ES2581390T3 - Irradiador de flash de rayos X - Google Patents

Abstract

Un aparato para irradiación de Flash de rayos X de material, que comprende: a) una fuente de Flash de rayos X que comprende una fuente de electrones (111, 112) y un ánodo (115, 116) b) comprendiendo la fuente de electrones un cátodo frío de emisión de campo que tiene una superficie emisora de electrones, y una rejilla (113, 114) para controlar el flujo de electrones desde el cátodo al ánodo; una conexión eléctrica para cargar la rejilla; c) teniendo el ánodo una superficie principal receptora de electrones y una superficie principal en oposición emisora de rayos X, emitiendo la superficie que emite rayos X, radiación X a un volumen de irradiación (128); d) teniendo la superficie emisora de rayos X del ánodo una primera y segunda dimensiones orientadas ortogonalmente de más de 2 mm cada una; e) una fuente de alimentación de impulsos de alta tensión para alimentar la fuente de Flash de rayos X; incluyendo la fuente de alimentación de impulsos de alta tensión un terminal de entrada (162) y un terminal de salida (170) y un circuito que incluye uno o más triodos de electrones de emisión de campo de cátodo frío (150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 150g) entre el terminal de entrada y el terminal de salida; f) creando la fuente de electrones, ánodo y fuente de alimentación de impulsos de alta tensión una radiación X en dicho volumen de irradiación para irradiar material (148) en dicho volumen, por lo que dicho material es ionizado y los enlaces moleculares en compuestos orgánicos contenidos en dicho material son rotos; y g) un alojamiento al vacío para el cátodo, rejilla y ánodo de la fuente de Flash de rayos X mantenido bajo vacío (132).

Description

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DESCRIPCION

Irradiador de flash de rayos X Campo del invento

El presente invento se refiere a un aparato para irradiacion de materiales. El invento se refiere mas particularmente a un aparato que produce un impulso o impulsos de rayos X de alta velocidad para irradiacion de materiales.

Antecedentes del invento

La esterilizacion de distintos materiales por irradiacion con radiacion de elevada energfa (rayos gamma y rayos X) es una tecnologfa bien establecida. La irradiacion de elevada energfa puede romper los enlaces moleculares en distintos materiales y descomponer los compuestos toxicos en componentes mas benignos. La esterilizacion por rayos gamma ha sido considerada la norma hasta ahora debido a la elevada energfa y fluencia (cantidad de radiacion entregada por unidad de tiempo) de la fuente. Tambien se conoce el uso de irradiacion por rayos X con propositos de fabricacion tales como la fabricacion de tubos termorretractiles para electronica.

Para esterilizacion con radiacion gamma, el 60Cobalto ha sido el radioisotopo estandar de eleccion. El 60Cobalto emite rayos gamma a energfas de 1,17 MeV y 1,33 MeV. La eficacia de radiacion a estas energfas ha sido establecida hace tiempo para estas aplicaciones. Uno de los inconvenientes al uso de 60Cobalto es que su lmea de energfa mas elevada (1,33 MeV) esta por encima del nivel de energfa al que es inducida la radioactividad. Existe una necesidad de un aparato de irradiacion cuya salida de energfa maxima este por debajo del umbral del 60Cobalto, de modo que se evite el problema de inducir radioactividad en el material que es irradiado. Sena ademas deseable proporcionar un aparato para irradiacion que en general evite el uso de radioisotopos, de modo que simplifique la operacion y la autorizacion, y elimine la posibilidad de desvfo de tales radioisotopos con propositos ilegales.

Las fuentes de rayos X anteriores no han conseguido una posicion de dominio debido al hecho de que aunque pueden conseguir facilmente energfas elevadas, han sido hasta ahora incapaces de conseguir economicamente la fluencia de las fuentes de rayos gamma. Existe una necesidad, por ello, de un aparato de irradiacion que pueda conseguir simultaneamente tanto la elevada energfa como la fluencia necesaria para aplicaciones de esterilizacion practica, descontaminacion, y recuperacion medioambiental.

Breve resumen del invento

El invento proporciona un aparato para irradiacion de Flash de rayos X de material, denominado en esta descripcion como un Irradiador de Flash de rayos X (FXI) como se ha definido en la reivindicacion 1.

El Irradiador de Flash de rayos X tiene una salida de energfa maxima por debajo del umbral del 60Cobalto, de modo que evita el problema de inducir radioactividad en el material que es irradiado. El Irradiador de Flash de rayos X tambien evita el uso de radioisotopos, como en el uso de 60Cobalto para irradiacion de la tecnica anterior, de modo que simplifica la operacion y autorizacion, y elimina la posibilidad de desvfo de tales radioisotopos con propositos ilegales.

De modo diferente a las fuentes de rayos X convencionales, el Irradiador de Flash de rayos X puede conseguir simultaneamente tanto la elevada energfa y fluencia necesarias para aplicaciones de esterilizacion, descontaminacion y recuperacion medioambientales. Puede tambien ser usado para distintos procesos de fabricacion.

Breve descripcion del dibujo

En las figuras del dibujo, en las que numeros de referencia similares se refieren a partes similares:

La fig. 1 muestra una vista en seccion transversal de la version cilmdrica del Irradiador de Flash de Rayos X, con un sombreado omitido para distintas partes tales como el anodo.

La fig. 1A muestra una vista de detalle de la region 117 rodeada con un drculo en la fig. 1 que muestra la interaccion de electrones con el anodo para crear rayos X en el modo de transmision.

La fig. 2 muestra una vista en seccion transversal de la version plana del Irradiador de Flash de rayos X.

La fig. 2A muestra una vista de detalle de la region 125 rodeada con un drculo de la fig. 2 que es modificada para incluir un condensador de almacenamiento de energfa suplementaria.

La fig. 3 muestra un diagrama esquematico de un amplificador de tension en cascada utilizado como una fuente de alimentacion de impulsos de alta tension.

La fig. 4A muestra un diagrama esquematico de un modulador de impulsos asmcrono de dos etapas utilizado como una fuente de alimentacion de impulsos de alta tension.

La fig. 4B muestra un diagrama esquematico de un modulador de impulsos asmcrono de tres etapas utilizado como una fuente de alimentacion de impulsos de alta tension.

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La fig. 5 muestra una vista en planta superior en forma diagramatica de un Irradiador de Flash de rayos X cilmdrico montado en un recipiente de transporte estandar e integrado con un generador accionado por un motor turborreactor y una fuente de alimentacion de alta tension.

La fig. 6 muestra una vista en seccion transversal desde el lado izquierdo de un Irradiador de Flash de rayos X plano integrado en un buzon de correos, con distintas partes delgadas mostradas como lmeas unicas y con sombreado omitido en distintas superficies.

La fig. 7 muestra una vista en planta lateral en forma diagramatica de un Irradiador de Flash de rayos X plano montado en la parte inferior de un camion, con equipo asociado tambien montado en el camion.

La fig. 8 muestra una vista en planta lateral en forma diagramatica de una version subacuatica del Irradiador de Flash de rayos X plano suspendido desde una grua en un barco, con equipo asociado tambien montado en el barco.

La fig. 9 muestra una vista en seccion transversal de una version esferica del Irradiador de flash de rayos X, con rayado omitido para distintas partes tales como el anodo.

Descripcion detallada del invento

Por conveniencia, una lista de numeros del dibujo y partes asociadas para las figs. 1-9 puede ser encontrada cerca del final de esta descripcion detallada del invento.

Proceso de Generacion de rayos X

Las figs. 1 y 2 muestran dos realizaciones diferentes de un Irradiador de Flash de rayos X (FXI). Un FXI es generalmente un tubo de rayos X del tipo de transmision. Esta diferenciado de la tecnica anterior por varias caractensticas. La primera es su canon de electrones, que, en la fig. 1, comprende un catodo 111 y una rejilla 113, y en la fig. 2 comprende un catodo 112 y una rejilla 114. Estos canones de electrones pueden conseguir densidades de corriente de hasta 80.000 Amperios/cm2 en el modo de impulso, lo que da como resultado en ultimo termino elevados niveles de irradiacion. Por ejemplo, el FXI puede conseguir energfa elevada tfpicamente de 0,1 - 5 MeV, una corriente de haz elevada de impulsos tfpicamente de 50 Kilo Amperios -1 Mega Amperio, una elevada fluencia tfpicamente de 16 Kilo Grey/impulso, y una tasa de repeticion tfpicamente de hasta 100 Hz.

El Irradiador de Flash de rayos X 109 de la fig. 1, puede incluir ventajosamente un condensador 124a de almacenamiento de energfa suplementaria que podrfa estar enrollado coaxialmente alrededor del catodo 111. Esto permite el almacenamiento local de cantidades de energfa sustancialmente mayores sin cambiar el tamano ffsico del Irradiador de Flash de rayos X 109. De manera similar, una implementacion plana de un condensador de almacenamiento de energfa suplementaria puede ser incorporada ventajosamente en el Irradiador de Flash de rayos X plano 110. Con referencia a la fig. 2A, que esta modificada para incluir un condensador 124b de almacenamiento suplementario entre el soporte 144 del catodo y el catodo 112, con el mismo proposito que el condensador 124a de almacenamiento suplementario de la fig. 1.

Con referencia tanto a la fig. 1 como a la fig. 2, en funcionamiento, el catodo 111 o 112 es cargado por la fuente de alimentacion 130a o 130b o 130c de las figs. 3 o 4A o 4B, respectivamente. Una resistencia de polarizacion (no mostrada) esta conectada entre el catodo 111 o 112 y la rejilla 113 o 114 y es utilizada para crear una tension en la rejilla de modo que el tubo este normalmente en un estado de espera (sin conducir). Cuando se aplica una senal de control del potencial de tierra a la rejilla, libera el control del catodo y el catodo se descarga. Los electrones se desplazan entonces desde el catodo al anodo 115 o 116. Cuando chocan con el anodo crean la radiacion X de Bremsstrahlung. Bremsstrahlung es en aleman "radiacion de frenado" y es creada cuando los electrones 134 con un potencial de mas de 23 kV son detenidos repentinamente, en este caso al chocar con el anodo. Cuando golpean el anodo, una mezcla de radiacion X 136 y de electrones secundarios (no mostrados) es liberada desde una superficie emisora de rayos X del anodo de una manera isotropica. Como el anodo es delgado en comparacion a la profundidad de penetracion de los electrones incidentes, hay una preponderancia de radiacion X transmitida desde una superficie receptora de electrones del anodo, a traves del anodo, a un volumen de irradiacion mas alla.

Con referencia tanto a la fig. 1 como a la fig. 2, el grosor del anodo del tubo de rayos X 109 o 110 es elegido para permitir la generacion de un nivel deseado de radiacion X. En particular, el grosor del anodo depende de una combinacion de factores, incluyendo la tension de salida deseada, la tension de electrones incidentes, y el numero atomico del material a partir del cual es fabricado, cuyo numero es tfpicamente superior a 50.

Ademas, el catodo y la rejilla son fabricadas con tolerancias extremadamente pequenas, tfpicamente del orden de 25 micrones o cualquier dimension, incluso si la estructura es de varios metros de larga. El tubo de rayos X 109 o 110 es bombeado a un vado extremadamente elevado, tfpicamente del orden de 1 x 10-9 Torr (es decir 1,33 x 10-7 Pa).

Aunque no se ha mostrado en las figs. 1 y 2, el tubo de rayos X 109 o 110 incorpora proteccion contra la radiacion para la proteccion de personas en la proximidad del dispositivo. El material y grosor de la proteccion contra la radiacion es una funcion de la tension aplicada al tubo.

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En la figura 2, el anodo 116 es preferiblemente plano. Sin embargo, el anodo 116 puede ser formado en distintas formas, tal como arqueado en seccion transversal siempre y cuando la superficie emisora de rayos X del anodo 116 este conformada de modo que no encierre el volumen de irradiacion. Preferiblemente, el anodo es delgado lo que quiere decir que una dimension es mucho menor que las otras dos dimensiones ortogonales, y recibe electrones procedentes del catodo sobre una superficie principal y emite rayos X desde una segunda superficie principal enfrentada.

Para irradiar un material 148, tal material debe pasar a traves del volumen de irradiacion mencionado anteriormente. Esto puede ocurrir de tres maneras en general: (1) el material puede ser movido a traves de un volumen de irradiacion estacionario, (2) el volumen de irradiacion puede ser movido mas alla del material estacionario; o (3) tanto el volumen de irradiacion como el material pueden moverse simultaneamente. La realizacion de la fig. 1 esta particularmente adaptada a la primera manera (1), mientras que la realizacion de la fig. 2 esta particularmente adaptada a la primera (1) y a la segunda (2) maneras. En esta conexion, como se ha mencionado anteriormente, en la realizacion de la fig. 2, la superficie emisora de rayos X del anodo 116 esta conformada de modo que no encierre el volumen de irradiacion. En contraste, tanto en la fig. 1 como en la 9, el volumen de irradiacion esta encerrado.

La fig. 1A muestra diagramaticamente electrones 134 que chocan con el anodo 117 en una superficie receptora de electrones del anodo. Esto da como resultado una superficie principal emisora de rayos X del anodo 117 que emite radiacion X 136 dentro del volumen cilmdrico interior del anodo. De manera similar, en la fig. 2, los electrones 134 que chocan con el anodo 116 hacen que una superficie emisora de rayos X del anodo, mostrada mas abajo, emita rayos X 136 que se extienden, tfpicamente por debajo de la profundidad mostrada, a traves de un volumen de irradiacion de material 148.

La superficie emisora de rayos X del anodo 115 (fig. 1), 116 (fig. 2) tiene preferiblemente una primera y segunda dimensiones orientadas ortogonalmente de mas de 2 mm cada una. Para conseguir esto, en el caso de la fig. 1, las dimensiones lineales de las partes activas del catodo, rejilla y anodo son las mismas; y en el caso de la fig. 2, la longitud y anchura de las partes activas del catodo, rejilla y anodo son las mismas.

El canon de electrones 111, 113 (fig. 1) o 112, 114 (fig. 2), anodo 115 (fig. 1) o 116 (fig. 2) y la fuente de alimentacion 130 de impulsos de alta tension son asf construidos de modo que creen suficiente radiacion X en el volumen de irradiacion mencionado anteriormente para conseguir un nivel deseado de irradiacion de material 148 en ese volumen.

Con referencia tanto a la fig. 1 como a la fig. 2, para facilitar la introduccion de senales electricas de alta tension a traves de una pared conductora 137 al catodo 111 o 112 y a la rejilla 113 o 114, se utilizan pasos de alimentacion 118 y 120 aislados cerrados hermeticamente al vado. El anodo 115 o 116 es conectado a tierra para completar el circuito. Si fuera necesario, un conductor electrico del catodo (no mostrado) y un conductor electrico de rejilla (no mostrado) pueden ser utilizados para interconectar los pasos de alimentacion 118 y 120 aislados cerrados hermeticamente al vado al catodo 111 o 112 y a la rejilla 113 o 114, respectivamente.

Con referencia tanto a la fig. 1 como a la fig. 2, asf como a otras figuras que muestran aqrn realizaciones del FXI, el material que ha de ser irradiado 148 tiene un movimiento relativo al volumen de irradiacion y constituye material 128 que circula a traves del volumen de irradiacion.

Hay varias condiciones cnticas que deben ser satisfechas cuando se disena una rejilla para un FXI. Son:

(1) La separacion rejilla-catodo debe ser constante a traves de la longitud de la rejilla, Esto se consigue usualmente colocando la rejilla bajo alta tension o construyendola con una estructura ngida.

(2) El numero de elementos en la rejilla debe ser lo bastante elevado para asegurar un campo electrico constante y uniforme en la region rejilla-catodo.

(3) No debe haber bordes afilados de rebabas en ningun sitio en la estructura de rejilla, los elementos individuales pueden ser redondos, planos o con formas elfpticas de relacion de aspecto elevada. Todos los bordes deben ser redondeados. En este contexto, redondeados significa que el borde en cuestion tiene un radio igual a la mitad del grosor del material.

La implementacion real de estas reglas de diseno es determinada por el tamano de la rejilla que es construida. Amplificador de Tension en Cascada

El Amplificador de Tension en Cascada 130a de la fig. 3 proporciona una nueva manera de obtener impulsos de alta tension para hacer funcionar los Irradiadores Flash de Rayos X descritos aqrn, y es mas fiable y compacto que el circuito generador de Marx tradicionalmente utilizado para generar impulsos de alta tension. El circuito de 130a es la realizacion preferida para generar impulsos de alta tension para el sistema FXI.

En la primera etapa 135a, una fuente de alimentacion (no mostrada) de alta tension negativa esta conectada al terminal de entrada 162 y es utilizada para cargar el condensador 152 de almacenamiento de energfa. El Triodo 150a de Emision de Campo de Catodo Fno es combinacion con la inductancia 156a, la resistencia 158a, el condensador 154a y la resistencia variable 160a tienen dobles funciones. Son utilizados tanto para formar el impulso como para amplificarlo en

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cualquier lugar desde 3 dB a 10 dB dependiendo de la ganancia de como se haya fabricado el tubo 150a. La resistencia variable 160a es utilizada para ajustar la tension de polarizacion de espera del tubo 150a. La inductancia 156a es utilizada para bloquear los componentes de CC para que no alcancen la rejilla del tubo 150a. La red RC de 158a y 154a es utilizada para crear una constante de tiempo para retardar la conduccion del tubo 150a.

Las etapas subsiguientes 135b, 135c y 135d son identicas en funcion y operan como amplificadores de Clase A. Las unicas diferencias son las tensiones nominales. Es obvio que las tensiones nominales de los componentes deben ser conmensuradas con las tensiones anticipadas en esa etapa del circuito. De manera similar, los tubos 150b, 150c y 150d son progresivamente mayores de tamano para acomodar la tension creciente.

Todas las etapas del circuito estan conectadas a una tierra 164 de RF comun de acuerdo con la buena practica de diseno de RF. Una derivacion de corriente 168 hace posible un retorno a tierra 164a vigilado.

La inductancia 156e es utilizada para impedir que la tension inversa alcance la fuente de alimentacion de carga. Esto puede ser aumentado por un diodo en serie (no mostrado) de tension apropiada para proteccion adicional.

La derivacion de corriente 168 es una resistencia de bajo valor de inductancia extremadamente baja, tfpicamente del orden de 50 a 100 micro-ohmios. Es necesario aplicar un calculo de superficialidad a la salida de esta derivacion presente en el conector 171a para obtener una lectura de corriente corregida y exacta. El conector 171a es de un tipo que soporta el ancho de banda anticipado de la senal generada por la derivacion de corriente 168 basado en el tiempo de subida de tal senal. La senal de salida de la derivacion de corriente 168 es tfpicamente acoplada a una impedancia de 50 Ohmios.

Se ha observado que es posible alcanzar una tension mayor sumando etapas adicionales en serie con el circuito principal. Debe tenerse cuidado de asegurar que las tensiones nominales y los disenos de aislamiento estan conmensurados con las tensiones encontradas. No es infrecuente poner un circuito de este tipo en un deposito de aceite aislante para una mayor fiabilidad.

Diseno de Modulador de Impulsos Asmcrono

Una alternativa al Amplificador de Tension en Cascada 130a de la fig. 3 es el Modulador de Impulsos Asmcrono 130b o 130c de las figs. 4A y 4B. La siguiente descripcion del Modulador de Impulsos Asmcrono se refiere tanto a la fig. 4A como a la 4B. En estas figuras, en la primera etapa, una fuente de alimentacion (no mostrada) de alta tension negativa esta conectada al terminal 162. Esta fuente de alimentacion carga el condensador 152 de almacenamiento de energfa. Un circuito de vigilancia de tension que consiste de una resistencia 158e, un condensador 154e, una resistencia 158f, un condensador 154f, un condensador variable 172a y un tnodo 150f de emision de campo de catodo fno es utilizado para detectar el estado de carga del condensador 152 de almacenamiento de energfa. Esta medicion es hecha utilizando un divisor de tension capacitivo que consiste de 154e, 154f, y 172a. Cuando la tension a traves del divisor alcanza un lfmite preestablecido (determinado por el ajuste del condensador variable 172a), el tnodo 150f de Emision de Campo de Catodo Fno conduce y atrae la rejilla del tnodo 150e de emision de campo de catodo fno a tierra. Esto hace que el Triodo 150e de Emision de Campo de Catodo Fno pase a conducir lo que, a su vez, descarga el condensador 152 de almacenamiento de energfa para descargar en el primario del transformador de impulsos 174a.

La segunda etapa comienza en el secundario del transformador de impulsos 174a, que tfpicamente tiene una relacion de vueltas de 1:10. Este transformador escalona la tension hacia arriba a un valor deseado. Este es detectado por un segundo divisor de tension capacitivo que consiste de un condensador 154g y un condensador variable 172b. Como sucede con la etapa primaria, cuando la red consiste del condensador 154g, la resistencia variable 172b, la resistencia 158h, el condensador 154i, el condensador 154h, y el Tnodo 150h de Emision de Campo de Catodo Fno alcanza una tension predeterminada, el tubo 150h conduce, atrayendo la rejilla del Triodo 150g de Emision de Campo de Catodo Fno a tierra y hace que el triodo pase a conducir, permitiendo que el impulso presente procedente del secundario del transformador de impulsos 174 alcance el terminal de salida.

Se ha observado que las resistencias 158e y 158g son resistencias de polarizacion utilizadas para mantener sus Triodos 150e y 150g de Emision de Campo de Catodo Fno en un estado estacionario hasta que es disparado por los Triodos 158f y 158h de Emision de Campo de Catodo Fno respectivamente.

La derivacion de corriente 168c es una resistencia de valor bajo de inductancia extremadamente baja, tfpicamente en el intervalo de 50 a 100 micro-ohmios. Es necesario aplicar un calculo de superficialidad a la salida de esta derivacion o derivaciones presentes en el conector o conectores 171b o 171c para obtener una lectura de corriente corregida y exacta.

Es posible alcanzar una tension mas elevada anadiendo etapas secundarias adicionales en serie con el circuito principal como se ha mostrado en la fig. 4B. En el Modulador de Impulsos Asmcrono de la fig. 4B, las etapas estan separadas por transformadores de impulsos 174a y 174b. La etapa adicional que sigue al transformador 174b es la misma que la etapa entre transformadores 174a y 174b distintas de las tensiones nominales de componentes. Debe tenerse cuidado para asegurar que las tensiones nominales y los disenos de aislamiento estan conmensurados con las tensiones encontradas. No es infrecuente poner un circuito de este tipo en un deposito de aceite aislante para una mayor fiabilidad.

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Sistema Irradiador Cilmdrico Movil

Como se ha ilustrado en la fig. 5, una configuracion practica 176 del Irradiador de Flash de Rayos X coloca un FXI 109 cilmdrico en un recipiente de transporte estandar 192 con todo su equipo de soporte integrado.

En la realizacion preferida, un pequeno motor turborreactor 188 esta montado en el piso del recipiente 192. El arbol giratorio del motor 188 esta conectado a un generador electrico 190 que tiene un reductor de velocidad de caja de engranajes interna. Esta configuracion es bien conocida en la industria de instalaciones electricas como un medio para generar potencia para compensar aumentos repentinos de potencia de pico. El escape del motor 188 de turborreactor esta conectado a una bomba de vado 180 de Venturi, que a su vez esta conectada al puerto u orificio de entrada del FXI 109. La configuracion del motor 188, la bomba 180 y el generador 190 hacen uso tanto de la potencia motriz de la bomba para hacer funcionar el generador como del escape de la bomba para alimentar una bomba de vado de Venturi. Los depositos de combustible 186 proporcionan una fuente local de combustible para permitir el funcionamiento independiente durante un cierto numero de horas, que depende del tamano del motor reactor y de los depositos de combustible.

El material que ha de ser irradiado 148 es aspirado por succion al puerto de entrada del Venturi 182. El material 128 que fluye pasa a traves del dispositivo 109 y es expuesto a rayos X 136 de alta intensidad en el espacio interior del FXI 109 y a continuacion evacuado a traves del puerto de salida 194. El material 148 puede ser de cualquier forma que fluya a traves de un tubo. Una fuente de alimentacion 130a, 130b o 130c, etc., de alta tension proporciona la energfa operativa necesaria para el FXI 109. La fuente de alimentacion de alta tension es alimentada por la salida del generador electrico 190.

La entrada de aire 198 aspira el aire exterior y lo hace circular sobre el generador 190 para enfriar dicho generador 190 antes de que este aire entre en la entrada de aire 198 del motor turborreactor 188. Esta disposicion promueve la eficiencia de energfa en el funcionamiento del FXI. Hay un filtro de aire 199 situado en la entrada de aire 198 para impedir que la suciedad aerea entre en el motor turborreactor 188 y en el generador 190.

Debido a que la configuracion 176 esta montada en un recipiente de transporte estandar 192, puede ser transportado por un remolque con cabeza tractora, barco o aire con gran facilidad.

Irradiador para Dispositivo Receptor de Correo

Como se ha ilustrado en la fig. 6, una configuracion practica 200 del Irradiador de Flash de Rayos X coloca un FXI 110 de la fig. 2 en un dispositivo receptor de correo. En uso, una persona abre la puerta 226 como se ha mostrado por la flecha 226a de lmea discontinua y coloca algun correo u otros artmulos 137 en la rampa de entrada 204. Cuando la puerta de entrada 226 se cierra, la puerta superior 208 a la camara 205 de irradiacion se abre como se ha mostrado por la flecha 208a de lmea discontinua y el correo 137 cae a la camara de irradiacion 205, y a continuacion la puerta 208 se cierra. El tubo 110 de rayos X se activa y satura el correo 137 con radiacion de rayos X de alta energfa tal como lo que se ha rodeado con un drculo en 136. Un monitor de dosificacion 218 embebido en la pared posterior de la camara detecta la irradiacion 136, y cuando la irradiacion ha alcanzado un nivel satisfactorio desactiva el tubo 110 de rayos X. La puerta inferior 210 a la camara de irradiacion 205 se abre entonces como se ha mostrado por la flecha 210a de lmea discontinua y el correo 137 esterilizado cae al contenedor de almacenamiento 220 situado debajo para esperar la recogida por el cartero. La puerta inferior 210 se cierra entonces, y la configuracion 200 se reinicia para el siguiente uso.

La puerta superior 208 esta articulada y se abre hacia arriba, mientras que la puerta inferior 210 esta articulada y se abre hacia abajo mediante accionadores (no mostrados). Hay cierres hermeticos tanto en la puerta superior 208 como en la puerta inferior 210 que aseguran un cierre hermetico al aire cuando la puerta esta cerrada, para impedir que contaminantes biologicos entren en el contenedor de almacenamiento 220. El contenedor de almacenamiento puede opcionalmente estar a una ligera presion positiva proporcionada por el dispositivo de presurizacion 224 para impedir ademas la contaminacion secundaria del correo. El correo esterilizado es retirado desde la gran puerta de acceso frontal 222.

Una fuente de alimentacion 130a de alta presion etc., proporciona las tensiones operativas para el tubo 110 de rayos X. El tubo 110 de rayos X y la camara de irradiacion 205 estan rodeados con apantallamientos de radiacion, un apantallamiento frontal 212, apantallamiento posterior 216, apantallamientos izquierdo y derecho (no mostrados) y una puerta superior 208 y una puerta inferior 210, que contienen apantallamiento.

Los circuitos de control llevaran a cabo la cuarentena del correo u otros artmulos 137 en la camara de irradiacion 205 si no se consigue una dosificacion minima preestablecida de rayos X 136, para impedir la contaminacion de correo previamente esterilizado por cualquiera de varias razones. Una de tales razones sena el fallo del sistema de irradiacion, por cualquier razon. Otra razon es para impedir que las toxinas biologicas contenidas en un envase apantallado entren en el contenedor de almacenamiento.

El sistema completo puede estar alojado en un recinto que se parece a un buzon de correo estandar, rampas de correo verticales como se encuentran en una oficina y en edificios residenciales, o ranuras para el correo como se encuentran en las oficinas postales y en otros lugares.

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FXI Montado en un Camion

Una configuracion practica 290 del FXI es montarlo en la parte inferior de un camion como se ha mostrado en la fig. 7. Esta configuracion permite una rapida descontaminacion de contaminacion subterranea en material 148 con rayos X 136. Esto es particularmente util para la restauracion de fugas de gasolina y de depositos de petroleo en estaciones de servicio de gasolina o gasolineras, refinerfas y areas de almacenamiento.

En la fig. 7, un FXI 110 preferiblemente plano tal como se ha descrito en conexion con la fig. 2 anterior, esta montado en la parte inferior de un camion 292 de suficiente capacidad para soportar carga. El FXI 110 esta montado para permitir suficiente holgura hasta el suelo cuando el camion es conducido. Los rayos X 136 procedentes de una superficie emisora de rayos X del anodo (no mostrado) se extienden, tfpicamente por debajo de la profundidad mostrada, a traves de un volumen de irradiacion de material 148.

Para impedir que la radiacion parasita escape del FXI 110, un apantallamiento 234 de radiacion flexible de multiples capas puede ser montado alrededor de la periferia del FXI. Este apantallamiento de radiacion esta hecho de tiras que se solapan de un material a base de caucho que tiene un elevado contenido de plomo, tungsteno, molibdeno o bismuto. Hay una pluralidad de capas de tales tiras dispuestas de tal manera que una capa cubre los ligeros intersticios entre tiras sobre la capa adyacente. Un apantallamiento de radiacion de este diseno es suficientemente flexible para permitir que el apantallamiento se adapte a obstaculos sin comprometer la integridad de radiacion del sistema. La fuente de alimentacion 130 de alta tension, el generador 190 y el deposito de combustible 186 estan montados en el lecho del camion 292.

Sistema de Irradiacion Subacuatico

Como se ha mostrado en la fig. 8, una implementacion practica del FXI es una configuracion sumergible 240 disenada para su funcionamiento sumergida en agua. Esta version es particularmente util en descontaminacion y recuperacion de fondos de nos y aguas costeras haciendo pasar rayos X al material 148 que ha de ser irradiado. La fig. 8 muestra los rayos X 136 procedentes de una superficie emisora de rayos X del anodo (no mostrado) que se extienden, tfpicamente por debajo de la profundidad mostrada, a traves de un volumen de irradiacion de material 148.

La radiacion de alta intensidad degrada los contaminantes de hidrocarburos organicos a compuestos mas benignos.

Un barco 242 contiene un generador 190, un deposito de combustible 186, y una fuente de alimentacion 130 de alta tension. Hay una grua y un cabestrante 246 montados en el barco para permitir subir y bajar el FXI sumergible 310. Un cable 244 esta conectado entre el cabestrante y la grua 246 y el FXI 310 para subir y bajar el FXI 310, incluyendo subirlo totalmente fuera del agua. El cabestrante y la grua son capaces de colocar el FXI 310 en la cubierta del barco 242. El FXI sumergible 310 puede ser casi identico al FXI plano estandar 110, excepto en que tiene conexiones electricas sumergibles (no mostradas).

Para impedir que la radiacion parasita escape, hay un apantallamiento 234 de radiacion flexible de multiples capas montado alrededor de la periferia del FXI. Este apantallamiento de radiacion esta hecho de tiras que se solapan de un material de caucho que tiene un elevado contenido de plomo, tungsteno, molibdeno, o bismuto. Hay una pluralidad de capas de tales tiras dispuestas de tal manera que una capa cubre los ligeros intersticios entre tiras de la capa adyacente. Un apantallamiento de radiacion de este diseno es suficientemente flexible para permitir que el apantallamiento se adapte a obstaculos sin comprometer la integridad de radiacion del sistema. El material a base de caucho no resulta danado por exposicion al agua.

FXI Esferico

Es posible construir el FXI en una geometna esferica como se ha mostrado en la fig. 9. Es similar en construccion a la version de geometna cilmdrica del tubo de rayos X 109 de la fig. 1 excepto en que esta curvado en dos dimensiones en lugar de estarlo en una. El funcionamiento es el mismo que el del FXI cilmdrico.

Con referencia a la fig. 9, el FXI esferico 250 esta contenido dentro de un alojamiento 252. Hay un catodo esferico 258 que rodea concentricamente una rejilla esferica 256, que a su vez rodea concentricamente un anodo esferico 254. El volumen interior del anodo esferico 254 es el volumen de irradiacion 278. Una conexion electrica al catodo 258 es provista mediante el paso de alimentacion 270 que contiene el terminal de catodo 272 que proporciona una conexion al catodo 258. Una conexion electrica es proporcionada a traves del paso de alimentacion 266 para la rejilla 256 que contiene el terminal de rejilla 268 que proporciona una conexion a la rejilla 256. Una conexion electrica es proporcionada a traves del paso de alimentacion 262 para el anodo 254 que contiene el terminal de anodo 264 que proporciona una conexion al anodo 254 a traves del conductor 260 del anodo interno. Un tubo de entrada 274 proporciona un medio para introducir material 148 que ha de ser irradiado al volumen de irradiacion 278, y un tubo exterior 276 proporciona un medio de salida para materiales que han sido irradiados.

En funcionamiento, el catodo 268 es cargado por una fuente de alimentacion 130a, 130b o 130c, etc., de alta tension. La rejilla 256 es conectada al catodo 258 por una resistencia de polarizacion (no mostrada) para establecer una condicion de espera. Cuando el terminal de rejilla 264 es puesto a tierra, los electrones 134 fluyen al anodo 154. Cuando los electrones chocan con el anodo 254, producen un flujo 136 de rayos X en el volumen de irradiacion 278. El anodo 154

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es conectado a tierra 164 por un conductor de anodo interno 260 y un terminal de anodo 264 contenido dentro del paso de alimentacion 262 de anodo. El volumen interior completo del alojamiento 252 es mantenido en un vado 132 de tipicamente 1 x 10-9Torr (es decir, 1,33 x 10-7 pascales).

Otras Aplicaciones del Irradiador de Flash de rayos X

En el caso de descontaminacion biologica, ninguna forma de vida puede resistir a la exposicion a la radiacion a las energfas y fluencias consideradas por el irradiador de Flash de rayos X. Un ejemplo de esto es la bacteria Antrax (Bacilus Anthracia). En los ultimos anos, como resultado de los ataques con Antrax de 2001 a los Estados Unidos de Norteamerica, el uso de radiacion de alta energfa ha resultado la norma para erradicar estas bacterias. La bacteria del Antrax es matada con un 100% de fiabilidad a una dosis de 16 Kilo Greys. La radiacion de alta energfa rompe los enlaces de la bacteria dando como resultado su destruccion. Estas bacterias son consideradas como las mas resistente de todas las bacterias conocidas, asf cualquier tratamiento que sea efectivo contra ellas tambien sera efectivo contra cualquier otra.

El Irradiador de Flash de rayos X utiliza este principio en la descomposicion de compuestos organicos. Rompiendo los enlaces que mantienen los complejos organicos juntos, estos compuestos pueden ser reducidos a compuestos mas simples, menos peligrosos y mucho mas benignos. Un ejemplo de esto es encontrado en la descomposicion de la dioxina, que junto con otros compuestos organicos mayores, provoca la contaminacion de las vfas acuaticas. La dioxina es un compuesto organico heterodclico con la formula qmmica C4H4O2. La exposicion a radiacion de alta energfa rompe esta en H2O, CO2 y HCl. El Irradiador de Flash de rayos X puede tambien ser implementado en un alojamiento subacuatico y utilizado para descontaminar los fondos de los nos in situ (sin dragado). La calidad de la recuperacion es significativamente mas elevada como resultado de la eliminacion de la liberacion de manchas de material contaminado por el proceso de dragado.

Esterilizacion y Recuperacion Medioambiental

El Irradiador de Flash de Rayos X puede ser utilizado en distintas configuraciones en las areas de Descontaminacion y Recuperacion en aplicaciones tales como la esterilizacion de agua, recuperacion in situ de suelos contaminados con hidrocarburos (tales como gasolineras), descomposicion segura de todos los compuestos de hidrocarburos conocidos, compuestos organicos volatiles (VOC), bifenilos policlorados (PCB), dioxinas, tratamiento de desagues de aguas residuales, tratamiento de escorrenrtas de agua de tormentas, recuperacion in situ de contaminacion del lecho del no, tratamiento de flujo de residuos medicos, limpieza de manchas de petroleo y productos qrnmicos, vertido contaminado de colorantes organicos, flujos de residuos gaseosos contaminados biologicamente tales como aire emitido desde instalaciones de investigacion de riesgo biologico y hospitales que pueden contener especies muy virulentas, descontaminacion de manchas de piscifactonas, descontaminacion de correo postal, descontaminacion de flujos de residuos de granjas de animales, esterilizacion de agua potable, tratamiento de residuos de procesamiento de alimentos, esterilizacion de agua de la sentina de embarcaciones de navegacion oceanica para impedir la migracion de especies biologicas extranas, esterilizacion de productos medicos, esterilizacion de productos farmaceuticos, esterilizacion de grandes piscinas, esterilizacion de productos alimenticios, irradiacion de plasticos y elastomeros para electronica, mejora de productos residuales.

Las aplicaciones pueden ser ademas clasificadas en las cuatro secciones principales de: 1. Recuperacion de Hidrocarburos, 2. Descontaminacion, 3. Esterilizacion y 4. Fabricacion.

1. Recuperacion de Hidrocarburos

Tierras contaminadas con hidrocarburos (tales como debajo de estaciones de servicio y refinenas): Uno de los mayores problemas medioambientales a los que la comunidad global se enfrenta es la contaminacion de la tierra bajo estaciones de servicio, terminales petrolfferas, o cualquier instalacion de manipulacion de petroleo debido a depositos con fugas. Cientos de millones de dolares son tanto gastados como desperdiciados en los Estados Unidos de Norteamerica debido a las tecnicas de recuperacion insuficientes actualmente disponibles. Un sistema portatil basado en la tecnologfa del Irradiador de Flash de rayos X se espera que sea capaz de descomponer todos los hidrocarburos en el suelo bien in situ o bien excavados desde una estacion de servicio media en un dfa. Esto se compara favorablemente a la cantidad de tiempo, a menudo meses a anos, que requiere actualmente conseguir el mismo resultado final. Esta reduccion en el tiempo de recuperacion conduce a ahorros dramaticos en costes efectivos para las estaciones de servicio, terminales petrolfferas o cualquier instalacion de manipulacion, Una situacion similar existe con la recuperacion in situ de lechos de nos contaminados, o el lecho del mar o el lecho de un lago de aguas costeras.

Descomposicion Segura de Hidrocarburos y Compuestos Organicos: La misma tecnologfa y maquinas utilizadas para los suelos contaminados por hidrocarburos pueden ser utilizadas para descomponer todos los compuestos de hidrocarburos.

Componentes Organicos Volatiles: Los Compuestos Organicos Volatiles (VOC) representan una gran clase regulada de contaminantes medioambientales. El Irradiador de Flash de rayos X descompone de modo seguro los VOC rapida y economicamente. Esta clase de contaminantes medioambientales es muy grande ya que la Agencia de Proteccion Medioambiental de los Estados Unidos de Norteamerica ha informado al menos de 487 contaminantes.

Bifenilos policlorados: Los bifenilos policlorados (PCB) son otro contaminante medioambiental que es diffcil de gestionar.

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Aunque ha existido un esfuerzo desde hace mucho tiempo para eliminar estos materiales del medioambiente, los procedimientos son caros y consumen tiempo. En muchos casos, la decision ha sido dejar los PCB en su sitio ya que no ha habido previamente ningun metodo rentable de eliminarlos y destruirlos. En ciertos casos, la tecnolog^a del Irradiador de Flash de rayos X puede destruir los PCB in situ, una capacidad que nunca habfa estado disponible hasta ahora.

Dioxinas: La dioxina es un compuesto organico heterodclico con la formula qmmica C4H4O2. Las dioxinas son una serie de compuestos particularmente nocivos y toxicos. Son generalmente productos derivados de otros procesos organicos. Los intentos previos de destruir las dioxinas por incineracion han producido su propio conjunto de productos de derivacion que son daninos para el ambiente. La literatura cienrtfica actual utiliza el nombre de "dioxinas" comunmente por simplificacion para indicar los derivados clorados de dibenzo-p-dioxina, mas precisamente las dibenzodioxinas policloradas (PCDD). Las dibenzodioxinas policloradas que pueden tambien ser clasificadas en la familia de compuestos organicos halogenados (halocarburos), se ha demostrado que se acumulan biologicamente en los seres humanos y en la vida animal debido a sus propiedades lipofflicas (la capacidad de un compuesto qmmico para disolverse en grasas, aceites, lfpidos, y disolventes no polares), y son teratogenos, mutagenos, y carcinogenos conocidos. El proceso de Irradiacion Flash de rayos X descompondra eficientemente estas dioxinas en compuestos y gases inocuos.

2. Descontaminacion

Tratamiento del desague de aguas residuales: Las plantas de tratamiento de aguas residuales no son completamente efectivas en la eliminacion de contaminantes organicos y biologicos. La mayor parte de las plantas de tratamiento de aguas residuales tienen alguna forma de proceso de tratamiento al final del ciclo del proceso para abordar este problema. Muchas tecnologfas conocidas tales como el corrientemente usado tratamiento por ultravioletas son ineficientes en energfa y de mantenimiento intensivo y ninguna consigue una descontaminacion total. El lodo (desague de aguas residuales) contamina el area en la que es descargada. El Irradiador de Flash de rayos X tiene la capacidad de resolver estos problemas esterilizando completamente el lodo, mitigando por ello los problemas asociados con su eliminacion.

Tratamiento de Escorrentfa de Aguas de Tormenta: La Agencia de Proteccion Medioambiental de los Estados Unido de Norteamerica ha obligado recientemente a que todas la escorrenrta de aguas de tormentas sean tratadas para eliminar toda la contaminacion biologica. No hay actualmente tecnologfa disponible para realizar eficientemente esta tarea. El Irradiador de Flash de rayos X puede ser producido en grandes cantidades a un coste suficientemente bajo para permitir a las municipalidades instalar esta tecnologfa para remediar este problema.

Tratamiento de Flujo de Residuos Medicos: Debido a la capacidad del irradiador de Flash de rayos X para generar flujos de radiacion en el orden de 16 Kilo Greys por impulso, es practico considerar el uso de esta tecnologfa para esterilizar flujos de residuos procedentes de hospitales para eliminar completamente cualquier patogeno. Se ha anticipado que el uso de esta tecnologfa eliminarfa la necesidad de una manipulacion y desecho especiales de residuos medicos.

Limpieza de Manchas de Petroleo y Productos Qrnmicos: Las aproximaciones tradicionales a la limpieza de manchas de petroleo son relativamente toscas. Consisten en utilizar barreras flotantes para contener la mancha y utilizar barcos que se mueven lentamente con sistemas de recogida especializados (separadores de manchas flotantes "skimmers") para eliminar el petroleo de la superficie del agua. Sin embargo, estos sistemas son solamente satisfactorios si se aplican pronto y se utilizan con el agua en calma. Con velocidades de bombeo de 25.000 galones por minuto que permiten la limpieza, la capacidad de tratamiento de volumen elevado del irradiador de Flash de rayos X cilmdrico cambia el paradigma de la mitigacion de las manchas de petroleo y productos qrnmicos.

Tratamiento de Vertido Contaminado con Colorante Organicos: Las fabricas que o bien producen o bien utilizan colorantes con base organica representan otra fuente de contaminacion, que en algunas aereas del mundo constituyen la fuente predominante de contaminacion. Debido a que estos colorantes (la mayor parte utilizados en la coloracion de tejidos y tintas de impresion) son hidrocarburos complejos, pueden ser facilmente descompuestos en compuestos seguros para su eliminacion.

Tratamiento de Flujo de Residuos Gaseosos Contaminado Biologicamente: El aire emitido desde instalaciones de investigacion de riesgo biologico y plantas o salas infecciosas en hospitales contienen especies muy virulentas que deben ser matadas antes de que el aire sea evacuado a la atmosfera. La version cilmdrica de los Irradiadores Flash de rayos X cuando son acoplados con un sistema de manipulacion de aire de alta velocidad es muy adecuada para esta aplicacion. El mismo sistema utilizado para el tratamiento de escorrenrtas de agua de tormentas y similares aplicaciones pueden ser utilizados efectivamente para esta aplicacion.

Descontaminacion de Jaulas de Piscifactonas: Una nueva aplicacion para el Irradiador de Flash de rayos X es en la esterilizacion del agua de las jaulas de las piscifactonas. El elevado rendimiento del Irradiador de Flash de rayos X acoplado con su elevada eficiencia de esterilizacion ofrece un medio para rescatar esta industria. Noruega habfa tenido que cortar su produccion de salmon en piscifactonas debido a la contaminacion del pescado. El Irradiador de Flash de rayos X acoplado con un sistema de bombeo eficiente del agua sera efectivo para eliminar los contaminantes biologicos, permitiendo a los responsables producir una mayor cosecha de pescado sano.

Descontaminacion del Correo Postal: Despues de los casos de Antrax en los Estados Unidos de Norteamerica en 2001 y 2002, se comprobo que el correo postal era extremadamente vulnerable a la contaminacion biologica. Muchas instituciones en los Estados Unidos de Norteamerica han instalado ya sistemas de irradiacion para descontaminar su

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correo postal entrante. Para conseguir la descontaminacion del correo, la configuracion del Irradiador de Flash de rayos X plano, un irradiador de panel plano montado sobre una cinta transportadora, funciona bien. El panel puede ser de varios metros de ancho y la velocidad de la cinta es elevada. Esta aplicacion es similar a la aplicacion de irradiacion de alimentos, porque la corriente de haz significativamente mas elevada de la tecnologfa de Irradiacion de Flash de rayos X permitira un rendimiento sustancialmente mayor y menores costes operativos. Hay muchas mas instituciones que se beneficianan de anadir esta tecnolog^a tales como bancos, compamas de tarjetas de credito, compamas de seguros, u otras organizaciones que manejan grandes volumenes de correo entrante.

Descontaminacion de Flujos de Residuos de Granjas de Animales: Una sola granja grande de cerdos con 500.000 cerdos produce mas residuos sobre una base diaria que la poblacion de 10 millones de la isla completa de Manhattan en Nueva York. Hace un tiempo, las granjas factona estaban situadas en areas alejadas y los residuos eran o bien almacenados en grandes estanques de retencion o inyectados en el terreno. la expansion de las areas urbanas ha comenzado a invadir las areas en las que estan situadas las granjas factonas. Los olores asociados con estas granjas son considerables y los riesgos para la salud son enormes. El potencial de la contaminacion de las aguas freaticas por patogenos moribundos que son introducidos en el agua freatica es una amenaza real. Muchas corrientes de agua contaminadas por fosfatos pueden ser tratadas utilizando el Irradiador de Flash de rayos X. Ambos tipos del sistema de Irradiacion Flash de rayos X, cilmdrico y plano, seran utiles en este campo. El irradiador cilmdrico sera utilizado en instalaciones permanentes y portatiles.

3. Esterilizacion

Esterilizacion de Agua Potable: Proporcionar agua limpia, fresca es un problema cntico en todos los pafses. La tecnologfa de Irradiacion de Flash de rayos X puede esterilizar el agua mucho mas efectivamente que las tecnologfas de recuperacion con cloro y ultravioleta actualmente utilizadas. Su capacidad para procesar grandes volumenes de agua y sus bajos requisitos de mantenimiento hacen de ella la tecnologfa preferida para el tratamiento del agua potable. El tubo por el que el agua circula a traves durante el ciclo de irradiacion es una envolvente de acero inoxidable cumpliendo asf con todos los requisitos normativos para sistemas de agua potable. El Irradiador de Flash de rayos X esta disponible en tamanos estandar de hasta 1 metro de diametro interno. Mayores tamanos pueden ser acomodados.

Procesado de Alimentos: La irradiacion comercial de productos alimenticios es ya un proceso bien establecido. El Irradiador de Flash de rayos X puede penetrar efectivamente en este mercado debido a su menor coste operativo y a su elevado rendimiento, Por ejemplo, los sistemas actuales que utilizan haces de electrones o rayos X pueden generar una corriente de haz de aproximadamente 2 Amperios. Por comparacion, el sistema Irradiador de Flash de rayos X similarmente dimensionado producira una corriente de haz de mas de 20.000 Amperios. Esto significa que el tiempo requerido para conseguir el mismo nivel de procesado es acortado en un factor de 10.000. Este factor, cuando es combinado con la fiabilidad significativamente mas elevada, resolvera el problema a un coste muy reducido.

Esterilizacion del Agua de Sentina de Embarcaciones de Navegacion Oceanica: Con el fin de impedir y tratar los efectos de migracion de especies biologicas extranas a las aguas territoriales de cualquier otro pafs, el Irradiador de Flash de rayos X puede ser instalado en cargueros. Esta es un area que ha recibido mucha atencion en la comunidad medioambiental. Los cargueros que utilizan agua de mar para lastre son exigidos, en los Estados Unidos de Norteamerica y en muchos otros pafses, a descontaminar el agua de lastre antes del vertido en el puerto de destino. El vertido de lastre contaminado se ha demostrado que introduce especies extranas perjudiciales para la flora y fauna en las aguas de destino, con resultados devastadores. Asf, hay una gran necesidad de la tecnologfa de FXI.

Esterilizacion de Productos Medicos: Los instrumentos quirurgicos, vendajes, suturas, conjuntos de procedimiento medico y una amplia agrupacion de otros productos medicos que son rutinariamente esterilizados por exposicion a 60Cobalto pueden ser tratados con el Irradiador de Flash de rayos X. Los sistemas para esterilizacion con 60Cobalto son caros y voluminosos. El Irradiador de Flash de rayos X puede reemplazar estos sistemas tanto con costes de instalacion y funcionamiento menores como con una eficiencia igual de esterilizacion.

Esterilizacion de Productos Farmaceuticos: Las mismas tecnicas para esterilizacion de productos medicos y otras aplicaciones de descontaminacion biologica pueden ser aplicadas a la produccion farmaceutica. Una amplia agrupacion de productos farmaceuticos es actualmente esterilizada utilizando distintas fuentes de radiacion y de haz de electrones. En esta aplicacion, el Irradiador de Flash de rayos X ofrece un mayor rendimiento y menores costes operativos y de instalacion que las tecnologfas existentes.

Esterilizacion de Grandes Piscinas: Las piscinas estan sujetas a un gran numero de contaminantes biologicos, incluyendo pero no limitados a orina, heces, sangre, otros fluidos corporales y otros contaminantes aleatorios. Aunque el cloro es utilizado tradicionalmente para descontaminacion de piscinas, es caro, emite un olor desagradable y los sistemas de dispensacion de cloro requieren un mantenimiento constante. Los nadadores frecuentemente encuentran el olor del cloro ofensivo, y los trajes de bano pueden descomponerse debido a la naturaleza acida del agua de la piscina. Ademas, el ojo humano es susceptible de una irritacion extrema con el cloro. Todos estos problemas pueden ser mitigados mediante el uso de un Irradiador de Flash de rayos X de elevado rendimiento.

Esterilizacion de Productos Alimenticios: Los mismos argumentos para esterilizacion de productos medicos, y otras aplicaciones de descontaminacion biologica pueden ser aplicados al procesado de productos alimenticios. La irradiacion

ha demostrado que aumenta la vida en estanterfa de productos, elimina la necesidad de refrigeracion en algunos productos (matando las bacterias que causan putrefaccion), y aumenta la seguridad de los alimentos envasados en general. El mismo conjunto de ventajas se aplica aqu como en otras aplicaciones: rendimiento mas elevado, menor coste operativo y de instalacion.

5 4. Fabricacion

Irradiacion de Plasticos y Elastomeros para Electronica: Hay muchas aplicaciones de plasticos irradiados en la fabricacion de electronica. La mayor aplicacion es la produccion de tubena "termorretractil" por polimerizacion reticulada inducida por radiacion de rayos X. La tecnolog^a del Irradiador de Flash de rayos X puede permitir tasas de produccion significativamente mas elevadas al tiempo que reduce simultaneamente los costes de fabricacion.

10 Reforma de Productos Residuales: El Irradiador de Flash de rayos X puede combatir la contaminacion del aire causada por los gases de combustion procedentes de plantas industriales. Los productos derivados tfpicos de la descomposicion de gases de combustion son el dioxido de azufre (SO2) y los oxidos nitrosos (NOx). El Irradiador de Flash de rayos X es capaz de una reforma de ciertos productos residuales, por ejemplo residuos celulosicos, un producto derivado de la fabricacion de papel, en hidrocarburos de orden mas elevado.

15 Necesidades Sentidas desde Hace Tiempo pero Resueltas Inadecuadamente

Muchas de las aplicaciones anteriores del Irradiador de rayos X se refieren a areas de necesidad sentida desde hace tiempo y sustanciales que carecen de una solucion comparable a la del Irradiador de rayos X. Por ejemplo, los problemas asociados con la utilizacion del radioisotopo 60Cobalto para irradiacion, como se ha mencionado antes, persisten; y las fuentes de rayos X convencionales carecen de la fluencia necesaria para esterilizacion, descontaminacion, recuperacion 20 medioambiental y aplicaciones de fabricacion practicas.

Numeros de Referencia del Dibujo

La siguiente es una lista de referencias del dibujo y partes asociadas para cada figura, por conveniencia de referencia:

Figuras 1 y 2

Fig. 1 Fig. 2

Irradiador de Flash de rayos X

109 110

Catodo

111 112

Rejilla

113 114

Conductor electrico de rejilla

114a

Anodo

115 116

Region de Seccion Delgada del Anodo

117

Paso de Alimentacion del Catodo

118

Paso de Alimentacion de rejilla

120

Apantallamiento de radiacion

122

Condensador de Almacenamiento de Energfa Suplementaria

124a 124b

Region rodeada con un drculo en la fig. 2

125

Brida de Tubo

126

Material que circula

128 128

Fuente de alimentacion

130

Region de Vado

132

Electrones

134

Rayos X

136

Alojamiento

137 138

Conductor electrico de catodo

140

Conductor electrico de Rejilla

142

Soporte del catodo

144

Tubo

146

Figuras 1 y 2 Fig. 1

Material que Ha de Ser Irradiado 148

Figura 1

Fig. 1A

Anodo

117

Electrones

134

Rayos X

136

Figura 2A Fig. 2A

Modificacion de region rodeada con un drculo en la fig. 2 125

Catodo 112

Condensador de Almacenamiento de Energfa Suplementaria 124b

Electrones 134

Soporte de catodo 144

Figura 3

Fig. 3

Amplificador de Tension en Cascada

130a

Triodo de Emision de Campo de Catodo Fno

cn o b, c, d, etc.

Condensador de Almacenamiento de Energfa

152

Condensador de Circuito

cn b, c, d, etc.

Inductancia

156

Resistencia Fija

cn CO b, c, d, etc.

Resistencia Variable

o CD b, c, d, etc.

Terminal de entrada

162

Tierra

164

Tierra vigilada

164a

Derivacion de Medicion de Corriente

168

Terminal de Salida de HV

170

Conector de Salida de Derivacion de Corriente

171a

Figuras 4A y 4B

Modulador de Impulsos Asmcrono Modulador de Impulsos Asmcrono Terminal de entrada Terminal de Salida de HV Tierra

Tierra vigilada

Condensador de Almacenamiento de Energfa Condensador de Circuito Condensador Variable Resistencia

Figs. 4A y 4B

130b (fig. 4A solamente)

130c (fig. 4B solamente)

162

170

164

164a

152

154 (a, b, c, d, etc.)

172a, 172b 158 (a, b, c, d, etc.)

Fig. 2

Figuras 4A y 4B

Figs. 4A

Derivacion de Medicion de Corriente

168

Transformador de Impulsos

174

Triodo de Emision de Campo de Catodo Fno

150 (a,

Conector de Salida de Derivacion de Corriente

171b, c,

Figura 5

Fig.

Configuracion montada en vehfculo

176

Irradiador de Flash de rayos X

178

Fuente de alimentacion de HV

130

Venturi

180

Entrada de Venturi

182

Salida de Venturi

184

Deposito de Combustible

186

Motor de turborreactor

188

Generador

190

Recipiente de Transporte Estandar

192

Salida del Sistema

194

Dimension

196

Rayos X

136

Material que Circula a traves del Dispositivo

128

Material que ha de ser irradiado

148

Entrada de aire

198

Filtro de aire

199

Figura 6

Fig. 6

Configuracion

200

Alojamiento

202

Entrada de Rampa de Correo

204

Camara de Irradiacion

205

FXI

206

Puerta Superior

208

Puerta Inferior

210

Apantallamiento frontal

212

Apantallamiento lateral

214

Apantallamiento Posterior

216

Monitor de Dosificacion

218

Contenedor de Almacenamiento

220

Puerta de Acceso

222

Dispositivo de Presurizacion

224

HVPS

130

Figura 6

Rayos X

Correo que esta Siendo Irradiado Puerta de Entrada

Figura 7

Configuracion

Camion o vehfculo remolcado

FXI

HVPS

Rayos X

Apantallamiento de Radiacion Flexible Generador

Deposito de Combustible Rayos X

Material que ha de Ser Irradiado

Figura 8

Configuracion

Barco

Apantallamiento de radiacion Flexible Generador

Deposito de Combustible

FXI en Alojamiento Subacuatico

HPVS

Cable de Interconexion

Grua y Cabestrante

Sistema de Posicionamiento GPS

Rayos X

Material que ha de Ser Irradiado

Figura 9

FXI Esferico

Alojamiento

Anodo

Rejilla

Catodo

Conductor del anodo interno Paso de alimentacion de anodo Terminal de anodo Paso de Alimentacion de rejilla

Fig. 6

136

137 226

Fig. 7

290

292

110

130

136

234

190

186

136

148

Fig. 8

240

242

234

190

186

310

130

244

246

248

136

148

9

Fig.

250

252

254

256

258

260

262

264

266

Figura 9

Fig. 9

Terminal de rejilla

268

Paso de Alimentacion del Catodo

270

Terminal del catodo

272

Material que ha de ser Irradiado

148

Vacfo

132

Electrones

134

Rayos X

136

Tubo de entrada

274

Tubo exterior

276

Volumen de irradiacion

278

Apantallamiento de radiacion

280

HVPS

130

Tierra

164

El alcance de las reivindicaciones no debe estar limitado por las realizaciones y ejemplos preferidos, pero se debe dar la interpretacion mas amplia consistente con la descripcion en su conjunto.

Claims (16)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Un aparato para irradiacion de Flash de rayos X de material, que comprende:

   a) una fuente de Flash de rayos X que comprende una fuente de electrones (111, 112) y un anodo (115, 116)

   b) comprendiendo la fuente de electrones un catodo fno de emision de campo que tiene una superfine emisora de electrones, y una rejilla (113, 114) para controlar el flujo de electrones desde el catodo al anodo; una conexion electrica para cargar la rejilla;

   c) teniendo el anodo una superficie principal receptora de electrones y una superficie principal en oposicion emisora de rayos X, emitiendo la superficie que emite rayos X, radiacion X a un volumen de irradiacion (128);

   d) teniendo la superficie emisora de rayos X del anodo una primera y segunda dimensiones orientadas ortogonalmente de mas de 2 mm cada una;

   e) una fuente de alimentacion de impulsos de alta tension para alimentar la fuente de Flash de rayos X; incluyendo la fuente de alimentacion de impulsos de alta tension un terminal de entrada (162) y un terminal de salida (170) y un circuito que incluye uno o mas triodos de electrones de emision de campo de catodo fno (150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 150g) entre el terminal de entrada y el terminal de salida;

   f) creando la fuente de electrones, anodo y fuente de alimentacion de impulsos de alta tension una radiacion X en dicho volumen de irradiacion para irradiar material (148) en dicho volumen, por lo que dicho material es ionizado y los enlaces moleculares en compuestos organicos contenidos en dicho material son rotos; y

   g) un alojamiento al vado para el catodo, rejilla y anodo de la fuente de Flash de rayos X mantenido bajo vado (132).
2. 2. El aparato de la reivindicacion 1, que comprende ademas medios para hacer que dicho material pase a traves de dicho volumen de irradiacion.
3. 3. El aparato de la reivindicacion 2, en el que:

   a) el anodo tiene una forma cilmdrica alargada con un cilindro interior, estando dicho volumen de irradiacion en el interior cilmdrico de dicho anodo; estando formado dicho anodo de un tubo que tiene un primer y segundo extremos relativamente gruesos entre cuyos extremos existe una region central integral, relativamente delgada que contiene la superficie principal receptora de electrones;

   b) el catodo tiene una forma cilmdrica alargada;

   c) la rejilla tiene una forma cilmdrica y actua como una puerta interpuesta entre dicho catodo y dicho anodo; y

   d) el catodo es axialmente simetrico y rodea dicho anodo y dicha rejilla.
4. 4. El aparato de la reivindicacion 3, en el que un condensador de almacenamiento de energfa suplementaria esta posicionado en el lado del catodo que mira lejos de la rejilla; estando situado dicho condensador dentro del alojamiento bajo vado con el catodo.
5. 5. El aparato de la reivindicacion 3, en el que:

   a) los medios para hacer que dicho material pase a traves de dicho volumen de irradiacion comprenden una bomba de vado montada en un vehmulo; y

   b) la fuente de alimentacion de impulsos de alta tension tiene medios para su conexion a un generador electrico montado en un vehmulo.
6. 6. El aparato de la reivindicacion 5, en el que:

   c) el generador y la bomba de vado estan alimentados por un motor turborreactor; y

   d) el turborreactor toma aire que fluye sobre el generador de modo que enfrfe el generador.
7. 7. El aparato de la reivindicacion 6, en el que la bomba de vado es una bomba Venturi.
8. 8. El aparato de la reivindicacion 2, en el que:

   a) la superficie emisora de rayos X del anodo esta conformada sin un bucle cerrado y esta conformada de modo que evite encerrar esa parte del volumen de irradiacion normal a la superficie emisora de rayos X del anodo; y

   b) los medios para hacer que dicho material pase a traves de dicho volumen de irradiacion comprenden un vehmulo

   para transportar dicha fuente de Flash de rayos X de tal modo que haga que dicho volumen de irradiacion pase a traves

   5

   10

   15

   20

   25

   del material in situ.
9. 9. El aparato de la reivindicacion 8, en el que el anodo, la rejilla y el catodo son pianos.
10. 10. El aparato de la reivindicacion 8, en el que la fuente de Flash de rayos X esta adaptada para uso subacuatico con dicha superficie emisora de rayos X mirando predominantemente hacia abajo.
11. 11. El aparato de la reivindicacion 10, en el que los medios para hacer que dicho material pase a traves de dicho volumen de irradiacion incluyen medios para posicionar vertical y horizontalmente dicha superficie emisora de rayos X por encima del material que ha de ser irradiado.
12. 12. El aparato de la reivindicacion 2, en el que:

    a) la superficie emisora de rayos X del anodo esta conformada sin un bucle cerrado y esta conformada de modo que evite encerrar esa parte del volumen de irradiacion normal a la superficie emisora de rayos X del anodo; y

    b) los medios para hacer que dicho material pase a traves de dicho volumen de irradiacion comprenden una rampa para recibir artfculos alimentados por gravedad; conteniendo la rampa dicha fuente de Flash de rayos X, que tiene costados laterales y que tiene alternativamente puertas superior e inferior que se pueden abrir para recibir los artfculos dentro del volumen de irradiacion; y conteniendo el volumen de irradiacion un sensor de dosificacion para determinar cuando ha ocurrido una dosificacion suficiente de radiacion X dentro del volumen de irradiacion.
13. 13. El aparato de la reivindicacion 1, en el que:

    a) la superficie emisora de rayos X del anodo esta conformada sin un bucle cerrado y esta conformada de modo que evite encerrar esa parte del volumen de irradiacion normal a la superficie emisora de rayos X del anodo; y

    b) en el que un condensador de almacenamiento de energfa suplementaria esta posicionado en el lado del catodo que mira lejos de la rejilla; estando situado dicho condensador dentro del alojamiento bajo vado con el catodo.
14. 14. El aparato de la reivindicacion 1, en el que la fuente de alimentacion de impulsos de alta tension proporciona impulsos de alta tension del orden de 1 a 100 nanosegundos.
15. 15. El aparato de la reivindicacion 1, en el que el catodo frio y la rejilla de la fuente de electrones forman un canon de electrones que esta construido de tal modo que tiene la capacidad de conseguir densidades de corriente de hasta 80.000 Amperios por centimetro cuadrado.
16. 16. El aparato de rayos X de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicho vado es del orden de 1,33 x 10-7 pascales.