Патент на изобретение №2352007

(54) СМОТРОВОЕ РАДИАЦИОННО-ЗАЩИТНОЕ ОКНО

(57) Реферат:

Изобретение относится к области защиты человека и окружающей среды от ионизирующих излучений, а именно к устройствам наблюдения с защитой наблюдателей. Смотровое радиационно-защитное окно включает металлический корпус стеклопакета. Внутри него расположен стеклопакет. Последний состоит из нескольких блоков стеклопластин. Каждый из блоков состоит из корпуса. В корпусе расположена как минимум одна стеклопластина. Она выполнена из стекла, содержащего SiO₂, K₂O, PbO и CeO₂. Радиационно-защитное окно дополнительно содержит жидкостной блок. Последний снабжен смотровыми стеклами, заполнен иммерсионно-защитной жидкостью и соединен с корпусом стеклопакета. Стекло стеклопластин дополнительно содержит P₂O₅,

В₂O₃, Al₂О₃, ВаО, Sb₂O₃ и Nb₂О₅. Иммерсионно-защитная жидкость представляет собой композицию из диметилсульфоксида, нитрата свинца, воды и формамида. Изобретение позволяет повысить радиационно-оптическую устойчивость, пропускающую способность в видимой области спектра, радиационно-защитные свойства и снизить общий вес. 1 ил.

Заявляемое смотровое радиационно-защитное окно относится к области защиты человека и окружающей среды от ионизирующих излучений, а точнее к устройствам наблюдения с защитой наблюдателей.

Наиболее эффективно оно может быть использовано в качестве смотрового радиационно-защитного окна, предназначенного для защиты от ионизирующих излучений при дистанционном проведении работ в радиационно-защитных камерах. Кроме того, указанное смотровое радиационно-защитное окно может быть использовано для наблюдений за объектами в облучательных установках технического и медицинского назначения, в машинах радиационно-химической разведки и т.п.

Недостатком известных рентгенозащитных смотровых окон является то, что они предназначены для использования только в рентгенозащитной технике и не пригодны для защиты от гамма-излучения или смешанного гамма-нейтронного излучения высокоактивных источников.

Недостатками известных смотровых радиационно-защитных окон являются:

– пониженная радиационно-оптическая устойчивость, определяемая повышенным приращением оптической плотности стекол ТФ-5, К-10 8 и К-208 под воздействием ионизирующего излучения;

– пониженные радиационно-защитные свойства, обусловленные тем, что стекло ТФ-5 обладает пониженным уровнем защиты от ионизирующего излучения, а также то, что в стеклопакете известных смотровых радиационно-защитных окон стекло ТФ-5 используется в комбинации со стеклами К-108 и К-208, уступающими по уровню защиты от ионизирующего излучения стеклу ТФ-5, т.е. стеклопакет, состоящий, например, из одной пластины стекла ТФ-5, одной пластины стекла К-108 и одной пластины стекла К-208, по уровню защиты от ионизирующего излучения будет уступать стеклопакету, состоящему из трех пластин стекла ТФ-5;

– пониженная пропускающая способность в видимой области спектра (коэффициент светопропускания пластин стекла – не более 80%).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является смотровое радиационно-защитное окно (МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИННОВАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ООО «МИЦ «Архимед» Россия, 105187, Москва, ул.Щербаковская, 53, корп.В, Каталог 2006 г. Химическая промышленность,

Стекла ТФ представляют собой стекла на основе SiO₂, K₂O; PbO и CeO₂ с содержанием PbO до 40 мол.%, причем SiO₂ и K₂O являются стеклообразующими и модифицирующими сетку стекла компонентами, PbO – основным поглощающим ионизирующее излучение компонентом, а добавки CeO₂ предназначены для предотвращения окрашивания стекла под воздействием ионизирующего излучения, ухудшающего его пропускающую способность в видимой области спектра. К стеклам ТФ относятся стекла марок ТФ1-ТФ8, ТФ10-ТФ13, ТФ101-ТФ108, ТФ110, причем минимальный коэффициент преломления для указанных стекол составляет 1.652, а максимальный – 1.814. Недостатками известного смотрового радиационно-защитного окна являются:

– пониженная радиационно-оптическая устойчивость, определяемая повышенным приращением оптической плотности стекол ТФ под воздействием ионизирующего излучения;

– пониженная пропускающая способность в видимой области спектра из-за наличия исходной желтой окраски у стекол типа ТФ, обусловленной интенсивным поглощением света ионами свинца в синей и ближней ультрафиолетовой областях спектра;

– пониженные радиационно-защитные свойства стекол ТФ;

– повышенный общий вес, обусловленный повышенной плотностью стекол ТФ;

– ограниченная область применения, обусловленная тем, что известное смотровое радиационно-защитное окно не обеспечивает защиты от нейтронного излучения. Техническим результатом заявляемого смотрового радиационно-защитного окна является устранение недостатков прототипа, заключающееся в:

– повышении его радиационно-оптической устойчивости;

– повышении его общей пропускающей способности в видимой области спектра;

– повышении его радиационно-защитных свойств;

– снижении его общего веса;

– расширении области его применения.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что заявляемое смотровое радиационно-защитное окно включает:

– металлический корпус стеклопакета;

– стеклопакет, состоящий из нескольких блоков стеклопластин, каждый из которых состоит из корпуса блока, в котором расположена как минимум одна пластина стекла;

– жидкостной блок, снабженный смотровыми стеклами и заполненный иммерсионно-защитной жидкостью, причем

– стеклопакет расположен внутри корпуса стеклопакета;

– жидкостной блок соединен с корпусом стеклопакета;

– каждая из стеклопластин выполнена из стекла состава (мас.%):

– а иммерсионно-защитная жидкость представляет собой композицию состава (мас.%):

Отличительными признаками заявляемого смотрового радиационно-защитного окна являются:

– то, что радиационно-защитное окно дополнительно содержит жидкостной блок, снабженный смотровыми стеклами, заполненный иммерсионно-защитной жидкостью и соединенный с корпусом стеклопакета;

– то, что стекло, из которого выполнены стеклопластины, дополнительно содержит Р₂O₅, В₂О₃, Al₂О₃, ВаО, Sb₂O₃ и Nb₂O₅, при следующем содержании компонентов (мас.%):

– а иммерсионно-защитная жидкость представляет собой композицию состава (мас.%):

Заявляемое смотровое радиационно-защитное окно (в варианте с 6 блоками стеклопластин, каждый из которых содержит одну пластину) иллюстрируется чертежом.

Заявляемое смотровое радиационно-защитное окно состоит из металлического корпуса стеклопакета 1, блоков стеклопластин 2, каждый их которых состоит из корпуса блока 3 и стеклопластины 4, жидкостного блока 5, снабженного смотровыми стеклами 6 и заполненного иммерсионно-защитной жидкостью 7.

Смотровое радиационно-защитное окно устанавливают таким образом, чтобы металлический корпус стеклопакета 1 был расположен в оконном проеме стенки радиационно-защитной камеры, а жидкостной блок 5 выступал за пределы радиационно-защитной камеры со стороны операторской, затем жидкостной блок 5 заполняют иммерсионно-защитной жидкостью 7, после чего смотровое радиационно-защитное окно готово к работе.

Иммерсионно-защитная жидкость, с одной стороны, за счет наличия в ней нитрата свинца обеспечивает защиту от гамма-излучения, а за счет наличия в ее составе легких элементов (водород и углерод) защищает от нейтронного излучения, а с другой стороны – повышает светопропускную способность в видимой области спектра за счет снижения (по сравнению с прототипом) Френелевских потерь света на границах разделов оптических сред (пропорциональных разнице коэффициентов их преломлений). Если в прототипе разница между коэффициентами преломлений на границе «стекло ТФ стеклопакета – воздух» (коэффициент преломления воздуха – 1.00) будет находиться в интервале от 0.652 до 0.814, то у заявляемого смотрового радиационно-защитного окна разницы между коэффициентами преломлений на границах «стекло стеклопакета – иммерсионно-защитная жидкость жидкостного блока» и «иммерсионно-защитная жидкость жидкостного блока – воздух» (коэффициенты преломлений стекла стеклопакета и иммерсионно-защитной жидкости – 1.685 и 1.52 соответственно) будут составлять – 0.165 и 0.52.

Исследования показали (Арбузов В.И., Андреева Н.Э., Леко Н.А., Никитина С.И., Орлов Н.Ф., Федоров Ю.К. «Оптические, спектральные и защитные свойства многосвинцовых фосфатных стекол». Физика и химия стекла, 2005. Т.31, 5, с.797-808), что заявляемое смотровое радиационно-защитное окно обладает:

– более высокой радиационно-оптической устойчивостью, т.к. радиационно-стимулированное приращение оптической плотности в видимой области спектра у стекол, применяемых в заявляемом смотровом радиационно-защитном окне, в среднем в 5-10 раз ниже, чем у стекол ТФ;

– более высокой пропускающей способностью в видимой области спектра, т.к. коэффициент светопропускания у стекол, применяемых в заявляемом смотровом радиационно-защитном окне, составляет не менее 87% в то время, как у стекол ТФ коэффициент светопропускания не превышает 80%;

– более высокими радиационно-защитными свойствами, т.к., например, для гамма-квантов Cs¹³⁷ слою свинца в 1 см по защитным свойствам эквивалентен слой в 3.06 см стекла, применяемого в заявляемом смотровом радиационно-защитном окне, в то время как для стекол ТФ эти величины составляют порядка от 3.4 до 3.8 см. Для гамма-квантов Со⁶⁰ эти толщины равны 2.67 см у стекла, применяемого в заявляемом смотровом радиационно-защитном окне, и 3.15-3.48 см у стекол ТФ;

– более низким (при всех прочих равных условиях) общим весом, т.к. плотность стекла, применяемого в заявляемом смотровом радиационно-защитном окне, составляет 4.17 г/см³ по сравнению с плотностью стекол ТФ, которые в зависимости от концентрации оксида свинца лежат в диапазоне 4.46-5.19 г/см³;

– более широкой областью применения за счет обеспечения возможности его использования для работ с источниками, обладающими также и нейтронным излучением. Испытания, проведенные в аккредитованных испытательных центрах (Испытательный центр «ГОИ-ТЕСТ» ФГУП НПК «ГОИ им. С.И.Вавилова», ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЦЕНТР ИСПЫТАНИЙ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ГУН “ВНИИМ им. Д.И.Менделеева”), подтвердили все вышеизложенное применительно к заявляемой конструкции смотрового радиационно-защитного окна и вышеуказанным составам стекол и иммерсионно-защитной жидкости.

Формула изобретения

Смотровое радиационно-защитное окно, включающее металлический корпус стеклопакета, внутри которого расположен стеклопакет, состоящий из нескольких блоков стеклопластин, каждый из которых состоит из корпуса блока, в котором расположена как минимум одна стеклопластина, выполненная из стекла, содержащего SiO₂, К₂О, PbO и CeO₂, отличающееся тем, что радиационно-защитное окно дополнительно содержит жидкостной блок, снабженный смотровыми стеклами, заполненный иммерсионно-защитной жидкостью и соединенный с корпусом стеклопакета, стекло, из которого выполнены стеклопластины дополнительно содержит P₂O₅, В₂О₃, Al₂O₃, BaO, Sb₂O₃ и Nb₂О₃ при следующем содержании компонентов, мас.%:

а иммерсионно-защитная жидкость представляет собой композицию состава, мас.%:

РИСУНКИ