DE3050420T1 - Schutzeinrichtung einer radiationsanlage - Google Patents

Description

1. Andrei Sergeevich IVANOV, Leningrad

2. Vladimir Iosifovich NIKISHKIN, Leningrad

3. Stanislav Petrovich DMITRIEV, Leningrad

4. Mikhail Pavlovich SVINIIN, Leningrad

5. Mikhail Tikhonovich FEDOTOV, Leningrad

Schutzeinrichtung für eine Strahlungsanlage

Die Erfindung betrifft Schutzeinrichtungen für Strahlungsanlagen und -geräte der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Derartige Strahlungsanlagen werden in der Regel gemeinsam mit einem Förderer, der die zu bestrahlenden Objekte transportiert, oder bei Objekten aus flexiblem Material mit einer Einrichtung zum Durchziehen eines solchen Materials verwendet.

Bei der Bestrahlung von Materialien mit Radiationsbestrahlung werden die Strahlungsintensität und die Fördergeschwindigkeit des zu bestrahlenden Materials so gewählt, daß die Nenndosis der Bestrahlung und die maximale Produktionsleistung der Anlage gewährleistet werden. Die Antriebsmechanismen des Förderers sowie die

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Mechanismen von sonstigen in einer technologischen Linie mit der Strahlungsanlage angeordneten Aggregate können jedoch nicht schnell genug die Nenngeschwindigkeiten gewährleisten. Insbesondere die Hochlaufzeit des Förderers bis auf Nenngeschwindigkeit kann auch in modernen Anlagen mehrere Zehner von Sekunden erreichen. Außerdem ist das gleichmäßige Anfahren des Förderwerks eine notwendige Bedingung, wenn das zu bestrahlende Material eine geringe mechanische Festigkeit hat.

Ferner beträgt die Hochlaufzeit des Beschleunigers der Strahlungsanlage bis auf den Nennbündelstrom, d. h. die Zeit, in der der Bündelstrom von Null bis zum Nennwert ansteigt, ebenfalls mehrere Zehner von Sekunden. Deshalb entsteht das Problem der Abstimmung zwischen den Parametern der Strahlenbündelung und der Fördergeschwindigkeit des Materials vom Anfahrmoment der Anlage bis zum Erreichen des Nennbündelstroms und der Soll-Fördergeschwindigkeit, da ohne diese Abstimmung ein Teil des Materials eine zu geringe bzw. eine übermäßige Strahlendosis erhält und in den Ausschuß geht.

Zum Lösen dieses Problems werden in Strahlungsanlagen Schutzeinrichtungen verwendet, die das Material gegen Bestrahlung während des Hochfahrvorgangs schützen.

Es ist eine Schutzeinrichtung für eine Strahlungsanlage bekannt (JP-PS 39-2299), die eine Schieberklappe darstellt und im Vakuumvolumen des Beschleunigers in der Bewegungsbahn des Strahlenbündels vor der Ablenkeinrichtung angeordnet ist. Eine solche Schutzein-

richtung ist jedoch für moderne Anlagen, bei denen die Leistung der Beschleuniger bis 100 Kilowatt erreicht, praktisch unbrauchbar, da bei ihrer Anordnung vor der Ablenkeinrichtung das Strahlenbündel nur auf einen geringen Abschnitt der Schieberklappe einwirkt, wodurch dieser Teil einer starken lokalen überhitzung ausgesetzt ist, was ihre Kühlung erschwert.

Die Erfindung geht von einer Schutzeinrichtung für eine Strahlungsanlage gemäß der GB-PS 1 246 4 78 aus, die zwei zwischen dem Austrittsfenster der Strahlungsquelle und dem zu bestrahlenden Material auf zwei parallelen Wellen angeordnete Bleiplatten enthält. Die Wellen verstellen sich hin- und hergehend in entgegengesetzten Richtungen senkrecht zur zentralen Strahlungsachse, wodurch die Bleiplatten eine komplizierte Bewegung ausführen, indem sie sich gemeinsam mit den Wellen geradlinig verstellen und sich gleichzeitig in Bezug auf die Wellenachsen um einen gewissen Winkel verdrehen, der dem Abstand der Wellenachsen vom Strahlungszentrum proportional ist. Bei der Plattenbewegung ändert sich die Intensität der auf das Material auftreffenden Strahlung, wobei die in der einen Endlage zusammengeschobenen Platten das Austrittsfenster verdecken und die Strahlung vollständig absorbieren, während sie in der anderen Endlage auseinandergeschoben sind und das Austrittsfenster dabei vollständig offen ist, so daß die Strahlungsintensität auf das zu bestrahlende Material dem Maximalwert gleich ist. Wegen der komplizierten Bewegungen der Platten sind sowohl der Aufbau der Anlage als auch ihre Bedienung kompliziert, besonders bei Anlagen mit leistungsfähigen Strahlungsquellen.

Zur Verstellung der Platten ist ein komplizierter sperriger Antrieb notwendig, der zwei parallele Kettentriebe enthält, die Führungen tragen, in denen die Wellen der Platten befestigt sind. Alle diese Bauteile des Antriebs müssen im Innern der Strahlenschutzkammer untergebracht sein, so daß diese Kammer entsprechend groß sein muß. Ferner müssen die Platten intensiv gekühlt werden, was schwierig ist, weil die Schläuche für die Kühlflüssigkeit die Plattenbewegungen zulassen müssen.

Weiterhin sind die Elemente der Kettentriebe mit den Wellenführungen und den Schläuchen des Kühlsystems der Einwirkung der starken Radiationsstrahlung, der Bremsröntgenstrahlung sowie der chemisch aktiven Stoffe, die sich durch Zersetzung des Gasmediums in der Kammer bilden, ausgesetzt. Deswegen müssen diese Bauteile aus chemisch- und strahlungsbeständigen Werkstoffen hergestellt sein, um einen Ausfall dieser Elemente zu vermeiden.

Bei Verwendung dieser Einrichtung in Anlagen mit großen Abmessungen des Austrittsfensters wird die Synchronisation der Kettentriebe des Plattenantriebs kompliziert und durch ihre Anordnung in unmittelbarer Nähe vom Austrittsfenster erschwert sich der Zutritt zum Austrittsfenster, was ein Auswechseln der Folie des Austrittsfensters kompliziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv und bedienungstechnisch einfachere Schutzeinrichtung für Bestrahlungsanlagen zu schaffen, bei der sich die die Strahlung absorbierenden Platten zwischen dem Austrittsfenster der Strahlungsquelle und dem zu be-

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strahlenden Material so bewegen, daß die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu den Platten erleichtert und das Volumen der Kammer für den lokalen Radiationsschutz reduziert wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schutzeinrichtung für eine Bestrahlungsanlage mit zwei die Radiationsstrahlung vollständig absorbierenden Platten, von denen jede an einer Welle zwischen dem Austrittsfenster der Strahlungsquelle und dem zu bestrahlenden Material befestigt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Platten aneinander mit ihren der langen Seite des Austrittsfensters parallelen Seiten unter einem Winkel anstoßen und mit den Wellen durch Hebel verbunden sind, daß die Wellen drehbar in den Wänden der Schutzkammer gleichachsig miteinander und parallel zur Längsseite des Austrittsfensters angeordnet sind, und daß die Platten sowie mindestens eine der Wellen und einer der Hebel Kanäle für die Kühlflüssigkeit aufweisen.

Die Befestigung der Platten an den drehbaren Wellen gewährleistet eine reine Rotationsbewegung der Platten um die Wellenachsen, was bedeutend bequemer ist und folgende Vorteile bedingt:

Der Antrieb der Wellen mit den Platten ist konstruktiv einfach und kann außerhalb der Strahlenschutzkammer angeordnet werden, weil die Wellen in den Wandungen der Strahlenschutzkammer gelagert sind, wobei er mit einem aus der Kammer herausragenden Ende einer der Wellen verbunden wird. Das Volumen und die Außenmaße der Schutzkammer können also geringer sein als bei bekannten Schutzeinrichtungen und das Auswechseln der Folie

des Austrittsfensters wird vereinfacht.

Bei der Drehbewegung der Wellen mit den Platten wird auch die Zuführung der Kühlflüssigkeit zu den Platten durch die in den Wellen und Verbindungshebeln ausgeführten Kanäle erleichtert, da die Anschlußstelle der flexiblen Schläuche des Kühlsystems an die Kanäle in den Wellen praktisch mit der Drehachse der Wellen zusammenfällt, so daß die Bewegung der Schläuche minimal ist.

Zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Aufbaus muß auch der Umstand gezählt werden, daß sowohl der Antrieb der Wellen als auch die flexiblen Verbindungsschläuche des Kühlsystems aus der Schutzkammer herausgebracht sind und der Einwirkung der Strahlen und des chemisch aggressiven Gasmediums entzogen sind.

Das Aneinanderstoßen der Platten unter einem Winkel erhöht bedeutend ihre Gesamtstarrheit, was besonders wichtig bei den großen Abmessungen des Austrittsfensters der Anlage und damit bei den großen Ausmaßen der Platten ist.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Schutzeinrichtung für eine

Radiationsanlage im Axialschnitt; und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1.

Die dargestellte Schutzeinrichtung enthält zwei miteinander verbundene Platten 1 (Fig. 1), die mit einer Schwenkmöglichkeit an Hebeln 2 im Innern einer Kammer 3 für den lokalen Strahlenschutz zwischen einem Austrittsfenster 4 einer Strahlenquelle 5 und einem zu bestrahlenden Material 6 aufgehängt sind, wobei in Fig. 1 nur eine Platte 1 zu sehen ist. Die Platten 1 gewährleisten eine vollständige Strahlenabsorption und haben solche Abmessungen, daß sie in ihrer gezeigten unteren Lage die aus dem Austrittsfenster 4 austretende Strahlung vollständig absperren. Die Hebel 2 sind an gleichachsigen Wellen 7 befestigt, die in Lagerbaugruppen 8 parallel zur Längsseite des Austrittsfensters 4 gelagert sind. Die Wellen 7, die Hebel 2 und die Platten 1 sind aus einem chemisch beständigen Werkstoff, z. B. aus nichtrostendem Stahl, ausgeführt. Die Enden der Wellen 7 sind aus der Kammer 3 durch Abdichter 9 nach außen herausgeführt. Das Ende der einen Welle 7 ist mit einem elektrischen Antrieb 10 verbunden.

Die Platten 1 sind erfindungsgemäß zur Erhöhung ihrer Steifigkeit aneinander mit ihren parallel zur langen Seite des Austrittsfensters 4 verlaufenden Seiten unter einem Winkel angestoßen, wie das aus der Fig. 2 ersichtlich ist.

In den Platten 1 sind untereinander kommunizierende Kühlkanäle 11 für eine Kühlflüssigkeit ausgeführt. Zur Zuführung der Kühlflüssigkeit zu den Kanälen 11 der Platten 1 und zur Ableitung der Kühlflüssigkeit aus diesen sind mindestens in einer Welle 7 und in einem ihrer Hebel 2 Kanäle 12 (Fig. 1) bzw. 13 ausgebildet. Die Welle 7 mit den Kanälen 12 weist Stutzen

14 zum Anschluß an das (nicht dargestellte) Kühlsystem auf. Die Fließrichtung der Kühlflüssigkeit an den Eingängen der Kanäle 12 ist in der Fig. 1 mit Pfeilen gezeigt.

Obwohl in Fig. 1 gezeigt ist, daß ein Zulauf- und ein Rücklaufkanal für die Kühlflüssigkeit nur in einer Welle 7 und in einem Hebel 2 vorhanden sind, können die Kühlkanäle in jeder Welle 7 und in jedem Hebel 2 ausgebildet sein, wobei dann jede Welle 7 und jeder Hebel 2 nur je einen Kanal aufweisen, und die Kühlflüssigkeit an der einen Seite der Kammer 3 zugeführt und von der anderen Seite dieser Kammer abgeleitet wird.

Der Transport des zu bestrahlenden Materials 6 unter das Austrittsfenster 4 erfolgt mittels einer Fördereinrichtung 15 (Fig. 2), die durch einen elektrischen Antrieb 16 betätigt wird. Die aus dem Strahlengang herausgeführten Lagen der Platten 1 sind in Fig. 2 gestrichelt dargestellt und mit 17 und 18 bezeichnet, wobei in der Lage 17 die Platten 1 sich in einer Vertiefung befinden, die durch abnehmbare Blöcke 19 der Kammer 3 gebildet wird. Nach Entfernen dieser Blöcke 19 können die Platten 1 die Lage 18 einnehmen, wenn eine Auswechselung der Folie des Austrittsfensters 4 erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet folgendermaßen. Wenn die Bestrahlungsanlage angefahren wird, nehmen die Platten 1 ihre untere Lage gemäß Fig. 1 ein, d. h. sie befinden sich zwischen der Folie des Austrittsfensters 4 und dem zu bestrahlenden Material 6. Wenn der Stroprt des von der Strahlungsquelle 5 ausgestrahlten Strahlenbündels seinen Nennwert erreicht, werden die

elektrischen Antriebe 10 (Fig. 1) und 16 (Fig. 2) eingeschaltet. Dabei bewegt die Transporteinrichtung

15 das Material 6 z. B. in der mit dem Pfeil in der Fig. 2 gezeigten Richtung, während sich die Wellen 7 verdrehen und die Platten 1 vom Austrittsfenster 4 in die Lage 17 verschwenken. Die Einstellung der Transportgeschwindigkeiten des Materials 6 und der Platten 1 mittels der regelbaren elektrischen Antriebe 10 und

16 gewährleistet, daß die erforderliche Strahlungsenergie vor dem Augenblick der vollständigen öffnung des Austrittsfensters 4 und Erreichen der Soll-Geschwindigkeit der Transporteinrichtung 15 erhalten wird.

Eine ähnliche Operation wird auch im Fall einer Notabstellung der Transporteinrichtung 15 durchgeführt, wenn mittels elektrischer Verriegelungen der elektrische Antrieb 10 (Fig. 1) eingeschaltet wird und die Platten 1 in die untere Lage schwenken, in der sie das Austrittsfenster 4 absperren, ohne daß die Strahlungsquelle 5 abgeschaltet wird. In diesem Fall wird der normale Betriebszustand der Strahlungsquelle 5 gewährleistet, und es wird die Stillstandszeit der Anlage reduziert.

Der Zugang zum Austrittsfenster 4 zum Auswechseln der Folie wird durch den Ausbau der Blöcke 19 der Strahlenschutzkammer 3 und Verschwenken der Platten 1 aus der Bestrahlungszone in die Lage 18 ermöglicht, ohne daß die Kanäle zur Flüssigkeitskühlung abgesperrt und/oder die Kühlschläuche abgebaut werden müssen.

Die Erfindung kann sowohl in industriellen Bestrahlungsanlagen als auch in Laboranlagen für wissen-

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schaftliche Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der radiationschemischen Technologie verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Erfindung in Radiationsanlagen mit einer leistungsfähigen Strahlungsquelle. Der erfindungsgemäße Aufbau der Schutzeinrichtung gewährleistet eine hohe Produktivität der Anlage durch Herabsetzung der Ausschußanteile beim Anfahren und bei Notabschaltungen der Anlage. Die Einrichtung ist hinreichend einfach, sicher und bequem im Betrieb und gestattet es, die Außenmaße der Strahlenschutzkammer um 10 bis 12 % zu reduzieren.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Schutzeinrichtung für eine Strahlungsanlagc mit zwei die Strahlung vollständig absorbierenden gekühlten Platten, die an einer Welle befestigt und zwischen dem Austrittsfenster der Strahlenquelle und dem zu bestrahlenden Material verstellbar angeordnet sind,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Platten (1) mit den Wellen (7) über Hebel (2) verbunden sind, daß die Wellen (7) drehbar in den Wänden der Strahlenschutzkammer (3) gleichachsig und parallel zur langen Seite des Austrittsfensters (4) gelagert sind, und daß die Platten (1) sowie mindestens eine der Wellen (7) und einer der Hebel (2) Kanüle (11 bzw. 12 und 13) für die Kühlflüssigkeit aufweisen.