УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК G21H5/00 

Изобретение относится к стационарным облучающим устройствам и предназначено для радиационного обеззаражива- ния сточных вод.

В общем виде любая установка такого рода содержит рабочую камеру с источниками ионизирующих излучений, в которую подается облучаемое вещество, и био- логическую защиту. В качестве источников излучения применяются радионуклиды цезий - 137 или кобальт - 60 в зависимости от назначения установки.

Подземное размещение рабочей камеры установки ведет к снижению расходов на биологическую защиту. Однако при этом возникают серьезные проблемы, связанные с заменой отработавших источников излучения на новые.

Известна установка для облучения текучих материалов [1], состоящая из бетонного резервуара, закрываемого крышкой, ограничивающей камеру облучения, в которой размещены источники излучения. Камера облучения с цилиндрическим сечением разбита на два пространства с помощью коаксиально расположенной цилиндрической перегородки. Перегородка состоит из двух коаксиальных труб, между которыми организованы продольные каналы для размещения источников излучения в виде стержней. Эти каналы закрыты сверху пробками. В верхней области перегородки помещается трехкрылый пропеллер, обеспечивающий циркуляцию облучаемого материала поочередно через оба пространства камеры. В бетонном резервуаре имеются трубопроводы для подвода облучаемого материала в камеру и для вывода из нее облученного материала.

Для замены стержневых источников необходимо проделать следующие действия. После выпуска облученной жидкости, камера промывается водой. Затем выпускной клапан закрывается, и бетонный резервуар доверху заполняется водой, после чего крышка приподнимается. Использованные источники достаются из перегородки с помощью манипулятора и предварительно вставляются в пустые трубки магазинов, вставленные в камеру. Затем освобожденная перегородка удаляется из камеры для осмотра, отработанные источники в магазинах заменяются на новые, и после возвращения проконтролированной перегородки в резервуар ее каналы заряжаются новыми источниками.

Недостатком установки является то, что процесс замены источников долговременный и трудоемкий, при этом установка находится в нерабочем состоянии, что снижает ее производительность.

Известна установка для облучения жидкого шлама [2], содержащая размещенную в бетонном корпусе камеру облучения, закрытую защитной крышкой. Камера облучения содержит в себе топливный элемент в виде спиралеобразного канала, в стенках которого установлены приемные трубки для размещения источников излучения. Верхний и нижний торцы топливного элемента закрыты крышками, ограничивающими спиралеобразный канал в осевом направлении. Имеются трубопроводы для подачи и вывода обрабатываемого материала. Топливный элемент установлен с возможностью вращения.

Чтобы сменить источники излучения, сначала очищают камеру, заставляя циркулировать там воду, запущенную по впускной трубе и выпущенную по выпускному трубопроводу. Затем заполняют камеру водой, крышку с помощью подъемного крана поднимают и убирают, на ее место устанавливают приемное устройство, в которое с помощью манипуляторов загружают из каналов топливного элемента отработанные источники излучения, затем достают топливный элемент, проверяют, устанавливают на место и заправляют его новыми источниками излучения. После чего извлекают контейнер и устанавливают крышку. Установка готова к работе.

Недостатком этого устройства также является сложность процесса замены источников и низкая производительность.

Прототипом выбрана установка для облучения жидкости [3], содержащая рабочую камеру, облучатель, состоящий из отдельных трубок с источниками излучения, защитную крышку, в которой выполнен канал для ввода и удаления источников излучения, градуировочный круг, на котором расположены входы трубок, устройство для подъема облучателя вместе с градуировочным кругом, механизм вращения защитной крышки, уплотнители. В рабочем положении облучатель вместе с градуировочным кругом поднимается, при этом входы трубок поджимаются к нижней стороне крышки через уплотнители, что препятствует попаданию жидкости в трубки. При необходимости замены источников излучения камеры освобождается от жидкости, облучатель опускается, крышка поворачивается до совмещения канала с выходами трубок, и через канал с помощью специальных приспособлений осуществляется либо изъятие отработанных источников, либо дозагрузка новых.

Недостатком устройства является пониженная надежность из-за наличия механизма подъема и опускания облучателя, а также пониженная производительность из-за необходимости останавливать работу установки для обеспечения эффективной работы облучателя.

Решаемой задачей является повышение надежности и производительности установки.

Для решения поставленной задачи в установку для облучения жидкости, содержащую рабочую камеру, в которой размещен облучатель, состоящий из отдельных трубок с источниками излучения, и защитную крышку, введены технологические трубки, соединенные одним концом с входами трубок облучателя, в защитной крышке выполнены изогнутые сквозные каналы для размещения технологических трубок, при этом отверстия выхода технологических трубок на поверхность защитной крышки закрыты пробками и расположены между направляющими, на которых установлены металлические салазки со сквозным отверстием и центрирующим пояском для установки контейнера с источниками излучения.

Кроме того, в режиме эксплуатации область выхода технологических трубок на поверхность защитной крышки вместе с салазками закрыта кожухом с замковым блокировочным устройством.

Кроме того, с целью удлинения срока службы облучателя, рабочая камера содержит закрытую камеру-водовод в виде прямоугольного короба-змеевика с трубо- проводами для подачи и вывода облучаемой жидкости, а трубки облучателя размещены вертикально в плоскости между встречными секциями короба-змеевика.

Кроме того, с целью охлаждения элементов облучателя восходящим потоком воздуха, в нижней части трубок выполнены отверстия, а участки технологических трубок в зоне над облучателем выполнены перфорированными.

Повышение надежности обусловлено тем, что в рабочей камере, доступ в которую затруднен, отсутствуют подвижные механизмы, что, в свою очередь, снижает вероятность радиационной аварии в результате отказа подвижных механизмов. Отсутствие необходимости изменять положение облучателя при его загрузке-разгрузке позволяет по заданному графику осуществлять циклическую дозагрузку трубок облучателя новыми источниками излучения без прерывания работы установки, что существенно увеличивает производительность установки.

Наличие защитного кожуха, закрытого блокировочным замком, в зоне загрузки облучателя исключает возможность несанкционированного действия с облучателем.

Дополнительным преимуществом является то, что, благодаря наличию камеры-водовода в рабочей камере, т.е. вынесению облучателя из зоны течения обрабатываемой жидкости - "сухой облучатель", исключается возможность появления отложений, осадков на поверхности трубок облучателя. Это, с одной стороны, исключает потери мощности облучателя, а с другой стороны, повышает срок службы облучателя, так как в этом случае трубки облучателя не подвергаются химическому воздействию жидкости.

Наличие "сухого" облучателя позволяет использовать для его охлаждения восходящие потоки воздуха, входящие через отверстия в нижней части трубки и выходящие через отверстия в боковых стенках прямолинейных участков трубок облучателя.

На фиг. 1 приведен общий вид заявляемой установки, на фиг. 2 - разрез фиг. 1 по А-А, на фиг. 3 - разрез фиг. 1 по Б-Б, конструкция трубки облучателя; на фиг. 4 - вид на фиг. 3 по стрелке В.

Установка для облучения жидкости содержит размещенную под землей рабочую камеру 1 с облучателем 2, состоящим из отдельных трубок 3 с источниками излучения 4. В конкретном варианте выполнения облучатель 2 размещен между встречными секциями камеры - водовода 5 с подводящим трубопроводом 6 и отводящим трубопроводом 7. Рабочая камера 1 закрыта защитной крышкой 8, установленной на выступах боковых стенок рабочей камеры 1. В крышке 8 выполнены изогнутые каналы 9, в которых размещены изогнутые части технологических трубок 10, имеющих также прямолинейные участки между трубками облучателя 2 и защитной крышкой 8. Толщина и материал защитной крышки 8 выбирается исходя из условий обеспечения безопасности в рабочем помещении, а радиус изгиба каналов в защитной крышке не должны препятствовать свободному перемещению через них источников излучения. На верхней поверхности защитной крышки 8 выходы технологических трубок 10 размещены между направляющими 11 и закрыты пробками 12. В конкретном варианте выполнения направляющие 11 расположены прямолинейные. На направляющих 11 установлены металлические салазки 13. На салазках 13 имеется центрирующий поясок 14 для установки контейнера 15, а в днище выполнено сквозное отверстие 16, совмещенное с отверстием в днищем контейнера 15. В конкретном варианте исполнения установки выходы технологических трубок 9 образуют два параллельных прямолинейных ряда. В режиме эксплуатации установки обе области выхода технологических трубок вместе с салазками 13 закрыты кожухами 17 с замковым блокирующим устройством 18.

В конкретном варианте выполнения камера-водовод 5 установки представляет собой два соединенных между собой прямоугольных короба с лабиринтным каналом для жидкости и пазом между коробами для размещения облучателя.

Облучатель 2 выполнен в виде решетки из трубок облучателей 3. В нижнем конце трубок имеются отверстия 19. Боковая поверхность технологических трубок 10 в зоне над облучателем перфорирована отверстиями 20.

Установка работает следующим образом.

В режиме эксплуатации поток сточных вод поступает по трубопроводу 6 в камеру-водовод 5 и несколько раз благодаря конструкции камеры проходит относительно облучателя 2, излучение которого рассредоточено в плоскости между секциями камеры 5. Облученная жидкость выходит из камеры по трубопроводу 7. Мощность дозы облучателя 2 зависит от количества заряженных трубок 3 и от количества источников излучения 4 в отдельных трубках. С течением времени эксплуатации установки мощность излучения уменьшается. Для сохранения эффективности облучающего эффекта достаточно осуществить дозарядку облучателя новыми источниками излучения по заранее разработанному регламенту.

Дозарядка установки производится без прерывания процесса облучения жидкости. Для дозарядки снимается защитная крышка 17 после предварительного открытия замкового устройства 18. С отверстия технологического канала, соответствующего трубке облучателя, которая должна быть заряжена источниками ионизирующего излучения, снимается пробка 12 и к этому отверстию перемещением салазок 13 подводится сквозное отверстие 16.

Салазки 13 фиксируются. На салазки 13 с помощью крана 21 устанавливают транспортный контейнер 15, имеющий донное отверстие для выгрузки источников излучения. С помощью щупа-штанги проверяется соосность отверстий контейнера 15, салазок 13 и технологической трубки 10. С помощью механизма, имеющегося в контейнере 15, источник излучения направляется в образовавшийся канал и падает в облучатель 2. Источник излучения в облучатель может быть перемещен также и с помощью специального цангового захвата, который применяется для перемещения источника излучения из облучателя в транспортный контейнер при разрядке установки. Изгиб каналов 10 в защитной крышке 8 препятствует выходу излучения из облучателя 2 в рабочее помещение через технологические каналы 9.

Гамма-источники из кобальта-60 и цезия-137, используется в установках, являются также источниками тепловыделения. Для нормальной безаварийной работы установки требуется охлаждение трубок 3 облучателя 2 и источников излучения 4. В предлагаемой установке охлаждение осуществляется восходящим потоком, затекающим через донные отверстия 19 трубок 3. Воздушный поток, обтекая источники излучения 4, охлаждает их и стенку трубок 3 облучателя и вытекает в рабочую камеру 1 через отверстие 20 в боковой поверхности технологических трубок 9.

Использование: в области ядерной техники, экологии. Сущность изобретения: установка содержит рабочую камеру 1, в которой размещены камера-водовод 5 и облучатель 2, состоящий из отдельных трубок. Камера 1 закрыта защитной крышкой 8 с изогнутыми каналами 9, в которых размещены технологические трубки 10, соединяющие входы трубок облучателя 2 с верхней поверхностью защитной крышки 8. В области выхода технологических трубок на поверхность выполнены направляющие 11, на которых установлены салазки 13 с контейнером 15. Источники излучения доьавляются в трубки облучателя через отверстие 16, совмещенное с выгрузочным отверстием в контейнере 15 и с выходом соответствующей технологической трубки. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ, содержащая рабочую камеру, в которой размещен облучатель, состоящий из отдельных трубок с источниками излучения, и защитную крышку, отличающаяся тем, что в защитной крышке выполнены изогнутые сквозные каналы по числу трубок облучателя, в изогнутых сквозных каналах размещены технологические трубки, соединенные одними концами с входами трубок облучателя, а другими выведенные на поверхность защитной крышки с размещенными на ней направляющими, на которых установлены металлические салазки со сквозным отверстием в днище и центрирующим пояском для установки контейнера с источниками излучения, при этом отверстия технологических трубок на поверхности защитной крышки расположены между направляющими. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена кожухом с замковым блокировочным устройством, который размещен с возможностью закрывания области выхода технологических трубок на поверхность защитной крышки. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что рабочая камера дополнительно содержит закрытую камеру-водовод в виде двух соединенных между собой прямоугольных коробов с лабиринтным каналом для жидкости и пазом между ними для размещения облучателя. 4. Установка по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что в нижней части трубок облучателя выполнены отверстия, а боковая поверхность технологических трубок в зоне между облучателем и защитной крышкой выполнена перфорированной.