DE2332210C3 - Vorrichtung zum Bestrahlen von fließbarem Gut mittels radioaktiver Strahlungsquellen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestrahlen von fließbarem Gut mittels radioaktiver 5>trahlungsquellen, mit einer vom Gut durchströmten Bestrahlungskammer, die mit einem Abschirmdeckel versehen ist und einen vom Gut umspülten Behälter miit mehreren Zellen zur Aufnahme der Strahlungsquellen enthält, wobei die Eingänge der Zellen, dem Abschirmdecke zugewendet, auf einem Teilkreis angeordnet sind,

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DT-Ai 22 08 160 bekannt. Bei dieser Vorrichtung muß zurr Auswechseln der Strahlungsquellen die Bestrahiungs kammer geflutet werden. Da diese Vorrichtung für der stationären Betrieb bestimmt ist. stellt dies keiner Nachteil dar. Für eine mobile Vorrichtung jedoch ist di« Notwendigkeit des Flutens unerwünscht.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eint Bestrahlungsvorrichtung der eingangs definierten Ar zu schaffen, die auch für den mobilen Betrieb geeigne ist, d. h. daß die Strahlungsquellen leicht ausgewechsel werden können ohne ein Fluten der Bestrahlungskam mer zu erfordern, und die mechanisch einfach ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurcr gelöst, daß der Behälter aus einer abgesenkten Positior in eine Bestrahlungsposition anhebbar angeordnet ist, ir der die Eingänge der Zellen mit der Unterseite de; Abschirmdeckels über Dichtungen derart verbunder sind, daß ein Eindringen des fließbaren Gutes in der Behälter verhindert wird, daß der Abschirmdeckel be abgesenktem Behälter um seine koaxial zum Teilkrei; der Zellen verlaufende Achse drehbar ist, und daß dei Abschirmdeckel einen dem Ein- und Ausführen dei Strahlungsquellen dienenden Kanal aufweist, der durcr Drehen des Abschirmdeckels auf die Eingänge dei Zellen ausrichtbar ist.

Obschon die Strahlungsquellen leicht auswechselbai sind, sind sie doch hermetisch vom zu bestrahlenden Gu abgeschlossen. Somit kann das zu bestrahlende Gut, da; korrosiv wirken kann, nicht in das Innere des Behälter; gelangen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Strahlungsquellen im Innern des Behälters leicht vor einem Kühlmedium bespült werden können, das sich se führen läßt, daß damit bei der Bestrahlung entstehende Gase abgeführt werden.

Damit gewährleistet ist, daß jede zur Aufnahme einei Strahlungsquelle vorgesehenen Zelle des Behälters mi dem dem Ein- und Ausführen der Strahlungsqueller dienenden Kanal des Abschirmdeckels in Verbindung gebracht werden kann, ist der Behälter vorteilhaf gegen horizontale Bewegung gesichert an der Innen wand der Bestrahlungskammer abgestützt.

Weist der Behälter die Form eines hohlen Kreisringei mit vertikaler Achse auf, so wird die hermetische Abdichtung zwischen der oberen Stirnseite de: Behälters und der Unterseite des Abschirmdeckel· durch zwei Ringdichtungen, die koaxial zum Behältei angeordnet sind, bewerkstelligt.

Sind Mittel vorgesehen zum Bespülen der im Behalte; untergebrachten Strahlungsquellen durch ein Kühlmit tel, so ist eine dritte Ringdichtung vorgesehen, wobei it den zwischen den Ringdichtungen befindlichen beider Ringräumen einerseits ein Kühlmittelzufuhr- um andererseits ein Kühlmittelabfuhrkanal, die beide dei Abschirmdeckel durchdringen, enden, wobei auf de Seite des Behälters aus dem Ringraum, in dem de Kühlmittelzufuhrkanal endet, mindestens ein Verbin dungskanal zum unteren Ende des Behälters führt.

Aus Platzgründen ist es vorteilhaft, daß de Abschirmdeckel mit zumindest einem Strömungskana versehen ist, durch welchen das zu bestrahlende Gu zwischen dem Behälter und dem außerhalb diesem ii der Bestrahlungskammer verbleibenden Raum umge wälzt wird.

Eir Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstande wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Verlikalschnitt durch eine Bestrahlungsvorrichtung gemäß der Erfindung in transportabler \usführung,

Fig.2 in größerem Maßstab den Oberteil des 3ehälters und den Unterteil des Abschirmdeckels in Fig. 1.

F i g. 3 in ebenfalls größerem Maßstab die Lagerung des Abschirmdeckels,

Fig,4, 5 schematische Darstellungen betreffend Vorgänge beim Auswechseln der Strahlungsquellen.

Ein Bestrahlungsbehälter 1 aus Stahl mit trichterförmigem Einsatz 2 enthält eine Bestrahlungskammer 3 mit zylindrischer Wand 4, einem trichterförmigem Unterteil 5 und einem gekrümmt verlaufenden Ablaufrohr 6. Die genannten Einbauten 4 bis 6 sind aus nichtrostendem Stahl gefertigt. Die zylindrische Wand 4 ist über eine treppenartige Verbindung 8 mit einem einen oberen Abschluß bildenden Stahlring 9 verbunden. Ein Zulaufrohr 10 führt durch die Wand des Behälters 1 hindurch, auf dreifach gekrümmtem Wege in den trichterförmigen Unterteil der Bestrahlungskammer 3, wo es sich trompetenförmig nach oben öffnet.

Am oberen Ende der zylindrischen Wand 4 ist ein Überlaufrohr 12 angeschweißt, welches — ebenfalls auf gewundenem Wege — zu einem unterbrochenen Fallrohr 13 führt. Der außerhalb der genannten Rohre zwischen den Teilen 1, 2, 4, 5, 8 und 9, verbleibende Raum ist mit Blei ausgegossen.

Auf dem Stahlring 9 ist, kugelgelagert, ein Abschirmdeckel 19 angeordnet. Sein Umriß wird gebildet durch eine kreisförmige Scheibe 20, an der ein an die treppenartige Verbindung 8 angepaßter Rotationskörper 21 aus Blech hängt, der unten an eine horizontale Platte 22 angeschweißt ist. Die Platte 22 weist einen zentralen, sich nach oben kegelig verjüngenden Stutzen 23 auf, an dem kreuzförmig vier Rohre 24 angeschlossen sind, deren Enden, nach unten abgebogen, die Platte 22 durchdringen.

Im Stutzen 23 ist, koaxial, ein bis gegen die Mitte der Bestrahlungskammer reichendes, unten geschlossenes Rohr 15 angeordnet, das auf räumlich gewundenem Wege zur Scheibe 20 führt, diese durchdringt und offen endet. Im Räume zwischen Scheibe 20 und Platte 22 ist exzentrisch ein vertikales Rohr 25 angeordnet, das sich gegen oben stufenartig erweitert. Von drei weiteren vertikalen, sich gegen oben stufenartig erweiternden Rohren bzw. Kanälen 26 ist nur ein einziges gezeichnet. Die beiden anderen sind bezüglich der Achse der Scheibe 20 gegeneinander jeweils um einen Winkel von 120° versetzt. Schließlich sind noch ein KQhlmiuelzulaufrohr 27 sowie ein Entlüftungsrohr 28 vorgesehen, die beide, mehrfach abgebogen, von der Platte 22 zur Scheibe 20 führen und diese durchdringen. Der innerhalb des von der Platte 22, der Scheibe 20 und des Rotationskörpers 21 und außerhalb der Rohre 15 und 24 bis 28 befindliche Raum 30 ist lunkerfrei mit Blei ausgegossen.

Auf einer schmalen Stufe 33 der treppenartigen Verbindung 8 sitzt ein Ring 34, der durch einen außen befestigten Arretierstift 35, der in einen radialen Schlitz des Ringes 34 einrastet, gegen Verdrehung gesichert ist. Der Ring 34 weist vier Bohrungen 36 auf, die auf die äußere öffnung der Rohre 24 ausgerichtet sind. Der Ring 34 weist innen eine Schulter 37 auf, welche einen Flansch 40 eines Behälters 16 trägt. In der Schulter 37 sind zwei vertikalstehende Arretierstifte 41 eingeschraubt, welche den Flansch 40 gegen Verdrehung Der Flansch 40 weist eine Reihe von Vertikalbohrungen 42 auf, die von der Achse des Flansches den selben Abstand haben wie das gestufte Rohr 25 und voneinander denselben Winkelabstand aufweisen, Auf der Unterseite des Flansches sind eine innere (45) und eine äußere (46) zylindrische Wand angeschweißt, welche die Bohrungen 42 tangieren und den Behälter 16 bilden. Die beiden Wände 45 und 46 sind durch Distanzröhrchen 47 miteinander verbunden. Die Distanzröhrchen 47 bilden gleichzeitig Führungen und Zellen für durch die Bohrungen 42 in den Zwischenraum zwischen den Wänden 45 und 46 eingeführte Strahlungsquellenstäbe 50. Die Wände 45 und 46 enden, dicht verschweißt, an einem ringförmigen Boden 51. Das Ende des durch die Wand 45 und 46 und den Boden 51 gebildeten Behälters 16 umgibt mit nur geringem Radialspiel das trompetenförmige Ende des Rohres 10. Statt eines einzigen Behälters können mehrere auf einem Kreis angeordneten Behälter vorgesehen sein.

Von der Wand 45 (F i g. 2) führt eine sich gegen oben konisch verengende Wand 53 zur Unterkante einer Bohrung 54 des Flansches 40, wodurch ein abgeschlossener Ringraum 55 mit dreieckiger Querschnittsfla'che entsteht. Der Flansch 40 trägt zentral einen nach oben gerichteten Stutzen 56, der mit geringem Radialspiel in den Stutzen 23 eingreift. Auf der Oberseite des Flansches 40 sind drei koaxial zum Behälter 16 verlaufende Ringnuten 60, 61,62 vorgesehen, in denen je ein metallischer O-Ring 64 eingelegt ist. Diese O-Ringe bestimmen einen äußeren (65) und einen inneren (66) Ringraum. Im äußeren Ringraum 65 münden von oben her das gestufte Rohr 25 und das Entlüftungsrohr 28 und von unten her die Bohrungen 42. In den inneren Ringraum 66 münden von oben her das Kühlmediumzufuhrrohr 27, und von unten her drei Fallröhrchen 70, die durch den Ringraum 55, die Wand 45 durchdringend, und den Ringraum zwischen den Wänden 45 und 46 bis nahe an den Boden 51 des Behälters geführt sind und dort offen enden. An der Peripherie des Flansches 40 sind koaxial zu den Rohren 26 drei Gewindelöcher 75 angeordnet, in die je eine Schraube 76 mit gestuftem Schaft eingreift. Die Köpfe der Schrauben 76 liegen in je einer Ansenkung 77 der Scheibe 20 Die Schulter 37 weist an der einspringenden Kante, über den Umfang verteilt, mehrere Ablaufbohrungen 78 auf.

Der Abschirmdeckel 19 ist, wie schon erwähnt, über ein Kugellager 80 (F i g. 3) auf dem Stahlring 9 drehbar abgestützt. Das Kugellager ist gebildet durch zwei rechteckige Ringnuten 81 und 82, in deren einspringenden Ecken je ein Drahtring 83 eingelegt ist. Im Stahlring 9 sind, der Winkelteilung der Bohrung 42 entsprechend, Sacklöcher 85 vorgesehen, in die ein mit Knauf 86 und Handgriff 87 versehener Arretierstift 88 eingreifen kann. Der Arretierstift 88 ist mit einer Warze 89 versehen, die in einer k.eilbahn 90 vertikal bewegt werden kann. An der Peripherie der Scheibe 20 ist ein mit dem Stahlring 9 fest verbundener Block 92 vorgesehen, der einen Index trägt, während die Scheibe 20 mit einer der Teilung der Löcher 85 entsprechender Kreisteilung versehen ist, welche abzulesen gestattet mit welchem Quellenplatz des Behälters 16 das Rohr 25 fluchtet.

Neben dem Bestrahlungsbehälter 1 ist, am Ablaufrohi 6 über eine Verbindungsleitung 85 angeschlossen, eir Umwälzorgan 96 mit vierblättrigem Propeller 9', vorgesehen. Vom Austritt des Umwälzorganes 96 führ sodann eine Verbindungsleitung 98 zum Zulaufrohr IC

Der Propeller 97 wird von einem Motor 99 angetrieben. An den Verbindungsleitungen 95 und 96 sind Leitungen 102 und 103 angeschlossen, die über Ventile 104 bzw. 105 abgesperrt werden können.

Auf dem Abschirmdeckel 19 ruht ein Transportbehälter 110, der aus einem äußeren Abschirmteil 111 und einem Deckel 112 besteht. Im Deckel 112, sowie im Unterteil des Abschirmteils 111 sind je ein Pfropfen 115 bzw. 116 eingelassen, die je mit einer auf derselben Geraden liegenden exzentrischen Bohrung 117 bzw. 118 versehen und über eine Welle 119 miteinander verbunden sind. Im Inneren des Transportbehälters 110 ist eine Revolvertrommel 122 für stabförmige Strahlungsquellen 50 untergebracht, die über eine Welle 123 von außen drehbar ist. An der linken Seite des Transportbehälters 110 ist an einem gestuften Zapfen 125 ein Stützmesser 126 angebracht, das wahlweise jeweils eine Zelle des inneren oder äußeren der beiden Trommelkreise gegen unten freigibt.

In der Bohrung 117 des Pfropfens 115 sitzt ein Strahlungsquellen-Greifgcrät 127 mit dem in der Trommel 122 befindliche Strahlungsquellen ergriffen und durch die Bohrung 118, das Rohr 25 und jeweils eine der Bohrungen 42 in den Behälter 16 eingeführt oder umgekehrt, diesem entnommen werden kann.

Der Betrieb der Anlage geschieht wie folgt:

Der Transportbehälter 110 ist abgehoben, das vertikale Rohr 25 mit einem nicht gezeichneten, stufenförmigen Abschirmpflock verschlossen, der Behälter 16 mit Strahlungsquelle!! gefüllt und die in den Rohren 26 steckenden Bolzen sind angezogen, so daß die metallischen O-Ringe 60, 61 und 62 (Fig.2) den Flansch 40 dichtend mit der Platte 22 verbinden, wobei der Behälter 16 gegenüber der gezeichneten Lage etwas angehoben ist. Über die Leitung 103 wird, bei geschlossenem Ventil 104 und laufendem Propeller 97, zu bestrahlender Klärschlamm in das Umlaufsystcm gepumpt, das über die Leitung 12 entlüftet wird. Ist das Umlaufsystcm gefüllt, so wird das Ventil 105 geschlossen und der Klärschlamm mittels des Propellers 97 durch die Leitungen 98 und 10, das Innere des Behälters 16, die Bohrung 54, durch die vier Rohre 24, den außerhalb des Behälters 16 in der Bcstrahlungskmnmcr verbleibenden Ringraum, den Trichter 5, die Leitungen 6 und 95 und durch das Umwäizorgan % hindurch in Umlauf gehalten. Die Dichtungsringc 60 bis 62 verhindern, daß Klärschlamm in den Behälter 16 oder in die Rohre 25,27 oder 28 übertritt.

Der Umwälzvorgang wird so lange durchgeführt, bis der Klarschlamm die nötige Strahlendosis aufgenommen hat. Er wird daraufhin über die Leitung 102 abgezogen, worauf wiederum über die Leitung 103, eine neue Charge in das Umlaufsystem eingeführt werden kann.

Sind die Strahlungsqucilen aufzustocken oder zu wechseln - sei es daß die Leistung der Anlage geändert oder der Abbrand der Strahlungsquellen kompensiert werden soll — so wird zunächst das Umlaufsystem gelee« und mehrfach mit sauberem Wasser gespült und das Spülwasser abgelassen. Hernach werden die Schrauben 76 gelöst, so daß sich der Plansch 40 mit dem Behalter 16 auf die Schulter 37 absenkt. Nun wird der in dem gestuften Rohr 25 sitzende Abschirmplock herausgenommen und der Transportbehälter HO auf der Scheibe 20 plaziert. Die Scheibe kann zu diesem Zwecke Arretierstifte 130 oder Anschlüge (131 bis 134) (P Ig. 4 und 3) aufweisen.

Zum Auswechseln einer Strahlungsquelle 30 wird hernach das Strahlenquellen-Greifgerät 125 mit seinem unteren Ende durch einen Leerplatz der Trommel 122 hindurch in den Behälter 16 eingeführt, dort die auszuwechselnde Strahlungsquelle ergriffen, in die Trommel hochgezogen und dort deponiert. Die Trommel 122 wird hernach so gedreht, daß ein neuer Quellenstab 50 in die Flucht der Bohrung 118 zu liegen kommt, worauf dieser durch das Rohr 25 in den Behälter 16 abgesenkt wird. Ist nun eine andere Stelle des

ίο Behälters zu versorgen, so wird der Arretierstift 88 am Handgriff 87 angehoben, wobei die Warze 89 aus der Nut ausfährt, und gedreht, so daß sich die Warze 89 auf der oberen Planfläche der Scheibe 20 abstützt. Nun wird der Abschirmdeckel 19 um den erforderlichen Winkel gedreht, indem der gewünschte Teilstrich der Scheibe 20 auf den Index des Blockes 92 eingestellt wird. Hernach wird der Handgriff 87 gedreht, wobei der Arretierstift 88 in das korrespondierende Loch fällt und damit den Abschirmdcckcl 19 festhält. Der Strahlungsquellenwechsel erfolgt in der neuen Position wie bereits beschrieben.

Ist der Austausch von Strahlungsqucilen aus dem inneren Zellenkreis der Trommel 122 beendet und sind noch Strahlungsqucilen im äußeren Zellenkreis der Trommel 122 auszutauschen, so wird durch Verdrehen der Pfropfen 115 und 116 die Bohrung 118 mit dem Teilkreis der äußeren Strahlungsqucilen in Deckung gebracht. Das kann dadurch geschehen, daß, wie in Fig.4 veranschaulicht, der Pfropfen 116 durch nicht dargestellte Arretierstifte mit dem Abschirmdcckcl 19 so verbunden wird, daß die Bohrung 118 koaxial zum Rohr 25 liegt. Der Transportbehälter 111 kann sodann um den feststehenden Pfropfen 116 gedreht werden, wobei in zwei diskreten Stellungen — die dadurch einstellbar sind, daß der Transportbehälter 110 an den einen oder den anderen von zwei auf dem Abschirmdckkel 19 befestigten Anschlägen 131 oder 132 herangefahren wird - die Bohrung 118 mit dem inneren b/w. äußeren Teilkreis der Trommel 122 fluchtet.

Nach einem in Fig. 5 veranschaulichten anderen Verfahren ist der Transportbehälter 111 um einen Zapfen 130 im Bereich von zwei Anschlägen 133, 134 schwenkbar, während die Pfropfen 115, 116 zwischen zwei Anschlägen 135 und 136 drehbar sind. Steht der Transportbehälter 111 am Anschlag 133 und sind die Pfropfen 115 und 116 gleichzeitig am Anschlag 136 so fluchten die Achsen des Rohres 25 und der Bohrungen 117, 118 mit dem inneren Teilkreis. Steht dagegen der Transportbehälter, wie gestrichelt dargestellt, am

Anschlag 134 und sind die Pfropfen 115,116 gleichzeitig

am Anschlag 135, so fluchten die Achsen des Rohres 23 und der Bohrungen 117,118 mit dem äußeren Teilkreis.

Ist der Strahlungsquellenwechsel beendigt, so werden

die Pfropfen 113, 116 um etwa 180° verdreht und gesichert, der Transportbehälter abgehoben, der Abschirmpflock in das Rohr 25 eingeführt und gesicheri und die Schrauben 76 angezogen, wobei der Flansch 4C wiederum dichten mit der Platte 22 verbunden wird.
Im Betrieb wird über das Zulaufrohr 27 und die Fallröhrchen 70 ein Kühlmedium, vorzugsweise Wasser unten in den Behälter 16 eingeleitet und über das Ablaufrohr 28 abgeführt. Der Wasserstrom kühlt dabe die Strahlungsquellen. Überdies führt er durch Ionisa tion entstehende Oase ab. Beim Strahlungsquellenwech

6s sei wird im allgemeinen die Zufuhr des Wassers nlch' unterbrochen; es fließt dann jedoch über den Rand de! Flansches 40, durch die Kammer 3, das Ablaufrohr β unc die Leitung 102 ab.

Durch das Rohr 15 läßt sich ein Strahlungsmeßgeräl zur Kontrolle der Strahlungsintensität ins Zentrum des Behälters 16 einführen. Es lassen sich aber auch an durch das Rohr 15 eingeführten Proben Bestrahlungsversuche durchführen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   t. Vorrichtung zum Bestrahlen von fließbarem Gut mittels radioaktiver Strahlungsquellen, mit einer vom Gut durchströmten Bestrahlungskammer, die mit einem Abschirmdeckel versehen ist und einen vom Gut umspülten Behälter mit mehreren Zellen zur Aufnahme der Strahlungsquellen enthält, wobei die Eingänge der Zellen, dem Abscnirmdeckel zugewendet, auf einem Teilkreis angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) aus einer abgesenkten Position in eine Bestrahiungsposition anhebbar angeordnet ist, in der die Eingänge der Zellen mit der Unterseite des Abschinndeckels (19) über Dichtungen (60, 61, 62, 64) derart verbunden sind, daß ein Eindringen des fließbaren Gutes in den Behälter verhindert wird, daß der Abschirmdeckel bei abgesenktem Behälter um seine koaxial zum Teilkreis der Zellen verlaufende Achse drehbar ist, und daß der Abschirmdeckel einen dem Ein- und Ausführen der Strahlungsquellen (50) dienenden Kanal (25) aufweist, der durch Drehen des Abschinndeckels auf die Eingange der Zellen ausrichtbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (16) gegen horizontale Bewegung gesichert an der Innenwand (4) der Bestrahlungskammer (3) abgestützt ist.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei der Behälter die Form eines hohlen Kreisringes mit vertikaler Achse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwischen der oberen Stirnseite des Behälter.; (16) und der Unterseite des Abschirmdeckels (19) durch zwei Ringdichtungen (60, 61) geschieht, die koaxial zum Behälter (16) angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit Mitteln zum Bespülen der im Behälter untergebrachten Strahlungsquellen durch ein Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Ringdichtung (62) vorgesehen ist, und daß in den zwischen den Ringdichtungen (60, 61, 62) befindlichen beiden Ringräumen (65, 66) einerseits ein Kühlmittelzufuhrkanal (27) und andererseits ein Kühlmittelabfuhrkanal (26), die beide den Abschirmdeckel (19) durchdringen, enden, wobei auf der Seite des Behälters (16) aus dem Ringraum (66). in dem der Kühlmittelzufuhrkanal (27) endet, mindestens ein Verbindungskanal (70) zum unteren Ende des Behälters (16) führt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmdeckel (19) mit zumindest einem Strömungskanal (24) versehen ist, durch welchen das zu bestrahlende Gut zwischen dem Behälter (16) und dem außerhalb diesem in der Bestrahlungskammer (3) verbleibenden Raum umgewälzt wird.