放射性气体提取容器的制作方法

本发明涉及放射性气体提取技术领域，具体涉及一种放射性气体提取容器。

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。接受辐照后的靶件能够释放放射性气体，需要将辐照后的靶件转运至放射性气体提取装置中以利用提取载气吹扫提取靶件释放的放射性气体。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种放射性气体提取容器，用于装载具有强放射性的样品，并与样品一同转运至放射性气体提取装置中以利用提取载气吹扫提取样品释放的放射性气体。

为实现上述目的，本发明提供了一种放射性气体提取容器，包括：

外壳体，其内部形成上下贯通的通道，且所述通道内设有可容纳多个放射性样品的样品容纳腔；和

两个密封装置，设置在所述通道内，且分别位于所述样品容纳腔的上下两侧，用于将所述样品容纳腔密封，以防止所述样品容纳腔内放射性样品释放的放射性气体流入外部环境；所述密封装置配置成能够在外部开孔装置的开孔操作下形成开孔，以使所述样品容纳腔通过所述开孔与外部环境连通，从而使得所述放射性气体能够被提取。

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气体提取容器的剖视示意图；

图2是将本发明一个实施例的放射性气体提取容器放置于放射性气体提取装置内部的剖视示意图；

图3是图1所示a区域的局部放大图；

图4是图1所示b区域的局部放大图

图5是图1所示内壳体的剖视示意图；以及

图6是图5所示内壳体的另一角度的剖视示意图。

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：

1、放射性气体提取容器；10、外壳体；11、通道；12、外筒体；121、第一筒体；1211、第一定位部；1212、第一定位配合部；122、第二筒体；123、第三筒体；1231、第三定位部；124、垫片；125、密封环；13、第一外端盖；131、上盖本体；132、第一延伸部；133、第二延伸部；1331、第二定位部；14、第二外端盖；141、下盖本体；142、第三延伸部；1421、第四定位部；143、第四延伸部；15、第一抓取部；16、第一配合部；17、密封装置；18、外壳定位配合部；19、定位配合部；20、内壳体；21、样品容纳腔；22、内筒体；221、第一半筒；222、第二半筒；223、内壳定位部；224、第五定位部；23、第一内端盖；231、第二提取部；24、第二内端盖；241、固定部；25、支撑部；26、分隔部；261、第二定位配合部；262、板体；2621、第一板体；2622、第二板体；2623、第三板体；2624、第四板体；2625、第五板体；2626、第六板体；263、圆弧部；264、拼接配合部；27、过滤部；30、放射性样品；40、放射性气体提取装置；41、提取腔；42、气动闸板阀；43、出口部；431、密封部；44、定位部；45、进气管路；46、出气管路。

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气体提取容器，用于装载能够释放放射性气体的放射性样品，并与放射性样品一同转运至放射性气体提取装置中。其中放射性气体提取装置能够利用提取气体提取放射性样品释放的放射性气体。

在相关技术中，放射性气体提取容器为上下两端分别设有气体流通管路的密封容器，在气体流通管路上设置电磁阀以控制气体流通管路的通断。在对其内部的放射性气体进行提取之前，需先将放射性气体提取装置的进气管路和出气管路分别与放射性气体提取容器的两个气体流通管路密封对接，而后打开电磁阀利用进气管路中的提取气体对放射性气体提取容器内的放射性气体进行提取。由于上述操作具有辐射风险，因此在相关技术中均利用机械手实现管路之间的密封对接。然而，由于需要对接的管路的尺寸较小，找到对接的管路并将对应的两个管路进行密封对接，这对于机械手而言，操作难度非常大。本申请正是基于上述问题而进行的改进。

如图1所示，本发明实施例的放射性气体提取容器1可包括外壳体10。外壳体10的内部形成上下贯通的通道11，且通道11内设有可容纳至少一个放射性样品30的样品容纳腔21。

放射性样品30为能够释放放射性气体的样品。在一些实施例中，放射性样品30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，放射性样品30也可为其他具有放射性的物品。

为了防止放射性气体外泄，在通道11内还设置有用于将样品容纳腔21密封的两个密封装置17。两个密封装置17分别位于样品容纳腔21的上下两侧，于是样品容纳腔21被两个密封装置17和外壳体10的周壁密封，如此，可防止样品容纳腔21内放射性样品30释放的放射性气体流入外部环境。

密封装置17配置成能够在外部开孔装置的开孔操作下形成开孔，以使样品容纳腔21通过开孔与外部环境连通，从而使得放射性气体能够被提取。也就是说，由于样品容纳腔21通过开孔与外部环境连通，从而允许提取气体流入样品容纳腔21携带放射性气体一同流出样品容纳腔21，从而使得放射性气体能够被提取。

对于本申请实施例的放射性气体提取容器1，在利用其暂存放射性样品30期间或是转移放射性样品30期间(例如将放射性样品30从储存装置转运至放射性气体提取装置的过程中)，密封装置17可将放射性气体密封在容纳腔21内。当需要将放射性气体提取容器1放入放射性气体提取装置内部以提取放射性气体时，可先利用外部开孔装置如开孔机在密封装置17上开孔，这样样品容纳腔21就通过密封装置17上的开孔与外部环境相连通。参见图2，在开孔后迅速将放射性气体提取容器1置于放射性气体提取装置的提取腔41内，并将提取腔41密封。之后，放射性气体提取装置40的进气管路45提供的提取气体将通过密封装置17上的开孔流入样品容纳腔21内，携带放射性样品30释放的放射性气体流出样品容纳腔21，进而流入出气管路46从而被提取。

由此可见，应用本实施例的放射性气体提取容器1，可先利用外部开孔装置在两个密封装置17上开孔，然后利用机械手将放射性气体提取容器1从放射性气体提取装置40的上部开口放入其提取腔41，而后由机械手或由气动闸板阀42自动封闭放射性气体提取装置40的上部开口即可。由于无需利用机械手对管路进行密封对接操作，因此大大降低了机械手的操作难度。

参见图1，外壳体10设有第一抓取部15，用于配合机械手将放射性气体提取容器1转运至放射性气体提取装置40内部。在一些实施例中，第一抓取部15可以为上下贯通的凹槽，且该凹槽内部尺寸大于其上端开口的尺寸。机械手可具有收缩状态和张开状态，其在收缩状态下伸入凹槽内部后横向扩展以处于张开状态，从而被限制在凹槽内部，可实现对外壳体10的转移操作。在一些实施例中，第一抓取部15也可以为能够被机械手抓住的结构，如带有卡槽的柱体或把手等。在一些实施例中，整个第一抓取部15的外观可近似六方螺母结构。

参见图1和图2，外壳体10的下端设有定位配合部19，定位配合部19用于与放射性气体提取装置40的定位部44相配合，以将放射性气体提取容器1定位在放射性气体提取装置40中。

在一些实施例中，放射性气体提取容器1底部的定位配合部19为正六边形的凸起，相应地，放射性气体提取装置40的定位部44为正六边形的凹槽，通过正六边形的凸起与正六边形的凹槽的配合将放射性气体提取容器1定位在放射性气体提取装置40中。在其他实施例中，定位配合部19可以为具有其他形状的凸起结构，相应地，放射性气体提取装置40的定位部44具有对应形状的凹槽结构。当然，在另一些实施例中，定位配合部19可以为具有特定形状的凹槽结构，相应地，放射性气体提取装置40的定位部44具有对应形状的凸起结构。

放射性气体提取装置40的定位部44设置在其用于供提取气体流出放射性气体提取装置40内部的出口部43内。参见图2，该出口部43与放射性气体提取装置40的出气管路46连通，流入该出口部43的气体会从出气管路46流出放射性气体提取装置40内部。外壳体10下端还设有密封配合部16，用于与放射性气体提取装置40的出口部43的密封部431密封配合，以使通道11的下端开口与出口部43连通，从而使得提取气体经通道11的上端开口流入样品容纳腔21内，将放射性气体携带至出口部43。在这样的实施例中，经由进气管路45进入放射性气体提取装置40内的提取气体会先经由通道11的上端开口流入样品容纳腔21内，而后携带放射性气体一同流入出口部43，从而实现对放射性气体的有效提取。

在一些实施例中，密封配合部16和密封部431可均为自下向上渐扩的圆锥面，通过圆锥面之间的配合实现出口部43与外壳体10的底部密封配合。

在一些实施例中，密封配合部16可设置在定位配合部19的上方。在另一些实施例中，密封配合部16也可设置在定位配合部19的外周面上。

在一些实施例中，外壳体10包括：外筒体12、设置在外筒体12上下两端的第一外端盖13和第二外端盖14。第一外端盖13和第二外端盖14均设有贯穿的通孔，外筒体12、第一外端盖13和第二外端盖14共同形成通道11。在这样的结构中，第一外端盖13的通孔即为通道11的上端开口，第二外端盖14的通孔即为通道11的下端开口。

在一些实施例中，两个密封装置17可分别设置在第一外端盖13和第二外端盖14上，以将其上贯通的通孔密封。具体地，一个密封装置17可设置在第一外端盖13的下表面，另一个密封装置17可设置在第二外端盖14的上表面。在另一些实施例中，两个密封装置17也可均设置在外筒体12的内部，或者一个设置在外筒体12的内部，另一个设置在第一外端盖13或第二外端盖14上。密封装置17可以为密封片。

第一抓取部15可设置在第一外端盖13上，具体可设置在第一外端盖13的上部。密封配合部16和定位配合部19可设置在第二外端盖14上，具体设置在第二外端盖14的下部。

在一些实施例中，第一外端盖13和第二外端盖14可均与外筒体12螺接，以便于机械手通过旋转第一外端盖13和第二外端盖14将第一外端盖13和第二外端盖14安装到外筒体12上或从外筒体12取下。

当然，在其他实施例中，第一外端盖13和第二外端盖14与外筒体12之间也可以采用其他连接方式，例如，第一外端盖13和第二外端盖14直接盖设在外筒体12上并与外筒体12进行卡接。

在一些实施例中，可以在第一外端盖13和第二外端盖14上，安装密封圈，以将第一外端盖13、第二外端盖14与外筒体12密封。在一些实施例中，该密封圈例如可为镀银镍金属圈。

参见图3，第一外端盖13可包括：形成有通孔的上盖本体131，和自上盖本体131向上延伸的第一延伸部132，其中第一延伸部132限定形成第一抓取部15。

第一外端盖13还包括：自上盖本体131向下延伸的第二延伸部133，其中第二延伸部133的径向外表面形成有螺纹，以与外筒体12上部的径向内表面的螺纹相接。

参见图4，第二外端盖14可包括：形成有通孔的下盖本体141，和自下盖本体141向上延伸的第三延伸部142，其中第三延伸部142外表面形成有螺纹，以与外筒体12下部的径向内表面的螺纹相接。

进一步地，第二外端盖14还包括：自下向上渐扩的圆锥面(或者说环形锥面)，连接在下盖本体141和第三延伸部142之间；其中圆锥面形成密封配合部16。第二外端盖14还包括：自下盖本体141向下延伸的第四延伸部143，第四延伸部143限定形成定位配合部19。

继续参见图3，外筒体12包括：沿轴向拼接的第一筒体121和第二筒体122，其中第一外端盖13与第一筒体121的上端相接，第二外端盖14与第二筒体122的下端相接。

具体地，第一筒体121上部的径向内表面设有螺纹，第一外端盖13的第二延伸部133与第一筒体121螺接；第二筒体122下部的径向内表面设有螺纹，第二外端盖14的第三延伸部142与第二筒体122螺接。第一筒体121下部的径向外表面形成有螺纹，以与第二筒体122上部的径向内表面的螺纹相接。

在一些实施例中，第一筒体121下部的径向外表面形成有第一定位部1211，用于与第二筒体122的上端抵接。第一定位部1211为设置在第一筒体121下部的径向外表面的台阶面。可在第一定位部1211处将第一筒体121与第二筒体122的上端焊接。

第一外端盖13的第二延伸部133的位于其螺纹上方的径向外表面还设有第二定位部1331，用于与第一筒体121的上端抵接。在一些实施例中，第二定位部1331为设置在第二延伸部133的径向外表面的台阶面。可在第二定位部1331处将第一外端盖13与第一筒体121的上端焊接。

继续参见图3，在一些实施例中，外筒体12还包括：第三筒体123，第三筒体123径向外表面设有第三定位部1231，且第一筒体121上部的径向内表面设有第一定位配合部1212，通过将第三定位部1231夹持在第一定位配合部1212和第二延伸部133的下端之间，将第三筒体123安装在第一筒体121上。在一些实施例中，第三定位部1231和第一定位配合部1212均为环形锥面以通过环形锥面实现密封配合。在这样的实施例中，两个密封装置17中的一个设置在第三筒体123的下端；另一个设置在第二外端盖14上。

外筒体12还包括：垫片124，垫片124夹持在第二延伸部133的下端与第三筒体123的上端之间。外筒体12还包括：密封环125，设置在第三筒体123的第三定位部1231的下表面与第一筒体121的第一定位配合部1212之间。通过设置第三筒体123、垫片124、密封环125、第三定位部1231、第一定位配合部1212以及第二定位部1331，使得第一筒体121和第一外端盖13之间密封。

参见图4，对于第二外端盖14，在第三延伸部142的位于其螺纹下方的径向外表面还设有第四定位部1421，用于与第二筒体122的下端抵接。第四定位部1421为设置在第三延伸部142的径向外表面的台阶面。在一些实施例中，可在第四定位部1421处将第二外端盖14与第二筒体122的下端焊接。

参见图1、图3至图5，在一些实施例中，放射性气体提取容器1还包括：内壳体20，设置在外壳体10内部，样品容纳腔21由内壳体20限定形成。内壳体20内部可容纳至少一个放射性样品30。可以理解，在这样的实施例中，两个密封装置17分别设置在内壳体20的上下两侧，以将样品容纳腔21或者说内壳体20密封。

在一些实施例中，外壳体10和内壳体20可由不锈钢材料制成。当然，在其他实施例中，外壳体10和内壳体20的材质也可以选为其他耐腐蚀且防辐射材质，例如高温合金。

内壳体20的上下两端径向外表面分别设有内壳定位部223，外壳体10的径向内表面相应地设有两个外壳定位配合部18，通过外壳定位配合部18与内壳定位部223相配合以将内壳体20定位在外壳体10内部，以避免在放射性气体提取容器1转移过程中，内壳体20将密封装置17划破或撞破，以使样品容纳腔21中的放射性气体的泄漏。

内壳定位部223和外壳定位配合部18均包括沿周向延伸的环形锥面；内壳体20与外筒体12之间通过环形锥面实现密封。两个内壳定位部223可分别设置在第一内端盖23和内筒体22的下端。

内壳体20包括：内筒体22、安装在内筒体22上下两端的第一内端盖23和第二内端盖24。第一内端盖23和第二内端盖24以过盈配合的方式将内筒体22卡紧，实现密封。第一内端盖23和第二内端盖24上开设有贯穿的多个通孔，用于允许提取气体流通。在一些实施例中，第一内端盖23和第二内端盖24上的通孔的孔径可为2mm-20mm，如3mm，5mm，12mm等。

在一些实施例中，外筒体12和内筒体22可均为圆柱体。

第一内端盖23的上表面形成有第二抓取部231，用于配合机械手将内壳体20提起。

第二内端盖24上设有过滤部28，以对从第二内端盖24的通孔流出样品容纳腔21中的气体进行过滤。由此，可将样品容纳腔21内的杂质截留下来，防止其与放射性气体一同被提取。

第二内端盖24的下表面形成有收容部，过滤部27设置在收容部中，且收容部内还设有一固定部241，用于将过滤部27固定在收容部内。过滤部27为多孔过滤片。在一些实施例中，收容部的横截面为正六边形，相应地，过滤部27和固定部241的横截面也为正六边形。第二内端盖24与固定部241之间的配合方式可为过盈配合，并进行焊接。

在一些实施例中，第二内端盖24上通孔尺寸小于放射性样品30的尺寸，以免放射性样品30从第二内端盖24向下脱落。在另一些实施例中，第二内端盖24上通孔尺寸可大于放射性样品30的尺寸，可由过滤部27支承放射性样品30，以阻止其向下脱落。

在另一些实施例中，可在第一内端盖23上也设置过滤部28，以对流入样品容纳腔21的提取气体进行过滤。

在一些实施例中，内筒体22由第一半筒221和第二半筒222沿周向拼接而成；即内筒体22可由两个半圆弧面拼接而成。第一内端盖23和第二内端盖24盖设在第一半筒221和第二半筒222的上下两端。

参见图5和图6，内壳体20还包括：沿轴向与第一半筒221和第二半筒222可拆卸地连接的多个分隔部26，每个分隔部26上设有多个通孔；每个放射性样品30依次穿过每个分隔部26的通孔以由多个分隔部26保持。在这样的实施例中，由分隔部26的通孔数量决定了内壳体20最多可容纳的放射性样品数量。

在相关技术中，在对放射性样品30释放的放射性气体进行提取时，通常单独对放射性样品30进行提取操作。即每个放射性样品30放置于一个大小形状与之相适配的提取容器中，由机械手将提取容器转运并放置于放射性气体提取装置40内。也就是说，在相关技术中，需要针对特定形状和尺寸分别制造不同的提取容器。而对于尺寸较小的放射性样品30，即使是制造与其适配的提取容器，由于提取容器的尺寸太小，利用机械手抓取转移时难以定位，大大提高了转移的难度。而且，对于尺寸较小的放射性样品30，在进行放射性气体提取过程中，单独对放射性样品30进行提取操作的效率太低。

而在本申请中，由于分隔部26是可拆卸地安装在内壳体20上，因此，可通过将分隔部26中通孔的尺寸和数量进行合理的设置，使容纳的样品数量大大增加。由此，在利用机械手抓取时十分方便机械手定位；且在利用提取气体提取放射性气体时，可同时对多个样品进行提取，大大提升了提取气体的利用率和提取效率。

在图示的实施例中，分隔部26的通孔的数量为19个，19个通孔的形状和尺寸均相同。当然，在其他实施例中，分隔部26的通孔的数量可以为1个，2个，3个，5个，8个，10个，20个等。

由于多个放射性样品30的结构有时候不完全相同，因此，在本申请的一些实施例中，分隔部26的多个通孔的形状可不完全相同，例如有些通孔为圆形，有些通孔为矩形；和/或有些通孔的横截面为如六边形等形状。此外，这些通孔的尺寸也可以不完全相同，例如可以将一部分通孔的直径设置大一些，另一部分通孔的直径设置的小一些，以适应不同形状和/或尺寸的放射性样品30。

在一些实施例中，分隔部26的数量可以为2个，3个，4个、6个等。这些分隔部26可在内筒体22的轴向等间隔分布。

第一半筒221和第二半筒222沿轴向设有多个第五定位部224；每个分隔部26的外侧圆周面设置有第二定位配合部271，第二定位配合部271与第五定位部224相配合以将分隔部26可拆卸地安装在第一半筒221和第二半筒222上。在这样的实施例中，可通过安装不同尺寸的通孔的分隔部26，以实现装载不同尺寸的放射性样品30，从而使得放射性气体提取容器1适用于装载不同尺寸的放射性样品30。

在一些实施例中，第五定位部224为在第一半筒221和第二半筒222上沿周向延伸的定位环，第二定位配合部271为沿分隔部26的周向延伸的定位槽；通过将定位环插入定位槽内以将分隔部26安装在第一半筒221和第二半筒222上。

在另一些实施例中，第五定位部224为在第一半筒221和第二半筒222上沿周向延伸的定位环槽，第二定位配合部271为沿分隔部26的周向延伸的定位环；通过将定位环插入定位环槽内以将分隔部26安装在第一半筒221和第二半筒222上。

参见图6，在一些实施例中，分隔部26可由多个板体262拼接而成，其中每个板体262的一部分径向表面形成第二定位配合部271，另一部分径向表面形成与相邻板体262拼接的拼接面。由此，十分便于机械手组装内壳体20，且便于放射性样品30安装。

参见图6，每个拼接面包括：圆弧部263和拼接配合部264，相邻两个板体262通过拼接配合部264拼接在一起，且相邻两个板体262相面对的一个圆弧部263共同形成分隔部26的一个通孔。

内壳体20还包括：与第一内端盖23和第二内端盖24相接的支撑部25，其中分隔部26的至少一个板体262的拼接面与支撑部25固定连接。支撑部25的上下两端分别与第一内端盖23和第二内端盖24螺纹连接。

下面结合图6简单说明如何利用机械手组装内壳体20。如图6所示，可将第一半筒221水平放置，先将每个分隔部26的第一板体2621安装在第一半筒221上(即将第一板体2621的第二定位配合部271安装到第二筒体222的第五定位部224)，而后在第一板体2621上端的3个圆弧部263上放置三个放射性样品；再将每个分隔部26的第二板体2622安装到第一半筒221，并与相应的第一板体2621拼接，而后在第二板体2622上端的4个圆弧部263上放置四个放射性样品；再将每个分隔部26的第三板体2623安装到第一半筒221，并与相应的第二板体2622拼接，而后在第三板体2623上端中间的圆弧部263放置支撑部25，并将支撑部25与承载其的圆弧部263焊接，而后在第三板体2623上端其余的4个圆弧部263放置四个放射性样品；将每个分隔部26的第四板体2624拼接到相应的第三板体2623，并将第四板体2624面对支撑部25的圆弧部263与支撑部25焊接，而后在第四板体2624上端其余的4个圆弧部263放置四个放射性样品；将每个分隔部26的第五板体2625拼接到相应的第四板体2624，而后在第五板体2625上端的3个圆弧部263上放置三个放射性样品；将每个分隔部26的第六板体2626拼接到相应的第五板体2625，盖上第二半筒222，并将第四板体2624、第五板体2625、第六板体2626的第二定位配合部271安装到第二筒体222的第五定位部224，将第一内端盖23和第二内端盖24盖设在两个半筒的轴向两端，并通过旋转第一内端盖23和第二内端盖24与支撑部25的轴向两端螺接，从而将内壳体20组装为一体。

对于放射性气体提取容器1的其他部件，本领域技术人员在本申请公开各结构以及连接关系的基础上，可以知晓如何组装，在此不予赘述。

根据以上描述可知，本发明实施例的放射性气体提取容器1的结构便于利用机械手进行加工装配。特别适用于存储具有强辐射性的放射性样品30，可有效降低机械手操作难度，减少其误操作的概率，有利于实现对放射性气体的提取。

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。