Устройство для облучения водных растворов

Авторы патента:

G21H5 - Использование излучения от радиоактивных источников или устройства для этой цели (для получения мутаций в растениях A01H 1/06; при консервировании молочных продуктов A23C; при консервировании пищевых продуктов A23L 3/26; для терапевтических целей A61N 5/10; в химических, физических или физико-химических процессах вообще B01J 19/08; при электростатической сепарации B03C 3/38; для последующей обработки покрытий, полученных при нанесении жидкостей или других текучих материалов B05D 3/06; для связи электрических транспортных средств с путевыми устройствами B61L 1/10,B61L 3/06; введение изотопов в органические соединения C07B 59/00; при получении

Владельцы патента RU 2273070:

Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И.Алиханова" (RU)

Изобретение относится к области использования излучений от радиоактивных источников и устройствам для этой цели. Устройство состоит из двух сообщающихся полостей, разделенных между собой полой трубкой с сетчатой перегородкой, на которой помещены нагреватель и катализатор для рекомбинации образующейся при радиолизе гремучей смеси. Технический результат заключается в непрерывном удалении образующейся при радиолизе гремучей смеси при низком парциальном давлении ее. 1 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое устройство может быть использовано для исследования физико-химических процессов, протекающих в ряде узлов ядерно-физических и радиационно-химических установок, и может быть использовано на предприятиях министерства атомной промышленности Российской Федерации.

Известно устройство для n,γ-облучения водных растворов, представляющее собой полый герметический сосуд [Аллен А.О. Радиационная химия воды и водных растворов. Москва, Госатомиздат, 1963, с.79-80]. Возможности облучения в данном устройстве определяются скоростью накопления гремучей смеси и прочностью сосуда.

Предлагаемое устройство отличается от вышеуказанного тем, что внутри герметичного сосуда помещена полая трубка с сетчатой перегородкой, на которой размещены нагреватель и катализатор для рекомбинации образующейся при радиолизе гремучей смеси.

Устройство предназначено для длительного n,γ-облучения водных растворов, в том числе и растворов делящихся материалов. Конструктивно устройство представляет собой компактный герметичный сосуд с размещенным внутри него контуром сжигания гремучей смеси. Конструкция устройства позволяет непосредственно в процессе облучения проводить рекомбинацию газообразных продуктов (H₂, О₂) радиолиза воды при низком парциальном давлении их. В зависимости от цели исследований устройство может быть выполнено из различных конструкционных материалов - стекло, кварц, металлы (например, титан, цирконий и сплавы на их основе).

Устройство представляет собой герметичный стеклянный (представлен на чертеже) либо металлический сосуд (1), внутри которого размещена полая трубка (2) с сетчатой перегородкой (5), расположенной выше уровня облучаемого раствора (6), на которой размещены нагреватель (4) и катализатор (3) для рекомбинации образующейся при радиолизе гремучей смеси. За счет радиационных энерговыделений в растворе нижняя часть устройства имеет более высокую температуру, чем верхняя часть, служащая конденсатором. Парогазовая смесь (пары воды и радиолитические водород и кислород) из внутренней полости проходят через нагреватель и катализатор. Пары воды, в том числе и полученной в результате рекомбинации на катализаторе гремучей смеси, конденсируются на внутренней верхней более холодной стенке сосуда и вновь поступают в облучаемый раствор. Для рекомбинации гремучей смеси может использоваться стандартный катализатор [напиток, платиновая чернь (либо палладий), нанесенная на гранулы из окиси алюминия] обычно используемый в контурах сжигания гремучей смеси ядерных реакторов.

Эффективность работы катализатора зависит от степени чистоты его поверхности, температуры и влажности пара. Перед подачей в камеру сжигания пар предварительно подсушивается и очищается от брызг. Нагревателем могут служить гранулы твердого тела (например, кусочки металлической проволоки, стекла). Нагреватель разогревается за счет радиационных энерговыделений в нем (поглощения n,γ-излучения либо за счет ядерных реакций). Материал нагревателя и его количество подбираются таким образом, чтобы тепловыделения в нем были достаточны для подогрева парогазовой смеси, поступающей в катализатор. Так, например, в условиях реакторного облучения за счет ядерной реакции

B¹⁰+n→Li⁷+He(2,1 MeB)

в гамме молибденового стекла (при нейтронном потоке 1,5·10¹³ n/см²·с) выделяется ≈ 3,5 кал/с тепла. В экспериментах наряду с молибденовым стеклом использовалась и титановая проволока.

Нагреватель служит для подсушки парогазовой смеси, поступающей в катализатор, а также выполняет роль фильтра, предохраняющего катализатор от отравления веществами, уносимыми паром за счет капельного уноса из раствора. Тонкая трубочка в верхней части устройства позволяет определять (метод Аллена) после облучения давление внутри устройства, не вскрывая его. Это известный способ: устройство переворачивается и трубочка заполняется раствором. Нагревая раствор в капиляре, определяют температуру образования в нем парового пузырька. Из зависимости упругости паров раствора от температуры определяют давление газа в пузырьке, а следовательно, и в замкнутом сосуде.

Во время облучения устройство разогревается за счет радиационных тепловыделений в растворе и конструкционных материалах. Соотношение тепловыделений таково, что устанавливается градиент температуры по высоте устройства - внизу температура выше, чем вверху. Градиент температуры обусловлен большим тепловыделением в нижней части устройства, содержащей раствор. При таком распределении температур создается постоянная циркуляция пара, конденсирующегося в верхней части устройства. Гремучая смесь вместе с паром проходит через катализатор. Значительная часть гремучей смеси при этом рекомбинирует, а образующийся пар конденсируется в верхней части устройства. По стенкам капли конденсата стекают в зазор между внутренней поверхностью сосуда (1) и наружной поверхностью трубки (2). Постепенно раствор, заполнявший зазор в начале облучения, замещается конденсатом. Гремучая смесь, несгоревшая при прохождении через катализатор, частично растворяется в стекающем конденсате и вместе с ним попадает в облучаемый раствор и вновь проходит через катализатор. Таким образом, для гремучей смеси, также как и для пара, устанавливается постоянная циркуляция, равновесное давление гремучей смеси зависит от ряда параметров: количество и качество катализатора, паровая нагрузка, вид излучения, состав раствора, мощность поглощенной дозы в растворе. Различные модели устройства испытывались в условиях реакторного облучения (нейтральный поток 2·10¹³ n/см²·с, мощность поглощенной дозы n,γ-излучения в воде 16·10³ рад/с) при варьировании теплофизических параметров в широком диапазоне:

температура - 100÷290°С, время облучения - 20÷1700 ч, удельные энерговыделения в водных растворах солей урана - 0,5÷20 кВт/л. Во всех случаях равновесное давление гремучей смеси не превышало 1÷2 ат.

В экспериментах, проведенных без катализатора, скорость накопления гремучей смеси в сосудах с водными растворами урана существенно не замедлялась вплоть до парциальных давлений ее в 40 ат.

При больших тепловыделениях в облучаемом растворе (например, водные растворы обогащенного урана) облучение проводилось с использованием принудительного охлаждения предлагаемого устройства. Конструкция холодильника не является предметом данного изобретения и потому здесь не приводится.

1. Устройство для n,γ-облучения водных растворов, в том числе и растворов делящихся материалов, отличающееся тем, что внутри герметичного сосуда помещена полая трубка с сетчатой перегородкой, на которой размещены нагреватель и катализатор для рекомбинации образующейся при радиолизе гремучей смеси.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка разделяет внутренний объем сосуда на две полости, сообщающиеся между собой в жидкой и газовой фазах.

Изобретение относится к области радиационной техники, в особенности к облучению блочных объектов с целью стерилизации, пастеризации или модификации. .

Устройство для обнаружения скрытых взрывчатых веществ // 2185614

Изобретение относится к области обнаружения скрытых взрывчатых веществ, в том числе мин, и может быть использовано, например, при разминировании территорий в рамках гуманитарных акций.

Устройство для контроля цилиндрических конструкций с использованием -излучения от радиоактивного источника // 2152097

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля с использованием проникающих ионизирующих излучений и может быть использовано, в частности, в устройствах, предназначенных для контроля радиационной защиты металлобетонных контейнеров (МБК) для транспортировки и/или хранения отработавшего ядерного топлива (OЯT).

Устройство для получения стерильных радионуклидов // 2097857

Генератор для получения стерильных радионуклидов // 2090950

Изобретение относится к генераторам радиоактивных элементов, которые используются в качестве визуализирующих средств в медицинских однофотонных диагностических регистрирующих системах и технике.

Генератор для получения стерильных радиоизотопов // 2090949

Изобретение относится к производству генераторов радиоактивных элементов, применяемых для получения радионуклидов для медицины и техники. .

Способ идентификации объекта и устройство для его осуществления // 2069912

Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физики, а точнее к спектрометрии ионизирующих излучений и может быть использовано в различных задачах технической физики.

Способ маркировки и идентификации объектов // 2064697

Изобретение относится к экспериментальным методам ядерной физики. .

Радиационная установка // 2059002

Установка для облучения жидкости // 2032236

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

Гамма-установка для радиационной обработки объектов // 2414761

Изобретение относится к области радиационной техники, а точнее к стационарным радиоизотопным установкам с подвижным облучателем

Прецизионное устройство ядерно-радиационного стимулирования диффузии в многослойных системах // 2540660

Изобретение относится к области ядерно-физических способов обработки материалов и может найти применение в технологических процессах диффузионного соединения разнородных материалов. Прецизионное устройство ядерно-радиационного стимулирования диффузии в многослойных системах содержит прецизионные радионуклидные источники излучения с активными зонами в виде натянутых струн, параллельных коллиматорным щелям. Радионуклидные источники закреплены с возможностью поворота вокруг осей радионуклидных струн. Углы их поворота задаются автоматизированными блоками управления и отрабатываются с помощью прецизионных исполнительных механизмов. Интенсивность излучения каждого радионуклидного источника меньше порога радиационного повреждения структуры обрабатываемых материалов, а их суммарная интенсивность в линии пересечения излучений обеспечивает стимулирование диффузии между обрабатываемыми материалами. Изобретение обеспечивает расширение диапазона диффузионно соединяемых, без радиационных повреждений, разнородных материалов. 1 ил.

Способ определения координат неисправного поглощающего элемента ядерного реактора // 2632936

Изобретение относится к атомной промышленности. Способ определения координат неисправного поглощающего элемента ядерного реактора включает пошаговое извлечение поглощающего элемента и регистрацию на каждом шаге скорости роста сигналов датчиков потока нейтронов. Определяют на основании полученных данных зависимости относительной скорости роста сигнала датчика от расстояния до неисправного поглощающего элемента Ψ(r). Определяют три датчика, регистрирующих максимальную скорость роста сигнала. Нумеруют их в порядке убывания скорости роста регистрируемого ими сигнала. Измеряют расстояния попарно между каждыми из трех датчиков, образующих треугольник. Определяют углы между сторонами треугольника. Определяют расстояния от первого выбранного датчика до неисправного поглощающего элемента в соответствии с решением совокупности уравнений. Определяют двухмерные координаты неисправного топливного элемента в соответствии с уравнениями. Изобретение позволяет повысить безопасность эксплуатации ядерного реактора за счет более точного определения координат неисправного поглощающего элемента. 1 ил.

Устройство облучения крупногабаритных блочных объектов на ускорителе электронов // 2633706

Изобретение относится к устройству облучения крупногабаритных блочных объектов на ускорителе электронов. В заявленном устройстве продукция доставляется в камеру облучения, рабочую зону на подвесном конвейере, а облучение продукции проводится под пучком электронов на лучевом напольном конвейере, размещенных вплотную друг к другу, с предварительной перестановкой подвесов с продукцией с подвесного конвейера на падающий напольный конвейер с помощью лыжи. Технический результат заключается в увеличении коэффициента использования излучения, генерируемого ускорителем электронов, а также возможность поведения процесса с точно заданными параметрами при упрощении транспортировки крупногабаритных объектов в рабочую зону. 2 ил.