DE4116021C2 - Abschirmsystem eines Gammagraphie-Geräts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das Abschirmsystem eines Gammagraphie-Geräts.

Ein Gammagraphie-Gerät ist bereits aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift 68 01 318 bekannt. Es weist einen im wesentlichen kugelförmigen Abschirmkörper aus Schwermetall mit einem diametral verlaufenden Kanal für einen verfahrbaren Strahler auf. Der verfahrbare Strahler wird mittels eines Fernsteuerungskabels, das an einer Seite der Abschirmkugel angekuppelt wird, über eine Kupplung an der anderen Seite der Abschirmung in einen Ausfahrschlauch verfahren. Alle mechanischen und elektrischen Bewegungen können durch ein Sicherheitsschloß verriegelt werden. Durch das Sicherheitsschloß wird eine Verschlußmechanik, die einen Verschlußstopfen beinhaltet, aktiviert.

Bei einem aus der US-Patentschrift 4 881 938 bekannten Gerät befindet sich zwischen einem Antrieb für das Fernsteuerungskabel und dem Ausfahrschlauch ein Zwischenbehälter aus Abschirmmaterial mit einem gebogenen Kanal zur Zuführung des verfahrbaren Strahlers.

Als Abschirmmaterial sind Wolframpulver aus der US-Patentschrift 3 039 000 und abgereichertes Uran aus der deutschen Patentschrift 33 46 355 bekannt.

Derartige Abschirmsysteme für Gammagraphie-Geräte dienen dem sicheren Umgang mit radioaktiven Strahlern beispielsweise bei der zerstörungsfreien Durchstrahlungsprüfung von Werkstücken. Die Geräte müssen nicht nur einen sicheren Schutz des Bedienungspersonals gegen radioaktive Strahlung gewährleisten, wenn der Strahler in den Abschirmkörper zurückgefahren ist, sondern sie müssen auch eine sichere Fernbedienung zum Ausfahren des Strahlers aus dem Abschirmkörper bis in den Bereich eines Werkstücks ermöglichen. Um dies zu erreichen, sind Gammagraphie-Geräte bekannt, die ein hohes Maß an Sicherheit durch einen aufwendigen Strahlungsschutz sowie eine halb- oder vollautomatische Betätigung und Sicherung gewährleisten. Diese Geräte sind indessen aufwendig gebaut und dementsprechend schwer sowie kompliziert in der Handhabung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach zu handhabendes Abschirmsystem für ein Gammagraphie-Gerät zu schaffen, das trotz eines ausreichenden Strahlenschutzes ein geringes Gewicht und eine ausreichende Sicherheit gegen fehlerhafte Bedienung gewährleistet.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung besteht die Erfindung darin, daß der Abschirmkörper wenigstens teilweise aus mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichtetem Wolframpulver besteht und einen Kanal für einen verfahrbaren Strahler aufweist. Bisher gibt es die Abschirmmaterialien abgereichertes Uran (U 238), Blei und Wolfram nur als massive bzw. regulinische Metallblöcke. Die Forderung einer Formbeständigkeit bis 800°C verbietet die Verwendung von Blei. Dagegen weist gebundenes Wolframpulver diese Tempera­ turbeständigkeit auf und bietet die Möglichkeit, relativ einfach nahezu beliebige Geometrien für den Abschirmkörper zu erzeugen. Insbesondere läßt sich im Abschirmkörper auf einfache Weise ein räumlich, insbesondere schraubenförmig verwundener Kanal anordnen. Auf diese Weise kann durch den Ausfahrkanal des Abschirmkörpers keinerlei Strahlung austre­ ten und ist an jeder Stelle des Kanals ausreichend Abschirm­ masse vorhanden. Der Kanal läßt sich im Vergleich zu bekann­ ten S-förmigen Kanälen kompakter ausführen, wodurch der Abschirmkörper kleiner und leichter wird.

Der Abschirmkörper kann aus einem beispielsweise im we­ sentlichen kugelförmigen Teil aus einem Material hoher Dich­ te, beispielsweise abgereichertem Uran mit einem im we­ sentlichen diametral verlaufenden Kanal und einem vor dem Kanalausgang befindlichen, im wesentlichen zylindrischen Teil aus mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichte­ tem Wolframpulver mit einem darin angeordneten, axial ver­ setzten und räumlich verwundenen Kanal bestehen. Die Uran­ kugel ergibt eine in alle Richtungen gleichmäßig starke Abschirmung des Strahles, wenn dieser bis in den Kugelmit­ telpunkt zurückgefahren ist. Der vor dem Kanalausgang be­ findliche zylindrische Teil aus Wolframpulver dient zum Abschirmen des Kanalausgangs und nimmt zu diesem Zweck den verwundenen Kanal auf, so daß auch in diesem Bereich eine sichere Abschirmung gewährleistet ist.

Da das zylindrische Teil aus mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichtetem Wolframpulver besteht, läßt sich der verwundene Kanal in einfacher Weise aus einem in das Wolframpulver eingebetteten, in eine diametrale Bohrung in der Urankugel hineinragenden Rohr herstellen.

Um eine fehlerhafte Bedienung auszuschließen, kann der er­ findungsgemäße Abschirmkörper eine Sicherheitsverriegelung gegen ein Ausfahren des Strahlers ohne angeschlossenen Aus­ fahrschlauch und/oder ohne angeschlossene Fernbedienung für den Strahler versehen sein.

Im einzelnen kann die Sicherheitsverriegelung aus einem quer zur Kanalachse verschiebbaren Verriegelungsschieber für den Strahler in seiner eingefahrenen Stellung, einem axial verschiebbaren, mit der Bewegung des Strahlers kuppel­ baren, den Verriegelungsschieber in der eingefahrenen Stel­ lung des Strahlers freigebenden Verriegelungsstein und we­ nigstens einem durch die Kupplung des Ausfahrschlauchs be­ tätigten, den Verriegelungsschieber bei nicht gekuppeltem Ausfahrschlauch freigebenden Riegel bestehen.

Der Verriegelungsschieber kann eine Querbohrung für den Verriegelungsstein und wenigstens eine Querbohrung für den Riegel sowie einen mit einer Einkerbung in einem Betäti­ gungsrohr zusammenwirkenden Absatz in der Bohrung für den Verriegelungsstein aufweisen.

Des weiteren kann der Strahler an einem durch den Verrie­ gelungsstein und das Betätigungsrohr geführten Kabel ange­ ordnet und in einem gegenüber der Bohrung im Betätigungs­ rohr etwas verdickten Kopf angeordnet sein. Beim Zurück­ fahren des Strahlers wird auf diese Weise das Betätigungs­ rohr axial verschoben, nimmt den Verriegelungsstein mit und bewirkt ein Verriegeln des Strahlers durch den Verrie­ gelungsschieber. Gleichzeitig wird damit gewährleistet und angezeigt, daß der Strahler eingefahren ist.

Die Kupplung für die Fernbedienung kann entgegengesetzt zur Kupplung für den Ausfahrschlauch am Gammagraphie-Gerät ange­ ordnet sein; sie betätigen axial verschiebbare, mit dem Verriegelungsschieber zusammenwirkende Verriegelungsstifte über Kupplungsmuffen im Sinne eines Entriegelns bei ord­ nungsgemäß gekuppeltem Ausfahrschlauch und gekuppelter Fern­ bedienung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläu­ tert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ab­ schirmsystem für ein Gammagraphie-Gerät;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das zylindrische Teil aus verdichtetem Wolframpulver;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das zylindrische Teil;

Fig. 4 einen gegenüber der Fig. 2 um 90° versetzten Längsschnitt durch das zylindrische Teil;

Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch ein Gamma­ graphie-Gerät im verriegelten Zustand;

Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt durch das Gamma­ graphie-Gerät im entriegelten Zustand mit zurück­ gefahrenem Strahler; und

Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt durch das Gamma­ graphie-Gerät im entriegelten Zustand mit vorge­ fahrenem Strahler.

Das Gammagraphie-Gerät weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, das an beiden Enden mit einer Stirnplatte 2 verschlos­ sen ist. Im mittleren Bereich des Gehäuses 1 ist eine Zwischenplatte 3 angeordnet. Das Gammagraphie-Gerät ist mit einem Traggriff 4 und einem Fuß 5 versehen, um es problem­ los handhaben zu können.

Zwischen einer der Stirnplatten 2 und der Zwischenplatte 3 ist ein aus abgereichertem Uran bestehendes kugelförmiges Teil 6 eines Abschirmkörpers 23 angeordnet. Die Urankugel 6 besitzt zylindrische Fortsätze 7, die in entsprechende An­ sätze der Stirnplatte 2 und der Zwischenplatte 3 eingreifen und die Urankugel 6 halten. Zwischen den zylindrischen Fort­ sätzen 7 erstreckt sich eine diametrale Bohrung aus einem bis zum Mittelpunkt der Urankugel 6 reichenden Teil 8 klei­ neren und einem Teil 9 größeren Durchmessers. An dem zylin­ drischen Fortsatz 7 mit der diametralen Bohrung 9 größeren Durchmessers schließt sich ein zylindrisches Teil 10 des Abschirmkörpers 23 an, das aus einem Rohrstück 11 aus mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichtetem Wolframpul­ ver 12 besteht. Das Rohrstück 11 ist mit der Zwischenplatte 3 und der Stirnplatte 2 verschraubt. In das Wolframpulver 12 ist ein schraubenförmig gebogenes Rohr 13 eingebettet, das als Kanal 37 zum Ausfahren eines Gammastrahlers 18 dient. Ein Ende des Rohrs 13 ragt aus dem zylindrischen Teil 10 heraus und in die Bohrung 9 größeren Durchmessers in der Urankugel 6 hinein. Auf diese Weise geht der Kanal 37 direkt in die diametrale Bohrung 8 kleineren Durchmes­ sers in der Urankugel 6 über.

Im Bereich der Stirnplatten 2 sind eine Kupplung 14 für einen Ausfahrschlauch mit einer Kupplungsmuffe 15 und eine Kupplung 16 für eine Fernbedienung mit einer Kupplungsmuffe 17 angeordnet. Die nicht dargestellte Fernbedienung läßt sich über die Kupplung 16 mit einer gelenkigen Verbindung 20 mit einem in einem Strahlerhaltekopf 19 angeordneten Gammastrahler 18 kuppeln. Zu diesem Zweck reicht ein flexib­ les Kabel 21 der Fernbedienung bis in den Bereich der Kupplung 16 und läßt sich beim Verbinden der Kupplung 16 mit der gelenkigen Verbindung 20 kuppeln.

In der Bohrung 8 ist ein axial verschiebbares Betätigungs­ rohr 22 angeordnet, dessen Innendurchmesser groß genug ist, um ein axiales Verschieben der gelenkigen Verbindung 20 und des flexiblen Kabels 21 zu erlauben. Der Durchmesser des Strahlerhaltekopfes 19 ist jedoch so groß, daß dieser nicht in das Betätigungsrohr 22 hinein zurückgezogen werden kann.

In den Fig. 2 bis 4 ist der Verlauf des Rohres 13 im zylin­ drischen Teil 10 in drei Schnitten dargestellt. Es ist er­ sichtlich, daß mit der räumlichen Verwindung des Rohres 13 und daraus folgend des Kanals 37 eine besondere Sicherheit gegen das Austreten von Gamma-Strahlen bei größtmöglicher Ausnutzung der Abschirmung gewährleistet ist.

Im Bereich der Kupplung 16 für die Fernbedienung ist ein quer zur Bewegungsrichtung des Gamma-Strahlers 18 verschieb­ barer Verriegelungsschieber 24 angeordnet. Dieser Verriege­ lungsschieber wird, wie in Fig. 5 dargestellt, durch eine Druckfeder 25 in die dargestellte Stellung verschoben. In dieser Stellung ist der Gamma-Strahler 18 im Strahlerhalte­ kopf 19 gegen ein axiales Verschieben verriegelt, da weder eine Kupplung 14 für den Ausfahrschlauch noch eine Kupplung 16 für die Fernbedienung mit dem Gammagraphie-Gerät verbunden ist. Die Verriegelung ergibt sich dadurch, daß in dieser Stellung ein Verriegelungsstein 26 gegen die Wirkung einer Druckfeder 27 in eine Bohrung der Stirnplatte 2 verschoben ist, so daß der Verriegelungsschieber 24 in die dargestellte Lage gelangen kann. In dieser Lage sind sowohl ein Riegel in Gestalt eines Stiftes 28 als auch ein Riegel in Gestalt eines Stiftes 38 in entsprechende Bohrungen 33, 34 des Verriegelungsschiebers 24 eingerastet. Gleichzeitig hintergreift ein Absatz 36 in einer Querbohrung 32 im Ver­ riegelungsschieber 24 eine Einkerbung 35 im Betätigungsrohr 22 und in der gelenkigen Verbindung 20 des Strahlerhalte­ kopfs 19; sie verhindert dadurch ein ungewolltes Heraustre­ ten des Gamma-Strahlers 18 aus dem Kanal 37.

Werden nun, wie in Fig. 6 dargestellt, der Ausfahrschlauch über die Kupplung 14 und die Fernbedienung über die Kupp­ lung 16 mit dem Gammagraphie-Gerät gekuppelt, so bewirken die Kupplungsmuffen 15 und 17 über einen Stift 31, einen Hebel 30 und eine Verbindung 29 das Zurückziehen des Rie­ gels 28 und das Verschieben des Riegels 38, die damit aus den Bohrungen 33, 34 im Verriegelungsschieber 24 austreten. Nunmehr läßt sich der entriegelte Verriegelungsschieber 24 querverschieben, bis er in die in Fig. 6 dargestellte Lage gelangt. In dieser Lage fluchtet eine Querbohrung 32 im Verriegelungsschieber 24 mit dem Verriegelungsstein 26, während der Absatz 36 aus dem Bereich der Einkerbung 35 in der gelenkigen Verbindung 20 und dem Betätigungsrohr 22 herausbewegt wird. Wird jetzt die gelenkige Verbindung 20 mittels des flexiblen Kabels 21 der Fernbedienung verscho­ ben, gelangt der Verriegelungsstein 26 unter der Wirkung einer Druckfeder 27 in den Bereich der Querbohrung 32 und hält den Verriegelungsschieber 24 in der entriegelten Stellung fest. Der Gamma-Strahler 18 im Strahlerhalterkopf 19 läßt sich nunmehr mittels der gelenkigen Verbindung 20 und dem damit gekuppelten flexiblen Kabel 21 der Fernbedienung durch den Kanal 37 und die Kupplung 14 hindurch in den Aus­ fahrschlauch hineinbewegen, bis er in den Bereich gelangt, wo die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung durchgeführt wer­ den soll.

Nach Beendigung der Prüfung läßt sich der Gamma-Strahler 18 in umgekehrter Weise in den Abschirmkörper 23 zurückfahren, wonach sich wieder eine Verriegelung entsprechend Fig. 5 ergibt. In diesem Zustand lassen sich die Kupplungen 14, 15 vom Gammagraphie-Gerät lösen, das sich nunmehr an einen anderen Einsatzort transportieren läßt.

Claims (4)

1. Abschirmsystem eines Gammagraphie-Geräts mit einem Abschirmkörper (23)

• - der wenigstens teilweise (10) aus mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichtetem Wolframpulver (12) besteht und
• - der einen Kanal (37) für einen verfahrbaren Strahler (18) aufweist.

2. Abschirmsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen verwundenen Kanal (37) im Abschirmkörper.

3. Abschirmsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmkörper (23)
aus einem im wesentlichen kugelförmigen Teil (6) aus abgereichertem Uran mit einem im wesentlichen diametral verlaufenden Kanal (8, 9) und
aus einem vor dem Kanalausgang befindlichen, im wesentlichen zylindrischen Teil (10) aus dem mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichteten Wolframpulver (12) mit dem verwundenen Kanal (37) besteht.

4. Abschirmsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verwundene Kanal (37) aus einem in die diametrale Bohrung (9) in der Urankugel (6) hineinragenden Rohr (13) besteht.