Источник гамма-излучения

 

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано в гамма-установках для радиационной обработки материалов. Технический результат - изобретение позволяет снизить стоимость источника и эксплуатационные расходы при ведении процессов полимеризации синтетических материалов, обеззараживания сточных вод и т.п. Активная часть источника содержит, по крайней мере, один поглощающий элемент органа регулирования ядерного реактора на основе европия, облученный в ядерном реакторе до повреждающей дозы на оболочке не более 100 сна. Поглощающий элемент выполнен в виде стержня и помещен в дополнительную оболочку. Стержни внутри активной части размещены по треугольной решетке при условии соблюдения в каждом ряду постоянства отношения мощности экспозиционной дозы от стержня к удельной активности радионуклидов европия-152, 154 в интервале 0,6-0,7 и помещены в герметичный корпус. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к атомной технике и может быть использовано при ведении процессов радиационной обработки, в частности полимеризации синтетических материалов, обеззараживании сточных вод, стерилизации мединструмента и т.п.

Известны гамма-источники различной конструкции и назначения. В общем виде гамма-источник 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. Гамма-источники, как и сердечник, могут иметь форму стержней, дисков, пластин, колец, сфер, игл и другие конфигурации (В.П.Сытин, Ф.П.Теплов, Г.А.Череватенко. Радиоактивные источники ионизирующих излучений. М.: Энергоатомиздат, 1984, с.4-6).

Известен источник гамма-излучения для радиационных процессов (там же, с.58), активная часть которого содержит стержни с радионуклидом Со⁶⁰, заключенные в оболочку из нержавеющей стали. Кобальтовые стержни герметизируются в корпус из нержавеющей стали, причем количество кобальтовых стержней в источниках различных типов изменяется в пределах от 1 до 24. Такие источники являются одними из самых мощных и протяженных (до 660 мм) источников гамма-излучения, используемых в облучательных установках.

Недостатком таких источников является их высокая стоимость (цена за 1 Ки составляет 1-3,5 $US) 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.

Вышеуказанные недостатки устраняют тем, что в источнике гамма-излучения активная часть содержит по крайней мере один поглощающий элемент (ПЭЛ) органа регулирования ядерного реактора на основе европия, облученный в ядерном реакторе до повреждающей дозы на оболочке не более 100 сна и имеющий удельную активность не менее 25-100 Ки/г. Поглощающий элемент выполнен в виде стержня и помещен в дополнительную оболочку.

Стержни внутри активной части могут быть размещены по треугольной решетке при условии соблюдения в каждом ряду постоянства отношения мощности экспозиционной дозы от стержня к удельной активности радионуклидов европия-152, 154 в интервале 0,6-0,7 и помещены в герметичный корпус.

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

Физические свойства европия позволят увеличить срок эксплуатации источника до 25 лет, тем самым сократить эксплуатационные расходы и повысить безопасность установок.

Облучение поглощающих элементов органа регулирования ядерного реактора на основе европия до повреждающей дозы на оболочке до 100 сна обеспечит безопасность их последующего использования, гарантию того, что не произойдет разрушения этих элементов.

Для повышения безопасности как при изготовлении гамма-источника, так и при его эксплуатации поглощающий элемент помещен в дополнительную оболочку.

Размещение стержней внутри активной части по треугольной решетке при условии соблюдения в каждом ряду постоянства отношения мощности экспозиционной дозы от стержня к удельной активности радионуклидов европия-152 и 154 в интервале 0,6-0,7 обеспечит уменьшение самопоглощения при сохранении высоких значений общей активности и мощности экспозиционной дозы.

Герметичный корпус, в который помещены стержни, создает дополнительный (третий) защитный барьер и повышает безопасность эксплуатации источника.

Новые существенные признаки заявляемого решения в научной и технической литературе не обнаружены, предложенное решение не следует явным образом из уровня техники, совокупность признаков обеспечивает новые свойства, что позволяет сделать вывод, что заявляемое решение соответствует критерию изобретательский уровень.

На фиг.1 приведено сечение гамма-источника с одним поглощающим элементом (ПЭЛом). На фиг.2 приведена схема сечения, а на фиг.3 - схема продольного разреза гамма-источника с ПЭЛами, расположенными по треугольной решетке.

Источник гамма-излучения (фиг.1) представляет собой активную часть (1) из радиоактивного материала на основе европия, помещенную в оболочку (2) и дополнительную оболочку (3) из нержавеющей стали.

Гамма-источник может быть выполнен в следующем варианте: активная часть состоит из 17 поглощающих элементов ⊘ 9,5 мм, которые отработали в реакторе БН-600 до повреждающей дозы 10-21 сна, хранившиеся в бассейне выдержки 6 лет. Срок хранения может составлять до 10-15 лет. Каждый ПЭЛ заключен в дополнительную оболочку ⊘ 13 мм из нержавеющей стали.

Поглощающие элементы размещены по окружности в один ряд и помещены в герметичный корпус ⊘ 90 мм из нержавеющей стали.

Общая активность источника 17 кКи, фактическая активность с учетом поглощения в оболочке составляет 15 кКи.

Оболочечный материал может быть взят из ряда коррозионно-стойких материалов: титан, цирконий и т.д.

ПЭЛы в гамма-источнике могут располагаться по треугольной решетке (фиг.2, 3). Каждый ПЭЛ в этом варианте выполнен аналогично изображенному на фиг.1, т.е. его активная часть помещена в оболочку, и заключена в дополнительную оболочку (3) (на схеме фиг.2 оболочки не указаны).

С целью увеличения мощности экспозиционной дозы от источника количество ПЭЛов может колебаться от 24 до 32. При этом сохраняется постоянство отношения мощности экспозиционной дозы от стержня к удельной активности радионуклидов европия-152, 154 в интервале 0,6-0,7. ПЭЛы помещены в герметичный корпус ⊘ 90 мм из нержавеющей стали (4).

Максимальная активность такого источника может достигать 30 кКи.

Источники прошли испытания в соответствии с ГОСТ Р 50629-93 и разрешены к использованию в гамма-установках для радиационной обработки материалов.

Формула изобретения

1. Источник гамма-излучения, характеризующийся тем, что активная часть содержит, по крайней мере, один поглощающий элемент органа регулирования ядерного реактора на основе европия, облученный в ядерном реакторе до повреждающей дозы на оболочке не более 100 сна.

2. Источник по п.1, характеризующийся тем, что поглощающий элемент выполнен в виде стержня и помещен в дополнительную оболочку.

3. Источник по п.1 или 2, характеризующийся тем, что стержни внутри активной части 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 и помещены в герметичный корпус.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3