EP0513512B1

EP0513512B1 - Abschirmsystem, insbesondere für ein Gammagraphie-Gerät

Info

Publication number: EP0513512B1
Application number: EP92105648A
Authority: EP
Inventors: Karl Weinlich; Rainer Dr. Link
Original assignee: ISOTOPEN-TECHNIK DR SAUERWEIN GmbH
Current assignee: ISOTOPEN-TECHNIK DR SAUERWEIN GmbH
Priority date: 1991-05-16
Filing date: 1992-04-02
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: DE4143481A1; DE4143481C2; EP0513512A2; EP0513512A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Abschirmsystem für ein Gammagraphie-Gerät, mit einem in einem Kanal eines Abschirmkörpers angeordneten und verfahrbaren Strahler.
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.
Abschirmkörper aus abgereichertem Uran, Wolfram oder anderem Material hoher Dichte sind in der WO-Offenlegungsschrift 89/02153 beschrieben. Die Abschirmkörper werden hierbei als massive bzw. regulinische Metallblöcke hergestellt. Von den genannten Materialien ist Wolfram wegen seiner hohen Schmelztemperatur am schwierigsten zu verarbeiten, während das auch geeignete Blei wegen seines niedrigen Schmelzpunkts die Forderung einer Formbeständigkeit bis 800°C nicht erfüllt. Der in der japanischen Patentanmeldung 62 130 201 beschriebene Abschirmkörper aus mittels Silikongummi gebundenem Wolframpulver ist nicht bis 800°C formbeständig.
Aus der US-Patentschrift 4 314 157 ist des weiteren ein Abschirmsystem eines Gammagraphie-Gerätes mit einem Abschirmkörper, einem in einem Kanal des Abschirmkörpers verfahrbaren Strahler und einer mittels eines Schlüssels abschließbaren Sicherheitsverriegelung gegen ein unabsichtliches Ausfahren des Strahlers mit einem quer zur Kanalachse verschiebbaren Verriegelungsschieber für den Strahler in seiner eingefahrenen Stellung, einem axial verschiebbaren Verriegelungsstein und wenigstens einem den Verriegelungsschieber freigebenden Riegel bekannt. Diese Sicherheitsverriegelung läßt sich nur mittels des Schlüssels verriegeln und entriegeln, ohne daß dadurch verhindert wird, daß sich der Strahlungskörper aus dem Abschirmkörper herausbewegen läßt, wenn weder ein Ausfahrschlauch noch eine Fernbedienung für den Strahler angeschlossen ist.
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 wird vorgeschlagen, daß erfindungsgemäß der bis 800°C formbeständige Abschirmkörper wenigstens teilweise aus mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichtetem Wolframpulver besteht, ein Strahler in einen Kanal des Abschirmkörpers verfahrbar ist und eine Sicherheitsverriegelung gegen ein Ausfahren des Strahlers ohne angeschlossenen Ausfahrschlauch und ohne angeschlossene Fernbedienung für den Strahler vorgesehen ist, bestehend aus einem quer zur Kanalachse verschiebbaren Verriegelungsschieber, der den Strahler in seiner eingefahrenen Stellung verriegelt, einem axial verschiebbaren, mit der Bewegung des Strahlers kuppelbaren, den Verriegelungsschieber zur Verriegelung des Strahlers in der eingefahrenen Stellung freigebenden Verriegelungsstein, einem durch eine Kupplung des Ausfahrschlauchs betätigten, den Verriegelungsschieber bei gekuppeltem Ausfahrschlauch freigebenden Riegel und einer entgegengesetzt zur Kupplung für den Ausfahrschlauch angeordnete Kupplung für die Fernbedienung. Die Kupplungen betätigen axial verschiebbare, mit dem Verriegelungsschieber zusammenwirkende Verriegelungsstifte über Kupplungsmuffen im Sinne eines Entriegelns bei ordnungsgemäß gekuppelten Ausfahrschlauch und Fernbedienung.
Erfindungsgemäß weist mit einem bis 800°C hitzebeständigen Bindemittel gebundenes Wolframpulver die geforderte Temperaturbeständigkeit 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 austreten und ist an jeder Stelle des Kanals ausreichend Abschirmmasse vorhanden. Der Kanal läßt sich im Vergleich zu bekannten S-förmigen Kanälen kompakter ausführen, wodurch der Abschirmkörper kleiner und leichter wird.
Der Verriegelungsschieber kann eine Querbohrung für den Verriegelungsstein und wenigstens eine Querbohrung für den Riegel sowie einen mit einer Einkerbung in einem Betätigungsrohr zusammenwirkenden Absatz in der Bohrung für den Verriegelungsstein aufweisen.
Des weiteren kann der Strahler an einem durch den Verriegelungsstein und das Betätigungsrohr geführten Kabel angeordnet und in einem gegenüber der Bohrung im Betätigungsrohr etwas verdickten Kopf angeordnet sein. Beim Zurückfahren des Strahlers wird auf diese Weise das Betätigungsrohr axial verschoben, nimmt den Verriegelungsstein mit und bewirkt ein Verriegeln des Strahlers durch den Verriegelungsschieber. Gleichzeitig wird damit gewährleistet und angezeigt, daß der Strahler eingefahren ist.
Der Abschirmkörper kann aus einem beispielsweise im wesentlichen kugelförmigen Teil aus einem Material hoher Dichte, beispielsweise abgereichertem Uran mit einem im wesentlichen diametral verlaufenden Kanal und einem vor dem Kanalausgang befindlichen, im wesentlichen zylindrischen Teil aus mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichtetem Wolframpulver mit einem darin angeordneten, axial versetzten und räumlich verwundenen Kanal bestehen. Die Urankugel ergibt eine in alle Richtungen gleichmäßig starke Abschirmung des Strahles, wenn dieser bis in den Kugelmittelpunkt zurückgefahren ist. Der vor dem Kanalausgang befindliche 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.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Abschirmsystem 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 Gammagraphie-Gerät im verriegelten Zustand;
Fig. 6: einen schematischen Längsschnitt durch das Gammagraphie-Gerät im entriegelten Zustand mit gefahrenem Strahler; und
Fig. 7: einen schematischen Längsschnitt durch das Gammagraphie-Gerät im entriegelten Zustand mit fahrenem Strahler.

Das Gammagraphie-Gerät weist ein zylindrisches Gehäuse 1 auf, das an beiden Enden mit einer Stirnplatte 2 verschlossen 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 problemlos 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 Ansätze der Stirnplatte 2 und der Zwischenplatte 3 eingreifen und die Urankugel 6 halten. Zwischen den zylindrischen Fortsätzen 7 erstreckt sich eine diametrale Bohrung aus einem bis zum Mittelpunkt der Urankugel 6 reichenden Teil 8 kleineren und einem Teil 9 größeren Durchmessers. An dem zylindrischen 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 Wolframpulver 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 Durchmessers 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 flexibles 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 Betätigungsrohr 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 zylindrischen Teil 10 in drei Schnitten dargestellt. Es ist ersichtlich, 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 verschiebbarer Verriegelungsschieber 24 angeordnet. Dieser Verriegelungsschieber wird, wie in Fig. 5 dargestellt, durch eine Druckfeder 25 in die dargestellte Stellung verschoben. In dieser Stellung ist der Gamma-Strahler 18 im Strahlerhaltekopf 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 Verriegelungsschieber 24 eine Einkerbung 35 im Betätigungsrohr 22 und in der gelenkigen Verbindung 20 des Strahlerhaltekopfs 19; sie verhindert dadurch ein ungewolltes Heraustreten 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 Kupplung 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 Riegels 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 verschoben, 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 Ausfahrschlauch hineinbewegen, bis er in den Bereich gelangt, wo die zerstörungsfreie Werkstoffprüfung durchgeführt werden 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

Abschirmsystem eines Gammagraphie-Geräts mit
- einem wenigstens teilweise aus mit einem hitzebeständigen Bindemittel verdichteten Wolframpulver bestehenden bis 800°C formbeständigen Abschirmkörper,

- einem in einem Kanal (37) des Abschirmkörpers (23) verfahrbaren Strahler (18) und

- einer Sicherheitsverriegelung (24, 26, 28, 29, 30, 31,38) gegen ein Ausfahren des Strahlers (18) ohne angeschlossenen Ausfahrschlauch und ohne angeschlossene Fernbedienung für den Strahler (18), bestehend aus einem quer zur Kanalachse verschiebbaren Verriegelungsschieber (24), der den Strahler (18) in seiner eingefahrenen Stellung verriegelt, einem axial verschiebbaren, mit der Bewegung des Strahlers kuppelbaren, den Verriegelungsschieber zur Verriegelung des Strahlers in der eingefahrenen Stellung freigebenden Verriegelungsstein (26), einem durch eine Kupplung (14) des Ausfahrschlauchs betätigten, den Verriegelungsschieber bei gekuppeltem Ausfahrschlauch freigebenden Riegel (28) und eine entgegengesetzt zur Kupplung (14) für den Ausfahrschlauch angeordnete Kupplung (16) für die Fernbedienung, wobei die Kupplungen (14,16) axial verschiebbare, mit dem Verriegelungsschieber (24) zusammenwirkende Verriegelungsstifte (31,38) über Kupplungsmuffen (15, 17) im Sinne eines Entriegelns bei ordnungsgemäß gekuppeltem Ausfahrschlauch und Fernbedienung betätigen.
Abschirmsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsschieber (24) eine Querlochbohrung (32) für den Verriegelungsstein (26) und wenigstens eine Querbohrung (33) für den Riegel (28) sowie einen mit einer Einkerbung (35) in einem Betätigungsrohr (22) zusammenwirkenden Absatz (35) in der Bohrung für den Verriegelungsstein (26) aufweist.
Abschirmsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler (18) an einem durch den Verriegelungsstein (26) und das Betätigungsrohr (22) geführten Kabel (20) und in einem gegenüber der Bohrung im Betätigungsrohr etwas verdickten Kopf (19) angeordnet ist.
Abschirmsystem nach Anspruch 1,2 oder 3, gekennzeichnet durch einen verwundenen Kanal (37) im Abschirmkörper.
Abschirmsystem nach Anspruch 1,2,3 oder 4, 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 einem vor dem Kanalausgang befindlichen, im wesentlichen zylindrischen Teil (10) aus mit dem hitzebeständigen Bindemittel verdichteten Wolframpulver (12) mit einem verwundenen Kanal (37) besteht.
Abschirmsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verwundene Kanal (37) aus einem in eine diametrale Bohrung (9) in der Urankugel (6) hineinragenden Rohr (13) besteht.