Объемный источник гамма-излучения

Полезная модель относится к области ядерной техники и может быть использована при ведении процессов радиационной обработки проточных жидких, газообразных и порошкообразных веществ. Полезная модель позволяет значительно снизить стоимость источника, повысить эффективность его использования, значительно увеличить производительность облучающих установок, в которых применяются источники предлагаемой конструкции. С этой целью объемный источник гамма-излучения содержит герметичный корпус, выполненный в виде двух коаксиально расположенных и соединенных по торцам цилиндров, внутри которого размещены облученные в ядерном реакторе поглощающие элементы органа регулирования на основе европия. Поглощающие элементы установлены в держателе типа "беличье колесо". Корпус с одной стороны снабжен насадкой, внешний диаметр которой меньше диаметра внутреннего цилиндра корпуса, для соединения источников в гирлянды. Насадка снабжена устройством для транспортирования и установки источника в облучательном устройстве.

Полезная модель относится к области ядерной техники и может быть использована при ведении процессов радиационной обработки проточных жидких, газообразных и порошкообразных веществ.

Известны источники гамма-излучения различной конструкции и назначения. В общем виде источник гамма-излучения состоит из защитной оболочки и расположенной внутри нее активной части. Активная часть источника может иметь в зависимости от вида используемого радионуклида и назначения самую разнообразную форму в виде цилиндров, дисков, гранул, пластин и т.д.

Разнообразие конструкций оболочек источников зависит не только от вида используемого радионуклида, но и от его активности, области применения источников, их габаритов, требований к радиационно-физическим параметрам, условий эксплуатации. Источники гамма-излучения, как и сердечники, могут иметь форму стержней, дисков, пластин, сфер, игл, и другие конструкции. /В.П.Сытин, Ф.П.Теплов, Г.А.Череватенко. Радиоактивные источники ионизирующих излучений. М., Энергоатомиздат, 1984, с.4-6/.

Известен источник гамма-излучения (Патент РФ №2234155, G 21 G 4/04, опубл. БИ №22, 2004 г.), содержащий герметичный корпус, внутри которого размещены облученные в ядерных реакторах поглощающие элементы органа регулирования на основе европия. Поглощающие элементы в виде стержней размещены по треугольной решетке при условии соблюдения в каждом ряду постоянства отношения мощности экспозиционной дозы от стержня к удельной активности радионуклидов европия-152, 154 этого стержня в интервале 0,6-0,7.

Использование в активной части гамма-источника отработавших (облученных) поглощающих элементов органа регулирования ядерного реактора позволяет значительно снизить стоимость источника, т.к. эти элементы фактически представляют собой отходы, подлежащие утилизации.

Физические свойства европия позволяют увеличить срок эксплуатации источника до 25 лет, тем самым сократить эксплуатационные расходы и повысить безопасность установок для радиационной обработки, в которых эти источники используются.

Однако большой диаметр корпуса источника и плотное расположение в нем элементов создают условия для большого значения коэффициента поглощения излучения в конструкционном материале и радиоактивном веществе. Компактное расположение стержней в корпусе источника уменьшают рабочую поверхность источника, т.к. излучение у таких источников используется только с внешней стороны, что снижает эффективность работы источника.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому техническому решению является источник ионизирующего излучения на основе кобальта-60 (Патент РФ №2237938, G 21 G 4/00, опубл. БИ №28, 2004 г.), содержащий герметичный корпус, выполненный в виде двух коаксиально расположенных и соединенных по торцам цилиндров, установленных с зазором 2,4-3,2 мм., в котором размещен кобальт-60, при этом в верхней части корпус оснащен перфорированной насадкой для протока облучаемых материалов. Насадка снабжена головкой для транспортирования и подвески источника в облучательном устройстве. В нижней части источника предусмотрен хвостовик для фиксации его в облучательном устройстве.

Размещение радионуклида кобальта-60 в зазоре между двумя коаксиально расположенными цилиндрами при толщине 2,4-3,2 мм снижает самопоглощение до 2-3%. Конструкция источника, а именно, отверстие, образованное внутренним цилиндром корпуса, и перфорированная насадка обеспечивают проток облучаемого материала как снаружи, так и внутри

источника, тем самым увеличивается поверхность излучения за счет использования внутренней поверхности источника.

Недостатком таких источников является их высокая стоимость (цена за 1 Ки составляет 1-3,5 долларов США) и относительно небольшой период полураспада (5,27 года), что потребует замены источников при ведении длительных или непрерывных процессов, а это в свою очередь приведет к увеличению эксплуатационных расходов и снижению безопасности процессов радиационной обработки. Кроме того, зазор между цилиндрами позволяет использовать гранулированный кобальт в виде таблеток диаметром 1 мм, но эта конструкция не может быть использована для установки в корпус стержней поглощающих элементов, диаметр которых 11,0 мм при длине стержня 800 мм

Вышеуказанные недостатки устраняют тем, что объемный источник гамма-излучения, содержит герметичный корпус, выполненный в виде двух коаксиально расположенных и соединенных по торцам цилиндров, внутри которого размещены облученные в ядерном реакторе поглощающие элементы органа регулирования на основе европия.

Поглощающие элементы установлены в держателе типа "беличье колесо".

Корпус с одной стороны снабжен насадкой, внешний диаметр которой меньше диаметра внутреннего цилиндра корпуса, для соединения источников в гирлянды.

Насадка снабжена устройством для транспортирования и установки источника в облучательном устройстве.

Использование в активной части гамма-источника отработавших (облученных) поглощающих элементов органа регулирования ядерного реактора позволяет значительно снизить стоимость источника, т.к. эти элементы фактически представляют собой отходы, подлежащие утилизации.

Физические свойства европия позволяют увеличить срок эксплуатации источника до 25 лет, тем самым сократить эксплуатационные расходы и

повысить безопасность установок для радиационной обработки, в которых эти источники используются.

Размещение облученных в ядерном реакторе поглощающих элементов органа регулирования на основе европия в зазоре между двумя коаксиально расположенными цилиндрами снижает самопоглощение с 30-35% до 10-12%. Использование держателя типа "беличье колесо" обеспечивает дистанционирование поглощающих элементов, т.е. дополнительное снижение самопоглощения.

Конструкция источника, а именно, отверстие, образованное внутренним цилиндром корпуса, обеспечивает проток облучаемого материала как снаружи так и внутри источника, тем самым увеличивается поверхность излучения за счет использования внутренней поверхности источника.

Использование с одной стороны корпуса насадки, внешний диаметр которой меньше диаметра внутреннего цилиндра корпуса, позволяет при необходимости соединять источники в гирлянды.

Дополнение насадки устройством для транспортирования и установки источника в облучательном устройстве, не увеличивающим гидравлическое сопоотивление канала, обеспечивает различные способы транспортирования и крепления источника.

Совокупность существенных признаков в научной и технической литературе не обнаружена, следовательно, заявляемое решение соответствует критерию новизна.

На фиг.1 представлена схема продольного разреза объемного источника гамма-излучения.

На фиг.2 приведено поперечное сечение объемного источника гамма-излучения.

Корпус объемного источника гамма-излучения состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров, наружного (1) и внутреннего (2). Цилиндры герметично соединены кольцевыми фланцами (3) и (4). В зазоре между цилиндрами в держателе типа "беличье колесо" (5) размещены

облученные в ядерном реакторе поглощающие элементы органа регулирования на основе европия в виде стержней (6). Корпус с одной стороны снабжен насадкой (7), внешний диаметр которой меньше внутреннего диаметра внутреннего цилиндра (2) корпуса, для соединения источников в гирлянды. Насадка снабжена устройством для транспортирования и установки источника в облучательном устройстве (8).

В процессе работы источника обеспечивается проток облучаемого материала (жидкости, газа, порошка, взвеси порошка в газе-носителе и т.д.) вдоль наружного (1) и внутреннего (2) цилиндров, образующих корпус. Цилиндры изготавливаются из нержавеющей коррозионно-стойкой стали. При использовании поглощающих элементов диаметром 11,0 мм наружный диаметр источника составляет 91 мм, диаметр отверстия, образованного внутренним цилиндром корпуса, равен 38,0 мм. При этом площадь излучения гамма квантов увеличивается примерно на 40%. Из-за снижения коэффициента самопоглощения интенсивность потока увеличивается еще в 3-3,5 раза. Все это позволяет повысить эффективность использования источника, значительно увеличить производительность облучательных установок, в которых применяются источники предлагаемой конструкции.

1. Объемный источник гамма-излучения, содержащий герметичный корпус, выполненный в виде двух коаксиально расположенных и соединенных по торцам цилиндров, внутри которого размещены облученные в ядерном реакторе поглощающие элементы органа регулирования на основе европия.

2. Источник по п.1, характеризующийся тем, что поглощающие элементы установлены в держателе типа "беличье колесо".

3. Источник по п.1, характеризующийся тем, что корпус с одной стороны снабжен насадкой, внешний диаметр которой меньше диаметра внутреннего цилиндра корпуса, для соединения источников в гирлянды.

4. Источник по п.1, характеризующийся тем, что насадка снабжена устройством для транспортирования и установки источника в облучательном устройстве.