ШЛАНГОВЫЙ ГАММА-ДЕФЕКТОСКОП Российский патент 2024 года по МПК G01N23/18 

Изобретение относится к области исследования материалов без их разрушения направленным потоком проникающего гамма-излучения с регистрацией макроструктуры детектором, а именно к гамма-дефектоскопии.

Известны шланговые гамма-дефектоскопы переносного класса, источник излучения которых дистанционно доставляется из положения хранения блока биологической защиты в зону просвечивания по ампулопроводу для неразрушающего контроля объектов потоком направленного проникающего излучения, например, устройства, содержащие в срединной части блока защиты, оснащенного тупиковым либо криволинейным S-образным каналом, подвижный гибкий держатель радионуклидного источника излучения и выполненный на основе упругоэластичного зубчатого троса механизм его перемещения в зону контроля по ампулопроводу. (Майоров А.Н. и др. Радиоизотопная дефектоскопия (методы и аппаратура) М., Атомиздат, 1976, с. 70).

Известен также шланговый гамма-дефектоскоп, оснащенный блоком защиты с аксиальным каналом и обтюратором барабанного типа, при дискретном повороте которого на 180°, укрепленный к гибкому держателю источник гамма-излучения может быть перемещен из положения хранения в положение просвечивания по ампулопроводу в тупиковый трубчатый наконечник упругоэластичным зубчатым тросом с выпуском неколлимированного пучка излучения на 4π. (Майоров А.Н. и др. Радиоизотопная дефектоскопия (методы и аппаратура) М., Атомиздат, 1976, с. 71).

Гамма-дефектоскопическая аппаратура переносного класса дистанционного радиографического контроля указанного типа с выпуском неколлимированного пучка излучения на 4π преимущественно предназначена для работ в критических условиях конструктивной стесненности и сложности доступа при монтаже и ремонте на объектах судостроения, химической, нефтегазовой и нефтеперерабатывающей промышленностей, а также в сфере атомной энергетики.

Известны близкие по назначению и конструктивному исполнению технические решения шланговой гамма - дефектоскопической аппаратуры, радиационная головка которой оснащена блоком защиты с аксиальным каналом, обтюратором, скрепленным с капсулой излучателя многозвенным держателем источника из материала, эффективно поглощающего излучение, механическим приводом держателя на основе упругоэластичного зубчатого троса и ампулопроводом, жестко соединяемым с коллиматором либо тупиковым тонкостенным трубчатым наконечником из легкосплавного материала на основе титана, скрепляемым с регулировочным штативом. (Декопов А.С. Универсальный шланговый гамма-дефектоскоп УНИГАМ 75/40Р. Вопросы атомной науки и техники, Серия: Техническая физика и автоматизация, вып. 61, 2006;

Декопов А.С., Михайлов С.В. и др. Параметрический ряд универсальных средств радиографического контроля серии «УНИГАМ Р», особенности конструктивной платформы, штатные радионуклидные излучатели. В мире НК, №3 том 24, 2021)

Наиболее близким и выбранным в качестве прототипа является гамма - дефектоскоп, включающий радиационную головку, корпус которой оснащен блоком защиты с каналом, содержащим скрепленный с капсулой излучателя многозвенный и шарнирно-соединенный держатель источника из материала, эффективно поглощающего излучение, дискретно-подвижный клиновидный обтюратор, механический привод перемещения держателя на основе упруго-эластичного зубчатого троса и ампулопровод с тупиковым трубчатым наконечником (Патент РФ №2428679, опубл. 10.09.2011, Бюл. 25)

Основными недостатками известных шланговых средств радиографического контроля, обеспечивающих в условиях конструктивной стесненности и ограниченности доступа через монтажные проемы в зону контроля дистанционную доставку излучателя по ампулопроводу исключительно в трубчатый наконечник, является совокупность факторов: избыточный шумовой вклад рассеяния мультинаправленного 4π пучка излучения, низкая чувствительность метода контроля, сниженная интенсивность потока излучения торцевой части цилиндрической капсулы излучателя с наилучшим размером фокального пятна активной части излучателя) и отсутствие средств визуализированного нацеливания геометрической оси торцового пучка гамма-излучения капсулы по центру объекта контроля, что негативно отражается на качестве регистрации макроструктуры объекта контроля вследствие множественных фоновых эффектов многократно рассеянного излучения от сопредельных конструктивных элементов, а также неоптимальных смещений зоны облучения за пределы «зоны интереса» и опасности повышения лучевых нагрузок на персонал и окружающую среду.

Адаптация конструктивной платформы шланговых гамма-дефектоскопов, технологически ориентированных на использование пучка излучения 4π, для визуализированного сопровождения направленности оси исключительно торцового пучка излучения рабочей поверхности капсулы излучателя относительно центральной точки обследуемого объекта является ключевой задачей предлагаемого технического решения и сопряжена с логической потребностью соразмерной количественной трансформации рабочих параметров геометрии мультинаправленного пучка излучения 4π.

Достигаемым при использовании предлагаемого устройства техническим результатом является прецизионная координация рабочего пучка излучения относительно объекта контроля, улучшение защитных свойств в критических условиях конструктивной стесненности минимизацией многократно рассеянного излучения, радиационных нагрузок на персонал и окружающую среду с одновременным повышением качества контроля.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в гамма-дефектоскопе шлангового типа, включающем в себя радиационную головку, корпус которой оснащен блоком защиты с каналом, содержащим скрепленный с капсулой излучателя многозвенный и шарнирно-соединенный держатель источника из материала, эффективно поглощающего излучение, дискретно-подвижный клиновидный обтюратор, механический привод перемещения держателя на основе упругоэластичного зубчатого троса и ампулопровод с тупиковым тонкостенным трубчатым наконечником, который с возможностью телескопических возвратно-поступательных перемещений пружинно заключен в полость оснащенного выходным окном концевого элемента композитного ампулопровода, выполненного с толщиной стенки не менее слоя половинного ослабления δ0,5 из вольфрама, фрагментарно двукратно локализующего геометрически избыточную компоненту МЭД пучка излучения 4π и конвертирующего интенсифицированный поток излучения преимущественно в направлении торцевой рабочей поверхности капсулы излучателя при ее доставке держателем в рабочее положение совместно с дискретно-подвижным трубчатым наконечником к выходному окну концевого элемента ампулопровода, шарнирно сопряженного с дискретно-поворотной магнитно фиксируемой в положении нацеливания прицельной рамкой, агрегатированной острофокусным лазерным визиром, ось которого совпадает с геометрической осью пучка ионизирующего излучения, а визуализированное сопровождение курсовой направленности траектории нацеливания реализуется оператором в ручном режиме исключительно в положении хранения радионуклидного излучателя совмещением точечной проекции острофокусного луча лазерного визира с ранее маркированным центром «зоны интереса» объекта контроля, причем прицельная рамка выполнена с возможностью автоматизированной экстракции из выпущенного реконструированного рабочего пучка излучения при механическом контакте конусообразного центратора прицельной рамки с торцом подвижного трубчатого наконечника, импортированного к выходному окну концевого элемента ампулопровода доставкой капсулы излучателя в положение экспонирования.

Указанный технический результат достигается и в том случае, когда дискретно-подвижный трубчатый наконечник выполнен составным: цилиндрическая трубчатая часть из вольфрама, а торцовая часть из титана. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить визуализацию траектории нацеливания оси реконструированного преимущественно в осевом направлении рабочей поверхности торца капсулы излучателя 4π пучка гамма-излучения оператором в ручном режиме относительно точечно обозначенного центра объекта контроля исключительно в положении хранения радионуклидного излучателя совмещением точечной проекции острофокусного луча адекватно юстированного лазерного визира, скрепленного с дискретно поворотной и магнитно фиксируемой в рабочем положении прицельной рамкой, с ранее маркированным центром объекта контроля, причем прицельная рамка шарнирно соединена с концевым элементом ампулопровода с возможностью автоматизированной экстракции из реконструированного рабочего пучка ионизирующего излучения в динамическом режиме доставки капсулы излучателя в рабочее положение к выходному окну концевого элемента ампулопровода совместно с трубчатым наконечником при его импульсном кинематическом контакте с конусообразным центратором прицельной рамки, а реконструирование исходного 4π пучка гамма-излучения реализуется избирательной пространственной локализацией параметров мощности экспозиционной дозы (МЭД) его геометрии и конвертированной интенсификации пучка преимущественно в осевом направлении рабочей поверхности торца капсулы излучателя при ее доставке шарнирно-соединенным держателем источника из вольфрама в рабочее положение в дискретно-подвижный тонкостенный трубчатый наконечник, пружинно-телескопически заключенный в полость оснащенного выходным окном концевого элемента композитного ампулопровода, выполненного с толщиной стенки не менее слоя половинного ослабления δ0,5 из вольфрама,

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 - схематично представлен общий вид шлангового гамма-дефектоскопа в состоянии хранения держателя источника и выпущенного острофокусного луча лазерного визира для визуализированного совмещении точечной проекции луча лазера с ранее маркированным центром объекта контроля;

На фиг. 2 и фиг. 3 (вид А1) - схематично представлено состояние шлангового гамма-дефектоскопа в завершающей фазе доставки держателем источника капсулы излучателя в трубчатый наконечник и заключительной фазе выпуска луча лазерного визира;

На фиг. 2 и фиг. 4 (вид А2) - схематично отображено состояние составных компонентов шлангового гамма-дефектоскопа при выпуске реконструированного пучка излучения и экстракции прицельной рамки лазерного визира.

Предлагаемое устройство включает в себя: радиационную головку 1, содержащую блок защиты 2, многозвенный держатель источника с капсулой излучателя 3 и клиновидный обтюратор 4, механический привод перемещения держателя источника 5 с транспортером на основе зубчатого троса 6, композитный ампулопровод 7, подпружиненный тупиковый трубчатый наконечник 8, телескопически заключенный в полость перфорированного выходным окном концевого элемента композитного ампулопровода 9, шарнирно сопряженного с магнитно фиксируемой в положении нацеливания поворотной прицельной рамкой 10, совмещенной с конусообразным центратором 11 и агрегатированной острофокусным лазерным визиром 12, коммутатор электропитания серии «Pogo Pin», либо «геркон» 13, элемент электропитания 14 и штатив ручной ориентации луча лазерного визира 15.

Устройство функционирует следующим образом.

Перечисленные составные компоненты устройства и средства детектирования, доставляют в зону контроля, базируют и монтируют согласно требованиям безопасности и Правил контроля относительно объекта контроля с учетом технологических возможностей прокладки композитного ампулопровода 9 через монтажные проемы и визуализированной координации направленного пучка излучения относительно центра объекта контроля на соответствующем фокусном расстоянии при магнитно зафиксированной оператором в положении нацеливания прицельной рамки 10.

Прецизионная регулировка курсовой направленности геометрической оси рабочего пучка гамма-излучения устройства осуществляется исключительно в положении хранения радионуклидного излучателя при магнитно фиксируемой в ручном режиме и координированной центратором 11 в положении нацеливания прицельной рамки 10, коммутирующей в фиксированном рабочем положении электропитание лазерного визира 12 от элемента 14 через систему «Pogo Pin», либо «геркон» 13, с выпуском острфокусного лазерного луча для визуализированного совмещения оператором точечной проекции луча с ранее обозначенным центром объекта контроля посредством штатива 15.

После визуализированной ориентации курсовой направленности геометрической оси рабочего пучка гамма-излучения относительно центра объекта контроля радиографический контроль реализуется оператором в алгоритме:

- деблокирование радиационной головки 1;

- доставка многозвенного держателя источника с капсулой излучателя 3 из положения хранения в блоке защиты 2 радиационной головки 1 с клиновидным обтюратором 4 зубчатым тросом 6 механического привода 5 по ампулопроводу 7 к выходному окну концевого элемента композитного ампулопровода из вольфрама 9 совместно с тупиковым дискретно-подвижным подпружиненным трубчатым наконечником 8 для экспонирования объекта контроля реконструированным пучком излучения преимущественно в направлении рабочей поверхности торца капсулы излучателя, а прицельная рамка 10 с лазерным визиром 12 вследствие механического взаимодействия конусообразного центратора 11 с торцом перемещенного трубчатого наконечника 8, автоматически смещается из зоны облучения выпущенного пучка гамма-излучения с одновременным отключением блока электропитания 14 лазерного визира 12 системой «Pogo Pin», либо «геркон» 13;

- экспозиция объекта контроля согласно технологическому регламенту контроля.

Предлагаемое устройство позволяет обеспечить функциональную адаптацию шланговой аппаратуры радиационного контроля для прецизионного позиционирования относительно центральной точки объекта контроля оператором в ручном режиме курсовой ориентации условной геометрической оси реконструируемого посредством избирательной локализации параметров мощности экспозиционной дозы (МЭД) пучка гамма-излучения 4π с конвертационно интенсифицированным потоком излучения преимущественно в осевом направлении торцевой рабочей поверхности капсулы излучателя, улучшения чувствительности метода контроля и исключения вероятности повышения радиационных нагрузок на персонал и окружающую среду.

Таким образом, предложенная совокупность конструктивных признаков необходима и достаточна для обеспечения заявленного технического результата.

Использование: для исследования материалов без их разрушения направленным потоком проникающего гамма-излучения. Сущность изобретения заключается в том, что гамма-дефектоскоп шлангового типа включает радиационную головку, корпус которой оснащен блоком защиты с каналом, содержащим скрепленный с капсулой излучателя многозвенный и шарнирно соединенный держатель источника из материала, эффективно поглощающего излучение, дискретно-подвижный клиновидный обтюратор, механический привод перемещения держателя на основе упругоэластичного зубчатого троса и ампулопровод с тупиковым трубчатым наконечником, при этом трубчатый наконечник с возможностью телескопических возвратно-поступательных перемещений пружинно заключен в полость оснащенного выходным окном концевого элемента композитного ампулопровода с толщиной стенки не менее слоя половинного ослабления δ0,5 из вольфрама, шарнирно сопряженного с дискретно-поворотной магнитно фиксируемой в положении нацеливания прицельной рамкой, агрегатированной острофокусным лазерным визиром, ось которого совпадает с геометрической осью пучка ионизирующего излучения, причем прицельная рамка выполнена с возможностью автоматизированной экстракции из рабочего пучка ионизирующего излучения при механическом контакте конусообразного центратора прицельной рамки с торцом трубчатого наконечника, телескопически импортированного к выходному окну концевого элемента ампулопровода при доставке капсулы излучателя в положение экспонирования. Технический результат: обеспечение возможности прецизионной координации рабочего пучка излучения относительно зоны контроля объекта, улучшение защитных свойств и повышение качества контроля. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гамма-дефектоскоп шлангового типа, включающий радиационную головку, корпус которой оснащен блоком защиты с каналом, содержащим скрепленный с капсулой излучателя многозвенный и шарнирно соединенный держатель источника из материала, эффективно поглощающего излучение, дискретно-подвижный клиновидный обтюратор, механический привод перемещения держателя на основе упругоэластичного зубчатого троса и ампулопровод с тупиковым трубчатым наконечником, отличающийся тем, что трубчатый наконечник с возможностью телескопических возвратно-поступательных перемещений пружинно заключен в полость оснащенного выходным окном концевого элемента композитного ампулопровода с толщиной стенки не менее слоя половинного ослабления δ0,5 из вольфрама, шарнирно сопряженного с дискретно-поворотной магнитно фиксируемой в положении нацеливания прицельной рамкой, агрегатированной острофокусным лазерным визиром, ось которого совпадает с геометрической осью пучка ионизирующего излучения, причем прицельная рамка выполнена с возможностью автоматизированной экстракции из рабочего пучка ионизирующего излучения при механическом контакте конусообразного центратора прицельной рамки с торцом трубчатого наконечника, телескопически импортированного к выходному окну концевого элемента ампулопровода при доставке капсулы излучателя в положение экспонирования.

2. Гамма-дефектоскоп по п. 1, отличающийся тем, что дискретно-подвижный тупиковый трубчатый наконечник выполнен составным из цилиндрической трубчатой части из вольфрама и торцевой части из титана.