NL1016402C2 - Kanaalcontainer voor het opslaan van een radioaktieve bron. - Google Patents

Description

Titel: Kanaalcontainer voor het opslaan van een radioaktieve bron

De uitvinding heeft betrekking op een kanaalcontainer voor het opslaan van een radioaktieve bron, omvattende een afschermlichaam van stralingsabsorberend materiaal waarin een kanaal met een bocht is aangebracht, waarbij, in gebruik, een radioaktieve bron welke bevestigd is 5 aan een draad met behulp van de draad in het kanaal kan worden geschoven voor het opslaan van de bron.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een kanaalcontainer volgens de uitvinding.

Verder beeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het 10 opslaan van een radioaktieve bron.

De genoemde kanaalcontainer is uit de praktijk bekend en wordt gebruikt voor het opslaan van radioaktieve bronnen. Voorbeelden van dergelijke radioaktieve bronnen zijn een iridium 192 isotoop en een kobalt 60 isotoop. Met de γ-straling van de radioaktieve bron kan een object worden 15 belicht, waarbij een beeld van het object op een stralingsgevoelig scherm wordt geprojecteerd. Een mogelijk object is een lasnaad waarmee pijpdelen aan elkaar zijn gelast. Bij de belichting hiervan kunnen las-fouten vroegtijdig worden ontdekt en gecorrigeerd.

De gebruikte radioaktieve bron is echter permanent actief en geeft 20 aan zijn directe omgeving een stralingsniveau af dat de geldende veiligheidsnormen overschrijdt. Het is daarom gewenst om de bron, wanneer deze niet voor belichtingsdoeleinden wordt benut, in een afschermlichaam te plaatsen. De bron kan daarbij in een kanaalcontainer worden geplaatst met een afschermlichaam dat voorzien is van een kanaal 25 met een bocht. Deze bocht is een zogenaamde S-bocht, die in een plat vlak is gelegen. Indien de bron in het midden van de S-bocht van het kanaal is geplaatst, bevindt er zich vanuit de bron gezien in alle richtingen materiaal van het afschermlichaam tussen de bron en de omgeving buiten de i Q 3 Γ\ Om#

;; f l tt -'-ί>· U

2 kanaalcontainer. Het materiaal van het afschermlichaam dient hierbij om de straling van de bron althans grotendeels op te vangen. In het bijzonder wordt door de in het kanaal opgenomen S-bocht "lek-straling" van de bron via het kanaal naar de omgeving tegen gegaan. Met de besproken 5 maatregelen wordt bereikt dat de straling buiten het afschermlichaam kan voldoen aan de genoemde veiligheidsnormen.

Wanneer een gebruiker een object wil belichten met de bron dan kan de bron door de gebruiker met behulp van de draad op veilige afstand door het kanaal tot buiten het afschermlichaam worden geschoven.

10 Vervolgens kan de belichting van het object met behulp van γ-straling uit de bron plaatsvinden.

Een nadeel van de hiervoor beschreven bekende kanaalcontainer is dat het afschermlichaam van milieuonvriendelijk materiaal is gemaakt. In het verleden werden afschermlichamen veelal uit lood vervaardigd. Lood is 15 niet alleen milieuonvriendelijk maar heeft eveneens als nadeel dat het bij relatief lage temperaturen, welke temperaturen bij een brand kunnen voorkomen, smelt. Voorts is het een relatief zacht materiaal dat reeds bij een stootbelasting ten gevolge van het eigen gewicht kan vervormen. Tegenwoordig worden afschermlichamen daarom voornamelijk vervaardigd 20 uit verarmd uranium. Het genoemde S-kanaal in het afschermlichaam wordt bij het vervaardigen bij het sinteren aangebracht.

Verarmd uranium is echter een giftig, milieuonvriendelijk, materiaal dat tevens als een belangrijk nadeel heeft dat het als een radioaktieve bron kan fungeren. Het is daarom in veel landen door de 25 overheid voorgeschreven om kanaalcontainers van uranium als stralingsbron te registreren, hetgeen administratieve handelingen en veiligheidsmaatregelen met zich meebrengt. Verder dient na gebruik de verwerking van deze kanaalcontainers tot afval op een speciale, kostbare, wijze te geschieden. Het is derhalve gewenst om te voorzien in een 30 kanaalcontainer die is vervaardigd uit een milieuvriendelijk, niet- 3 radioaktief materiaal, dat tevens een goede afschermende werking van radioaktieve straling heeft. Deze laatste eis kan worden vervuld met een materaal met een relatief hoge soortelijke massa. Een zeer geschikt materiaal, dat alle hiervoor genoemde gewenste eigenschappen bezit, is een 5 wolfraam-legering. Met materialen van dit type doet zich echter, bij het vervaardigen van het afschermlichaam (in tegenstelling tot bij materialen zoals lood en uranium) het probleem voor dat het S-kanaal gedurende het sinteren niet in het afschermlichaam kan worden aangebracht. Deze beperking is in de praktijk een obstakel voor de vervaardiging van 10 kanaalcontainers uit milieuvriendelijk materiaal.

De uitvinding beoogt voor het hiervoor beschreven probleem een oplossing te verschaffen en voorziet daarom in een kanaalcontainer van de in de aanhef genoemde soort die wordt gekenmerkt doordat het afschermlichaam een draaglichaam omvat met een boring waarin een 15 kernlichaam is opgenomen, waarbij het kanaal althans gedeeltelijk in het kernlichaam is aangebracht. Hierdoor is het mogelijk om door afzonderlijke bewerking van het kernlichaam het kanaal aan te vormen, zodat het aanbrengen van het kanaal niet tijdens het sinteren hoeft plaats te vinden. De vorm van het kernlichaam kan daarbij zo worden gekozen dat het 20 relatief gemakkelijk te bewerken is. Het kanaal kan dan bijvoorbeeld met behulp van een boorbewerking of door middel van vonkverspaning in het binnenste van het kernlichaam worden aangebracht. Tevens kan het kanaal door verspaning in het manteloppervlak van het kernlichaam worden aangebracht en door samenwerking van het kernlichaam met het 25 draaglichaam of door samenwerking van deellichamen van het kernlichaam worden gevormd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de kanaalcontainer met een kernlichaam volgens de uitvinding geldt dat het kanaal zich schroeflijnvormig uitstrekt. Met deze kanaalvorm is het mogelijk om 30 radioaktieve bronnen in het afschermlichaam beter van de directe omgeving 4 af te schermen dan met de bekende type kanaalvormen met een tweedimensionale S-bocht. De reeds genoemde "lek-straling" wordt daarbij nog verder verminderd. Een verder uitgewerkte variant van de genoemde voorkeursuitvoeringsvorm wordt gekenmerkt doordat het kanaal zich 5 hoofdzakebjk in een langsrichting uitstrekt, waarbij het kanaal met een vaste spoed een omwenteling om een langsas beschrijft. Hierbij is het gewenst dat de omwentelingshoek om de langsas, over de lengte van het kanaal, tenminste 90° is.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de kanaalcontainer met een 10 kernlichaam volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat het kernlichaam een cilindervorm heeft, waarbij het kanaal aan het manteloppervlak van het kernlichaam is aangebracht. Een dergelijk type kernlichaam kan uit diverse materiaaltypen worden vervaardigd omdat voor het aanbrengen van het kanaal slechts vereist is dat het kernlichaam aan het manteloppervlak kan 15 worden verspaand. Zodoende kan op eenvoudige wijze een ruimtelijk gekromd, drie-dimensionaal, kanaal in het kernlichaam worden gerealiseerd, waarmee de gewenste afschermingseigenschappen worden bereikt. In het bijzonder is het aldus mogelijk om de kanaalcontainer volgens de uitvinding uit een wolfraam-legering te vervaardigen. Hiervoor 20 wordt het draaglichaam van het afschermlichaam uit de wolfraam-legering vervaardigd waarbij een boring in het draaglichaam wordt aangebracht. Tevens wordt het cilindervormige kernlichaam van het afschermlichaam uit de wolfraam-legering vervaardigd, waarbij het kanaal in het kernlichaam wordt aangebracht. Vervolgens wordt het kernlichaam in de boring 25 opgenomen. Een bijzondere kanaalcontainer volgens de uitvinding is uitgevoerd in een legering gekenmerkt doordat deze legering wolfraam, nikkel en ijzer omvat. Een verder uitgewerkte uitvoeringsvorm heeft als kenmerk dat de legering 90-98 massaprocent wolfraam, 1-5 massaprocent nikkel en 1-5 massaprocent ijzer omvat. Voorbeelden van een dergelijke 30 legering zijn de in de handel verkrijgbare densimet 176 en de densimet 185 1 f, .

" · -Λ·· 5 legering. Met deze legeringen wordt een geschikt compromis bereikt tussen mechanische sterkte en hardheid van het materiaal enerzijds en voldoende bewerkbaarheid van het materiaal anderzijds. Een uit dit materiaal vervaardigde kanaalcontainer heeft goede afschermingseigenschappen van 5 radioaktieve straling en is tevens bestendig tegen vervormingen bij een stootbelasting ten gevolge van het eigen gewicht.

Een mogelijke uitvoeringsvorm van de kanaalcontainer met een kernlichaam volgens de uitvinding voor het opslaan van een radioaktieve bron, omvat een afschermlichaam waarin een kanaal met een bocht is 10 aangebracht, waarbij, in gebruik, een radioaktieve bron welke bevestigd is aan een draad met behulp van de draad in het kanaal kan worden geschoven voor het opslaan van de bron, wordt gekenmerkt doordat het kanaal zich schroeflijn vormig uitstrekt. Deze tweede alternatieve uitvoeringsvorm voorziet in een drie-dimensionaal, ruimtelijk gekromd 15 kanaal, zodat, door de geometrie van het kanaal, het afschermlichaam gunstige afscherm-eigenschappen heeft. In een eenvoudige uitvoeringsvorm heeft het kanaal de vorm van een getordeerde S. De kanaalcontainer is van een materiaal vervaardigd dat geschikt is voor het afschermen van een radioaktieve bron, en kan bijvoorbeeld ook in een geheel vervaardigd zijn 20 uit gesinterd materiaal.

Een andere uitvoeringsvorm van een kanaalcontainer volgens de uitvinding voor het opslaan van een radioaktieve bron, omvattende een afschermlichaam waarin een radioaktive bron is aangebracht, wordt gekenmerkt doordat het afschermlichaam van een wolfraam-le gering is 25 gemaakt. Deze uitvoeringsvorm voorziet in een kanaalcontainer van milieuvriendelijk materiaal. Dergelijke kanaalcontainers hoeven niet bij de overheid geregistreerd te worden en vormen slechts een geringe belasting voor het milieu wanneer de kanaalcontainers uiteindelijk tot afval dienen te worden verwerkt.

6

Een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding voor het vervaardigen van een kanaalcontainer met een kernlichaam volgens de uitvinding wordt daardoor gekenmerkt dat de werkwijze tenminste de volgende stap omvat: 5 · het aanbrengen van een sleuf in een manteloppervlak van een kernlichaam van een kanaalcontainer.

Aldus kan een kernlichaam van een geschikt materiaal worden vervaardigd waarna het kernlichaam onder vorming van het kanaal in de boring van het draaglichaam van het afschermlichaam wordt geplaatst. Eventueel wordt 10 het kernlichaam hierbij middels een pen-gat verbinding in de boring vastgezet.

Een verdere uitvoeringsvorm van deze werkwijze voor het vervaardigen van een kanaalcontainer met een kernlichaam wordt tevens gekenmerkt doordat de sleuf wordt gefreesd met een frees welke aan een 15 frees-uiteinde, geprojecteerd op een vlak loodrecht op een langsrichting van het kernlichaam, van een afronding is voorzien. Hiermee wordt een kanaal met een U-vormige doorsnede in het manteloppervlak aangebracht, waarbij de bodem van de sleuf, welke bodem het verst van het draaglichaam is afgelegen, rond is uitgevoerd. Met deze geometrie kan een cilindrische vorm 20 van de bron beter worden gevolgd, waardoor de afschermeigenschappen van het afschermlichaam nog verder kunnen worden verbeterd.

Een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding voor het opslaan van een radioaktieve bron heeft als kenmerk dat een radioaktieve bron in een ruimtelijk gekromde, schroeflijnvormige groef 25 wordt opgeslagen. De schroeflijnvormige groef heeft een gunstige geometrie voor het afschermen van straling van de radioaktieve bron van de omgeving en het minimaliseren van "lek-straling".

Verdere voordelige uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn weergegeven in de volgconclusies. Er wordt opgemerkt dat in deze context 30 een kanaal zowel een open als een gesloten dwarsdoorsnede kan hebben.

7

De uitvinding wordt thans nader toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: figuur 1 schematisch een langsdoorsnede van een kanaalcontainer met een kernlichaam volgens de uitvinding; 5 figuur 2A schematisch een langsdoorsnede van een kernlichaam van een kanaalcontainer waarin een kanaal is aangebracht; figuur 2B schematisch een dwarsdoorsnede van een kernlichaam van een kanaalcontainer volgens de uitvinding waarin een kanaal met een rechthoekig profiel is aangebracht; 10 figuur 2C schematisch een dwarsdoorsnede van een kernlichaam van een kanaalcontainer volgens de uitvinding waarin een kanaal met een afgeronde bodem is aangebracht.

Figuur 1 toont schematisch een langsdoorsnede van een kanaalcontainer 2 voor het opslaan van een radioaktieve bron 4. De 15 kanaalcontainer 2 is voorzien van een afschermlichaam 6 waarin een kanaal 8 met een bocht is aangebracht. Het afschermlichaam 6 is uitgevoerd in een materiaal dat geschikt is om radioaktieve straling door absorptie althans grotendeels tegen te houden. Bij voorkeur is dit materiaal een wolfraam-legering. Dit is een milieuvriendelijk, oxidatie-ongevoelig, 20 materiaal met een relatief hoge soortelijke massa en heeft daardoor goede afschermingseigenschappen. Een gunstige wolfraam-legering omvat hierbij wolfraam, nikkel en ijzer.

De radioaktieve bron 4 is bevestigd aan een draad waarmee de bron 4 door het kanaal 8 van het afschermlichaam 6 heen en weer kan 25 worden geschoven. Wanneer de radioactieve bron 4 zich in het midden van de bocht van het kanaal 8 bevindt, volgens de in figuur 1 getoonde situatie, dan zal het afschermlichaam 6 straling afkomstig van de bron 4 in alle richtingen althans grotendeels tegenhouden, zodat de directe omgeving van de kanaalcontainer 2 niet blootgesteld wordt aan een hoge stralingsdosis.

30 Eventuele hierbij optredende "lek-straling" via het kanaal 8 naar de '0i 84 02$ 8 omgeving wordt tegengegaan door de in het kanaal opgenomen bocht. Wanneer een gebruiker een object wil belichten met de bron 4 dan kan de bron 4 door de gebruiker, die zich daarbij op veilige afstand bevindt, met behulp van de draad 10 buiten het afschermlichaam 6 van de 5 kanaalcontainer 2 worden geschoven, waarna de genoemde belichting kan plaatsvinden. De draad 10 wordt daarbij bij voorkeur geleid door een flexibele slang.

Het afschermlichaam 6 van de kanaalcontainer 2 omvat een draaglichaam 12 waarin een boring B is aangebracht. De boring B kan na 10 vervaardiging van het afschermlichaam worden aangebracht, bijvoorbeeld door middel van een boorbewerking. Ook kan de boring B, wanneer deze een eenvoudige vorm heeft, zoals een cilindervorm, zelfs bij een moeilijk sinterbaar materiaal, toch met het draaglichaam 12 worden gevormd. In de boring B van het draaglichaam 12 is een kernlichaam 14 geplaatst. Het 15 kernlichaam 14 is bij voorkeur cilindervormig, waarbij het kanaal 8 als een sleuf in het manteloppervlak van het kernlichaam is aangebracht. Het kanaal 8 in de kanaalcontainer 2 strekt zich daardoor drie-dimensionaal schroeflijnvormig uit. Met deze ruimtelijk gekromde geometrie wordt bereikt dat de lek-straling, van de bron 4 via het kanaal 8 naar de directe 20 omgeving van de kanaalcontainer 2, verder wordt gereduceerd dan in het geval van een in een plat vlak gelegen, twee-dimensionale S-bocht.

Het is gewenst dat er zich, vanuit de bron gezien, in alle richtingen tussen de bron en de omgeving buiten de kanaalcontainer ongeveer evenveel afschermmateriaal van het afschermlichaam 6 bevindt. Dit is bij de 25 kanaalcontainer in figuur 1 onder meer bereikt doordat de boring B op de in deze figuur getoonde wijze excentrisch in het draaglichaam 12 is aangebracht. De bron bevindt zich hierdoor, in opgeslagen toestand, zie figuur 1, in het middelpunt een fictieve bol, welke bol gedefinieerd wordt door het buitenoppervlak van het afschermlichaam 6. Hierbij geldt dat Di 30 ongeveer gelijk is aan D2. De straal van de fictieve bol is ongeveer Di.

9

Het kernlichaam 14 wordt in de boring B gehouden door twee afdekkappen 15 die respectievelijk zijn bevestigd aan het draaglichaam 12 nabij de respectieve uitgangen van de boring B. Eventueel is het kernlichaam 14 hierbij middels een pen-gat verbinding met tenminste een 5 afdekkap 15 verbonden, waardoor het kernlichaam 14 niet in de boring B kan roteren.

Figuur 2A toont schematisch een dwarsdoorsnede van een cilindervormig kernlichaam 6 waarin het verloop van het kanaal 8 is aangegeven. De schematische dwarsdoorsnede van het kernlichaam 6 zoals 10 getoond in figuur 2B laat zien dat het kanaal als een sleuf 16.1, met een rechthoekige doorsnede, aan het manteloppervlak van het cilindervormige kernlichaam 6 is aangebracht. Het met de sleuf 16.1 gevormde kanaal 8 strekt zich hoofdzakelijk in een langsrichting (volgens pijl P in figuur 2A) uit, waarbij het kanaal 8 een omwenteling met een bij voorkeur vaste spoed 15 om de langsas (langsas in richting van P) beschrijft. Hierbij maakt het kanaal 8 in figuur 2A, gemeten over de lengte L van het kanaal, een omwentelingshoek α van circa 270 graden. Het is echter evenzeer mogelijk om kanalen met een afwijkende omwentelingshoek in het kernlichaam 6 aan te brengen. Bij voorkeur is de omwentelingshoek echter tenminste 90 20 graden.

Figuur 2C is een dwarsdoorsnede van een kernlichaam 6, waarbij de sleuf 16.2 van een afgeronde bodem is voorzien. Dit kan worden bereikt door bij het aanbrengen van de sleuf in het kernlichaam 6 een frees te gebruiken met een afgerond uiteinde. Met de hieruit resulterende geometrie 25 van het kanaal 8 kan lek-straling via het kanaal 8 in verdere mate worden gereduceerd.

De uitvinding is beschreven aan de hand van enkele voorkeursuitvoeringsvormen. Er zijn echter, zoals voor een vakman evident is, diverse uitvoeringsvormen mogelijk die eveneens binnen het kader van 30 de uitvinding vallen. Zo is bijvoorbeeld een uitvoeringsvorm van een 10 kanaalcontainer met een kernlichaam denkbaar waarbij, ter vorming van een kanaal met een of meer bochten, een veelvoud van boorgaten in het kernlichaam is aangebracht, waarbij de boorgaten met elkaar in verbinding staan.

i i4 0¾¾ • ./ ;· ·· · ' ' Φο» ·· '·

Claims (15)

1. Kanaalcontainer voor het opslaan van een radioaktieve bron, omvattende een afschermlichaam van stralingsabsorberend materiaal waarin een kanaal met een bocht is aangebracht, waarbij, in gebruik, een radioaktieve bron welke bevestigd is aan een draad met behulp van de 5 draad door het kanaal kan worden geschoven voor het opslaan van de bron, met het kenmerk, dat het afschermlichaam een draaglichaam omvat met een boring waarin een kernlichaam is opgenomen, waarbij het kanaal althans gedeeltelijk in het kernlichaam is aangebracht.

2. Kanaalcontainer volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het kernlichaam meerdere deellichamen omvat.

3. Kanaalcontainer volgens conclusie 2, met het kenmerk, 15 dat de deellichamen door samenwerking het kanaal vormen.

4. Kanaalcontainer volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het kanaal zich schroeflijnvormig uitstrekt.

5. Kanaalcontainer volgens conclusie 4, 20 met het kenmerk, dat het kanaal zich hoofdzakelijk langs een langsrichting uitstrekt, waarbij het kanaal met een vaste spoed een omwenteling om een langsas in de langsrichting beschrijft.

6. Kanaalcontainer volgens conclusie 5, 25 met het kenmerk, dat een omwentelingshoek van het kanaal om de langsas, over de lengte van het kanaal, een hoek van tenminste 90° graden beschrijft.

7. Kanaalcontainer volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het kernlichaam een cilindervorm heeft, waarbij het kanaal aan het manteloppervlak van het kernlichaam is aangebracht.

8. Kanaalcontainer volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het afschermlichaam van een wolfraam-legering is gemaakt.

9. Kanaalcontainer volgens één der conclusies 1-7, met het kenmerk, 10 dat het afschermlichaam uit een legering is gemaakt, welke legering een wolfraam-legering, nikkel en ijzer omvat.

10. Kanaalcontainer volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de legering 90-98 massaprocent wolfraam, 1-5 massaprocent nikkel en 15 1-5 massaprocent ijzer omvat.

11. Kanaalcontainer voor het opslaan van een radioaktieve bron, omvattende een afschermlichaam van stralingsabsorberend materiaal waarin een kanaal met een bocht is aangebracht, waarbij, in gebruik, een radioaktieve bron welke bevestigd is aan een draad met behulp van de 20 draad door het kanaal kan worden geschoven voor het opslaan van de bron, met het kenmerk, dat het kanaal zich schroeflijnvormig uitstrekt.

12. Kanaalcontainer voor het opslaan van een radioaktieve bron, omvattende een afschermlichaam van stralingsabsorberend materiaal 25 waarin een kanaal met een bocht is aangebracht, waarbij, in gebruik, een radioaktieve bron welke bevestigd is aan een draad met behulp van de draad door het kanaal kan worden geschoven voor het opslaan van de bron, met het kenmerk, dat het afschermlichaam van een wolfraam-legering is gemaakt.

13. Werkwijze voor het vervaardigen van een kanaalcontainer volgens de uitvinding, met het kenmerk, dat de werkwijze tenminste de volgende stap omvat: 5. het aanbrengen van een sleuf in een manteloppervlak van een kernlichaam van een kanaalcontainer.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, • dat de sleuf wordt gefreesd met een frees welke aan een frees-uiteinde, 10 geprojecteerd op een vlak loodrecht op een langsrichting van het kernlichaam, van een ronding is voorzien.

15. Werkwijze voor het opslaan van een radioaktieve bron, met het kenmerk, dat een radioaktieve bron in een schroeflijnvormige groef wordt opgeslagen.