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Bestrahlungsanlage zur Bestrahlung von Massenobjekten mittels starker
radioaktiver Strahler Die Erfindung betrifft eine Bestrahlungsanlage zur Bestrahlung
von Massenobjekten mittels starker radioaktiver Strahler, die beliebig hohe Strahlerintensitäten
zu verwenden gestattet und dabei in allen Phasen. der Bestrahlung volle Strahlensicherheit
bietet.
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Es sind Einrichtungen bekannt, die zur Aufbewahrung von strahlenden
Substanzen im Erdboden dienen, sowie solche, die für den Transport von einem strahlensicheren
Aufbewahrungsort zum Strahleneinsatz speziell für medizinische Zwecke gedacht sind.
Die zeitgemäße Isotopenforschung stellt aber Anforderungen, denen die vorgenannten
und bisher bekannten Einrichtungen nicht gerecht werden können, da Arbeiten mit
Isotopen von hoher Strahlungsintensität eine einfach bedienbare Steuerung der strahlenden
Substanzen und- der Objekte bei schnellstem Ablauf der Einzelbestrahlung erfordern,
rede auch ein ausreichender Strahlenschutz für das Personal in jeder Arbeitsphase
gesichert sein mu$, dabei darf die Schnelligkeit der Arbeitsvorgänge nicht auf Kosten
der Exaktheit und Sicherheit der wissenschaftlichen Arbeit gehen.
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Es ist also mit den bekannten Einrichtungen nicht möglich, hintereinander
eine Vielzahl verschiedener Bestrahlungen -durchzuführen, da die
hierfür
notwendigen Voraussetzungen, wie automatischer Transport der strahlenden Substanz
und der Objekte, Entgiftung der Objekte-in hierfür vorgesehenen strahlengeschützten
Kammern u. dgl. nicht gegeben sind.
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Die nachstehend beschriebene Anlage nach der in den Ansprüchen gekennzeichneten
Erfindung erfüllt diese Voraussetzungen in vollem Umfange und stellt einen völlig
neuen Konstruktionsgedanken in der Bestrahlungstechnik dar.
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Erfindungsgemäß werden in einem horizontal verlaufenden Kanal zwei
gegeneinander gerichtete radioaktive Strahler von elektrischen Fahrzeugen getragen
und bewegt, während in einem darüber unter einem Winkel von 9o° angeordneten zweiten
horizontal verlaufenden Kanal fahrbare Objektträger die Objekte zur Bestrahlung
von zwei Seiten in die Ebene der Strahler halten und sie an diesen in beliebiger
Folge und mit beliebiger Geschwindigkeit zur Bestrahlung vorbeiführen.
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Es ist hiermit praktisch möglich, beliebig hohe Strahlerintensitäten
zu verwenden und den hierfür notwendigen Strahlenschutz sicherzustellen. Strahlende
Substanz und Objekte werden mittels geeigneter Transporter vollautomatisch zum Strahleneinsatz
befördert. Während die Strahltransporter nach der Bestrahlung an ihren Standort
zurückkehren, werden die Objekttransporter ,in strahlengeschützten Kammern zur Entgiftung
abgestellt. Sobald ihre völlige Strahlenfreiheit festgestellt ist, werden sie zur
Entnahme der Objekte in den Schaltraum weitergeleitet. Die Leistungsfähigkeit einer
solchen Anlage wird ausschließlich von der Anzahl der verfügbaren Objekttransporter
bestimmt. Sollen also großeReihen vonBestrahlungen in schneller Folge möglich sein,
so muß die Anzahl der Objektträger dem geforderten Betrieb entsprechen.
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Die Anordnung der sich kreuzenden, nach oben offenen Kanäle läßt einen
sicheren Einbau von soliden Transportmitteln zu, die mit Beleuchtung versehen sind,
so daß sich die wichtigsten Punkte durch Spiegel und Fernrohre vom Schaltraum aus
leicht überwachen lassen. Die Objekttransportanlage ist in allen Teilen dann direkt
einsehbar, wenn die strahlenden Substanzen am Standort stehen, ihr Kanal mit Schutzmaterial
abgedeckt ist und die Objekttransporter sämtlich entgiftet sind. Wartung undReparaturen
sind dann ohne Strahlengefahr möglich.
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Die Gefahren von Verseuchungen durch radioaktive Substanzen werden
durch den Einbau einer permanent arbeitenden Entlüftungs- und Klimaanlage praktisch
ausgeschaltet. Es ist selbstverständlich erforderlich, die abgesaugte Luft vor dem
Ausstoß ins Freie über ein Filter zu leiten und in einem Windkessel mit Frischluft
zu mischen.
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Die Zeichnungen stellen schematisch dar Fig. i einen Grundriß des
Strahlenhauses, Horizontalschnitt durch den Strahleneinsatzort 12, Fig. a einen
Aufrlß des Strahlenhauses, Vertikalschnitt durch den Strahleneinsatzort 12, Fsg.
3 einen Schnitt durch den Strahleneinsatzort i2, Strahler 2i bei der Bestrahlung,
Fig. 4 wie Fig. 3, Strahler 21 am Standort, Fig. 5 einen Einbau eines Strahlers
im Strahltransporter 2o, Elektromagnet 31 ist angesetzt; in Fig. 6 ist der Elektromagnet
31 zum Herausheben eines Strahlers 21 aus der Transportkiste angesetzt; in Fig.
7 trägt Elektromagnet 31 den Strahler 21. Die schematische Fig. i stellt ein vollständiges
Strahlenhaus mit allen Einrichtungen dar und zeigt als Bestrahlungsanlage einen
aufrecht stehenden zylindrischen, allseitig und oben frei stehenden Bau i aus strahlensicherem
Material, der von der Schutzwand :2 ganz und der Schutzwand 3 zu einem Viertel umgeben
ist. Der Kanal 4 für die Strahltransporter 20 (Fig. 3 und 4) und der Kanal 5 für
die Objekttransporter 23 (Fi.g. 3) durchschneiden den Bau i derart, daß die Kanäle
oben offen und damit einsehbar sind. Die Kanalböden liegen in einer Mindesthöhe
von 3 m vom Boden des Umganges 6, und daher können die Überführungen 7, 8, 9, io
unterschritten werden.
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Der Fahrbereich der Strahltransporter 2o beschränkt sich für den Betrieb
auf die Strecke Strahleneinsatzort Standort, während die Überführungen 7 und B.
über dem Umgang 6 lediglich zum Ein- und Ausbau der Strahler 21 in die Serahltransporter
2o benutzt werden.
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Der Strahleneinsatzort 12 ist der Schnittpunkt der Kanäle 4 und 5,
während der Standort der Strahltransporter im Kanal 4 hiervon nur so weit zurückliegt,
daß sich die Strahler 2i in Deckung befinden. Den Abschluß der Strahlbahnstrecke
bildet auf beiden Seiten die Schutzwand 2.
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Der Fahrbereich der Objekttransporter 23 führt durch den zugewiesenen
Kanal 5 über die Überführungen 9 und io zum Außenring i i, der an der Außenwand
2 befestigt ist. Die Verbindung zwischen Kanal 4 und dem Außenring i i kann durch
Weichen oder Drehscheiben hergestellt werden. Die Wand 2 ist selbst frei stehend
und hat zwei Türen 13 zum Umgang 6. Der Umgang 6Q hinter der Wand 2 schafft Verbindung
zu allen Teilen des Strahlenhauses. Die Wand 3, als Viertelkreis ausgebildet, gibt
dem Schaltramm 14, der Treppe 15 und dem Fahrstuhl 16 einen zusätzlichen Strahlenschutz.
Im Raum 17 finden alle notrvendigen Maschinen Aufstellung.
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Die gesamte Anlage wird von der Decke 18 (Fig. 2), die von der Wand
:2 getragen wird, überdacht. Zwischen Bau i und der Decke ist ein Abstand von 2
m vorhanden, damit auf dem Bau i die Einbauarbeiten für die Bahnen vorgenommen werden
können. In deir Decke befinden sich die Durchbrüche i9 für die Einbringung der Strahler.
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Das Strahlenhaus liegt so tief in der Erde, daß die Decke 18 mit dem
Erdboden abschließt und als Anfahrt für Transporte dient. Lediglich das Treppenhaus
und der Fahrstuhl ragen über den Erdboden hinaus.
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Die verwendeten Strahltransporter 2o und Objekttransporter 23 sind
als elektrische Fahrzeuge
ausgebildet, und zwar die ersteren als
normale Schienenfahrzeuge, die letzteren als Hängefahrzeuge. Der Strom wird über
Schienen und Schleifkontakte zugeführt. Das gesamte Netz hat an entsprechenden Punkten
Haltestellen, die vom Schaltraum aus blockiert oder freigegeben werden. Die Fahrzeuge
tragen an der Stirnseite Schaltkontakte, die beim Auftreffen auf Hindernisse den
Strom unterbrechen und das auffahrende Fahrzeug zum Halten bringen. Die eingebauten
Motoren werden mit Schutzspannungen betrieben und sind für Vor-und Rückwärtsfahrt
eingerichtet. Die Strahltransporter 2o haben in der Vorderfront eine Bohrung 24,
in die ein Eisenbolzen 25, der den Strahler 2i trägt, eingebracht wird. Der Bolzen
25 wird von federnden Riegeln 27 gehalten, die in eine Nut im Bolzen 25 eingreifen.
Die Lösung der Riegel 27 erfolgt durch den Elektromagnet 28. Der Antransport dies
Strahlers 21 wird in einer Spezialkiste 29, die einen entsprechenden Bleischutz
hat, durchgeführt. Zur Freilegung des Strahlers wird nach öffnung der Kiste ein
Bleiblock in der Mitte herausgenommen. Der Strahler ist innerhalb der Kiste dadurch
festgelegt, daß sowohl der Bleiblock im Innern 30 wie auch der herausnehmbare
Bleiblock formgemäße Vertiefungen zur Aufnahme haben. Der Elektromagnet
31
wird mittels einer Laufkatze über die Kiste 29 gebracht und so auf den
Strahler 21 gesenkt, daß die in der unteren Fläche angebrachte formgemäße Vertiefung
sich auf einen Teil des Bolzens 25 sind die Halbkugel 21 legt und eingreift. Sobald
der Elektromagnet 31 Strom erhält, wird der Bolzen 25 und die Halbkugel 21,
die aus Kobalt besteht, festgehalten, da beide magnetisch werden.. Nun transportiert
man den Magnet 31 mit seiner Fracht durch den Durchbruch i9, der über der Brücke
7 oder 8 liegt, wo der Strahltransporter 2o zur Aufnahme abgestellt ist. Bei Senkung
des Magneten 31 wird der Bolzen 25 so vor die Bohrung 24 gesetzt, daß der Transporter
2o den Bolzen 25 mit eigener Kraft einschieben kann. Der vorher betätigte Elektromagnet
28 zieht die Riegel 27 zurück und gibt bei eingefahrenem Bolzen die Riegel wieder
frei, so daß der Bolzen 25 mit dem Strahler festgehalten wird.
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Der Objekttransporter 23 trägt in der Mitte die Kassette 22 aus Aluminium,
in der sich das zu bestrahlende Objekt befindet. Die Kassette 22 und mit ihr notwendige,
beiderseitig verwendbare Abstandsrahmen oder Filter werden im Transpr->rter fest
verschraubt. Auf dem Gehäuse des Transporters 23 ist eine Vorrichtung- vorgesehen,
die eine Begleitkarte mit Angaben über den Inhalt der Kassette, die Bestrahlungsdauer
u. dgl. trägt und das Objekt bis zur Entnahme begleitet.
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Zwecks ständiger Überwachung sind an allen wichtigen Punkten Spiegel
aufgestellt, die durch Fernrohr eingesehen werden.
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Der Objekttransporter 23 wird am Haltepunkt 32 mit der Kassette 22
und der Begleitkarte beladen und zum Sammelpunkt 33 in Fahrt gesetzt, wo er vorerst
stehentleibt. Dann fährt das Fahrzeug über die Überführung io zum Strahleneinsatzort
12, wo es anhält und die Kassette 22 in den Strahlengang setzt. Nun werden die Strahltransporter
2o mit den Strahlern 21 so weit an die Kassette herangebracht, bis sie diese beiderseitig
leicht berühren. Die Beobachtung der Fahrzeuge erfolgt über Spiegel und Fernrohre
vom Schalthaus aus. Sobald die Strahler richtig eingesetzt sind, schaltet man eine
Schaltuhr ein, die nach Ablauf der Bestrahlungszeit die Fahrzeuge wieder in Marsch
setzt. Die Strahltransporter 2o rücken wieder auf ihren Standort zurück, während
der Objekttransporter 23 über den Außenring i i zum Haltepunkt 34 geleitet wird.
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Der Abschnitt des Außenringes i i zwischen Punkt 33 .und 34 in der
Linksrichtung dient als Abstellplatz zur Entgiftung der Fahrzeuge. Sobald eine ausreichende
Entgiftung erreicht scheint, läßt man das Fahrzeug in den Anfang des Kreisviertels,
das durch die Wand 3 abgeschirmt ist, zum Punkt 35 laufen, wo es mittels eines Zählrohres
auf seine Aktivität geprüft wird. Das Ergebnis ist am Schalttisch durch optische
oder akustische Signale erkennbar. Sobald sich das Fahrzeug frei von Strahlen zeigt,
leitet man es zum Punkt 32, wo die Ladung mit der Begleitkarte entnommen wird und
das Fahrzeug zu neuer Verwendung zur Verfügung steht.
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Die Anlage nach Fig. i und 2 (Maßstab i: ioo) ist mit einem Strahlenschutz
ausgerüstet, der einen Radiumbestand von 2o ooo g oder Äquivalenz unterzubringen
erlaubt. Für diese Strahlerstärke sind 28 Halbwertdicken notwendig, um eine Reststrahlung
von 0,075 mg Radiumäquivalenz zu erreichen. Die Halbwertdicke für Blei ist
mit 15 mm und diejenige für Schwerspat mit 35,7 mm angenommen, wobei der zuletzt
genannte Wert aus dem Verhältnis der beiden spezifischen Gewichte errechnet ist.
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Die 28 Halbwertdicken in Blei ergeben 42 mm, dagegen in Schwerspat
ioo cm Wandung.
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Der Bau i hat einen Durchmesser von 450 cm, so daß nach allen Seiten
Zoo cm Schwerspat als Schutzmaterial bestehen. Die Wände :2 und 3 sind als zusätzlicher
Schutz anzusehen, denn ihre Stärke mit ioo cm erfüllt allein die Bedingung des Vollschutzes.
Das Dach 18 des Strahlenhauses ist bei einer Stärke von ioo bis Zoo cm als mit Eisen
bewehrter Schwerspat auszuführen. Als weiterer zusätzlicher Strahlenschutz ist die
Abdeckung der Kanäle 4 und 5 auf dem Bau i und die Abschirmung der Ausgänge des
Kanals 4, die sich zu der rückseitigen Bleiarmierung des Strahltransporters 2o addiert,
anzusehen.