Комплект пакувальний для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів

Реферат: Комплект пакувальний для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів складається із охоронної тари та захисного контейнера, в якому є стакан для радіоактивного джерела, а корпуси і кришки контейнера та охоронної тари мають усередині порожнини, в яких знаходиться радіаційно захисний шар з суміші високомолекулярних вуглеводнів, наприклад парафіну, та борної кислоти. Захисний шар складається з композитної суміші парафіну та борної кислоти. UA 98578 U (54) КОМПЛЕКТ ПАКУВАЛЬНИЙ ДЛЯ ТРАНСПОРТУВАННЯ РАДІОІЗОТОПНИХ ДЖЕРЕЛ НЕЙТРОНІВ UA 98578 U UA 98578 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ядерної техніки, зокрема до переносних і пересувних захисних контейнерів для безпечного зберігання і транспортування радіоактивних джерел, які використовуються у різних галузях промисловості, наприклад у геофізиці. Відомий з сучасного рівня техніки контейнер для джерела нейтронів, аналог запропонованої корисної моделі [RU 2197026, МПК G21F5/015], що містить корпус з ексцентричним ступінчастим отвором, вставлений всередині нього барабан, що являє собою ступінчастий циліндр з отвором під захисну пробку, виконану у вигляді труби, заповненої біологічним захистом, захоплюючий прилад, встановлений в барабані, на верхній поверхні барабана на кронштейні лебідки закріплено блокувальний пристрій у вигляді втулки, з'єднаної нерухомо з підпружиненим стрижнем, що контактують з головкою захисної пробки. Недоліком даного пристрою є те, що він має складну механічну конструкцію та призначений, головним чином, для зберігання і транспортування досить великих джерел, які випускають нейтрони, наприклад елементів відпрацьованого ядерного палива, а виконання даного пристрою в масштабі, необхідному для транспортування невеликих джерел випромінювання, завдяки наявності великої кількості складних елементів, тягне за собою зниження надійності пристрою. Відомий з сучасного рівня техніки пристрій, аналог запропонованої корисної моделі, комплект пакувальний транспортний ПТКІВ-180н (UA10871, G21F 5/00), який містить захисний контейнер циліндричної форми, вставний циліндр з гніздом, пробкою для вставного циліндра, вузол фіксації, де внутрішній об'єм захисного циліндра між обичайкою зовнішньою і обичайкою внутрішньою заповнений свинцем. Недоліком даного пристрою э те, що свинцевий захисний шар не забезпечує вирішення завдань достатнього захисту від нейтронів, щоб його можна було використати для транспортування чи зберігання джерела швидких нейтронів. Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі є вибраний за прототип транспортний пакувальний комплект типу ПКН-1А для транспортування джерел швидких нейтронів, розроблений КЦІТ "Атомбудпроект" (UA/037/F-96. Сертифікат про затвердження конструкції упаковки для радіоактивних матеріалів. Державний комітет ядерного регулювання України. 2006 р.). Зазначений транспортний пакувальний комплект має дві основні частини: захисний контейнер, в якому є стакан для радіоактивного джерела і охоронну тару. Корпуси та кришки контейнера та охоронної тари мають усередині порожнини, заповнені, для забезпечення радіаційного захисту від нейтронів, сумішшю високомолекулярних вуглеводнів, наприклад, парафіном, з додаванням бору у вигляді борної кислоти, що містить атоми водню та ізотоп Бор 10, що має аномально великий перетин для захвату нейтронів. Даний пристрій призначений для перевезення і зберігання джерел нейтронного випромінювання, що відносяться до категорії радіоактивних матеріалів особливого вигляду. У корисної моделі і прототипу збігаються наступні конструктивні особливості: наявність двох основних частин, охоронної тари і захисного контейнера, в якому є стакан для радіоактивного джерела, та корпуси і кришки охоронної тари і контейнера мають усередині порожнини, в яких знаходиться радіаційно-захисний шар з суміші високомолекулярних вуглеводнів, наприклад парафіну, з додаванням з'єднання бору у вигляді борної кислоти, що містить 3 атома водню та атоми бору для уповільнення і захоплення нейтронів. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що отриманню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають відсутність заданого співвідношення компонентів композитного составу захисного шару, що може призвести при виготовленні та експлуатації виробів при несприятливих умовах до порушення однорідності розподілу бору в матеріалі захисного шару і до загального зниження ефективності радіаційного захисту, а також ускладнює технологічний процес створення однорідного захисного шару. Така ситуація виникає тоді, коли через нерівномірність розподілу бору не відбувається захоплення нейтронів ізотопом Бор 10 по всьому об'єму захисного шару. Це відбувається з наступних причин: однорідність композиційного шару захисту визначається співвідношенням компонентів композитного матеріалу: наприклад, парафіну і борної кислоти. Парафін представляє суміш граничних вуглеводнів метанового ряду з щільністю близько 0,9 3 3 г/см , а борна кислота має щільність 1,43 г/см . Таким чином, борна кислота важче і в розплавленому парафіні може, не вступаючи в хімічні сполуки, механічно осідати в осад, порушуючи в процесі створення, іспитів або експлуатації виробу неоднорідність розподілу бору за об'ємом захисного шару, створюючи зони, в яких нема ізотопу Бор 10, що може призвести до ситуації, коли випромінювання на зовнішній поверхні пристрою буде перевищувати норму і прилад не можна буде використовувати за призначенням. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий пакувальний комплект для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів, де за рахунок удосконалень, шляхом введення нової сукупності елементів, відбудеться усунення відмічених недоліків та очікується 1 UA 98578 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 досягнення технічного результату у вигляді: підвищення експлуатаційної надійності, радіаційної безпеки, аварійної стійкості та технологічності виготовлення пропонованого пристрою. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в комплекті пакувального для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів, що заявляється, захисний шар складається з композитної суміші парафіну та борної кислоти у співвідношенні вагових частин: парафін 40-60 % борна кислота інше. В окремих випадках виконання комплекту пакувального для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів його роблять таким, що елементи його конструкції витримують неодноразове підвищення температури виробу вище температури плавлення парафіну, наприклад шляхом занурення в підігріту до потрібної температури рідину. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі та технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок: застосування захисного шару з відсотковим вмістом борної кислоти менше ніж 40 %, парафін більше ніж 60 %, за умов випадіння деякої частини борної кислоти в осад, може порушувати однорідність розподілу бору за об'ємом захисного шару, створюючи зони малої концентрації або такі, в яких взагалі нема ізотопу Бор 10. Це призводить до втрати захисним шаром здібності щодо захоплення нейтронів, а отже, випромінювання на зовнішній поверхні пристрою, відповідно у зовнішню середу, збільшиться і може перевищувати норму, а прилад не можна буде використовувати за призначенням. Застосування захисного шару з відсотковим вмістом борної кислоти більше ніж 60 %, парафін менше ніж 40 % призводить до коагуляції кристалів борної кислоти в парафіні в нерозчинені комкоподібні структури, утворення яких ускладнює процес приготування композиційної суміші захисного шару, та процес заливки композиційної суміші в порожнини елементів конструкції крізь технологічні отвори, та, таким чином, перешкоджає однорідності розподілу атомів бору по всьому об'єму матеріалу захисного шару виробу. Крім того, оскільки питомий вміст водню в будь-якому високомолекулярному вуглеводні із суміші (відповідно, у відношенні приблизно 2 атомів водню до 1 інших наприклад, для октадекану) більше, ніж у молекулі борної кислоти (відповідно 3 атомів водню до 4 інших) зменшується ймовірність, а значить, і кількість зіткнень нейтронів з атомами водню, і як результат, швидкість нейтронів залишається високою, а кількість "захоплених" нейтронів зменшується, що, відповідно, суттєво погіршує захисні властивості шару. Виконання комплекту пакувального для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів вироблено таким, що елементи його конструкції витримують неодноразові підвищення температури виробу вище температури плавлення парафіну, наприклад, шляхом занурення в підігріту до потрібної температури рідину, дозволяє виконувати заливку захисного шару крізь технологічні отвори відомими методами нагріву-охолодження з регулюванням температури, що дозволяє керувати процесом охолодження та утворення однорідного захисного шару. Суть комплекту пакувального для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів, що заявляється, пояснюється кресленням, де: 1. Кришка охоронної тари. 2. Корпус охоронної тари. 3. Кришка контейнера. 4. Корпус контейнера. 5. Стакан для радіоактивного джерела. 6. Джерело нейтронів. 7. Радіаційно-захисний шар. Комплект пакувальний для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів, виконаний у вигляді охоронної тари (що складається з кришки охоронної тари 1 та корпусу 2), яка містить всередині захисний контейнер (що складається з кришки контейнера 3 та корпусу 4), в якому знаходиться стакан для радіоактивного джерела 5, в якому розміщують джерело 6. Кришки контейнера та охоронної тарі, корпуса контейнера та охоронної тари мають усередині порожнини, в яких знаходиться композитна суміш парафіну та борної кислоти, що складає радіаційно-захисний шар контейнера 7. Комплект пакувальний для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів працює наступним чином: радіаційне джерело швидких нейтронів 6 розміщують в стакані 5 контейнера (корпусу) 4, та охоронну тару (корпусу) 2 закривають кришками 3 та 1 відповідно. Швидкі нейтрони, які випромінює джерело, крізь стінки елементів конструкції проникають в захисний шар, де багаторазово зіштовхуються з атомами водню. Частина з них сповільнюється та захоплюються атомами Бор 10, що в цілому знижує рівень випромінювання на поверхні виробу та навколишньому просторі до необхідної норми. 2 UA 98578 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Комплект пакувальний для транспортування радіоізотопних джерел нейтронів, який складається із охоронної тари та захисного контейнера, в якому є стакан для радіоактивного джерела, а корпуси і кришки контейнера та охоронної тари мають усередині порожнини, в яких знаходиться радіаційно захисний шар з суміші високомолекулярних вуглеводнів, наприклад парафіну, та борної кислоти, який відрізняється тим, що захисний шар складається з композитної суміші парафіну та борної кислоти в співвідношенні вагових частин: парафін 40-60 % борна кислота інше. 2. Комплект за п. 1, який відрізняється тим, що елементи його конструкції роблять такими, що витримують неодноразове підвищення температури виробу вище температури плавлення парафіну, наприклад шляхом занурення в підігріту до потрібної температури рідину. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3