Усовершенствование установки для приготовления водного концентрата радона

17 Апреля в 14:06 1660 0
Ручная технология обладает определенной трудоемкостью, не обеспечивает должным образом радиационной безопасности персонала и не исключает возможности возникновения аварийной ситуации.

Это в первую очередь касается конструкции барботера с радием.

Усовершенствование конструкции барботера с радием

Барботер выполнен из молибденового стекла, которое длительное время не сорбирует на своей поверхности соли радия из раствора и позволяет визуально проверять состояние раствора соли радия в барботере (прозрачность, изменение объема, выпадение осадка и т.д.). Однако конструкция барботера не лишена недостатков. За счет облучения воды содержащимися в барботере изотопами в нем постепенно накапливается избыточное количество газа.

При длительной (более 1 мес) герметизации препарата радия в барботере заметно повышается давление газа над поверхностью жидкости. За счет избыточного давления в колбе раствор соли радия выдавливается в верхний патрубок барботера. Если при этом открыть кран верхнего патрубка, то раствор радия из барботера может частично вытечь. При неплотном закрытии крана верхнего патрубки барботера раствор радия может просачиваться через шлиф крана на внешнюю поверхность барботера, загрязнить ее, вызывая заражение радиоактивными веществами рабочих поверхностей и оборудования лаборатории. Такие радиационные аварии особо опасны, так как могут остаться незамеченными и обнаруживаются только при взятии мазков с рабочих поверхностей.

Технологических недостатки

Стеклянные барботеры с радием не лишены технологических недостатков. Стекло под действием облучения радия, радона и его дочерних продуктов стареет, в нем образуются микротрещины, оно становится хрупким, что может привести к его разрушению при очень небольших усилиях. В связи с этим, чтобы избежать аварии, каждые 5—7 лет необходимо переливать раствор соли радия из старого барботера в новый. Для того чтобы избежать аварийного загрязнения радием рабочих поверхностей при поломке барботера, применяют систему емкостей (стаканчики с шинами и ватой), страхующих барботер; при нарушении целости корпуса барботера содержимое выливается в эти емкости. Однако практика показывает, что ли меры не всегда эффективны и, кроме того, увеличивают габариты защиты.

Новая конструкция

Предложена новая конструкция стеклянного барботера, преимущество которой, во-первых, состоит в том, что в нем оба патрубка расположены параллельно и соединены между собой коротким шунтом через трехходовой кран, что выравнивает давление во внутренних объемах барботера, когда он закрыт, и исключает возможность самопроизвольного выхода раствора радия через ее верхний кран; во-вторых, повышена механическая прочность конструкции: она закреплена в прозрачном полимерном футляре, в котором патрубки барботера прикреплены к корпусу футляра монолитным слоем эпоксидной смолы, устойчивой к длительному и интенсивному облучению.

Генератор радона с раствором соли радия
Генератор радона с раствором соли радия:
1 — колба барботера; 2 — раствор соли рация; 3 и 4 — отводные трубки (патрубки); 5 и 8 — шарики; 6 — пробка трехходового крана; 7 — шунт; 9 — пробка двухходового крана с заднего конца; 10 — фиксирующая шайба; 11 — кожух барботера из полистирола; 12 — стакан из плексигласа для колбы с барботером; 13 — слой эпоксидной смолы, скрепляющий барботер с кожухом; 14 — резиновая прокладка; 15 — скоба, фиксирующая кожух с барботером в защитном контейнере; 16 — монолитный корпус защитного контейнера; 17 — кольцевые блоки разборного защитного контейнера; 18 — крышка защитного контейнера; 19 — транспортный кожух защитного контейнера.
Положение кранов барботера (6 и 9) в закрытом и открытом состоянии. I — нижний маркированный конец рукоятки крана, II и III — ограничители.

Барботер состоит из колбы (1), в которой находится раствор соли радия (2), и двух отводных патрубков (3 и 4), аналогичных патрубкам барботеров прототипных конструкций.

В патрубке (3), по которому газ извлекается из барботера, имеется утолщение — шарик (5) и трехходовой кран (6), сообщающийся шунтом (7) с патрубком (4), который также содержит утолщение — шарик (8) и двухходовой кран (9) с шайбой (10), фиксирующий пробку крана (9) в отверстии для него. Стеклянный барботер размещен в кожухе (11) из прозрачного полистирола. Колба барботера размещена внутри кожуха в прозрачном толстостенном стакане (12) из плексигласа.

Верхняя внутренняя часть полистиролового кожуха, через которую проходят отходящие от кранов патрубки барботера (3 и 4), на глубину 2 см залиты слоем эпоксидной смолы для фиксации барботера и кожухе. Таким образом, из пенала на его поверхность выступают только патрубки барботера (3 и 4), а также рукоятки и торцы обоих кранов (6 и 9). Рукоятки кранов имеют маркировку нижних концов и ограничители, позволяющие переключать краны только в два положения). Вставлять пробки в отверстие для них после нанесения на шлифы смазки можно только в том положении, в котором они находились (вниз маркированным концом крана).

Работа барботера в таких условиях почти не отличается от прототипных устройств. При положении крана (6) в позиции Б (хранение) и закрытом положении крана (9) емкость барботера герметизирована, причем давление газа и любой точке замкнутого пространства над жидкостью одинаково благодаря объединению обоих патрубков (3 и 4) через кран (6) и шунт. При положении крана (6) в позиции А и при открытом кране (9) (эксплуатация) шунт перекрыт и барботер работает в обычном режиме: воздух входит через кран (9), проходит через раствор и выходит через кран (6) и патрубок (3), увлекая газ из барботера. Вследствие близости патрубков (4 и 3) при их параллельном расположении из-за малого объема шунта газ в нем не застаивается. После поворота обоих кранов барботер снова оказывается герметизированным и переходит в режим хранения.

Монолитный защитный контейнер (16) и дополнительные кольцевые защитные^блоки (17) обеспечивают необходимую защиту от гамма-излучения как при транспортировке, так и при работе с генератором радона. Практически все радоновые лаборатории оснащены барботерами этой конструкции.

Дальнейшие работы по усовершенствованию конструкции стеклянных барботеров для растворов соли радия потеряли смысл после создания в 1990 г. твердотельного «сухого» генератора радона в Санкт-Петербургском радиевом институте им. В.Г.Хлопина.



Твердотельный генератор радона
Твердотельный генератор радона:
1 — корпус генератора; 2 — соль — носитель радия; 3 — фарфоровая трубка; 4 — нагреватель; 5 — термоизоляция; 6 — стальной вкладыш; 7 — вакуумные вентили; 8 — патрубок для входа воздуха; 9 — патрубок для отбора радона; 10 — диск крепления контейнера КЛ-7; 11 — контейнер КЛ-7; 12 — наружный охранный контейнер; 13 — крышка с резиновой прокладкой; 14 — запор охранного контейнера; 15 — термопара; 16 — регулятор времени нагрева

Сухой генератор состоит из сосуда — барботера (1) (радонатора), выполненного из нержавеющей стали (диаметр 13 мм, высота 90 мм, толщина стенок 2 мм), с двумя отводными патрубками (8 и 9), оснащенных вакуумными вентилями (7 и 7'). В барботере находится низкоплавкий эвтектический расплав с растворенной солью радия (2). Состав солевой смеси: Ва, К, Na/NО3 (0,05; 0,5; 0,45 — эквивалентные доли %). В нерабочем (холодном) состоянии выход радона из солевой смеси не превышает 0,5 % от его количества. Коаксиально с барботером (1) расположен нагреватель (4), покрытый термоизолирующим слоем (5).

Нагреватель служит для расплавления и последующего нагревания соли носителя радия до рабочей температуры (300—450 °С), он подключается к сети через реле времени (16), обеспечивающее после нажатия пусковой кнопки работу в режиме 10 мин нагрева, 20 мин остывания. Генератор с солью радия и нагреватель помещены в стандартный транспортный защитный контейнер (11) марки КЛ-7 массой около 100 кг. Защитный контейнер помещен в металлический охранный контейнер (12), к которому транспортный контейнер крепится с помощью диска держателя (10). Отводные патрубки барботера с вентилями на время транспортировки закрываются крышкой с резиновой прокладкой (13), на которой имеется запорное устройство (14).

Для переноса всей конструкции имеются специальные ручки, крепящиеся к наружному охранному контейнеру (12).

Для продувки генератора воздухом и отбора воздушно-радоновой смеси служат патрубки (8 и 9), которые перекрываются вентилями (7 и 7'). Входной вентиль (7) оснащен фильтром для поглощения пыли и аэрозолей прокачиваемого воздуха. Выходной вентиль (7') оснащен клапаном, предохраняющим генератор от возможного заброса в него жидкости при неправильной эксплуатации системы откачки радона. Контроль за работоспособностью печи нагревания осуществляется блоком контроля температуры нагрева (15).

Твердотельные генераторы радона превосходят стеклянные с жидким раствором соли радия по удобству и надежности в работе, длительности и безопасности в эксплуатации, не требуют замены соли радия и т. д. Все это позволяет рекомендовать постепенную замену стеклянных барботеров с жидким раствором соли радия твердотельными во всех радоновых лабораториях. На техническую документацию твердотельного генератора радона получен гигиенический сертификат. Серийное производство этих генераторов освоено на Красноярском горнохимическом комбинате.

Механизация растворения радона в воде

Мембранный насос, предложенный некоторыми авторами, не нашел широкого применения. Более оптимальным оказалось использование расположенного вне бутыли центробежного водяного насоса «Малютка», с помощью которого вода забирается из нижнего тубуса бака смесителя и поступает в него обратно по трубопроводу через трубку, вваренную под прямым углом в середину верхнего конуса биконического бака, конец трубки выполнен в виде форсунки, обеспечивающей распыление выходящей из него воды и закручивание воды в баке, что позволяет быстро (5 мин) приготовить водный концентрат радона.

Принципиальная схема устройства и работы дозатора
Принципиальная схема устройства и работы дозатора:
1 — бутыль с раствором радона; 2 — шприц (20 мл); 3 — гайка, ограничивающая ход поршня; 4 — резьба штока; 5 — ограничитель хода поршня; 6 — трехходовой кран; 7 — подпружиненный рычаг поворота пробки трехходового крана на 900; 8 — пружина; 9 — мерная склянка; 10 — резиновые колена (I положение рычага — раствор подается в шприц; II положение рычага — слив раствора в мерную склянку; ограничители I и II положений рычага на рисунке не показаны)

Бак-смеситель такой конструкции использован при создании установки для механизированного приготовления водного концентрата радона и его дозирования по порционным склянкам.

Механизация розлива водного концентрата радона по порционным склянкам

Розлив радона по порционным склянкам с помощью бюретки занимает много времени и связан с большими потерями радона. Имеется описание механического устройства, состоящего из медицинского шприца и трехходового крана с рукояткой. Дозатор работает следующим образом: в первом положении крана (6) раствор из бутыли (1) самотеком пступает по трубкам в шприц (2) и поднимает поршень до заданного уровня, регулируемого гайкой (3) на штоке (4) поршня, ход которого ограничивается стопором (5). При переключении крана (6) во втором положении раствор из мерного цилиндра (2) поступает по трубкам (10) в порционную склянку (9) под налитую в нее предварительно воду, что обеспечивает герметичность процесса.

Дозаторы А-2 - АС-5

На этом принципе Одесским объединением «Лабораторная медтехника» изготавливаются дозаторы марки А-2 или АС-5.
Предложена также полуавтоматическая модификация подобного дозатора. Этими же авторами разработано и внедрено в практику работы нескольких радоновых лабораторий новое дозирующее устройство, которое представляет из себя бюретку с водяным затвором. Шкала бюретки выполнена в виде электродов, замыкание которых поступающим в бюретку раствором концентрата радона обеспечивает отмеривание заданного его объема. Конструкция этого дозатора легко поддается метрологическому обеспечению. Погрешность дозирования не превышает 2 %, потери радона в процессе дозирования — не более 0,2 %. Вместо трубки 10 предложено использовать гибкий шланг с наконечником, укрепленным на ручке-держателе с кнопкой электронного управления и выключения дозатора.

И.И.Гусаров
Похожие статьи
показать еще
 
Общее в медицине