Устройство для низкотемпературного облучения Советский патент 1987 года по МПК G21H5/00 G21K5/00 

, Изобретение относится к области радиационной техники, а более конкретно - к устройствам для использования излучения от радиоактивных источников, и может быть применено в радиационной физике, химии, биологии и материаловедении, преимущественно при проведении испытаний и исследований в горизонтальных каналах атомных реакторов .Известны устройства дан облучения различных объектов в каналах атомных реакторов при низких температурах. Недостатки таких устройств связаны с рядом причин: ограниченностью выбора слабоактивирующихся материалов для изготовления криосталов; необходимостью сооружения дополнительной защиты, что удлиняет и усложняет ком муникации; ограниченностью выбора ох лаждающих жидкостей. Например, приме нение в канал-криостатах такого дешевЬГо и доступного хладагента, как технический жидкий азот (содержание кислорода более 0,1%), недопустимо из-за превращения примесного кислорода в озон, образования и накоплени взрывоопасных продуктов. Специфика проведенйя облучений на атомных реак- 30

торах требует от низкотемпературных устройств не только достижения минимальной температуры облучаемого объекта, но и возможности проведения длительных облучений, надежности и взрывобезопасности, простоты в эксплуатации .

Известны устройства, использующие в качестве хладагента очищенный жидкий или газообразный азот. К устройствам, например, относится низкотемпературная петля на горизонтальном канале атомного реактора. Устройство содержит вакуумированный каналкриостат, линию подачи газообразного гелия с системой очистки, экранный газовод, те.плообменник, находящийся вне зоны интенсивного излучения и погружённый в ванну с жидким техническим азотом. Газообразный гелий, охлаждающий облучаемый объект и элементы конструкции, циркулирует в замкнутом контуре, а изменение температуры достигается за счет изменения расхода циркулирующего гелия.Устройство является сложным, так как содержит линии очистки газа, теплообменники, компрессоры. Другим его недостатком является возможность накопобразного азота и канал-криостат,состоящий из внутренней рабочей камеры и внешнего кожуха, рабочая камера канал-криостата в ее части, находящей5 ся вне зоны интенсивного облучения, снабжена средством для создания газожидкостной, смеси технического азота. На фиг. 1 показана схема устройства для низкотемпературного облуче0 ния с размещением канал-криостата при проведении низкотемпературного облучения в горизонтальном канале атомного реактора; на фиг. 2 схематически изображен канал-криостат.

5 Канал-криостат 1 помещен в горизонтальный канал атомного реактора 2 таким образом, чтобы облучаемый объект был приближен к активной зоне атомного реактора 3. Сосуды 4 для жидкого хладагента (технический азот) соединены линией подачи 5, проходящей через биологическую защиту 6 с каналкриостатом. Канал-криостат содержит внешний кожух 7 и внутреннюю рабочую

5 камеру 8, которая в ее удаленной от зоны интенсивного облучения части снабжена средством для создания газожидкостной смеси технического азота 9, например, дроссельным вентилем. ления в системе радиоактивного трития. Устройство не гарантировано от взрьшов, поскольку при неполадках в системе очистки или частичной разгерметизации канал-криостата в контурах прямого и обратного токов газа возможно накопление взрьшоопасных продуктов радиолиза воздуха; Наиболее близким устройством к изобретению является канал-криостат проточного типа, в котором охлаждение облучаемого объекта осуществляют газообразным азотом. Это устройство для низкотемпературного облучения содержит линию подачи газообразного азота и канал-криостат, состоящий из внутренней рабочей камеры и внешнего кожуха. Это устройство более взрьшобезопасно, но в нем не обеспечивается достаточно низкая температура облучения. Другим его недостатком является большой расход хладагента. Цель изобретения - понижение температуры облучения при одновременном обеспечении взрывобезопасности. Цель достигается тем, что в устройстве для низкотемпературного облучения, содержащем линию подачи газоПередняя часть рабочей камеры, находящаяся В зоне интенсивного облучения,, размещена в сосуде Дьюара, выполненном из слабоактивирующегося материала, например., чистого кварца. Дно рабочей камеры и фильтры 10 тепловых нейтронов и гамма-излучения имеют перфорацию. Внешний кожух и рабочая камера отделены друг от друга теплоизоляцией 11, но.соединены центрующей втулкой, в которой вырезаны отверстия, йвляющиеся выходом многоходового экранного газовода. Отверстия размещены на уровне входа спецвентиляции 12 горизонтального канала атомного реактора (фиг. 1). Облучаемый объект 13 помещается внутри рабочей камеры.

Устройство работает следующим образом.

Пары технического азота из сосуда 4 проходят под давлением через линию подачи 5 и, через средство для создания газожидкостной смеси технического азота 9, попадают в рабочую кймеру 8. Поскольку газ имеет температуру, близкую к точке кипения жидкого азота, и ниже температуры инверсии. то проходя в рабочую камеру, газ ожи- зо при

жается и охлаждение облучаемого объ-: екта осзпдествляется газожидкостной смесью технического азота, которая непрерывно сменяется в рабочей камере благодаря системе отверстий в камере и газоводе. Средство для создания газожидкостной смеси техничес- кого азота 9 размещаетгся непосредственно перед концевой пробкой рабочей камеры, что препятствует возникновению застойных елоев-смеси. Наличие перфорации в рабочей камере в фйльТpax, а также выполнение выхода многоходового экранного газовода в виде системы отверстий позволяет быстро отводить продукты радиолйза техйического азота из устройства в спецвён гиляцию атомного реактора. Изменение температуры охлаждаемого объекта осуществляют, меняя давЯёййе газа в линии подачи. Пробка рабочей камеры может быть снабжена герметичным разъемом, что позволяет проводить йзмерения свойств исследуемь1х ма ер йалов в процессе облучения.

Кожух канал-криостата был изготовлен из алюминиевой трУбы марки АД диаметром 90 мм, длиной 3 м. Внутри ко жуха размещена рабочая камера - алюминиевая труба диаметром 54 мм.Трубы соосны. Кожух и рабоча-я KaweiJa соединены втулкой, в Кот брдй йфбйейаны Q,,верстия сйеЦй а31 ьнбй форйы для отвода отработанной газожидкостной сйеси технического -азота в спёцзвёИтйУгя15йюа томного реактора. Раббчйя Байера размещена в кварцевом сосуйе Дъ1Ьа.ра (диаметр 80 мм, длийа 1,5 и). Ййры азота из ТРЖК-4М по гибкому хладопроводу сйййфонйого типа под давлением 2,5-3 атм. подводились в каналкриостат. При входе s Шбч кйкгеру канал-криостата проиех эдийЪ частичное озкижение газа. В течёййе недельного цикла непрерьшного облучения

бочей камере поддерживалась температура 80 К. Расход азота составлял 15-20 кг/ч. После облучения контейне с образцами перегружался в жидкий азот практически без отогрева.

Опыт эксплуатации установки показал, что сочетание в ней средства для создания газожидкостной смеси технического азота и многоходового экранного газовода, вьшолненного в виде разомкнутого теплообменника с отверстиями, обесйёчйвает.надежную, взрывобезопасную работу устройства с эффективностью охлаждения облучаемых объектов не хуже, чем в лучших аналогах, например, в канал-криостатах конденсационного типа. мощности реактора 3,2 МВт в ра

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОВЛУЧЕНИЯ, содержащее линию , подачи газообразного азот-а и каналкриостат, состоящий из внутренней рабочей камеры и внешнего кожуха, о тличающееся тем, что, с целью понижения температуры облучения при одновременном обеспечении взрывобезопасности, рабочая камера каналакриостата в ее части, находящейся ,вне зоны интенсивного облучения,снабжена средством для создания газожидкостной смеси технического азота. (Л