放射性物品转运用屏蔽装置

技术领域

本发明涉及放射性物品转运技术领域，具体涉及一种放射性物品转运用屏蔽装置。

背景技术

在核工程应用中，为了得到某些人工元素或者自然界丰度很低的珍贵稀有元素，往往需要进行放射性同位素辐照生产。在该生产过程中，需要接受辐照的靶材料被制成靶件在反应堆内接受辐照。辐照后，靶件被装入屏蔽铅罐，运送到生产工厂进行储存、解体、加热提取等工艺。由于辐照后的靶件具有很强的放射性，如何将强放射性的靶件在各工艺装置之间进行安全的转移成为了一大难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种放射性物品转运用屏蔽装置，用于在转运放射性物品的过程中降低辐射，同时避免放射性物品的径向、轴向晃动或周向转动，从而避免对放射性物品和/或转运屏蔽装置造成损害。

为实现上述目的，本发明提供了一种放射性物品转运用屏蔽装置，包括：

屏蔽壳体，其内限定形成一具有下部开口的第一通道，和与第一通道连通的多个第二通道；

抓取装置，设置在第一通道内，用于抓取或释放放射性物品；

牵引装置，用于牵引抓取装置在第一通道内上下移动；以及

多个夹持机构，每个夹持机构包括：设置在一个第二通道内的夹持部，其中每个夹持部配置成可操作地从第二通道内伸出至第一通道或从第一通道缩进第二通道，且当每个夹持部从第二通道内伸出至第一通道时，全部夹持部能够共同夹持抓取装置抓取的放射性物品。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本发明一个实施例的放射性物品转运用屏蔽装置的示意性透视图；

图2是图1所示的放射性物品转运用屏蔽装置沿A-A方向的示意性剖视图；

图3是图1所示的B区域的放大示意图；

图4是图1所示的C区域的放大示意图；

图5是图4所示的抓取装置的结构示意图，其中夹爪处于张开位置；以及

图6是图5所示的抓取装置的结构示意图，其中夹爪处于闭合位置。

需要说明的是，附图并不一定按比例来绘制，而是仅以不影响读者理解的示意性方式示出。

附图标记说明：

10、屏蔽壳体；11、第一通道；111、上部开口；112、下部开口；12、第二通道；13、盖体；14、抓取装置；141、进气气管；1411、螺旋气管；142、夹爪；1421、竖直部；1422、第一卡持部；1423、第二卡持部；15、卷扬机；151、牵引绳；152、第一定滑轮；153、第二定滑轮；154、配重部；1541、吊环；160、板体；161、夹持部；162、封闭部；163、驱动部；1631、推杆；17、定位部；20、放射性物品；21、凹槽；22、定位部。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。

本发明实施例提供了一种放射性物品转运用屏蔽装置，用于装载放射性物品，并与放射性物品一同利用转运装置转运至不同场所，以减少在转运放射性物品的过程中的辐射外泄。

如图1所示，本发明实施例的放射性物品转运用屏蔽装置包括屏蔽壳体10。在一些实施例中，屏蔽壳体10由铅制成。在另一些实施例中，屏蔽壳体10也可由其他辐射屏蔽材质(如钨等)制成。

屏蔽壳体10内部限定形成一第一通道11。第一通道11具有下部开口112，放射性物品20从该下部开口112进入第一通道11或从第一通道11离开。

放射性物品转运用屏蔽装置还包括抓取装置14和牵引装置15。抓取装置14设置在第一通道11内，用于抓取或释放放射性物品20。牵引装置15用于牵引抓取装置14在第一通道11内上下移动。从而在抓取装置14和牵引装置15的配合下，抓取装置14可向下运动至下部开口112下方，以抓取放射性物品20；以及在抓取放射性物品20之后，携带放射性物品20共同向上运动直至放射性物品20完全容纳在第一通道11内。

由于本申请实施例的放射性物品转运用屏蔽装置在屏蔽壳体10上集成了牵引装置15和抓取装置14，在使用时，只需由转运装置将其移动到工艺装置处，与放射性物品20进出口进行对接，便可自主实现放射性物品20的快速装载和卸载，无需借助外部机械。比传统利用外部机械进行放射性物品20装载、卸载更加高效、便捷。而且整个过程中，放射性物品20不在外部空气中暴露，其转移过程中的放射性泄露大大减小。

在相关技术中，放射性物品转运用屏蔽装置中装载放射性物品20后，由于转运屏蔽装置内部的尺寸通常会略大于放射性物品20的尺寸，由此在利用转运装置进行转运的过程中，放射性物品20有时会产生径向和/或轴向晃动，甚至与转运屏蔽装置内部发生摩擦或碰撞，对放射性物品20和/或转运屏蔽装置造成损害。

本申请实施例基于上述问题进行了如下的改进。参见图1和图2，屏蔽壳体10内部还特别地限定形成与第一通道11连通的多个第二通道12，放射性物品转运用屏蔽装置还包括多个夹持机构，每个夹持机构包括：夹持部161，设置在一个第二通道12内。

每个夹持部161配置成可操作地从第二通道12内伸出至第一通道11或从第一通道11缩进第二通道12，且当每个夹持部161从第二通道12内伸出至第一通道11时，全部夹持部161能够共同夹持抓取装置14抓取的放射性物品20，从而将放射性物品20固定在第一通道11内部。

即，夹持部161通过伸缩动作实现在第一通道11和第二通道12的转移。可以理解，当所有夹持部161均收缩在第二通道12内时，不占用第一通道11的空间，从而允许抓取装置14抓取或释放放射性物品20；当所有夹持部161均伸出至第一通道11内时，所有夹持部161共同夹持放置于第一通道11内的放射性物品20。

由此，在转运放射性物品20的过程中，本申请实施例的放射性物品转运用屏蔽装置不但可以减少放射性物品20在转运过程中辐射外泄；还可实现放射性物品20在第一通道11中的固定，避免放射性物品20的径向、轴向晃动或周向转动，从而避免对放射性物品20和/或转运屏蔽装置造成损害。

每个夹持机构还可包括：驱动部163，用于驱动夹持部161从第二通道12内伸出至第一通道11，以将放射性物品20夹紧；或从第一通道11缩进第二通道12，以将放射性物品20松开或释放。在一些实施例中，每个夹持机构的驱动部163与夹持部161共同设置在一个第二通道12内。在另一些实施例中，驱动部163也可设置在屏蔽壳体10的外侧。

在一些实施例中，驱动部163可以为气缸。在一些实施例中，驱动部163也可以为电动推杆。

可以理解，在本申请实施例中，每个第二通道12均与第一通道11直接连通，即不通过其他通道与第一通道11连通各第二管道12之间相互不直径连通，但会通过第一管道11连通。第二通道12的轴线可与第一通道11的轴线相互垂直或者呈一定倾角。在一些实施例中，第一通道11可沿竖直方向延伸，第二通道12沿水平方向延伸。

第一通道11的横截面可为圆形。第二通道12的横截面可为矩形，如正方形或长方形。在其他实施例中，第一通道11的横截面也可为矩形。可选地，第二通道12的横截面也可为圆形。

第二通道12的一端与第一通道11相通，另外一端可为封闭端。在一些实施例中，为了便于布置夹持机构，也可使第二通道12的两端均为开放端，即第二通道12远离第一通道11的一端与外部环境连通。在这样的实施例中，可在第二通道12的远离第一通道11的一端设置密封结构，以断开第二通道12与外部环境的直接连通。

在一些实施例中，每个第二通道12沿与第一通道11垂直的方向延伸，即每个第二通道12的轴线或中心线与第一通道11的轴线或中心线基本垂直。全部第二通道12在相同高度处与第一通道11连通。

第二通道12和夹持机构的数量可以为2个，3个，4个，6个等。对了便于夹持，第二通道12和夹持机构的数量优选为偶数个，且偶数个第二通道12和夹持机构在第一通道11的径向对称设置。

参见图1和图2，在图示的实施例中，第二通道12和夹持机构的数量均为两个，且两个第二通道12在第一通道11的径向两侧同轴设置。即，两个第二通道12在第一通道11的径向对称设置。

为了便于夹持，夹持部161还配置成当每个夹持部161从第二通道12内伸出至第一通道11时，全部夹持部161围成的形状与放射性物品20的形状相适配。例如，在一些实施例中，放射性物品20为圆柱体，相应地，全部夹持部161围成的形状为圆形。在另一些实施例中，放射性物品20为长方体，相应地，全部夹持部161围成的形状为矩形。

在一些实施例中，第二通道12可在第一通道11的上部、中部、或下部任意高度位置设置，只需要保证当每个夹持部161从第二通道12内伸出至第一通道11时，全部夹持部161能够共同夹持抓取装置14抓取的放射性物品20即可。

在一些实施例中，每个第二通道12在第一通道11的中部与第一通道11连通；全部夹持部161夹持放射性物品20的中部。在一些实施例中，每个第二通道12在第一通道11的底部与第一通道11连通；全部夹持部161夹持放射性物品20的底部。在这些实施例中，还可在第一通道11底部设置可抽拉的底板，以将下部开口112密封，防止辐射外泄。

在一些实施例中，放射性物品20可为在反应堆内接受辐照后、具有较强放射性的靶件。在其他实施例中，放射性物品20也可为其他具有放射性的物品。在另一些实施例中，放射性物品20可包括物品本身以及容纳样品的容器，以放射性物品20的转运。

参见图1和图2，在一些实施例中，放射性物品20的底部设有定位部22，用于在存储、转运或在其他工艺装置内进行相关处理时的定位。因此，在一些实施例中，当每个夹持部161从第二通道12内伸出至第一通道11时，全部夹持部161可共同夹持放射性物品20的定位部22，全部夹持部161围成的形状与放射性物品20的定位部22的形状相适配。

例如，在一些实施例中，放射性物品20的定位部22为正六边形的凸起，相应地，全部夹持部161围成的形状为正六边形。在另一些实施例中，放射性物品20的定位部22为圆形凸起，相应地，全部夹持部161围成的形状为圆形。

在全部夹持部161夹持放射性物品20的底部(可以理解，对于具有定位部22的放射性物品20，其底部即为定位部22)的实施例中，每个夹持机构还可包括：设置在夹持部161下端的封闭部162，封闭部162配置成当每个夹持部161从第二通道12内伸出至第一通道11时(此时，全部夹持部161夹持放射性物品20的底部)，全部封闭部162共同封闭第一通道11。

在这样的实施例中，全部夹持机构共同起到了对放射性物品20的夹持和对第一通道11进行封闭的双重作用。相比额外在第一通道11底部设置可抽拉的底板，该实施例在利用夹持机构的驱动部163对放射性物品20进行夹持的同时，即可实现对第一通道11的封闭，结构更加简单，且便于操作。

如图1和图2所示，在图示的实施例中，放射性物品转运用屏蔽装置具有两个第二通道12和两个夹持机构。每个夹持机构可包括设置在第二通道12径向外侧的气缸(即驱动部163)，气缸具有一可沿第二通道12的轴向进行伸缩操作的推杆1631，该推杆1631与一板体160相接。在该实施例中，放射性物品20的定位部22具有六边形结构，相应地，板体160朝向第一通道11的一侧边缘呈半个正六边形的形状，自板体160的该侧边缘向上延伸的侧壁形成夹持部161。板体160的下部可设置封闭部162。在该实施例中，第一通道11具有圆柱形结构，相应地，封闭部162的形状可为与第一通道11的直径相同的半圆形，这样，当板体160在气缸的作用下伸出至第一通道11内时，两个夹持部161共同围成一个正六边形筒，共同夹持放射性物品20的定位部22；两个封闭部162共同组成一个圆形，共同封闭第一通道11。

容易理解，在一些实施例中，不同夹持机构的夹持部161具有完全相同的结构；即如图2所示。在另一些实施例中，不同夹持机构的夹持部161可以具有不相同的结构，例如一个夹持部161与放射性物品20的定位部22的三分之一周壁相适配；另一个夹持部161与定位部22剩余的三分之二周壁相适配。

继续参见图1，在一些实施例中，牵引装置可为卷扬机15，卷扬机15的牵引绳151与抓取装置14连接，用于通过释放或卷绕牵引绳151使抓取装置14向下或向上运动。具体地，卷扬机15通过释放牵引绳151使抓取装置14向下运动，卷扬机15通过卷绕牵引绳151使抓取装置14向上运动。通过卷扬机15与抓取装置14的配合，实现放射性物品20的装载与卸载。

在图1所示的实施例中，卷扬机15设置在屏蔽壳体10的外部，放射性物品转运用屏蔽装置上还设有滑轮组件，用以供牵引绳151穿绕。具体地，在卷扬机15上方的屏蔽壳体10上设置第一定滑轮152，在第一定滑轮152下方的第一通道11内设置第二定滑轮153。卷扬机15的牵引绳151向上延伸绕过第一定滑轮152，经由在屏蔽壳体10上开设的通孔进入第一通道11内，绕过第二定滑轮153，与抓取装置14的上端连接。

为了增加卷扬机15牵引过程中的系统稳定性，抓取装置14上端可设置一配重部154，牵引绳151通过配重部154与抓取装置14连接。配重部154的顶端焊接有吊环1541，牵引绳151绕过第二定滑轮153后系在该吊环1541上。卷扬机15通过释放或卷绕牵引绳151使抓取装置14和配重部154共同向下或向上运动。进一步地，配重部154的形状可以与第一通道11的形状相适配。由此，可以使抓取装置14位于第一通道11的中心，从而对置于第一通道11中的放射性物品20具有中心定位功能。

第一通道11还可具有上部开口111，放射性物品转运用屏蔽装置还包括用于打开或封闭上部开口111的盖体13。通过设置上部开口111和盖体13以便于在第一通道11中布置第二定滑轮153等结构。

在一些实施例中，抓取装置14为由气缸驱动的气动机械手。参见图1和图3，放射性物品转运用屏蔽装置还包括：用于向气缸提供驱动气体的进气气管141，进气气管141一端与气动机械手的气缸相连，另一端穿过在盖体13上开设的通孔与外部供气系统连接，从而利用外部供气系统向气动机械手的气缸提供驱动气体，以驱动气动机械手进行抓取或释放操作。

进气气管141可包括设置在第一通道11内的螺旋气管1411。螺旋气管1411可设置在第一通道11的上部。不同于一般的气管，螺旋气管1411由具有弹性的气管呈螺旋状堆积而成，其结构类似于一个弹簧。螺旋气管1411可以根据气动机械手的升降进行伸缩，解决了气管在随气动机械手升降过程中，在第一通道11中的盘积问题。

放射性物品20的上端设有抓取部，用于配合气动机械手抓起或释放。在图4所示的实施例中，抓取部可以为上端开口的凹槽21，且该凹槽21内部尺寸大于其上端开口的尺寸。

参见图4至图6，气动机械手可包括一对由气缸驱动的夹爪142，通过气缸驱动两个夹爪142相向运动或相背运动使两个夹爪142具有闭合位置和张开位置。当抓取放射性物品20时，气缸驱动两个夹爪142相向运动以处于闭合位置，当两个夹爪142在卷扬机15的作用下向下运动至至少部分结构伸入放射性物品20的凹槽21内部后，气缸驱动两个夹爪142相背运动以处于张开位置，从而使两个夹爪142的至少部分结构被限制在凹槽21内部，从而可实现对放射性物品20的提取和转移操作。

具体地，参见图5和图6，夹爪142包括：向下延伸的竖直部1421、在竖直部1421的末端向外延伸的第一卡持部1422、以及在第一卡持部1422的上方自竖直部1421向外延伸的第二卡持部1423。其中，第二卡持部1423的长度大于第一卡持部1422的长度。且第一卡持部1422的长度小于放射性物品20的凹槽21上端开口的一半长度，第二卡持部1423的长度大于放射性物品20的凹槽21上端开口的一半长度。在当抓取放射性物品20时，气缸驱动两个夹爪142相向运动处于闭合位置；参见图6，而后，卷扬机15释放牵引绳151使两个夹爪142的第一卡持部1422向下伸入凹槽21内部，两个夹爪142的第二卡持部1423则卡在凹槽21上方；之后，气缸驱动两个夹爪142相背运动以处于张开位置，从而使第一卡持部1422被限制在凹槽21内部。参见图5，第一卡持部1422位于凹槽21上壁的下方，由第一卡持部1422和第二卡持部1423共同卡持凹槽21的上壁，从而可实现对放射性物品20的转移操作。释放放射性物品20(即气动机械手脱离凹槽21)的过程与此相反，在此不予赘述。

在一些实施例中，放射性物品转运用屏蔽装置还包括：定位部17，设置在屏蔽壳体10径向外表面，用于与转运装置配合，以将放射性物品转运用屏蔽装置定位在转运装置上，便于转运。定位部17可以为在屏蔽壳体10径向外表面中下部焊接的圆环挡板。

下面以从储存井向提取炉转移放射性物品20(具体为靶件)为例，详细描述本发明优选实施例的工作过程。首先，利用转运装置将放射性物品转运用屏蔽装置转移到储存井目标靶件上方，定位对接后，由放射性物品转运用屏蔽装置开始装载工作：先控制夹持机构的气缸收回推杆1631，使夹持部161和封闭部162缩进第二通道12；接着控制卷扬机15工作，下放气动机械手至目标靶件上端进行抓取；完成抓取后，控制卷扬机15将靶件提升进入第一通道11内；待靶件完全进入后，再次控制夹持机构的气缸伸长推杆1631，伸出夹持部161和封闭部162以对靶件下端六边形凸台进行夹持并对第一通道11进行封闭。由于配重部154的中心定位功能和夹持机构对靶件的定位，靶件能够在放射性物品转运用屏蔽装置中被很好地固定。在完成装载工作后，由转运装置将放射性物品转运用屏蔽装置转移到提取炉靶件入口处，完成定位对接后，由放射性物品转运用屏蔽装置开始卸载工作：先控制夹持机构的气缸收回推杆1631，使夹持部161和封闭部162缩进第二通道12；接着控制卷扬机15缓慢下放靶件至提取炉中，待靶件在提取炉中固定好之后，控制气动机械手松开靶件，随后控制卷扬机15将气动机械手收回到第一通道11中。这样便完成了靶件从储存井向提取炉的转移工作。

根据以上描述可知，本发明实施例的放射性物品转运用屏蔽装置可以实现辐照靶件的快速装载和卸载，帮助实现靶件在工艺装置间的快速转移；还可以实现对靶件的放射性屏蔽，以减少靶件转移过程中的放射性泄露。特别适用于场内运输的强放射性靶件远程定位转运的屏蔽。

对于本发明的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。