DE2345576B1

DE2345576B1 - Bestrahlungsanlage

Info

Publication number: DE2345576B1
Application number: DE2345576A
Authority: DE
Inventors: Ernst Bosshard
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1973-09-05
Filing date: 1973-09-10
Publication date: 1975-02-13
Also published as: NL160669C; NL160669B; US3965359A; FR2242139A2; AT330104B; GB1467012A; ATA688874A; DE2345576C2; JPS5053798A; NL7313881A; CH575163A5; FR2242139B2; IT1020339B; BE819423A; CA1003124A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestrahlen von fließbarem Gut, insbesondere Klärschlamm, mittels radioaktiver Strahlungsquellen mit einer von dem dem Gut durchströmten Bestrahlungskammer, die einen Behälter für Strahlungsquellen aufweist, welcher mit gegen das Gut flüssigkeitsdicht abschließbaren Kanälen zum Ein- und Ausbringen der Strahlungsquellen

versehen ist.

Eine soiche Bestrahlungsanlage ist aus der DT-AS 2 208160 bekannt Die Kanäle im Behälter zum Είη- und Ausbringen der Strahlungsquellen sind zum Schutz dieser je durch einen Schraubverschluß gegen das Eindringen von zu bestrahlendem Gut abschließbar. Im praktischen Betrieb hat sich nun gezeigt, daß das Verschließen jedes einzelnen Kanals durch einen eigenen Verschluß umständlich ist Da die Verschlußschrauben mittels langer Manipulierwerkzeuge durch eine dicke — die Strahlung absorbierende — Wasserschicht hindurch ein- und ausgeschraubt werden müssen, besteht zusätzlich die Gefahr, daß sie hmunterfalfen und in das umgewälzte Gut gefangen, so daß sie Abschlußorgane und die Umwälzpumpe der Anlage beschädigen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungsvorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, bei der das Auswechseln der Strahlungsquellen in erheblich kürzerer Zeit vorgenommen werden kann, als bei der bekannten Anlage, so daß der Betrieb der Vorrichtung wirtschaftlicher ist Nach der Erfindung wird diese Aufgäbe dadurch gelöst, daß zum Verschließen der Kanäle ein gemeinsames Verschlußstück vorgesehen ist, das mittels eines spannbaren Halters an den Strahlungsquellenbehälter angepreßt wird.

Durch die Verwendung eines gemeinsamen Verschlußstückes für alle Öffnungen des Strahlungsquellenbehälters wird der weitere Vorteil erreicht, daß die Gefahr, daß eine oder mehrere Öffnungen nicht ganz dicht verschlossen sind, erheblich herabgesetzt wird.

Es ist vorteilhaft, den Halter als Ring auszubilden, der über einen Bajonettverschluß am Strahlungsquellenbehälter angreift und über Druckschrauben auf das ebenfalls ringförmig ausgebildete Verschlußstück einwirkt.

Es kann ein Spannwerkzeug vorgesehen sein, das über einen zweiten Bajonettverschluß kraftschlüssig mit dem Halter verbunden werden kann und das den Halter, das Verschlußstück und die gegebenenfalls zwischen Strahlungsquellenbehälter und Verschlußstück vorhandenen Dichtungsmittel vorspannt.

Eine vorteilhafte Ausführung des Spannwerkzeugs besteht aus einem Bügel mit Bajonettverschlußklauen und einer Druckplatte mit Druckstiften, die mit Bohrungen im Halter korrespondieren, wobei der Bügel und die Druckplatte durch einen Arbeitszylinder kraftschlüssig verbunden sind.

Der Strahlungsquellenbehälter kann durch seitliche Tragarme in der Bestrahlungskammer aufgehängt sein.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine in Betrieb stehende Bestrahlungsvorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen Teil des Strahlungs^ quellenbehälters mit angesetztem Spannwerkzeug, wobei der Schnitt in der Symmetrieachse zwischen zwei benachbarten Zellen des Strahlungsquellenbehälters verläuft,

F i g. 3 einen Schnitt durch einen Teil des Strahlungsquellenbehälters, ebenfalls mit angesetztem Spannwerkzeug, wobei der Schnitt durch die Achse einer Zelle verläuft,

Fig.4 einen Horizontalschnitt entlang der Linie IV-IVinFig.l,

F i g. 5 einen Horizontalschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 1.

In einem zylindrischen Stahlbehälter 1 mit einer ko-

nischen; Begrenzungswand 2 ist eine von einer zylindrischen Blechwand 3 mit Trichter 4 begrenzte Bestrahfungskammer 5 vorgesehen. Von der Blechwand 3 steigt, ebenfalls aus Blech gefertigt, ein stufenförmiger Körper 6 in die Höhe, der am oberen Ende an einem mit dem Stahlbehälter 1 verbundenen Ring 7 angeschweißt ist

Der Trichter 4 ist unten mit einem mehrfach gewundenen, ins Freie führenden Ablaufrohr 10 verbunden, während ein ebenfalls mehrfach gewundenes Rohr If die Wand des Stahlbehälters 1, die Begrenzungswand 2 sowie den Trichter 4 durchdringt und^ nach oben gerichtet, trompetenförmig endet Der Raum zwischen Stahlbehälter 1, Bestrahlungskammer 5 und Ring 7 ist lunkerfrei mit Blei ausgegossen. Auf den Stufen des Körpers 6 ruht ein Abschirmdeckel 15, der ebenfalls stufenförmig ausgebildet ist und dessen Stufen denjenigen des Körpers 6 angepaßt sind.

Dem trompetenförmigen Ende des Rohres Ii schließt sich ein ringförmiger Strahlungsquellenbehälter 20 an, der einen oberen Ringteil 21 mit einer Vielzahl axial gerichteter Bohrungen 22 aufweist (F i g. 3). An der Unterseite des Ringteiles ist ein äußeres und ein inneres Rohr 23 bzw. 24 angeschweißt, die an ihrem unteren Ende durch ein ringförmiges Bodenblech 26 verbunden sind. Zwischen die beiden Rohre 23 und 24 sind Distanzröhrchen 25 eingeschweißt, deren Länge dem Durchmesser der Bohrungen 22 gleich ist. Die Distanzröhrchen sind längs den Mantellinien des Strahlungsquellenbehälters 20 so angeordnet, daß sie darin gegeneinander offene Zellen 27 (F i g. 5) bilden, in deren jeder zwei stabförmige Strahlungsquellen 28 übereinander Platz finden. Die Distanzröhrchen bilden eine Führung für die Strahlungsquellenstäbe 28 und stützen sie seitlich. Der Strahlungsquellenbehälter ist durch vier radial gerichtete, L-förmige Tragarme 29 mit einem Tragring 30 verbunden, der auf der untersten Stufe 31 des Körpers 6 ruht Die kreisringförmige Gestalt des Strahlungsquellenbehälters bietet den Vorteil, daß bei Verwendung eines kreisringförmigen Ver-Schlußteiles, letzteres in jeder Lage auf den Strahlungsquellenbehälter abgesenkt werden kann.

Das Ablaufrohr 10 führt zu einer Umwälzeinrichtung 32, die aus einem zylindrischen Gefäß besteht, in dem ein von einem Motor 33 angetriebener vierblättriger Propeller 34 angeordnet ist Vom oberen Ende der Umwälzeinrichtung 32 führt eine Verbindungsleitung 35 zum Zulaufrohr 11. Vom Ablaufrohr 10 und Zulaufrohr 11 sind Ab- bzw. Zulaufleitungen 40 bzw. 41 abgezweigt, wobei in den Verzweigungsstellen Abschlußventile 42 bzw. 43 angeordnet sind Die Wand des Stahlbehälters 1 wird in seinem oberen Bereich von einem S-förmigen Rohr 45 durchdrungen, das mit einer Flüssigkeitsfalle 46 und einem U-Rohr-Manometer 47 verbunden ist Die Falle 46 wird über eine Leitung 48 mit Luft gespeist Sie enthält eine Wasservorlage, durch welche die eingespeiste Luft hindurchperlt.

Wie in F i g. 2 zu erkennen, bestehen die Tragarme 29 aus einem L-förmigen Blechteil 50, an dessen obere Stirnfläche drei Z-förmig gebogene Röhrchen 51,52,53 angeschweißt sind. Wie F i g. 4 zeigt, münden die drei Röhrchen 51 bis 53 mit horizontaler Tangente in Sacklöcher 55, 56, 57 des Tragringes 30. Diese Sacklöcher sind von unten durch Löcher 58, 59, 60 angebohrt. In leicht konisch hinterdrehten Eindrehungen der Löcher ⁶S 58 bis 60 sitzen Dichtungsringe 61. Koaxial zu den Anbohrungen 58 bis 60 sind in der untersten Stufe 31 des Körpers 6 Zu- bzw. Ablaufbohrungen 62 für ein Schutzmedtum für den Strahlungsquellenbehälter 20 angeordnet

Die unteren Enden der Röhrchen 51 bis 53 sind innerhalb des StrahJungsquellenbehälters 20 abgebogen. Das Ende des obersten Röhrchens 53 weist gegen den Betrachter der Zeichnung, das zweitoberste Röhrchen 52 weist vom Betrachter weg und das unterste Röhrchen 51 verläuft abwärts zum Bodenblech 26 des Strah-Iungsquellenbehälters, wo es offen endet.

Der Ringteil 21 des Strahlungsquellenbehälters 20 trägt außen Nocken 65 eines Bajonettverschlusses. Unter diesen Nocken greifen die Klauen 66 eines Halters 67, der durch darin angebrachte Schrauben 70 auf ein ringförmiges Verschlußstück 71 drückt. Das Verschlußstück 71 liegt auf dem Ringteil 21 des Quellenbehälters und schließt die Kanäle 22 darin bei genügend weit eingedrehten Schrauben 70 flüssigkeitsdicht ab. Es sind zusätzlich Dichtungsringe 72 in leicht konisch hinterdrehten Andrehungen 73 der Kanäle 22 angebracht Die Gewindelöcher im Halter 67 für die Druckschrauben 70 verlaufen koaxial zu den Bohrungen 22 im Ringteil 21.

Die Anlage arbeitet wie folgt: Die zunächst leere Bestrahlungskammer 5 wird über die Leitung 41 bei laufendem Motor 33 mit zu bestrahlendem Gut, z. B. Klärschlamm, beschickt bis das U-Rohr-Manometer 47 das gewünschte Niveau anzeigt. Bei diesem Füllvorgang entweicht die Luft über einen im Abschirmdeckel 15 vorgesehene Entlüftungsleitung 95 aus der Bestrahlungskammer. In der hernach einsetzenden Bestrahlungsphase wird der Klärschlamm durch die Umwälzeinrichtung 32 über die Verbindungsleitung 35, die Zufuhrleitung 11, das Innere 36 des Strahlungsquellenbehälters 20, den Ringraum zwischen Strahlungsquellenbehälter und Wand 3 und durch die Abfuhrleitung 10 umgewälzt. Durch die mehrfache Krümmung der Zu- und Abfuhrleitungen 11 bzw. 10, wird nicht nur verhindert, daß radioaktive Strahlen aus der Bestrahlungskammer austreten, sondern gleichzeitig wird auch noch der Klärschlamm innig miteinander vermischt, so daß nach mehrfacher Zirkulation eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit besteht, daß jedes Teilchen praktisch dieselbe Strahlendosis aufgenommen hat

Über jedes Röhrchen 51 der vier Arme 29 wird dem Strahlungsquellenbehälter 20 unter Überdruck ein Schutzmedium, z. B. mit einem korrosionsinhibitor versetztes Wasser, zugeführt. Dieses verteilt sich am Boden des Strahlungsquellenbehälters beidseits der Mündung des Röhrchens 51 in Umfangsrichtung des Köchers, um sodann längs der Strahlungsquellenstäbe 28, diese kühlend, hochzusteigen. Das Schutzmedium wird sodann von den je vier Röhrchen 52,53 gesammelt und auf dem Weg über Leitungen 62 abgeführt.

Hat der Klärschlamm die gewünschte Strahlendosis aufgenommen, so wird er über die Ablaufleitung 40 abgepumpt, worauf neuer Klärschlamm über die Leitung 41 eingeführt wird und der Zyklus neu beginnt.

Sind die radioaktiven Strahlungsquellen im Strahlungsquellenbehälter zu wechseln, sei es daß der Abbrand auszugleichen oder die Intensität der Strahlungsquellen zu ändern ist, so wird nach Abpumpen des Klärschlammes das System mehrfach gespült. Schon während des Spülvorganges wird auf dem Ring 7 des Behälters ein (nicht gezeichnetes) mehrere Meter langes Rohr, das etwa denselben Außendurchmesser wie der Behälter 1 aufweist, vertikal montiert. Die Bestrahlungskammer 5 wird sodann mit sauberem Wasser geflutet, wobei die Entlüftungsleitung 95 das Wasser auch in dem aufgesetzten Rohr hochsteigen läßt. Ist auf die-

se Weise ein genügend hoher Wasserschild erzeugt, so wird der Deckel 15 vom Behälter 1 getrennt und ausgebaut. Sodann werden Strahlungsquellenmagazine in die vier Sektoren zwischen den vier Tragarmen 29 abgesenkt und dort an der Wand 3 an (nicht gezeichneten) Aufhängeösen aufgehängt.

Daraufhin wird ein Spannwerkzeug 79 zum Lösen des Verschlußstückes 71 vom Behälter 20 in die die Bestrahlungskammer 5 abgesenkt. Das Spannwerkzeug besteht aus einem Bügel 80 mit Druckplatte 85. Der Bügel enthält einen Arbeitszylinder 81 mit einem Kolben 82. Der Kolben wirkt auf einen Amboß 84 der Druckplatte 85. Die Druckplatte trägt mehrere Druckstifte 86, deren Achse parallel zur Achse des Strahlungsquellenbehälters 20 verläuft und die, durch Bohrangen 88 im Halter 67 hindurchgreifend, auf den Verschlußring 71 wirken können. Die Bohrungen 88 verlaufen jeweils zwischen zwei benachbarten Bohrungen 22 im Strahlungsquellenbehälter 20. Die Druckplatte 85 und der Bügel 80 sind koaxial zu den Bohrungen 22 und den Druckschrauben 70 mit Durchgangslöchern 90 bzw. 91 versehen, die für das Durchführen eines Schlüssels zum Drehen der Druckschrauben 70 dienen.

Beim Absenken des Spannwerkzeugs 79 in die Bestrahlungskammer werden die Druckstifte 86 durch die Bohrungen 88 im Halter 67 geführt bis sie darauf anstoßen. Darauf wird der Bügel 80 verdreht, so daß seine Klauen 69 unter die entsprechenden Nocken 68 des Halters 67 zu liegen kommen. Nun wird der Kolben 82 über einen, an einem Gewinde 97 angeschlossenen Schlauch unter Druck gesetzt, so daß die Druckstifte 86 sich mit großer Kraft auf den Verschlußring 71 aufstützen und gleichzeitig der Halter 67 durch den Bügel 80 mit den Klauen 69 nach oben gezogen wird. Bei diesem Vorgang werden die Druckschrauben 70 vom Verschlußstück 71 entlastet, so daß sie sehr leicht, mittels eines durch die Durchgangslöcher 91 und 90 hindurchgesteckten Schlüssels, gelöst werden können. Nun wird der Kolben 82 entlastet, worauf die Teile 80 und 67 zusammen gedreht werden können, so daß die Klauen 66 des Halters 67 neben die Nocken 65 zu liegen kommen. Aus dieser Stellung wird das Spannwerkzeug 79 zusammen mit dem Halter 67 und dem Verschlußstück 71 nach oben abgehoben und aus dem Behälter 1 entfernt. Die einzelnen Zellen des Strahlungsquellenbehälters 20 sind nun über die Bohrungen 22 mit Greifwerkzeugen zugänglich. Die Strahlungsquellenstäbe werden dem Strahlungsquellenbehälter entnommen und in die bereits erwähnten Strahlungsquellenmagazine gesteckt. Ist der Strahlungsquellenbehälter geleert, so kann er aus der Bestrahlungskammer 5 gehoben werden, worauf er gründlich inspiziert wird. Nun wird ein Strahlungsquellen-Transportbehätter in die Bestrahlungskammer abgesenkt und auf bekannte Weise der Austausch zwischen den Strahlungsquellen in den Strahlungsquellenmagazinen und denjenigen im Strahlungsquellen-Transportbehälter vorgenommen.

Nach dem Ausfahren des Strahlungsquellen-Transportbehälters wird wiederum der Strahlungsquellenbehälter 20 in die Bestrahlungskammer 5 abgelassen, bis der Tragring 30 auf der Stufe 31 aufliegt und am unteren Behälterende das trompetenförmige Ende des Zulaufrohres 11 im Strahlungsquellenbehälter eingreift. Nun findet der Transport der Strahlungsquellenstäbe aus den Strahlungsquellenmagazinen in die Zellen des Strahlungsquellenbehälters statt. Wenn letzterer gefüllt ist, wird das Spannwerkzeug 79 mit dem Halter 67 und dem Verschlußstück 71 in die Bestrahlungskammer 5 abgelassen und derart auf den Strahlungsquellenbehälter abgesenkt, daß die Zentrierleisten 74 zwischen die Führungsleisten 75 zu stehen kommen. Das Verschlußstück 71 ruht nun auf dem Ringteil 21 des Strahlungsquellenbehälters und deckt die Kanäle 22 darin ab.

Um das Verschlußstück 71 flüssigkeitsdicht zu verriegeln, wird der Bügel 80 so gedreht, daß die Klauen 66 des Halters 67 unter die Nocken 65 des Ringteiles 21 zu liegen kommen. Die Druckschrauben 70 stehen dann koaxial zu den Bohrungen 22 im Ringteil 21. Nun wird der Arbeitszylinder 81 unter Druck gesetzt, so daß die Druckplatte 85 mit den Druckstiften 86 das Verschlußstück 71 auf die Dichtungen 71 im Ringteil 21 preßt. Darauf werden die Druckschrauben 70 im Halter 67 leicht auf das Verschlußstück 71 hinuntergeschraubt. Hernach wird der Arbeitszylinder 81 druckentlastet, so daß jetzt die Druckschrauben 70 das Verschlußstück 71 auf dem Strahlungsquellenbehälter 20 gepreßt halten. Damit ist der Strahlungsquellenbehälter wiederum flüssigkeitsdicht verschlossen. Der Bügel 80 wird so weit gedreht, daß die Bajonettklauen 69 zwischen die Nokken 68 des Halters 67 treten, woraufhin das Spannwerkzeug 79 abgehoben und aus der Bestrahlungskammer entfernt wird. Der Abschirmdeckel 15 wird in den Behälter 1 abgesenkt und das Wasser über die Leitungen 40 und 41 aus der Anlage abgelassen. Das Aufsatzrohr kann nun entfernt werden. Indem der Abschirmdeckel auf dem Tragring 30 ruht, trägt er zur dessen Abdichtung der Bestrahlungskammer bei.

In stationären Anlagen wird die Bestrahlungskammer vorzugsweise nicht nur durch Blei, sondern durch Beton gegen außen abgeschirmt. Es wird in diesem Falle im allgemeinen zweckmäßiger sein, die Kammer in einem Schacht anzuordnen, der gleichzeitig die Funktion des Aufsatzrohres zum Fluten der Anlage erfüllt.

Selbstverständlich kann bei mobilen Anlagen auf das Aufsetzen eines Aufsatzrohres beim Strahlungsquellenwechsel verzichtet werden, wenn ein Wasserbecken zur Verfügung steht, in die die ganze Einrichtung eingetaucht werden kann. Für solche Fälle können die Leitungen 10, 11 und 45 mit Flanschen versehen sein, so daß die Umwälzeinrichtung 32 und die Meßeinrichtung 46 und 47 von der Bestrahlungskammer 1 abgetrennt werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bestrahlen von fließbarem Gut, insbesondere Klärschlamm, mittels radioaktiver Strahlungsquellen mit einer von dem Gut durchströmten Bestrahlungskammer, die einen Behälter für eine Vielzahl von Strahlungsquellen aufweist, welcher mit gegen das Gut flüssigkeitsdicht abschließbaren Kanälen zum Ein- und Ausbringen der Strahlungsquellen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschließen der Kanäle (22) ein gemeinsames Verschlußstück (71) vorgesehen ist, das mittels eines spannbaren Halters (67) an den Strahlungsquellenbehälter (20) angepreßt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit kreisringförmigem Strahlungsquellenbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (67) ein Ring ist, der durch einen Bajonettverschluß (66,65) am Strahlungsquellenbehälter (20) angreift und über Druckschrauben (70) das Verschlußstück (71) mit diesem verriegelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannwerkzeug (79) vorgesehen ist, das über einen zweiten Bajonettver-Schluß (68, 69) mit dem Halter (67) kraftschlüssig verbunden werden kann und das den Halter (67), das Verschlußstück (71) und die gegebenenfalls zwischen Strahlungsquellenbehälter (20) und Verschlußstück (71) vorhandenen Dichtungsmittel vorspannt

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannwerkzeug (79) aus einem Bügel (80) mit Bajonettverschlußklauen (69) und einer Druckplatte (85) mit Druckstiften (86) besteht, die mit Bohrungen (88) im Halter (67) korrespondieren, wobei der Bügel (80) und die Druckplatte (85) durch einen Arbeitszylinder (81, 82) kraftschlüssig verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsquellenbehälter (20) durch seitlich angebrachte Tragarme (29) in der Bestrahlungskammer (5) aufgehängt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme (29) Kanäle (51, 52, 53) zum Zu- und Abführen einer Schutzflüssigkeit aufweisen, die in Auflageflächen einer Stufe (31) ausmünden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der Tragarme (29) über einen Tragring (30), in dessen Unterseite die Kanäle (51,52,53) münden, miteinander verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, mit einem Abschirmdeckel für die Bestrahlungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmdeckel (15) auf dem Tragring (30) ruht.