ES2222037T3 - Cambiador de muestras para transferir muestras radiactivas entre una celda caliente y un aparato de medicion. - Google Patents
Cambiador de muestras para transferir muestras radiactivas entre una celda caliente y un aparato de medicion.Info
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Abstract
Cambiador de muestras para transferir muestras radiactivas entre una celda (12) caliente y un aparato (10) de medición situado en el exterior de la celda (12) caliente, comprendiendo dicho cambiador de muestras: un recinto (22) de contención tubular que presenta un orificio (A) de carga/descarga que se va a introducir en la celda (12) caliente, una sección (C) de transferencia, que se extiende en el aparato (10) de medición fuera de la celda (12) caliente, una sección (D) de ventana de medición que se va a atravesar con un haz de medición dentro del aparato (10) de medición y una sección (E) de extremo posterior cerrada situada en el extremo opuesto de dicho orificio (A) de carga/descarga; y un recipiente (24) con al menos un compartimento para alojar en él una muestra radiactiva, estando dispuesto dicho recipiente (24) en un canal (28) de transferencia que se extiende axialmente a través de dicho recinto (22) de contención tubular entre dicho orificio (A) de carga/descarga y dicha sección(D) de ventana de medición.
Description
Cambiador de muestras para transferir muestras
radiactivas entre una celda caliente y un aparato de medición.
La presente invención se refiere, en general, a
un cambiador de muestras para transferir muestras radiactivas entre
una celda caliente y un aparato de medición. En particular, se
refiere a un cambiador de muestras para su uso con un densitómetro
híbrido de borde K (energía de enlace de la capa K). También se
refiere a una instalación de medición de densitómetro híbrido de
borde K.
Una instalación de medición de densitómetro
híbrido de borde K (HKED), que permite determinar las
concentraciones de uranio y plutonio en disoluciones obtenidas, por
ejemplo, tras la disolución de diversos tipos de materiales
nucleares (por ejemplo, elementos combustibles de reactor
irradiados), se describe en la publicación: "The Hybrid
K-Edge/K-XRF Densitometer:
Principles - Design - Performance", H. Ottmar, H. Eberle, Informe
KfK 4590, febrero de 1991, Kernforschungszentrum Karlsruhe.
Esta instalación de medición de HKED de la
técnica anterior comprende una celda caliente, para manipular de
manera segura las muestras que se van a medir con
telemanipuladores, el propio aparato de medición de HKED, que se
sitúa en el exterior de la celda caliente y un tubo de
transferencia de muestra, que conecta el aparato de medición con la
celda caliente. Este tubo de transferencia de muestra consiste en
un tubo de acero inoxidable con un diámetro externo de 8 cm, que se
extiende desde el aparato de medición a través de una brida
adaptadora presente hasta el interior de la celda caliente. Incluye
un orificio de carga/descarga en la celda caliente y una sección de
ventana de medición atravesada por los haces de medición de rayos X
en el aparato de medición. Un canal de transferencia se extiende
axialmente a través del tubo de acero inoxidable desde el orificio
de carga/descarga hasta el interior de la sección de ventana de
medición. Tiene una sección transversal rectangular para alojar un
deslizador monobloque, de modo que éste último se deslice fácilmente
a través del canal de transferencia. Este deslizador monobloque
tiene un único compartimento para alojar en él un recipiente que
contiene dos viales con la muestra que se va a medir. La sección de
extremo posterior del tubo de acero inoxidable está cerrada e
incluye un microinterruptor y un imán.
Para llevar a cabo una medición en la instalación
de HKED de la técnica anterior, el recipiente con la muestra se
coloca en el deslizador cuando éste último está situado en el
orificio de carga/descarga del tubo de transferencia de muestra.
Entonces, el deslizador se transfiere a través del canal de
transferencia del tubo de transferencia de muestra, desde el
orificio de carga/descarga, hasta la sección de ventana de
medición. Para llevar a cabo esta transferencia, el operario tiene
que manipular, con los telemanipuladores de la celda caliente, una
varilla de aproximadamente 80 cm, con el fin de empujar el
deslizador a través del canal de transferencia a su posición de
medición dentro de la sección de ventana de medición. Cuando el
deslizador se sitúa en su posición de medición, acciona el
microinterruptor de la sección de extremo posterior, permitiendo
así el procedimiento de medición. El imán de la sección de extremo
posterior del tubo de transferencia mantiene el deslizador en su
sitio durante la medición, garantizando así una colocación
reproducible de la muestra en los haces de medición. Cuando se
termina la medición, el operario usa de nuevo los telemanipuladores
y la varilla para empujar el deslizador hacia atrás hasta el
orificio de carga/descarga, en el que se levanta el recipiente con
las muestras del deslizador.
El tubo de transferencia de muestra de la
instalación de HKED de la técnica anterior presenta las siguientes
ventajas indiscutibles:
- \bullet
- proporciona un recinto de contención seguro para la transferencia de las muestras entre la celda caliente y el aparato de medición;
- \bullet
- proporciona un alto grado de fiabilidad operacional en las duras condiciones ambientales de la celda caliente, que se caracterizan, por ejemplo, por la presencia de vapores ácidos y niveles extremos de radiación gamma;
- \bullet
- es muy compacto, de modo que puede montarse en una brida adaptadora habitual de una celda caliente;
- \bullet
- permite colocar el punto focal de un tubo de rayos X blindado en la sección de ventana de medición a muy corta distancia del centro de la muestra que se va a medir;
- \bullet
- garantiza una colocación reproducible de manera muy precisa de la muestra en la posición de medición sin basarse en un equipo eléctrico o electrónico situado dentro del recinto de contención.
Una desventaja principal de que adolece el tubo
de transferencia de la técnica anterior es que requiere la
intervención manual para cambiar la muestra tras una medición.
Un problema técnico subyacente de la presente
invención es automatizar la transferencia y el intercambio de
muestras entre la celda caliente y el aparato de medición situado
en el exterior de la celda caliente, mientras se mantienen
generalmente las ventajas mencionadas anteriormente del tubo de
transferencia de muestra de manejo manual. Este problema se
soluciona mediante un cambiador de muestras según se reivindica en
la reivindicación 1.
El cambiador de muestras de la presente invención
incluye un recinto de contención tubular que tiene un orificio de
carga/descarga, que se introduce en la celda caliente; una sección
de transferencia que se extiende hasta el interior del aparato de
medición fuera de la celda caliente; una sección de ventana de
medición, que está atravesada por un haz de medición en el interior
del aparato de medición y una sección de extremo posterior cerrada,
que se sitúa en el extremo opuesto del orificio de carga/descarga.
Un recipiente con al menos un compartimento para alojar en él una
muestra radiactiva está dispuesto en un canal de transferencia que
se extiende axialmente a través del recinto de contención tubular
entre el orificio de carga/descarga y la sección de ventana de
medición. Cuando se sitúa en el orificio de carga/descarga dentro de
la celda caliente, este recipiente puede cargarse y descargarse por
medio de los telemanipuladores. Según un aspecto importante de la
presente invención, un husillo roscado está alojado de manera que
puede girar en un canal de husillo dispuesto en el recinto de
contención tubular, debajo de la cámara de transferencia. Este
husillo roscado se extiende entre el orificio de carga/descarga y
la sección de ventana de medición. Un motor paso a paso se sitúa en
el exterior del recinto de retención tubular y está conectado al
husillo roscado por medio de un acoplamiento que pasa de manera
estanca a través de la sección de extremo posterior cerrada del
recinto de contención tubular. Un carro de soporte guiado
longitudinalmente, que está soportando el recipiente en el canal de
transferencia, se acopla al husillo roscado de modo que se someta a
un movimiento de traslación con la rotación del husillo. Se deduce
que la transferencia de las muestras desde la celda caliente al
aparato de medida y viceversa puede automatizarse completamente y
ya no necesita operaciones de manejo a distancia con
telemanipuladores. El mecanismo impulsor lineal, que se utiliza en
el cambiador de muestras de la presente invención para automatizar
la transferencia de las muestras, tiene una elevada fiabilidad
operacional y puede proporcionar una excelente precisión de
colocación de las muestras en el aparato de medición. Está
integrado en el cambiador de muestras de tal manera que la sección
transversal del recinto de contención no necesita aumentarse con
respecto al tubo de transferencia de muestra tradicional con
transferencia de muestra manual. Por tanto, será posible instalar
el cambiador de muestras en una brida adaptadora existente en la
celda caliente, como el tubo de transferencia de la técnica
anterior. Por último, pero no menos importante, se apreciará en
particular que el cambiador de muestras de la presente invención se
caracteriza por una separación estricta de los componentes
eléctricos y mecánicos de su mecanismo impulsor. Sólo los
componentes mecánicos seguros en caso de fallo se mantienen dentro
del recinto de contención alfa de la celda caliente con sus
condiciones ambientales hostiles (radiación, vapores ácidos, ...).
Los componentes eléctricos, como el motor paso a paso, se sitúan en
el exterior del recinto de contención, de modo que son fácilmente
accesibles para su mantenimiento y sustitución.
En una realización preferida de la invención, el
cambiador de muestras incluye además un dispositivo de acoplamiento
enchufable, para acoplar un extremo del husillo roscado al
acoplamiento y un bloque de apoyo para soportar el extremo opuesto
del husillo roscado. El bloque de apoyo se ajusta de manera que se
puede deslizar en el canal de husillo y el canal de husillo es
accesible axialmente desde la celda caliente, de modo que el
husillo roscado y su bloque de apoyo pueden retirarse axialmente
del canal de husillo a la celda caliente. Se deduce que (para su
mantenimiento y/o sustitución) los componentes mecánicos
contaminados del mecanismo impulsor pueden retirarse de manera
segura con la ayuda de telemanipuladores a la celda caliente.
Para poder desmontar fácilmente el carro de
soporte por medio de telemanipuladores, sin retirar el husillo, el
carro incluye preferiblemente medios de acoplamiento roscados que
se acoplan exclusivamente a la mitad superior del husillo roscado.
Se deduce que el carro puede simplemente levantarse del husillo
roscado por medio de los telemanipuladores.
En una realización preferida, el carro de soporte
incluye dos bloques de soporte, en los que cada uno de estos
bloques de soporte comprende una superficie roscada curvada de
manera cilíndrica que se acopla exclusivamente a la mitad superior
del husillo roscado. Este bloque descansa ventajosamente por medio
de correderas orientadas hacia abajo en dos superficies laterales de
soporte en el canal de husillo y es guiado lateralmente en el canal
de husillo.
El carro de soporte y el recipiente podrían, por
supuesto, fijarse juntos de modo que formen un único elemento. Sin
embargo, con el fin de facilitar el mantenimiento y para permitir
el uso de diferentes tipos de recipientes, se sugiere concebir el
recipiente y el carro como dos elementos independientes, en los que
medios de engranaje sobre el recipiente y el carro de soporte están
cooperando para colocar de manera reproducible el recipiente sobre
el carro de soporte. Por tanto, el recipiente puede retirarse del
carro de soporte, sin afectar a la precisión de colocación. En una
realización preferida, el carro de soporte incluye, por ejemplo,
una placa de soporte que conecta entre sí los bloques de soporte y
proporciona una superficie de soporte para el recipiente, en el que
el recipiente y la placa de soporte incluyen medios de engranaje que
cooperan para colocar de manera reproducible el recipiente sobre la
placa de soporte.
En una realización preferida de la invención, el
recipiente es un depósito que incluye varios compartimentos
dispuestos en alineación axial con el depósito. Medios de control
controlan el motor paso a paso de modo que se ajuste cada uno de
los compartimentos del depósito posteriormente en el haz de
medición. Se apreciará que tal cambiador de muestras permite
mediciones totalmente automatizadas en varias muestras de
medición.
Para colocar de manera reproducible los
diferentes compartimentos del depósito de muestra en el haz de
medición, los medios de control incluyen ventajosamente una
abertura de rendija en el depósito y medios de cálculo que están
acoplados operativamente a medios para medir la intensidad del haz
de medición que pasa a través de la abertura de rendija y hasta el
motor paso a paso. La abertura de rendija se impulsa a través del
haz de medición y los medios de cálculo calculan una posición de
referencia final del motor paso a paso correspondiente a la
posición del motor paso a paso en la que la intensidad del haz de
medición que pasa a través de la abertura de rendija es máxima.
Esta posición de referencia final se utiliza entonces para calcular
el número de pasos que ha de ejecutarse con el motor paso a paso
con el fin de situar de manera precisa cada uno de los
compartimentos del depósito en el haz de medición.
Con el fin de facilitar la operación de
colocación con la abertura de rendija, el cambiador de muestras
también incluye un detector de posición que se va a activar
mediante el carro de soporte, cuando éste último esta en una
posición predeterminada en la sección de ventana de medición. Los
medios de cálculo, que están acoplados operativamente al detector
de posición y al motor paso a paso, calculan una posición de
referencia inicial del motor paso a paso correspondiente a la
posición del motor paso a paso en la que el detector de posición es
activado por el carro de soporte. Esta posición de referencia
inicial se utiliza entonces para calcular el número de pasos que ha
de ejecutarse con el motor paso a paso con el fin de colocar la
abertura de rendija a una distancia predeterminada del haz de
medición. El detector de posición es preferiblemente un detector de
posición inductivo alojado en una cubierta de protección a prueba
de fugas dentro de la sección de extremo posterior del recinto de
contención y que detecta la presencia de una placa metálica fijada
a un carro de transferencia.
Se apreciará que la presente invención también
proporciona una instalación de medición de un densitómetro híbrido
de borde K (HKED) para mediciones automatizadas con materiales
sumamente radiactivos.
A continuación se describirá la presente
invención, a título de ejemplo, con referencia a los dibujos
adjuntos, en los que:
la figura 1: es una sección transversal
esquemática de una instalación de medición de un densitómetro
híbrido de borde K (HKED) con un cambiador de muestras según la
presente invención;
la figura 2: es una vista desde arriba del
cambiador de muestras;
la figura 3: es una vista lateral del cambiador
de muestras;
la figura 4: es una vista desde un extremo del
cambiador de muestras en el sentido de la flecha 4 en las figuras 2
y 3;
la figura 5: es una vista en sección transversal
del cambiador de muestras, en la que la sección se identifica
mediante las flechas 5, 5' en las figuras 2 y 3;
la figura 6: es una vista en sección transversal
del cambiador de muestras, en la que la sección se identifica
mediante las flechas 6, 6' en las figuras 2 y 3;
la figura 7: es una vista en sección transversal
del cambiador de muestras, en la que la sección se identifica
mediante las flechas 7, 7' en las figuras 2 y 3;
la figura 8: es una vista detallada que muestra
una sección longitudinal del cambiador de muestras identificada
mediante las flechas 8, 8' en las figuras 2 y 3;
la figura 9: es una vista detallada que muestra
una sección longitudinal del cambiador de muestras identificada
mediante las flechas 9, 9' en las figuras 2 y 3;
la figura 10: es una vista en alzado de un
depósito de muestra para el cambiador de muestras;
la figura 11: es una vista desde arriba del
depósito de muestra de la figura 10;
la figura 12: es una vista desde un extremo del
depósito de muestra de la figura 10;
la figura 13: es una vista desde un extremo del
deslizador concebido para utilizar el cambiador de muestras como un
tubo de transferencia manual.
La figura 1 muestra esquemáticamente una
instalación de medición que comprende un aparato 10 de medición
blindado, que está conectado a una celda 12 caliente blindada por
medio de un cambiador 14 de muestras según la presente
invención.
El aparato de medición a modo de ejemplo mostrado
en la figura 1 es un densitómetro híbrido de borde K (KHED), es
decir, un espectrómetro de rayos X especial diseñado para el
análisis de las concentraciones de uranio y plutonio en
disoluciones, que se obtienen tras la disolución de diversos tipos
de materiales nucleares (por ejemplo, elementos combustibles de
reactor irradiados). Para más detalles con respecto al aparato y a
las técnicas de medición, se hace referencia al documento: "The
Hybrid K-Edge/K-XRF Densitometer:
Principles - Design - Performance", Informe KfK 4590,
Kernforschungszentrum Karlsruhe (1991).
La celda 12 caliente es un recinto bien blindado,
en el que pueden manipularse materiales sumamente radiactivos, de
manera segura, por medio de telemanipuladores 16. El entorno de la
celda caliente se caracteriza por la presencia de vapores ácidos
sumamente corrosivos y niveles extremos de radiación gamma. Una
brida 18 adaptadora habitual se sitúa en una pared 20 de la celda 12
caliente, opuesta a los telemanipuladores 16. Un extremo frontal de
un recinto 22 de contención tubular penetra a través de la brida 18
adaptadora habitual en la celda 12 caliente. Sin embargo, la mayor
parte del recinto 22 de retención tubular sobresale fuera de la
celda 12 caliente, donde proporciona que el recinto de contención
seguro y a prueba de fugas penetre en una cavidad del aparato 10 de
medición blindado situado fuera de la celda 12 caliente.
Todavía con referencia a la figura 1, la
referencia 24 indica un depósito situado en un orificio de
carga/descarga en el extremo frontal del cambiador de muestras en
la celda 12 caliente. El depósito 24 contiene seis recipientes 26
para muestras de medición, que se han colocado en el depósito
situado en el orificio de carga/descarga por medio de los
telemanipuladores 16. El cambiador 14 de muestras transfiere
automáticamente el depósito 24, a través de un canal 28 en el
recinto 22 de contención tubular, a una posición de medición dentro
del aparato 10 de medición. Se observará que el depósito se muestra
con líneas de puntos en la posición de medición y se identifica con
el número 24' de referencia. El cambiador 14 de muestras coloca
entonces de manera precisa cada uno de los recipientes 26 de
muestra en un haz de rayos X sumamente colimado, de modo que el
HKED puede medir sucesivamente cada una de las muestras. Cuando se
han medido todas las muestras contenidas en el depósito, el
cambiador 14 de muestras transfiere automáticamente el depósito 24
de nuevo a la posición de carga/descarga, en la que los recipientes
26 pueden levantarse fácilmente del depósito 24 por medio de los
telemanipuladores 16.
La estructura del cambiador 14 de muestras se
describirá ahora en detalle con referencia a los dibujos 2 a 9.
Las figuras 2 y 3 muestran vistas más detalladas
del cambiador 14 de muestras. Se observará que el recinto de
contención tubular puede estar dividido en cinco secciones (véase
la figura 2):
- a)
- un orificio A de carga/descarga, situado en el interior de la celda 12 caliente, de modo que los recipientes 26 están a fácil alcance de los telemanipuladores 16, cuando el depósito 24 de recipientes está en una posición de carga/descarga dentro de su orificio A de carga/descarga;
- b)
- una sección B estanca, que se aloja en la brida 18 adaptadora habitual de la celda 12 caliente, en la que la brida 18 adaptadora proporciona una conexión estanca que es a prueba de fugas frente a partículas alfa;
- c)
- una sección C de transferencia, que se extiende desde la brida 18 adaptadora hacia el interior del aparato 10 de medición y proporciona una función de contención y blindaje;
- d)
- una sección D de ventana de medición, que proporciona una ventana 30, 32 de medición en cada lado del canal 28, a las que puede conectarse un generador de rayos X, un analizador de fluorescencia de rayos X (XRF) y un densitómetro de borde K (KED) tal como se muestra en la figura 1;
- e)
- una sección E de extremo posterior, a la que se fija un motor 34 paso a paso y que se soporta sobre una placa 36 de montaje por medio de una abrazadera 38 (véase la figura 3).
Las figuras 5 a 7 muestran secciones
transversales a través de las secciones A, D y E del recinto 22 de
contención tubular del cambiador 14 de muestras. En primer lugar,
se tendrá en cuenta que este recinto 22 de contención tubular se
construye a partir de dos armazones 22', 22'' de acero inoxidable de
alta calidad conectados entre sí mediante soldadura con haz de
electrones en la región del plano vertical que pasa a través de la
línea central del recinto 22 de contención tubular. La mitad del
canal 28 de transferencia se lamina en cada uno de los dos armazones
22', 22'' antes de su ensamblaje. La sección transversal del canal
28 es sólo ligeramente mayor que la sección transversal del carro
24 que tiene los recipientes 26 colocados en él.
Según un aspecto importante de la presente
invención, un segundo canal 42 se extiende por debajo del canal 28
de transferencia, en toda la longitud de éste último. Este canal 28
aloja un mecanismo impulsor de husillo para mover el depósito 24
entre su posición de carga/descarga y su posición de medición y para
ajustar los recipientes en la posición de medida y, por tanto, se
denomina más adelante en el presente documento "canal 28 de
husillo".
Ahora se describirá el mecanismo impulsor de
husillo en mayor detalle, haciendo referencia simultáneamente a las
figuras 5, 8 y 9. Incluye un husillo 44 roscado, que está conectado
a un eje de salida del motor 34 paso a paso por medio de un
acoplamiento 46 especial (véase la figura 8) y se extiende
longitudinalmente a través del canal 28 de husillo en su totalidad,
hacia el orificio A de carga/descarga, en el que su segundo extremo
se soporta en un bloque 48 de apoyo (véase la figura 8). Un carro
de transferencia para el depósito 24 comprende dos bloques 50, 52
de soporte y una placa 54 de soporte, que conecta los dos bloques
50, 52 de soporte entre sí y proporciona una superficie de soporte
para el depósito 24 en el canal 28 de transferencia. Tal como se
observa mejor en la figura 5, cada uno los bloques 50, 52 de soporte
tiene una superficie curvada de manera cilíndrica que comprende una
parte roscada que se acopla exclusivamente a la mitad superior del
husillo 44 roscado. Los bloques 50, 52 de soporte están guiados
lateralmente en el canal 42 de husillo y descansan sobre dos
superficies laterales de soporte en el canal 42 de husillo por
medio de correderas 56', 56'' orientadas hacia abajo. Nervaduras
57', 57'' se proyectan lateralmente en el canal 42 de husillo de
modo que proporciona topes limitadores verticales para los bloques
50, 52 de soporte roscados en el canal 42 de husillo. Se tendrá en
cuenta que los bloques 50, 52 de soporte y la placa 54 de soporte
están compuestos preferiblemente por polietileno.
Tal como se muestra más particularmente en las
figuras 8 y 9, el depósito 24 descansa sobre la placa 54 de
soporte. Un pie 58 que se proyecta hacia abajo desde el fondo del
depósito 24 (véanse también las figuras 10 y 12) se aloja en una
abertura 59 correspondiente en la placa 54 de soporte, de modo que
el depósito 24 se engrana en una posición reproducible sobre la
placa 54 de soporte.
Haciendo referencia simultáneamente a las figuras
4, 5 y 9, se describirá ahora el orificio A de carga/descarga en
mayor detalle. En esta sección A, el recinto 22 de contención
tubular se reduce a una especie de balcón que se proyecta en la
celda 12 caliente y forma en ella el orificio de carga/descarga del
cambiador 14 de muestras. En el balcón, el canal 28 tiene una
sección transversal abierta; es decir, sólo la mitad inferior del
depósito 24 se aloja en el canal 28. La mitad superior del depósito
24 y los recipientes 26 contenidos en él son libremente accesibles
para los telemanipuladores 16. Los dos perfiles 60', 60'' de guiado
proporcionan una orientación lateral para ajustar el depósito 24
sobre la placa 54 de soporte del carro de transferencia, en el caso
de que deba cambiarse el depósito 24. Estos perfiles 60', 60'' de
guiado se conciben preferiblemente como piezas de desgaste,
compuestas, por ejemplo, de polietileno. Pueden desmontarse
fácilmente con los telemanipuladores 16 desenroscando los tornillos
62', 62'' de sujeción. En la figura 4, el número de referencia 64
indica una aleta que está cerrando axialmente el canal 42 de
husillo, de modo que proporciona un tope limitador axial para el
bloque 48 de apoyo en el canal 42 de husillo. Cuando se afloja un
tornillo 68 de sujeción, esta aleta 64 puede girar alrededor de un
eje 66 en el sentido de la flecha 70, de modo que proporcione un
acceso axial ilimitado al canal 42 de husillo. Se deduce que los
telemanipuladores 16 pueden extraer axialmente el husillo 44, el
bloque 48 de apoyo y el carro de transferencia fuera del canal 42 de
husillo al interior de la celda 12 caliente. Pueden montarse
fácilmente un nuevo husillo 44 y un nuevo bloque 48 de apoyo de la
misma manera. Sin embargo, para montar un carro nuevo puede ser más
fácil desmontar en primer lugar los perfiles 62', 62'' y luego
introducir el carro desde abajo a través del canal 28 de
transferencia y cortes adecuados en las nervaduras 57', 57'' en el
canal 42 de husillo.
Las secciones B y C del recinto 22 de contención
tubular tienen ambas una forma cilíndrica. Estas dos secciones
proporcionan un recinto de contención para la transferencia a
prueba de fugas y blindado para el depósito 24. Tal como se muestra
en la figura 6, la forma cilíndrica del recinto 22 de contención
tubular se aplana considerablemente en la sección D de ventana de
medición, de modo que permita que se coloquen los aparatos de
medición más próximos al depósito 24 que contiene las muestras que
se van a medir. Las ventanas 30 y 32 de medición son dos paredes
delgadas, planas dispuestas simétricamente en el plano central del
depósito 24 en la posición de medición. La ventana 32 de medición
incluye una ranura 72, que reduce localmente el espesor de pared de
la ventana 32 de medición para el paso del haz de medición.
Tal como se muestra en la figura 8, el canal 28
se extiende en la sección E de extremo en la que se cierra
herméticamente por medio de una placa 74 de cierre. Ésta última
aloja el acoplamiento 46 especial para el husillo roscado y una
cavidad 76 para alojar una aleta 78 metálica unida a la placa 54 de
soporte del carro. Tal como se muestra en la figura 7, un agujero
transversal se extiende en la cavidad 76. Este agujero transversal
aloja una cubierta 81 de protección a prueba de fugas, en la que se
monta un detector 80 de posición, preferiblemente un detector de
posición inductivo. Este detector 80 de posición se utiliza para
detectar la posición de la aleta 78 en la cavidad 76 y, por tanto,
la posición del carro de transferencia que soporta el depósito 24.
Actúa como un tope limitador para detener el carro de transferencia
y para definir una posición de referencia para el motor paso a
paso. Una placa 82 de blindaje, que tiene una sección transversal
ligeramente mayor que la de la placa 74 de cierre, separa el motor
34 paso a paso de la contención de protección radiactiva formada por
el recinto 22 de contención tubular.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 8, se
tendrá en cuenta que el acoplamiento 46 especial alojado en la
placa 74 de cierre comprende, en un extremo, un sistema 84 de
conexión de tipo enchufable para el extremo libre del husillo 44
roscado y, en el otro extremo, un eje 85 de conexión para el motor
34 paso a paso. Este eje 85 de conexión se extiende a través de un
paso en la placa 82 de blindaje. Una junta de eje que comprende,
por ejemplo, dos anillos 86 de estanqueidad, se dispone entre un
armazón 88 estacionario, que está alojado de manera estanca en una
cámara de la placa 74 de cierre, y un eje 90 giratorio del
acoplamiento 46. Esta doble junta 86 de eje evita una fuga de
material radiactivo y gases corrosivos a lo largo del eje 85 de
conexión al exterior y al interior del motor 34 paso a paso. De
esta manera, se consigue una separación estricta de los componentes
eléctricos y mecánicos, manteniendo los componentes eléctricos
fuera del recinto de contención para el fácil acceso y sustitución y
para protegerlo frente a la contaminación radiactiva y los gases
sumamente corrosi-
vos.
vos.
Las figuras 10, 11 y 12 muestran vistas más
detalladas del depósito 24 utilizado con el cambiador 14 de
muestras. El depósito 24 expuesto define seis compartimentos
100_{i} dispuestos en alineación axial dentro del depósito,
estando diseñado cada uno de los compartimentos 100_{i} para
alojar en él un recipiente 26_{i} de muestra, de modo que el
recipiente 26_{i} se coloque de manera precisa y reproducible
dentro del depósito 24. Por supuesto, será posible trabajar con
depósitos que tengan o bien más de seis compartimentos o bien menos
de seis compartimentos. El depósito 24, que puede estar compuesto,
por ejemplo, por titanio, tiene dos paredes 102 y 104 laterales que
delimitan lateralmente los compartimentos 100_{i}. Cada una de
las dos paredes 102 y 104 laterales incluyen, para cada uno de los
compartimentos 100_{i}, una abertura 106_{i} de medición, en la
que se disponen las dos aberturas de medición de un compartimento
100_{i} opuestas entre sí, de modo que define una trayectoria para
el haz de medición a través del recipiente 26_{i} colocado en el
respectivo compartimento 100_{i}.
El número de referencia 108 indica una abertura
de rendija incorporada al depósito 24. Esta abertura 108 de
rendija, que tiene una anchura muy pequeña (por ejemplo, una
anchura de 0,2 mm) se utiliza para una colocación de gran precisión
(por ejemplo, mejor que 0,05 mm) del depósito 24 midiendo y
evaluando el perfil de intensidad de un haz a través de la abertura
de rendija.
El funcionamiento normal del cambiador 14 de
muestras es tal como sigue. El operario usa los telemanipuladores
16 para colocar los recipientes 26 que contienen las muestras
radiactivas que se van a analizar en los compartimentos 100; del
depósito 24, que se sitúa en el orificio A de carga/descarga. Cuando
se termina la carga del depósito 24, se inicia un procedimiento de
medición automático mediante un dispositivo 110 de computación para
la medición (véase la figura 2). Este procedimiento de medición
prevé las siguientes etapas:
- a)
- impulsar el carro de transferencia con el depósito 24 en la dirección de la sección E con el mecanismo impulsor de husillo;
- b)
- detectar la aleta 78 del carro de transferencia con el detector 80 de posición, de modo que se detenga el carro de transferencia en una posición predeterminada en la sección E;
- c)
- utilizar dichas posición predeterminada del carro de transferencia en la sección E como posición de referencia para un contador de pasos;
- d)
- ejecutar un número de pasos predeterminado con el motor 34 paso a paso, de modo que se lleva la abertura 108 de rendija en el depósito 24 a una pequeña distancia predeterminada del haz de medición sumamente colimado. En el aparato piloto, la abertura 108 de rendija se lleva, por ejemplo, a una distancia de 1 mm del haz de rayos X sumamente colimado;
- e)
- ejecutar un número de pasos predeterminado con el motor 34 paso a paso, de modo que se impulse la abertura 108 de rendija a través del haz de medición. En el aparato piloto, el motor 34 paso a paso ejecuta, por ejemplo, 20 pasos, cada uno proporcionando un incremento de 0,1 mm. La distancia sobre la que se mueve la abertura 108 de rendija es, en consecuencia, diez veces mayor que la anchura de la abertura 108 de rendija;
- f)
- medir en cada paso la intensidad del haz de medición que pasa a través de la abertura 108 de rendija. En el aparato piloto, el detector de borde K mide, por ejemplo, la intensidad del haz de rayos X sumamente enfocado que pasa a través de la abertura 108 de rendija;
- g)
- calcular la intensidad del haz máxima (es decir, la posición en la que la abertura de rendija se ajusta mejor dentro del haz de medición) en función del número de pasos ejecutados por el motor paso a paso (utilizando, por ejemplo, el método de ajuste por mínimos cuadrados) y tomar esta posición del motor 34 paso a paso como una nueva posición de referencia;
- h)
- calcular, basándose en la nueva posición de referencia, el número de pasos que se han de ejecutar por el motor 34 paso a paso con el fin de colocar cada uno de los compartimentos 100_{i} del depósito 24 de manera precisa en el haz de medición, en el que la distancia entre la abertura 108 de rendija y la línea central de cada compartimento se conoce con gran precisión (tolerancia dimensional de 0,01 mm o mejor);
- i)
- ejecutar sucesivamente el número calculado de pasos con el motor 34 paso a paso para ajustar cada uno de los compartimentos 100_{i} del depósito 24 en el haz de medición y ejecutar la medición de la muestra contenida en el compartimento 100_{i} respectivo;
- j)
- impulsar el carro de transferencia con el depósito 24 de nuevo hasta la sección A, cuando se hayan medido todas las muestras.
Se tendrá en cuenta que en el caso de un fallo
del mecanismo impulsor lineal, puede utilizarse el cambiador de
muestras de la presente invención, sin ninguna modificación
mecánica, como un tubo de transferencia de muestras para el cambio
manual de las muestras de medición. En este caso, se retira el
depósito 24 del carro y se introduce un deslizador 200 especial
(véase la figura 13) en el canal 28 de transferencia, en el
orificio A de carga/descarga. Las correderas 202, 204 laterales
soportan el deslizador 200 sobre superficies deslizantes
localizadas en el canal 28 de transferencia en cada lado del canal
42 de husillo. Se tendrá en cuenta que el deslizador 200 se concibe
para que se deslice sobre el carro de soporte, en el que la aleta
78 del carro de soporte pasa a través de un canal 206 lateral en el
deslizador. En consecuencia, el carro de soporte puede permanecer
en el cambiador de muestras incluso cuando se utiliza éste último
como tubo de transferencia de muestras manual. El deslizador
incluye en su extremo posterior una cavidad para alojar un
recipiente con la muestra de medición. Una varilla de manejo, que
es ligeramente más larga que el canal 28 de transferencia, está
conectada de una manera articulada, al extremo posterior del
deslizador, de modo que éste último puede empujarse con la ayuda de
los telemanipuladores 16 en la sección de ventana de medición. El
extremo frontal del deslizador soporta un imán 208 que coopera con
una placa 210 de hierro dulce en la sección E de extremo del
recinto 22 de contención tubular (véase la figura 8) para mantener
el deslizador en su sitio durante la medición. La distancia entre
el imán 208 en el extremo frontal del deslizador y el eje central
del recipiente con la muestra de medición en el extremo posterior
del deslizador puede cambiarse por medio de un tornillo de ajuste,
que puede mover axialmente el imán sobre el deslizador. Por tanto,
se hace posible preseleccionar la posición de medición del
recipiente de muestra dentro de la sección de ventana de medición
del recinto 22 de contención tubular con gran precisión. Cuando se
termina la medición de la muestra, el deslizador se empuja de nuevo
hasta el orificio A de carga/descarga con la ayuda de la varilla y
los telemanipuladores 16.
Claims (14)
1. Cambiador de muestras para transferir muestras
radiactivas entre una celda (12) caliente y un aparato (10) de
medición situado en el exterior de la celda (12) caliente,
comprendiendo dicho cambiador de muestras:
un recinto (22) de contención tubular que
presenta un orificio (A) de carga/descarga que se va a introducir
en la celda (12) caliente, una sección (C) de transferencia, que se
extiende en el aparato (10) de medición fuera de la celda (12)
caliente, una sección (D) de ventana de medición que se va a
atravesar con un haz de medición dentro del aparato (10) de medición
y una sección (E) de extremo posterior cerrada situada en el
extremo opuesto de dicho orificio (A) de carga/descarga; y
un recipiente (24) con al menos un compartimento
para alojar en él una muestra radiactiva, estando dispuesto dicho
recipiente (24) en un canal (28) de transferencia que se extiende
axialmente a través de dicho recinto (22) de contención tubular
entre dicho orificio (A) de carga/descarga y dicha sección (D) de
ventana de medición;
caracterizado por
un husillo (44) roscado, alojado de manera que
puede girar, en un canal (42) de husillo dispuesto en dicho recinto
(22) de contención tubular por debajo de dicho canal (28) de
transferencia, extendiéndose dicho husillo (44) roscado entre dicho
orificio (A) de carga/descarga y dicha sección (D) de ventana de
medición;
un motor (34) paso a paso situado en el exterior
de dicho recinto (22) de contención tubular;
un acoplamiento (46) que conecta dicho motor (34)
paso a paso a dicho husillo (44) roscado, pasando de manera estanca
dicho acoplamiento (46) a través de dicha sección (E) de extremo
posterior cerrada; y
un carro de soporte guiado longitudinalmente, que
soporta el recipiente (24) en el canal (28) de transferencia,
acoplándose dicho carro de soporte a dicho husillo (44) roscado que
se va a someter a un movimiento de traslación con la rotación de
dicho husillo (44).
2. Cambiador de muestras según la reivindicación
1, que incluye además:
un dispositivo de acoplamiento (46) enchufable
para acoplar (46) un extremo de dicho husillo (44) roscado a dicho
acoplamiento (46); y
un bloque (48) de apoyo para soportar el extremo
opuesto del husillo (44) roscado, estando ajustado dicho bloque
(48) de apoyo, de manera que puede deslizarse, en dicho canal (42)
de husillo;
en el que el canal (42) de husillo es accesible
axialmente desde la celda (12) caliente, de modo que el husillo
(44) roscado y su bloque (48) de apoyo pueden extraerse axialmente
de dicho canal (42) de husillo a dicha celda (12) caliente.
3. Cambiador de muestras según la reivindicación
1 ó 2, caracterizado porque dicho carro de soporte incluye
medios de acoplamiento roscado que se acoplan exclusivamente a la
mitad superior del husillo (44) roscado.
4. Cambiador de muestras según la reivindicación
3, caracterizado porque dicho carro de soporte incluye dos
bloques (50, 52) de soporte, en el que cada bloque (50, 52) de
soporte comprende:
una superficie curvada de manera cilíndrica que
comprende una parte roscada que se acopla exclusivamente a la mitad
superior del husillo (44) roscado; y
correderas (56', 56'') orientadas hacia abajo que
descansan sobre dos superficies laterales de soporte en el canal
(42) de husillo.
5. Cambiador de muestras según la reivindicación
4, caracterizado porque cada bloque (50, 52) de soporte es
guiado lateralmente en el canal (42) de husillo.
6. Cambiador de muestras según cualquiera de la
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por medios de engranaje
en dicho recipiente (24) y dicho carro de soporte, cooperando
dichos medios de engranaje para colocar de manera reproducible
dicho recipiente (24) sobre dicho carro de soporte.
7. Cambiador de muestras según la reivindicación
4 ó 5, caracterizado porque dicho carro de soporte incluye
además una placa (54) de soporte que conecta los bloques (50, 52)
de soporte entre sí y que proporciona una superficie de soporte
para el recipiente (24); en el que dicho recipiente (24) y dicha
placa (54) de soporte incluyen medios (58, 59) de engranaje que
cooperan para colocar de manera reproducible dicho recipiente (24)
sobre dicha placa (54) de soporte.
8. Cambiador de muestras según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho
recipiente (24) es un depósito (24) que incluye varios
compartimentos (100) dispuestos en alineación axial dentro de dicho
depósito (24), y porque están asociados medios de control con dicho
motor (34) paso a paso, pudiendo controlar dichos medios de control
dicho motor (34) paso a paso de modo que se coloque cada uno de los
diferentes compartimentos (100) del depósito (24) posteriormente en
el haz de medición.
9. Cambiador de muestras según la reivindicación
8, caracterizado porque dichos medios de control
incluyen:
una abertura (108) de rendija prevista en dicho
depósito (24);
medios de cálculo (110) acoplados operativamente
a los medios para la medición de la intensidad del haz de medición
que pasa a través de dicha abertura (108) de rendija y a dicho
motor (34) paso a paso; pudiendo dichos medios de cálculo (110)
calcular una posición de referencia final de dicho motor (34) paso
a paso correspondiente a la posición de dicho motor (34) paso a paso
en la que la intensidad del haz de medición que pasa a través de la
abertura (108) de rendija es máxima, y de cálculo basándose en dicha
posición de referencia el número de pasos que han de ejecutarse con
dicho motor (34) paso a paso con el fin de colocar cada uno de
dichos compartimentos (100) de manera precisa en el haz de
medición.
10. Cambiador de muestras según la reivindicación
9, caracterizado porque dichos medios de control incluyen
además:
un detector (80) de posición situado en el
exterior del recinto de contención tubular, activándose dicho
detector de posición mediante dicho carro de soporte, cuando éste
último está en una posición predeterminada en dicha sección (D) de
ventana de medición; y
medios de cálculo (110) acoplados operativamente
a dicho detector (80) de posición y a dicho motor (34) paso a paso
para calcular una posición de referencia inicial de dicho motor
(34) paso a paso correspondiente a la posición de dicho motor (34)
paso a paso en la que se activa el detector de posición mediante el
carro de soporte y para calcular el número de pasos que han de
ejecutarse con dicho motor (34) paso a paso con el fin de colocar
dicha abertura (108) de rendija a una distancia predeterminada del
haz de medición.
11. Cambiador de muestras según la reivindicación
10, caracterizado porque dicho detector (80) de posición es
un detector de posición inductivo alojado en una cubierta (81) de
protección, a prueba de fugas, dentro de la sección (E) de extremo
posterior de dicho recinto (22) de contención, incluyendo dicho
carro de transferencia una aleta (78) metálica que coopera con dicho
detector de posición inductivo.
12. Cambiador de muestras según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque dicho recinto
(22) de contención tubular tiene una sección (B) estanca que se va
a alojar de manera estanca en una brida (18) adaptadora habitual de
la celda (12) caliente.
13. Cambiador de muestras según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque dicho recinto
(22) de contención tubular tiene una forma cilíndrica en dicha
sección (C) de transferencia, que se aplana considerablemente en
dicha sección (D) de ventana de medición.
14. Instalación de medición de densitómetro
híbrido de borde K que incluye:
una celda (12) caliente con una brida (18)
adaptadora;
un densitómetro (10) híbrido de borde K; y
un cambiador de muestras según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores.
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