bei einer weiteren günstigen Auführungsform weist die Ausgabeeinrichtung einen Rohr­ abschnitt mit einer an die Gehäuseabmessungen der Strahlendosimeter angepaßten Öffnung auf, die mit einem über nahe an den Enden der Öffnung angeordnete Ring­ dichtungen bewegbaren Hohlzylinder verschließbar ist, wobei nahe an dem einen Ende der Öffnung das sich - in Fließrichtung der Flüssigkeit gesehen - hinter dem anderen Ende befindet, eine Drosselstelle (mit Anzeige) zum Zurückhalten der Strahlendosimeter im Rohrabschnitt vorgesehen ist. Die Strahlendosimeter können daher nicht in den Auf­ fangbehälter gelangen, da sie von dem Rohrabschnitt zurückgehalten werden. Die Drosselstelle hat insbesondere einen ringförmigen Querschnitt, dessen Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Gehäuse der Strahlendosimeter ist. Es können aber auch stift- oder zapfenförmige Vorsprünge in das Rohr ragen. Auch bei der Ausgabeein­ richtung sind vor und nach dem Rohrabschnitt Absperrventile 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, bei deren Ansprechen die Pumpe abgeschaltet werden kann. Hierdurch wird verhindert, daß der ein­ gangsseitige 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 in Draufsicht, 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 eine 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 Ab­ sperrventil 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 Absperr­ ventil 38 nachgeschaltet, an das sich eine Rohrleitung 40 anschließt, die in einen Flüssigkeitsbehälter 42 einmündet, der im folgenden auch als Behälter bezeichnet 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 speicherprogrammierbaren 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 Rohr­ abschnitt 52 durchzieht die untere Hälfte des Gehäuses 50. Im Rohrabschnitt 52 befindet sich eine Öffnung 54, die nach oben gerichtet ist. Beiderseits 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 Schließ­ stellung des Hohlzylinders 58 sind die Ringdichtungen 56 zwischen Rohrabschnitt 52 und Hohlzylinder 58 eingespannt, wodurch der Rohrabschnitt 52 dicht verschlossen schlossen 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 einem 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 62 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 Aus­ gabeeinrichtung 36 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 Quer­ schnitt so groß bemessen ist, daß die Strahlendosimeter 60 hindurchbewegt 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 verschlossen werden kann. Beiderseits der Öffnung 74 sind in nicht näher bezeichneten Ringnuten des Rohrabschnitts 72 Ringdichtungen 78 angeordnet, die bei geschlossener Öffnung 74 zwischen dem Rohrabschnitt 72 und dem Hohlzylinder 76 eingespannt sind, wodurch die Öffnung 74 dicht verschlossen wird. Der Rohrabschnitt 72 durchzieht die untere Hälfte des Gehäu­ ses 70. In der oberen Hälfte des Gehäuses 70 ist eine verschließbare Öffnung 80 vorgesehen, durch die das Innere des Gehäuses 70 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 Hindurchtreten 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 Rohrlei­ tungen 88 und 90 mit nicht näher bezeichneten Absperrventilen ab. Die Rohrleitung 88 mündet in den verschließbaren Behälter 10 und die Rohrleitung 90 in den verschließ­ baren 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 Rohr­ schlange 30 besteht zumindest im Bereich 32 aus dünnem Edelstahl oder Aluminium, der bzw. das Gammastrahlen nur gering abschirmt, jedoch dem Systemdruck standhält.

Die Fig. 5 zeigt eine Anlage zur Bestrahlung von Flüssigkeiten mit Gammastrahlen in Draufsicht. Der Vorratsbehälter 10 ist auf einem Lastkraftwagen 94 angeordnet, der an die Leitung 12 angeschlossen wird. Der Bereich bzw. Abschnitt 32 mit dem entspre­ chenden 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 bestimmt ist.

Eine Seitenansicht der Anlage im Längsschnitt ist in Fig. 6 dargestellt. Die Rohrschlan­ ge 30 ist in der Abschirmzelle 96 auf Fahrwagen 102 positioniert aufgestellt. Unterhalb des Bereichs bzw. Abschnitts 32 und der Rohrschlange 30 befindet sich im Boden ein trockenes Quellenlager 104 mit Abschirmstopfen oder ein nasses Quellenlager mit Ab­ schirmbecken, in das die Strahlenquelle 98, vor Begehung der Bestrahlungszelle 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 Rohrlei­ tungen 12, 16, 20, 26 sowie die Eingabeeinrichtung 24 in die Rohrschlange 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 kontinuierlicher Betrieb beliebig langer Dauer möglich, wenn dafür gesorgt wird, daß im Behälter 10 immer ein genügender Flüssigkeitsvorrat vorhanden ist und die behandelte Flüssigkeit 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 Vorrichtung 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 Absperrventile 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. Anschließend wird das Strahlen­ dosimeter 60 aus dem Rohrabschnitt 72 und dem Gehäuse 70 herausgenommen.

Aus dem Rohrabschnitt 72 kann Flüssigkeit austreten, deren Spiegel, der in Fig. 3 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 geschlos­ sen wird. Sodann werden die Absperrventile 34, 38 wieder geöffnet. An Hand des Strahlendosimeters 60 wird die von der Flüssigkeit aufgenommene Strahlendosis festge­ stellt. Sollte der gewünschte Wert nicht erreicht worden sein, wird der oben beschriebe­ ne Vorgang unter Anpassung der Fördergeschwindigkeit mit anderen Strahlendosimetern 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, ist während der Betriebszeit an die sich im Laufe der Zeit abbauende Strahlungenergie 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 (18)

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 ein strahlendurchlässiges radialsymmetrisches Gehäuse aufweisende Strahlen­ dosimeter 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 bestimmte 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 Strahlendosimeter (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. Edelstahl, Aluminium, Keramik oder sonstigem Material mit geringsmöglicher Abschir­ mung 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 ein strahlendurchlässiges radialsymmetrisches Gehäuse aufweisenden Strahlendosimeter einen Sensor und Flüssigkeit enthalten.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabeeinrichtung (24) für die die Strahlendosimeter (60) enthaltenden Gehäuse (60) einen Rohrabschnitt (52) mit einer an die Abmessungen der Gehäuse (60) angepaßten Öffnung (54) aufweist, die mit einem axial auf dem Rohrabschnitt verschiebbaren über nahe an den Enden der Öffnung (54) an­ geordnete Ringdichtungen (56) hinweg bewegbaren Hohlzylinder (58) ver­ schließbar 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 ver­ schiebbaren über nahe an den Enden der Öffnung (74) angeordnete Ringdichtun­ gen (78) hinweg bewegbaren 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 Zurück­ halten der Strahlendosimeter (60) im Rohrabschnitt vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 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) anschließbar ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsbehälter (10, 42) jeweils mit Flüssigkeitsniveaugebern (44, 46) ausgestattet sind, bei deren Ansprechen die Pumpe (18) bei einem unteren Flüssigkeitsniveau im eingangsseitigen Flüssigkeitsbehälter und bei einem oberen Flüssigkeitsniveau im ausgangsseitigen Flüssigkeitsbehälter abgeschaltet werden kann.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (18) eine Dosier-Kolbenpumpe ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlendosimeter (60) gewichtsgleich mit der Flüssigkeit ist.

18. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17 zur Lat­ exvernetzung, Klärschlammsterilisation, Sterilisation von Kontaktlinsenreini­ gungsflüssigkeiten, Sterilisation von Fruchtsäften oder Entkeimung von flüssigen Medien, die Wasser oder NaCl-Lösung umfassen.