RU2716280C1 - Porous low density iridium - Google Patents
Porous low density iridium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2716280C1 RU2716280C1 RU2018141276A RU2018141276A RU2716280C1 RU 2716280 C1 RU2716280 C1 RU 2716280C1 RU 2018141276 A RU2018141276 A RU 2018141276A RU 2018141276 A RU2018141276 A RU 2018141276A RU 2716280 C1 RU2716280 C1 RU 2716280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iridium
- radiation source
- source according
- alloy
- composite
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G4/00—Radioactive sources
- G21G4/04—Radioactive sources other than neutron sources
- G21G4/06—Radioactive sources other than neutron sources characterised by constructional features
Abstract
Description
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION
Настоящая заявка является частичным продолжением заявки PCT/US2017/033508 под названием "Low Density Spherical Iridium", поданной 19 мая 2017 г., в которой испрашивается приоритет согласно 119(e) Раздела 35 Кодекса законов США по предварительной заявке на патент США № 62/378,881, поданной 24 августа 2016 г., и по предварительной заявке на патент США № 62/340,777, поданной 24 мая 2016 г., содержание которых настоящим включено сюда путем ссылки для всех целей и во всей их полноте.This application is a partial continuation of PCT / US2017 / 033508, entitled "Low Density Spherical Iridium", filed May 19, 2017, which claims priority according to 119 (e) Section 35 of the Code of the US laws on provisional application for US patent No. 62 / 378,881, filed August 24, 2016, and by provisional patent application US No. 62 / 340,777, filed May 24, 2016, the contents of which are hereby incorporated by reference for all purposes and in their entirety.
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относитсяк источнику гамма-излучения, обычно содержащему микрошарики иридия или сплавы, компаунды или композиты иридия низкой плотности и пористые их варианты, подвергнутые инкапсулированию, и к способам их производства.The invention relates to a gamma radiation source, usually containing iridium microspheres or alloys, low density iridium compounds or composites and their encapsulated porous variants, and methods for their production.
Уровень техникиState of the art
Источники излучения различных типов для медицинских, промышленных и других процессов хорошо известны на предшествующем уровне техники. Однако, поиски дополнительных улучшений продолжаются, в частности, в отношении производственной экономики и характеристик изделий.Various types of radiation sources for medical, industrial and other processes are well known in the prior art. However, the search for further improvements continues, in particular with regard to the manufacturing economy and product characteristics.
Способ производства источника гамма-излучения на предшествующем уровне техники раскрыт в PCT/NL2004/000401 (также опубликованном как документ WO 2004109716 A2) в классе Баккера. Этот способ включает этапы нейтронного облучения дисков иридия или кобальта и укладки дисков столбиками для формирования цилиндра. Аналогично, из уровня техники известен документ PCT/US2015/029806 (также опубликованный как WO 2015175326 Al) под названием "Device and Method for Enhanced Iridum Gamma Radiation Sources"; немецкий патентный документ DE 19824689 Cl с переведенным заголовком "Iridium-Containing Molding useful as a Gamma Radiation Source e.g., For Weld Seam Radiography and Cancer Treatment"; и документ PCT/US2015/029806 под названием "Device and Method for Enhanced Iridium Gamma Radiation Sources."A method of manufacturing a gamma radiation source in the prior art is disclosed in PCT / NL2004 / 000401 (also published as WO 2004109716 A2) in the Bakker class. This method includes the steps of neutron irradiation of iridium or cobalt disks and stacking the disks with columns to form a cylinder. Similarly, PCT / US2015 / 029806 (also published as WO 2015175326 Al) under the name "Device and Method for Enhanced Iridum Gamma Radiation Sources"; German patent document DE 19824689 Cl with the translated title "Iridium-Containing Molding useful as a Gamma Radiation Source e.g., For Weld Seam Radiography and Cancer Treatment"; and document PCT / US2015 / 029806 entitled "Device and Method for Enhanced Iridium Gamma Radiation Sources."
[0005] Дополнительно, уровень техники, относящийся к производству металлических сфер, содержит патент США № 2,394,727 под названием "Method for Making Small Metallic Spheres", выданный 12 февраля 1946 г., автор Тейлор, и информацию об этом можно найти на следующих сайтах:[0005] Additionally, the prior art relating to the production of metal spheres contains US patent No. 2,394,727 entitled "Method for Making Small Metallic Spheres", issued February 12, 1946, by Taylor, and information on this can be found on the following sites:
http://www.orau.org/ptp/collection/sources/3mdisk.htm; иhttp://www.orau.org/ptp/collection/sources/3mdisk.htm; and
http://www.nrc.gov/docs/ML0415/ML041550720.pdf.http://www.nrc.gov/docs/ML0415/ML041550720.pdf.
Способы производства пористого иридия можно найти в документе "The Metallurgical Integrity of the Frit Vent Assembly Diffusion Bond", автор G.B. Ulrich, июнь 1994 г., документ Y/DV-1321, Oak Ridge Y-12 Plant, Martin Marietta Energy Systems, Inc.Methods for producing porous iridium can be found in The Metallurgical Integrity of the Frit Vent Assembly Diffusion Bond, by G. B. Ulrich, June 1994, Y / DV-1321, Oak Ridge Y-12 Plant, Martin Marietta Energy Systems, Inc.
Задачи и сущность изобретенияOBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION
Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в обеспечении улучшений радиоактивных источников, используемых для медицинских и промышленных применений. Варианты осуществления изобретения могут решать множество следующих задач по сравнению с предшествующим уровнем: снижение затрат на изготовление, уменьшенные фокальные размеры (в частности, в отношении источников с дисками из натурального иридия с цилиндрической геометрией), повышенный выход при активации, повышенный выход (больше выходных Кюри/мг, благодаря пониженной плотности), более мягкий спектр эмиссии за счет пониженной плотности (то есть, значительно более низкой энергетической эмиссии) и почти сферической или квазисферической геометрии (приводящей в результате к улучшенному качеству изображения), но обычно содержащей плоские боковые стороны вокруг ее окружности, чтобы избежать чрезмерно острых тангенциальных компонент крышки. Дополнительно, в вариантах осуществления этого изобретения может быть сокращена или исключена работа с порошком.Therefore, it is an object of the present invention to provide improvements to radioactive sources used for medical and industrial applications. Embodiments of the invention can solve many of the following problems compared to the previous level: reduced manufacturing costs, reduced focal sizes (in particular, in relation to sources with natural iridium disks with cylindrical geometry), increased activation yield, increased output (more Curie output / mg, due to the reduced density), a softer emission spectrum due to the reduced density (i.e., significantly lower energy emission) and almost spherical or quasispherical geometry (resulting in resulting in improved image quality), but generally comprising planar lateral sides around its circumference to avoid excessively sharp tangential component of the cover. Additionally, in embodiments of this invention, powder handling may be reduced or eliminated.
Предполагается, что варианты осуществления настоящего изобретения могут увеличить выходную эффективность иридия-192, вероятно, в диапазоне 11-17 процентов, в частности, если источники могут изготавливаться, используя иридий с 50-65-процентной плотностью со сферической геометрией. Это дополнительно может приводить в результате к снижению содержания иридия-192 в источнике на 11-17 процентов и уменьшению его годового потребления. Дополнительно, более мягкий выходной спектр в сочетании с почти сферическим фокальным размером могут приводить в результате к качеству изображения, приближающемуся к качеству изображения цилиндрических источников с обогащенным иридием-192. Дополнительно предполагается, что это потенциально может приводить к повышенному на 7-11 процентов выходу активации, ведущему к общему выигрышу в эффективности на 18-28 процентов.It is contemplated that embodiments of the present invention can increase the output efficiency of iridium-192, probably in the range of 11-17 percent, in particular if the sources can be manufactured using iridium with a 50-65 percent density with spherical geometry. This can additionally lead to a decrease in the content of iridium-192 in the source by 11-17 percent and a decrease in its annual consumption. Additionally, a softer output spectrum in combination with an almost spherical focal size can result in image quality approaching that of cylindrical sources with enriched iridium-192. Additionally, it is assumed that this could potentially lead to an activation yield increased by 7–11 percent, leading to a total efficiency gain of 18–28 percent.
Как вариант, диски с плоскими торцами из иридия низкой плотности или компаунда, сплава, композита или их пористого варианта могут быть активированы, чтобы получить диски, содержащие иридий-192. После активации диски могут укладываться стопкой друг на друга, чтобы формировать цилиндр, и в такой форме использоваться для изготовления традиционных цилиндрических источников с фокальной геометрией, или могут после активации компрессироваться, сжиматься или деформироваться, чтобы создавать более сферические или квазисферические фокальные геометрии.Alternatively, flat-sided disks of low density iridium or compound, alloy, composite, or a porous variant thereof can be activated to obtain disks containing iridium-192. After activation, the disks can be stacked on top of each other to form a cylinder, and in this form can be used to make traditional cylindrical sources with focal geometry, or they can be compressed, compressed, or deformed after activation to create more spherical or quasispherical focal geometries.
Диски из иридия низкой плотности или компаунда, сплава, композита или их пористого варианта, имеющие изогнутые, куполообразные или как-либо иначе сформованные торцы, могут изготавливаться таким образом, чтобы быть более толстыми в середине, чем на периферии. Некоторые практические примеры показаны на фиг. 4. В них активация может производиться, чтобы получать диски, содержащие иридий-192. После активации такие диски могут укладываться столбиком и затем компрессироваться, сжиматься или деформироваться, чтобы получать сферические или квазисферические фокальные геометрии. Диски, которые формуются таким образом, могут легко преобразовываться в сферическую или квазисферическую фокальную геометрию посредством компрессии, сжатия или деформации, как показано на фиг. 5, что дает производственные преимущества.Discs made of low density iridium or compound, alloy, composite, or a porous version thereof, having curved, domed, or otherwise shaped ends can be made so as to be thicker in the middle than at the periphery. Some practical examples are shown in FIG. 4. They can be activated to receive disks containing iridium-192. After activation, such disks can be stacked in a column and then compressed, compressed, or deformed to obtain spherical or quasispherical focal geometries. Discs that are molded in this way can easily be converted to spherical or quasispherical focal geometry by compression, compression, or deformation, as shown in FIG. 5, which gives manufacturing advantages.
Использование сферического или квазисферического иридия-192 низкой плотности или компаунда, сплава, композита или пористого его варианта может достигать выхода и выигрышей по общей эффективности, подобных достигнутым с кольцевым иридием, но без недостатков в отношении качества изображения или фокального размера, присущих кольцевым источникам, уложенным в цилиндрическую конфигурацию.The use of spherical or quasispherical iridium-192 low density or compound, alloy, composite or its porous version can achieve output and gains in overall efficiency similar to those achieved with ring iridium, but without disadvantages in terms of image quality or focal size inherent in ring sources laid in a cylindrical configuration.
Альтернативно, сферический или квазисферический иридий-192 низкой плотности или компаунд, сплав, композит или их пористый вариант могут также изготавливаться, используя случайным (или почти случайным) образом уложенные микрогранулы в сферической или квазисферической полости источника. Пористые микрогранулы могут компрессироваться, сжиматься или деформироваться, чтобы получать сферические или квазисферические фокальные геометрии.Alternatively, low density spherical or quasispherical iridium-192 or a compound, alloy, composite, or porous version thereof can also be made using random (or almost random) stacked microspheres in a spherical or quasispherical cavity of the source. Porous microgranules can be compressed, compressed or deformed to obtain spherical or quasispherical focal geometries.
Следует заметить, что размер пор внутри пористого иридия или компаунда, сплава, композита или пористого их варианта может варьироваться и находиться в диапазоне от субмикрометрических размеров (иногда упоминаемых как микропористость) до приблизительно субмиллиметровых размеров (иногда упоминаемых как пористость).It should be noted that the pore size within the porous iridium or compound, alloy, composite, or porous variant thereof can vary and range from sub-micrometric sizes (sometimes referred to as microporosity) to approximately sub-millimeter sizes (sometimes referred to as porosity).
Пористый иридий или компаунд, сплав, композит или их пористый вариант могут изготавливаться несколькими различными способами. Один из способов состоит в нагревании микросфер или микрогранул при температуре обычно выше 1000oC, но чаще, выше 1300°C в течение времени, достаточно длительного, чтобы инициировать долговременное связывание и сплавление их в точках контакта.Porous iridium or compound, alloy, composite or their porous version can be produced in several different ways. One way is to heat the microspheres or microbeads at a temperature usually above 1000 ° C, but more often above 1300 ° C for a time long enough to initiate long-term binding and fusion of them at the contact points.
Микропористый иридий или компаунд, сплав, композит или их пористый вариант могут также изготавливаться посредством частичного спекания тонко молотого порошка при температуре обычно выше 1000°C, но чаще, выше 1300°C в течение времени, достаточно длительного, чтобы инициировать долговременное связывание между частицами и сплавление их в точках контакта, но не настолько длительного, чтобы привести к процессу полного уплотнения. Такой микропористый продукт будет иметь плотность, меньшую одной сотой процента от теоретической плотности иридия, благодаря пузырькам, кармана или каналам, сформированным внутри иридия или сплава, компаунда или композита иридия.Microporous iridium or compound, alloy, composite, or a porous version thereof can also be made by partially sintering finely ground powder at a temperature usually above 1000 ° C, but more often above 1300 ° C for a time long enough to initiate long-term bonding between particles and fusing them at contact points, but not so long as to lead to a process of complete compaction. Such a microporous product will have a density of less than one hundredth of a percent of the theoretical density of iridium due to bubbles, pockets or channels formed inside the iridium or alloy, compound or composite iridium.
Изотопически обогащенный порошок иридия-191 может использоваться в качестве сырьевого материала для изготовления пористого иридия низкой плотности или компаунда, сплава, композита или их пористого варианта. Эта форма иридия может изготавливаться посредством изотопического обогащения в газовой центрифуге газообразного натурального изотопически избыточного гексафторида иридия или тетрафторида иридия, снижая количество обогащенных технологических газов, чтобы получить высокоаморфную форму элементарного обогащенного иридия-191, часто упоминаемого как "черный" иридий (iridium-black). Иридий, полученный посредством таких процессов теряет кристалличность, имеет очень малый средний размер частиц (обычно, субнанометрический), имеет очень высокую площадь внутренней поверхности и является пористым.The isotopically enriched iridium-191 powder can be used as a raw material for the manufacture of porous low-density iridium or compound, alloy, composite, or a porous variant thereof. This form of iridium can be produced by isotopic enrichment in a gas centrifuge of gaseous natural isotopically excess iridium hexafluoride or iridium tetrafluoride, reducing the amount of enriched process gases to obtain a highly amorphous form of elemental enriched iridium-191, often referred to as "black" iridium-black. Iridium obtained through such processes loses crystallinity, has a very small average particle size (usually subnanometric), has a very high internal surface area and is porous.
Найдено, что такой аморфный (или, по существу, аморфный) порошок иридия может подвергаться холодной компрессии, чтобы формировать компакты, имеющие 30-50-типроцентную плотность от теоретической плотности иридия. Они могут быть частично уплотнены, связаны и сплавлены посредством спекания при неожиданно низкой температуре, значительно ниже температуры, обычной для кристаллических материалов. Высокая поверхностная энергия за счет большой внутренней площади поверхности и высокая энергия аморфной кристаллической решетки могут запускать уплотнение, кристаллизацию, рост зернистости и сплавление между частицами при более низких, чем ожидалось, температурах.It has been found that such an amorphous (or substantially amorphous) iridium powder can be cold compressed to form compacts having a 30-50 percent density from the theoretical density of iridium. They can be partially densified, bonded and fused by sintering at an unexpectedly low temperature, well below the temperature typical of crystalline materials. High surface energy due to the large internal surface area and high energy of the amorphous crystal lattice can trigger compaction, crystallization, grain growth and fusion between particles at lower than expected temperatures.
Было найдено, что частичное уплотнение, по существу, аморфного порошка чистого иридия, такого как материал, производимый в процессе обогащения газа с использованием центрифуги, может быть достигнуто при температурах ниже 1300°C. Более того, добавление некоторых присадок для спекания, которые являются неактивирующими, слабо активирующими или совместно активирующими (то есть, создающими минимально интерферирующие гамма-излучения) и имеют пониженную точку плавления по сравнению с иридием, может образовывать сплавы, интерметаллические компаунды или их сочетания с иридием. Такие присадки содержат, не ограничиваясь только этим, алюминий, ванадий, бор-11, кремний, фосфор, серу, углерод, бериллий, титан, никель, вольфрам или их сплавы и интерметаллические компаунды, которые дополнительно понижают температуру спекания и могут усиливать процесс частичного уплотнения и/или улучшать пластичность, чтобы достигать превосходного связывания с улучшенными механическими свойствами при более низкой температуре и меньшем времени.It has been found that a partial compaction of a substantially amorphous pure iridium powder, such as material produced in a gas enrichment process using a centrifuge, can be achieved at temperatures below 1300 ° C. Moreover, the addition of certain sintering additives that are non-activating, weakly activating, or co-activating (that is, producing minimally interfering gamma radiation) and have a lower melting point compared to iridium, can form alloys, intermetallic compounds, or combinations thereof with iridium . Such additives include, but are not limited to, aluminum, vanadium, boron-11, silicon, phosphorus, sulfur, carbon, beryllium, titanium, nickel, tungsten or their alloys and intermetallic compounds that further lower the sintering temperature and can enhance the partial compaction process and / or to improve ductility in order to achieve excellent bonding with improved mechanical properties at a lower temperature and less time.
Тонко измельченный аморфный или, по существу, аморфный порошок иридия, имеющий естественный изотопический состав, также может быть подобным образом частично уплотнен и связан.The finely ground amorphous or substantially amorphous iridium powder having a natural isotopic composition can also be partially densified and bonded in a similar manner.
Частично уплотненным, связанным, пористым, с низкой плотностью компонентам иридия может придаваться форма дисков, цилиндров, проволоки, гранул или микросфер. Они могут укладываться друг на друга или как-либо иначе собираться вместе и затем спрессовываться, уплотняться или механически деформироваться, чтобы создавать сферическую или квазисферическую фокальную геометрию, которая оптимальна как для производства источников рентгеновского излучения, так и для качества рентгеновского изображения.Partially sealed, bonded, porous, low-density iridium components can be shaped into discs, cylinders, wire, granules or microspheres. They can be stacked on top of each other or otherwise assembled together and then compressed, compacted or mechanically deformed to create a spherical or quasispherical focal geometry that is optimal both for the production of x-ray sources and for the quality of the x-ray image.
Фокальный размер сферического или квазисферического иридия-192 низкой плотности обычно может быть не больше размера диагонали традиционной геометрии цилиндрического источника с уложенными друг на друга дисками со 100-процентной плотностью.The focal size of spherical or quasispherical iridium-192 low density can usually be no larger than the diagonal of the traditional geometry of a cylindrical source with disks stacked on top of each other with a 100 percent density.
Полученные в результате источники могут излучать гамма-лучи с меньшей энергией, приводя в результате к улучшенным контрасту изображения и разрешающей способности.The resulting sources can emit gamma rays with less energy, resulting in improved image contrast and resolution.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Дополнительные задачи и преимущества изобретения станут очевидны из последующего описания и сопроводительных чертежей, на которых:Additional objectives and advantages of the invention will become apparent from the following description and accompanying drawings, in which:
Фиг. 1 - блок-схема последовательности выполнения операций типичного варианта осуществления производственного процесса, соответствующего предложенному изобретению, с предполагаемыми вариациями.FIG. 1 is a flowchart of a typical embodiment of a manufacturing process in accordance with the proposed invention with the proposed variations.
Фиг. 2 - вычисленные спектральные избыточности гамма-энергии как функция плотности иридия в соответствии с вариантом осуществления предложенного изобретения.FIG. 2 is a calculated spectral redundancy of gamma energy as a function of iridium density in accordance with an embodiment of the invention.
Фиг. 3 - объемные отношения цилиндрических укладок в зависимости от сфер, имеющих один и тот же фокальный размер, и типичное увеличение эмиссионной способности и результат облучения, достигаемые с помощью варианта осуществления предложенного изобретения.FIG. 3 - volumetric ratios of cylindrical stackings depending on spheres having the same focal size, and a typical increase in emissivity and the result of irradiation achieved using an embodiment of the proposed invention.
Фиг. 4А - вид сбоку вариантов конструкции дисков, соответствующих предложенному изобретению.FIG. 4A is a side view of the design options of the disks corresponding to the proposed invention.
Фиг. 4В - вид сбоку конструкции диска, соответствующей предшествующему уровню техники.FIG. 4B is a side view of a prior art disc structure.
Фиг. 5А - вид сбоку предпочтительного варианта осуществления сборки дисков перед сжатием, сдавливанием или деформацией, чтобы произвести сферу или квазисферу.FIG. 5A is a side view of a preferred embodiment of a disc assembly before being compressed, squeezed, or deformed to produce a sphere or quasisphere.
Фиг. 5В - вид сбоку предпочтительного варианта осуществления сборки дисков после сжатия, сдавливания или деформации, произвести таким образом сферу или квазисферу.FIG. 5B is a side view of a preferred embodiment of a disc assembly after compression, compression, or deformation, thereby producing a sphere or quasisphere.
Фиг. 6 - сборка дисков без сжатия, сдавливания или деформации, устанавливаемая в сферическую/квазисферическую геометрию, используя торцевые участки в форме полудисков.FIG. 6 - assembly of disks without compression, squeezing or deformation, installed in spherical / quasispherical geometry, using end sections in the form of half-disks.
Фиг. 7 - поперечное сечение диска, содержащего связанные микросферы и связующие присадки.FIG. 7 is a cross-sectional view of a disk containing bonded microspheres and binders.
Фиг. 8А и 8В - шилтоидная и возоидная формы, соответственно, как они определены заявителями.FIG. 8A and 8B are shyloid and void forms, respectively, as defined by the applicants.
Фиг. 9 - вид варианта осуществления диска, соответствующего предложенному изобретению.FIG. 9 is a view of an embodiment of a disc in accordance with the invention.
Фиг. 10 - вид в поперечном сечении вдоль плоскости 10-10 на фиг. 9.FIG. 10 is a cross-sectional view along the plane 10-10 of FIG. nine.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществленияDetailed Description of Preferred Embodiments
Теперь обратимся к подробным чертежам, где на фиг. 1 показана общая схема типичного процесса 100, лежащего в основе предложенного изобретения. Природный иридий обеспечивается на этапах 102, 102' или 102ʺ. Природный иридий на этапе 102 предоставляется напрямую на этап 110 изготовления дисков или микрогранул. Природный иридий на этапе 102' образует сплав или обеспечивается спекаемыми добавками на этапе 108 и затем передается на этап 110 изготовления дисков или микрогранул. Природный иридий на этапе 102'' подается на этап 104 газового обогащения с помощью центрифуги, этап 106 обогащенного иридия и, как вариант, сплавляется или обеспечивается спекаемыми добавками на этапе 108 перед тем, как передаваться на этап 110 изготовления дисков или микрогранул. Микрогранулы или микрошарики во многих вариантах осуществления обычно имеют диаметр 0,25-0,60 мм, предпочтительно, 0,40 мм. Альтернативно, могут использоваться микроцилиндры с диаметром 0,20-0,50 мм, предпочтительно, 0,30 мм во многих вариантах осуществления. Эти микроцилиндры могут формироваться путем отрезания иридиевой проволоки желаемого диаметра перед или после активации.Turning now to the detailed drawings, where in FIG. 1 shows a general diagram of a
Иридий в форме дисков или микрогранул с этапа 110, независимо от происхождения (102, 102' или 102ʺ), как вариант подается на этап 112 для частичного уплотнения, например, путем спекания или какой-либо другой технологии. Иридий в дальнейшем, как вариант, подается на этап 114 лазерного уплотнения поверхности и затем на этапы 116, 118 активации и измерения, соответственно. Как показано на верхней ветви схемы, иридий с этапа 118 измерения может на этапе 120 загружаться в капсулу, как вариант, сжатым, уплотненным или деформированным загружаться в капсулу на этапе 122 и затем на этапе 128 источник заваривается. Альтернативно, как показано на нижней ветви схемы, иридий с этапа 118 измерения может сначала на этапе 124 укладываться столбиком и сжиматься, уплотняться или деформироваться перед загрузкой в капсулу на этапе 126 (аналогично этапу 120), и затем на этапе 128 источник заваривается.Iridium in the form of disks or microgranules from
На фиг. 2 представлен типичный спектр гамма-энергии, демонстрирующий вычисленные спектральные избыточности как функцию плотности иридия для иридия пониженной плотности в соответствии с типом процессов, обобщенных на фиг. 1.In FIG. 2 is a typical gamma-energy spectrum showing the calculated spectral redundancies as a function of iridium density for reduced density iridium in accordance with the type of processes summarized in FIG. 1.
Аналогично, на фиг. 3 можно видеть типичное увеличение эмиссионной способности и выхода излучения по сравнению со 100-процентной плотностью иридия на предшествующем уровне техники и пропорционально более высокую эмиссию при более низких энергиях. Заметим, например, что сфера с 53-хпроцентной плотностью заданного диаметра "d" (такого как, но не ограничиваясь только этим, 3,82 мм) имеет на 85 процентов больший объем, чем прямой цилиндр со 100-процентной плотностью с диагональю "d" 3,82 мм. Такой прямой цилиндр имеет высоту и диаметр, равные 2,7 мм (3,82 мм, деленные на корень квадратный из 2,0). Эти размеры совершенно типичны для активных размеров стандартных цилиндрических источников с иридием-192, имеющих 100 Кюри и содержащих природный иридий-192. Однако, используемая для ссылки сфера или квазисфера имеет тот же самый фокальный размер и, согласно оценкам, от одиннадцати до семнадцати процентов более высокий выход, чем упомянутый прямой цилиндр (заметим, что относительное увеличение выхода зависит от направления эмиссии и измеряется в осевом, радиальном, 4π или других направлениях). Поэтому ожидается, что сферический или квазисферический иридий-192 низкой плотности увеличивает выходную эффективность источника в диапазоне приблизительно 11-17 процентов. При ожидаемом увеличении выхода реактора в диапазоне 7-11 процентов, предполагается, что объединенное увеличение выхода реактора и выходной эффективности составит порядка 18-28 процентов.Similarly, in FIG. 3, you can see a typical increase in emissivity and radiation yield compared to the 100 percent iridium density in the prior art and a proportionally higher emission at lower energies. Note, for example, that a sphere with a 53 percent density of a given diameter "d" (such as, but not limited to 3.82 mm) has 85 percent more volume than a straight cylinder with a 100 percent density with a diagonal "d" "3.82 mm. Such a straight cylinder has a height and diameter of 2.7 mm (3.82 mm divided by the square root of 2.0). These sizes are completely typical for the active sizes of standard cylindrical sources with iridium-192, having 100 Curie and containing natural iridium-192. However, the sphere or quasisphere used for reference has the same focal size and an estimated eleven to seventeen percent higher yield than the straight cylinder (note that the relative increase in output depends on the direction of emission and is measured in axial, radial, 4π or other directions). Therefore, low density spherical or quasispherical iridium-192 is expected to increase the source output efficiency in the range of about 11-17 percent. With the expected increase in reactor yield in the range of 7-11 percent, it is assumed that the combined increase in reactor yield and output efficiency will be about 18-28 percent.
На фиг. 4А показаны примеры сжимаемых, уплотняемых или деформируемых профилей диска, которые могут быть реализованы в соответствии с типом процессов, обобщенных на фиг. 1. В отличие от показанной на фиг. 4В конструкции на предшествующем уровне техники, в которой традиционный плоский профиль диска создается посредством заштрихованной цилиндрической формы, диск 10 на фиг. 4А аппроксимируется вращением эллипса вокруг малой оси (смотрите также фиг. 9 и 10 с отчасти похожей формой). Альтернативные профили дисков выбираются из различных показанных профилей 11 (плоская центральная область в поперечном сечении с острыми направленными краями на периферии), 12 (плоская центральная область в поперечном сечении с тупыми направленными краями на периферии), 13 (плоская узкая центральная область в поперечном сечении с тупыми направленными краями на периферии), 14 (плоская узкая центральная область в поперечном сечении со слегка скругленными краями на периферии), 15 (дисковая или эллипсоидная форма с отчасти скругленными краями на периферии), 16 (утоньшенная дисковая или эллипсоидная форма с отчасти скругленными краями на периферии), 17 (дисковая или эллипсоидная форма с отчасти скругленными краями на периферии и центральным участком 18, который проходит в направлении вверх в ориентации, показанной на фиг. 4А, чтобы обеспечить характеристику выравнивания уложенных дисков, так чтобы множество уложенных друг на друга дисков 17 могли последовательно сцепляться друг с другом). Эти диски обычно имеют толщину 0,1-0,7 мм и, как правило, не превышают по толщине 0,75 мм.In FIG. 4A shows examples of compressible, sealed, or deformable disk profiles that can be implemented in accordance with the type of processes summarized in FIG. 1. In contrast to that shown in FIG. 4B, a prior art design in which a conventional flat disc profile is created by a hatched cylindrical shape,
На фиг. 5А показана упаковка дисков 10 (или, альтернативно, любая из 11-17), подготовленная для сжатия, уплотнения или деформации (смотрите этапы 122 и 124 на фиг. 1), чтобы сформовать сферический или полусферический источник 90, показанный на фиг. 5В.In FIG. 5A shows a pack of disks 10 (or, alternatively, any of 11-17) prepared for compression, compaction, or deformation (see
Альтернативный вариант осуществления источника 90 облучения, показанного на фиг. 6, содержит иридий-191 в форме металла, сплава, компаунда, композита или пористого варианта с указанным выше оптимальным диапазоном плотности иридия в активной вставке (выбирается из 30-85 процентов, 40-70 процентов или 50-65 процентов), в котором участки 22, 24 полудисковой формы, полуэллипсоидной формы или со скругленными краями располагаются на каждом конце укладки из плоских дисков 26. Диски 26 оптимально могут иметь толщину приблизительно 0,25 мм или выше до максимум 0,5 мм, чтобы максимизировать эффективность активации и минимизировать самоэкранирование от нейтронов во время активации. Криволинейные концевые участки 22, 24 оптимально могут иметь толщину приблизительно 0,5 мм в центре или до максимум 0,75 мм в центре, чтобы максимизировать эффективность активации и минимизировать самоэкранирование от нейтронов во время активации. Это формирует цилиндр с изогнутыми (или закругленными) краями (аналогично куполообразной возоидной или шилтоидной форме).An alternative embodiment of the
Шилтоид, название которого придумано заявителями и как показано на фиг. 8А, формируется посредством вращения восьмиугольника вокруг его вертикальной оси. Аналогично, возоид, название которого придумано заявителями и как показано на фиг. 8В, формируется посредством вписывания восьмиугольника в окружность, сохраняя чередующиеся стенки восьмиугольника, образующие вершину, днище и вертикальные боковые стороны, в то же время сохраняя круговые участки для остальных участков, и последующего вращения результирующей формы вокруг ее вертикальной оси. Хотя геометрия, показанная на фиг. 6, является менее сферической по форме, чем предпочтительные формы, она может иметь другие преимущества. Может стать возможным выполнение традиционных дисковых облучений, используя традиционную геометрию мишени облучения.A shiltoid, the name of which was invented by the applicants and as shown in FIG. 8A is formed by rotating an octagon around its vertical axis. Similarly, the name of the invented by the applicants and as shown in FIG. 8B is formed by inscribing the octagon into a circle, preserving the alternating walls of the octagon forming the apex, bottom, and vertical sides, while maintaining circular sections for the remaining sections, and subsequently rotating the resulting shape around its vertical axis. Although the geometry shown in FIG. 6 is less spherical in shape than the preferred form; it may have other advantages. It may be possible to perform conventional disk irradiations using the traditional geometry of the irradiation target.
Дополнительная альтернатива содержит использование пористого иридия, возможно, содержащего неактивируемую, низкоактивируемую или совместно активируемую спекаемую присадку или связующее вещество, такие как, но не ограничиваясь только ими, алюминий, ванадий, бор-10, кремний, фосфор, сера, углерод, бериллий, титан, никель, вольфрам или любой из их сплавов, таких как сплав DOP26 и их интерметаллические компаунды. Дополнительно, некоторые продукты, такие как платина-192 и осмий-192, могут создаваться in situ в качестве продукта β-распада иридия-192. В зависимости от конкретных пропорций элементов или физических состояний композита, компаунда или сплава, можно добиться варьирования степенями пластичности и сцепления. Конфигурации с пониженной пластичностью могут быть хрупкими, приводя в результате к излому вследствие напряжения. Конфигурации с более высокой пластичностью могут позволить композиту, компаунду или сплаву сжиматься, уплотняться или деформироваться в желаемую форму, такую как, например, но не ограничиваясь только этим, сфера или квазисфера.An additional alternative comprises the use of porous iridium, possibly containing an non-activated, low-activated or co-activated sintering additive or binder, such as, but not limited to, aluminum, vanadium, boron-10, silicon, phosphorus, sulfur, carbon, beryllium, titanium , nickel, tungsten or any of their alloys, such as DOP26 alloy and their intermetallic compounds. Additionally, some products, such as platinum-192 and osmium-192, can be created in situ as the β-decay product of iridium-192. Depending on the specific proportions of the elements or physical conditions of the composite, compound or alloy, varying degrees of ductility and adhesion can be achieved. Reduced ductility configurations can be brittle, resulting in a kink due to stress. Higher ductility configurations may allow the composite, compound or alloy to contract, compact, or deform to the desired shape, such as, for example, but not limited to, a sphere or quasisphere.
Дополнительно, при некоторых обстоятельствах измельчение с достаточным физическим воздействием может позволить иридию и таким присадкам, как алюминий или ванадий, связываться или быть связанными в сплаве (то есть, сплав формируется в промежуточных областях взаимного пересечения между частицами иридия и частицами присадок). Иридий холодного прессования с присадкой алюминия или ванадия может создавать в результате продукт с плотностью иридия меньше 100 процентов (за счет присутствия присадки и/или пористости).Additionally, under certain circumstances, grinding with sufficient physical impact may allow iridium and additives such as aluminum or vanadium to bind or be bound in the alloy (i.e., the alloy is formed in the intermediate regions of mutual intersection between the iridium particles and the additive particles). Cold pressed iridium with an aluminum or vanadium additive can result in a product with an iridium density of less than 100 percent (due to the presence of the additive and / or porosity).
Более того, может выполняться жидкое спекание, используя жидкую присадку, такую как, но не ограничиваясь только этим, алюминий, нагретый выше его точки плавления, который может плавиться in situ, или выливаться в объем микросфер иридия, давая в результате продукт с плотностью иридия меньше 100 процентов (за счет присутствия присадки). Жидкая присадка затвердевает при пониженной температуре и удерживает на месте микросферы иридия. В некоторых вариантах осуществления микросферы или микрогранулы могут обеспечиваться в едином слое, связанном с алюминием или ванадием или другим совместимым связующим металлом низкой плотности, чтобы формировать диск 18 из связанных микросфер или микрогранул 40 низкой плотности (смотрите фиг. 7), которые могут активироваться, используя традиционные мишени для облучения дисков, укладываемых друг на друга после активации и затем сжимаемых, уплотняемых или как-либо иначе деформируемых, чтобы сформировать вставку сферического или квазисферического источника.Moreover, liquid sintering can be carried out using a liquid additive, such as, but not limited to, aluminum heated above its melting point, which can melt in situ, or be poured into the volume of iridium microspheres, resulting in a product with a
Дополнительные варианты осуществления содержат прессование иридия в форме наночастиц (иногда упоминаемого как "черный иридий" (iridium black)), что ведет в результате к аморфному (некристаллическому продукту с плотностью иридия в диапазоне 30-50%, но более типично около 35 процентов по сравнению с традиционным твердым иридием. Аналогично, иридий и алюминий, оба в форме наночастиц, могут смешиваться и нагреваться, чтобы получить эффект сцепления между частицами, и затем прессоваться в диск.Additional embodiments comprise compressing iridium in the form of nanoparticles (sometimes referred to as “iridium black”), resulting in an amorphous (non-crystalline product with an iridium density in the range of 30-50%, but more typically about 35 percent compared to with traditional solid iridium Similarly, iridium and aluminum, both in the form of nanoparticles, can be mixed and heated to obtain the adhesion effect between the particles, and then pressed into a disk.
Куполообразный (дискообразный) диск для сплавов, компаундов или других композитов иридия, содержащих пористый иридий, может облегчить сжатие, уплотнение или деформацию в квазисферы внутри активной вставки, как показано на фиг. 4А, 5А и 5В.A domed (disk-shaped) disk for alloys, compounds or other iridium composites containing porous iridium can facilitate compression, compaction or deformation into quasispheres inside the active insert, as shown in FIG. 4A, 5A and 5B.
В случаях, когда частично спеченный или спрессованный пористый иридий низкой плотности чрезмерно хрупок, чтобы обращаться с ним без риска излома или эрозии поверхностей, диски могут скрепляться вместе, используя мягкие пленочные металлы (такие как, но не ограничиваясь только этим, алюминий, титан или ванадий или другие обычно неактивируемые или низкоактивируемые сплавы). Другие варианты могут содержать плавление лазером, спекание или связывание поверхностей дисков, аналогично процессу лазерного гравирования цельного круга, который может уплотнять и упрочнять поверхность диска. Эти куполообразные (дискообразные) диски могут в дальнейшем спрессовываться, сжиматься или деформироваться в сферические или квазисферические формы для использования в активной вставке, как показано на фиг. 5А и 5В.In cases where partially sintered or pressed low-density porous iridium is excessively brittle to handle without risk of fracture or surface erosion, discs can be bonded together using soft film metals (such as, but not limited to, aluminum, titanium or vanadium or other generally non-activated or low-activated alloys). Other options may include laser melting, sintering or bonding of the surfaces of the disks, similar to the laser engraving of a solid circle, which can seal and harden the surface of the disk. These dome-shaped (disk-shaped) disks can subsequently be compressed, compressed or deformed into spherical or quasispherical shapes for use in an active insert, as shown in FIG. 5A and 5B.
Дополнительные варианты осуществления иридия пониженной плотности могут быть получены посредством технологии трехмерной печати, используя резервуар или ложе для порошка иридия, сплава иридия, композитных частиц и/или связующего вещества. Такой процесс может дополнительно содержать последующее выжигание связующего вещества.Additional embodiments of reduced density iridium can be obtained by 3D printing using a reservoir or bed for iridium powder, an iridium alloy, composite particles and / or a binder. Such a process may further comprise subsequent burning of the binder.
Таким образом, несколько вышеупомянутых задач и преимуществ достигаются наиболее эффективным образом. Хотя здесь были подробно раскрыты и описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, следует понимать, что настоящее изобретение никоим образом этим не ограничивается.Thus, several of the above objectives and advantages are achieved in the most efficient manner. Although preferred embodiments of the invention have been disclosed and described in detail here, it should be understood that the present invention is in no way limited to this.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201662378881P | 2016-08-24 | 2016-08-24 | |
US62/378,881 | 2016-08-24 | ||
PCT/US2017/033508 WO2017205202A1 (en) | 2016-05-24 | 2017-05-19 | Low density spherical iridium source |
USPCT/US2017/033508 | 2017-05-19 | ||
PCT/US2017/050425 WO2018084929A1 (en) | 2016-08-24 | 2017-09-07 | Low density porous iridium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2716280C1 true RU2716280C1 (en) | 2020-03-11 |
Family
ID=62076398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141276A RU2716280C1 (en) | 2016-08-24 | 2017-09-07 | Porous low density iridium |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3504717B1 (en) |
KR (1) | KR102479235B1 (en) |
PL (1) | PL3504717T3 (en) |
RU (1) | RU2716280C1 (en) |
WO (1) | WO2018084929A1 (en) |
ZA (1) | ZA201807934B (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3924982A1 (en) * | 2019-02-11 | 2021-12-22 | QSA Global Inc. | Low density iridium and low density stacks of iridium disks |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19824689C1 (en) * | 1998-06-03 | 1999-10-21 | Heraeus Gmbh W C | Iridium-containing molding useful as a gamma radiation source e.g. for weld seam radiography and cancer treatment |
RU2152096C1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-06-27 | Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов | Gamma-ray source manufacturing process |
RU95166U1 (en) * | 2010-01-19 | 2010-06-10 | Закрытое Акционерное Общество "Уральские Инновационные Технологии" (ЗАО "УРАЛИНТЕХ") | GAMMA RADIATION BASE FOR THE CORE OF THE IRIDIUM-BASED GAMMA RADIATION |
WO2015175326A1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-19 | Illinois Tool Works Inc. | Device and method for enhanced iridium gamma radiation sources |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2394727A (en) | 1944-12-27 | 1946-02-12 | Carboloy Company Inc | Method for making small metallic spheres |
US6547816B1 (en) * | 1999-07-12 | 2003-04-15 | Civatech Corporation | Formable integral source material for medical devices |
NL1023613C2 (en) | 2003-06-06 | 2004-12-07 | Nrg | Method for manufacturing a gamma radiation source. |
-
2017
- 2017-09-07 PL PL17772163T patent/PL3504717T3/en unknown
- 2017-09-07 WO PCT/US2017/050425 patent/WO2018084929A1/en unknown
- 2017-09-07 EP EP17772163.6A patent/EP3504717B1/en active Active
- 2017-09-07 KR KR1020187037270A patent/KR102479235B1/en active IP Right Grant
- 2017-09-07 RU RU2018141276A patent/RU2716280C1/en active
-
2018
- 2018-11-23 ZA ZA2018/07934A patent/ZA201807934B/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19824689C1 (en) * | 1998-06-03 | 1999-10-21 | Heraeus Gmbh W C | Iridium-containing molding useful as a gamma radiation source e.g. for weld seam radiography and cancer treatment |
RU2152096C1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-06-27 | Государственный научный центр - Научно-исследовательский институт атомных реакторов | Gamma-ray source manufacturing process |
RU95166U1 (en) * | 2010-01-19 | 2010-06-10 | Закрытое Акционерное Общество "Уральские Инновационные Технологии" (ЗАО "УРАЛИНТЕХ") | GAMMA RADIATION BASE FOR THE CORE OF THE IRIDIUM-BASED GAMMA RADIATION |
WO2015175326A1 (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-19 | Illinois Tool Works Inc. | Device and method for enhanced iridium gamma radiation sources |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20190085849A (en) | 2019-07-19 |
KR102479235B1 (en) | 2022-12-19 |
WO2018084929A1 (en) | 2018-05-11 |
ZA201807934B (en) | 2019-08-28 |
WO2018084929A8 (en) | 2019-02-14 |
EP3504717A1 (en) | 2019-07-03 |
EP3504717B1 (en) | 2020-05-27 |
PL3504717T3 (en) | 2021-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109923619B (en) | Low density porous iridium | |
KR102391334B1 (en) | Device and method for enhanced iridium gamma radiation sources | |
RU2716280C1 (en) | Porous low density iridium | |
RU2013147283A (en) | NUCLEAR FUEL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
US11017911B2 (en) | Low density porous iridium | |
US6875377B1 (en) | Gamma radiation source | |
KR20210124288A (en) | Low-density stacks of low-density iridium and iridium disks | |
RU2467411C1 (en) | Nanostructured nuclear fuel pellet (versions) and nuclear reactor fuel element (versions) | |
KR101677921B1 (en) | cemented carbide apparatus using press die and punch of manufacturing bottle cap and manufacturing method thereof | |
JP2761511B2 (en) | Diamond sintered body composed of ultrafine particles and method for producing the same | |
JP2764044B2 (en) | Diamond sintered body composed of ultrafine particles and method for producing the same | |
US11872410B2 (en) | Strontium sealed source | |
RU2459289C1 (en) | Method for obtaining nuclear fuel pellets based on uranium dioxide | |
CN114531917A (en) | Strontium sealed source | |
RU2524689C2 (en) | Method of making neutron moderator and reflector units of nuclear reactor | |
JPS5857258A (en) | Manufacture of electrode plate for lead storage battery | |
DE1961768A1 (en) | Cobalt rhenium energy source | |
IL29051A (en) | Isotopic thermal power source with integral moderator |