Файл: Пикаев, А. К. Дозиметрия в радиационной химии.pdf

Г л а в а II

ИСТОЧНИКИ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИИ

Врадиационной химии используются разнообразные источники ионизирующего излучения. Их ыожио разделить иа два класса: аппаратурные п изотопные. К первому классу относятся рентге­ новские трубки, ускорители заряженных частиц, атомные реак­ торы; ко второму — установки с радиоактивными изотопами.

Внастоящей главе кратко рассматриваются принципы дейст­ вия аппаратурных источников и конструктивного выполнения изотопных установок, а также излагаются рабочие характеристики источников ионизирующего излучения, наиболее часто исполь­ зующихся в радиационной химии. Более подробно заинтересован­ ный читатель может ознакомиться с этими вопросами в специаль­ ных книгах [1—9].

1.Изотопные гамма-установки

Из числа изотопных установок наибольшее распространение в радиационной химии находят установки с радиоактивным изото­ пом 60Со. Сейчас известны установки с этим изотопом, имеющие активность в несколько миллионов грамм-эквивалентов радия.

Промышленность иашей страны выпускает стандартные ис­ точники с изотопом 60Со, активность которых составляет от 5 до 3000 г-экв радия. Они представляют собой чаще всего цилиндры, находящиеся в тонкой оболочке из алюминия или нержавеющей стали. р-Частицы с энергией 0,300 Мэе, образующиеся при рас­ паде этого изотопа, полностью поглощаются в самом кобальтовом препарате и оболочке, в которую он помещен. Поэтому такие ис­ точники можно рассматривать как практически чистые у-излуча- тели.

Стандартные источники собираются в облучатели различной конфигурации. Чаще всего применяются облучатели в виде полого цилиндра («беличье колесо») и плоскости. В радиационной химии обычно используются облучатели первого вида, так как в этом случае достигается равномерная и достаточно высокая мощность дозы во внутренней сравнительно небольшой полости облучате­ ля. Облучатели в виде плоскости находят применение в радиацион­ но-химической технологии, поскольку такая форма облучателя позволяет проводить конвейерную транспортировку материала через зону облучения.

54

Максимально достигнутая мощность дозы в случае источников с изотопом °°Со равна примерно 5000—6000 рад/сек. Эта вели­ чина зависит от удельной радиоактпвпости препарата, которая имеет известные пределы. Однако, чем больше суммарная актив­ ность, тем больше величина облучаемого объема.

Конструкция изотопных кобальтовых установок весьма разно­ образна (см., например, [1—3, 10—29]). Они различаются по типу защиты в нерабочем состоянии (вода, бетон и т. п.), по способам перевода облучателя из нерабочего состояния в рабочее (механи­ ческий, пневматический, электромагнитных!, гидравлический п

ДР-)-

Согласно [3], изотопные установки можно разделить на сле­ дующие классы:

1.Исследовательские установки с неподвижным облучателем, не требующие специального помещения (так называемые «самозащищенные» установки).

2.Исследовательские установки с подвижным облучателем

постоянной конфигурации, не требующие специального поме­ щения.

3.Исследовательские установки с подвижным облучателем, требующие специального помещения.

4.Исследовательские универсальные установки с подвижным облучателем, требующие специального помещения. В них предус­ мотрена возможность изменения конфигурации облучателя, что позволяет моделировать различные радиационно-химические ап­

параты.

5. Опытно-промышленные и промышленные установки с не­ подвижным облучателем, не требующие специального поме­ щения.

6.Опытно-промышленные и промышленные установки с непод­ вижным облучателем, требующие специального помещения.

7.Опытно-промышленные н промышленные установки с под­ вижным облучателем, требующие специального помещения.

К этим классам следует добавить еще один класс установок,

аименно: исследовательские установки с неподвижным облуча­ телем, требующие специального помещения. В соответствии с приведенной классификацией это — класс 2а.

Очевидно, в радиационно-химических исследованиях исполь­

зуются установки первых четырех классов. Установки последних трех классов находят применение в радиационно-химической тех­ нологии.

Установки 1 и 2 классов весьма удобны для проведения ра­ диационно-химических экспериментов с небольшими образцами. В первое десятилетие после второй мировой войны было описано несколько небольших установок со сравнительно низкой актив­ ностью 60Со (см., например, [30—33]). В качестве примера рас­ смотрим установку Дж. Гормлея и К. Хоханаделя [30]. Общий вид ее показан на рис. 28. Она состоит из массивного свинцового блока

55

Характеристики отечественных кобальтовых установок с подвижным облучателем

рабочем контейнере, закрытом пробкой. Последующие операции: подъем пробки из рабочего контейнера, перевод контейнера в ра­ бочее положение, подъем облучателя в рабочую камеру на время проведения эксперимента — осуществляются дистанционно.

Представителем установок класса 2а является установка УКП30000 (установка киевская подводная с активностью 30000 г-экв радия) [18]. Схема * ее приведена на рис. 31. Облучатель 1 нахо­ дится на дне бассейна под слоем воды толщиной 4 м, являющейся биологической защитой и термостатирующей средой. Поплавко­

* 7 — бассейн установки УК-70 000,. описание которой дано ниже.

59

вая блокировка 2 , состоящая из свинцового П-образиого (в плане) экрана и качающейся свинцовой крышки с противовесом, «сраба­ тывает» в случае аварийной утечки воды из бассейна. Крышка удерживается в приподнятом состоянии поплавком 3. При сниже­ нии уровня воды в бассейне примерно на 30 см равновесие на­ рушается, и крышка опускается на экран, закрывая облучатель. Исследуемые образцы помещаются в герметическую кассету 4, которая при помощи ручного привода 5 доставляется к облуча­ телю в каретке, двигающейся по плоской направляющей 6. Мощ­ ность дозы для этой установки при суммарной активности 31 500 г-экв радия составляет 3000 рад/сек.

Рис. 31. Схема установки УКП-30000

60

Впоследствии вместо описанной установки в том же бассейне были размещены две гамма-облучательные установки с активностью

МГУП-30000 (малогабаритная гамма-установка подводная с актив­ ностью 30000 г-экв радия), смонтированная в Институте физической химии АН СССР. Она предназначена для облучения образцов объемом до ~ 4 0 см3. Цилиндрический источник постоянно нахо­ дится подводой на глубине 4,5 .м. Герметизированный реакционный сосуд с исследуемым объектом опускается по трубе в источник на тросе электропривода. Мощность дозы в реакционном сосуде составляет -—6000 рад/сек.

Сейчас в радиационной химии стали все более широко исполь­ зоваться установки третьего класса. Обусловлено это прежде все­ го необходимостью проведения экспериментов с большими об­ разцами. В этих установках облучатель в нерабочем положении находится за защитой (в бассейне с водой, бетонной камере и т. п.). Для облучения каких-либо объектов он подводится в «горячую» камеру, в которой размещены эти объекты. После окончания облу­ чения источник вновь перемещается за защиту.

Существует два типа защиты в нерабочем положении источни­ ка: водяная защита и «сухая» защита (бетон, свинец, чугунная дробь и т. п.). Ниже в качестве примера дается описание двух установок третьего класса: одной —с водяной защитой и второй — с «сухой» защитой.

На рис. 32 показана схема установки УК-70000 (установка киевская с активностью 70000 г-экв радия) [17]. Эта установка состоит из «горячей» камеры, бассейнов с водой, облучателя, электромеханической системы перемещения облучателя с прис­ пособлением для аварийного сброса, системы блокировки, сигна­ лизации и контроля, пульта управления, насосного и вентиляцион­

лабиринтный вход 2, закрывающийся металлической дверью 3. В камере находится рабочий бассейн 4 (зеркало воды 1,5 X 1,5 м, глубина 4,3 м). В нижней части бассейн «горячей» камеры сое­ динен шлюзовым устройством 5 с приемным бассейном 6, который аналогичен по конструкции и находится вне камеры. Над этим бас­ сейном проходит монорельс, несущий электроталь 7 грузоподъем­

61