Ogniwo gorące - Hot cell

Gorące ogniwa w Argonne National Laboratory . Każda komórka wyposażona jest w okienko podglądowe i dwa zdalne manipulatory.

Osłonięte komory zabezpieczające przed promieniowaniem jądrowym są powszechnie określane jako komórki gorące . Słowo „gorący” odnosi się do radioaktywności . Ogniwa gorące są wykorzystywane zarówno w energetyce jądrowej, jak i w przemyśle leków jądrowych. Są zobowiązani do ochrony osób przed izotopami promieniotwórczymi poprzez zapewnienie bezpiecznej skrzynki przechowawczej, w której mogą kontrolować i manipulować wymaganym sprzętem.

Przemysł jądrowy

Cayce Pentecost , Lyndon B. Johnson , Buford Ellington i Albert Gore Senior obsługujący mechaniczne ręce w gorącej celi w Oak Ridge National Laboratory , 19 października 1958.

Ogniwa są używane do sprawdzania zużytych prętów paliwowych oraz do pracy z innymi elementami, które są wysokoenergetycznymi emiterami promieniowania gamma. Na przykład przetwarzanie izotopów medycznych napromieniowanych w reaktorze jądrowym lub akceleratorze cząstek odbywałoby się w gorącej komorze. Gorące ogniwa budzą obawy związane z proliferacją jądrową, ponieważ mogą być wykorzystywane do przeprowadzania etapów chemicznych stosowanych do ekstrakcji plutonu z paliwa reaktora. Cięcie zużytego paliwa, rozpuszczanie paliwa i pierwszy cykl ekstrakcji w procesie nuklearnego przetwarzania PUREX (cykl wysoce aktywny) musiałby odbywać się w gorącej komorze. Drugi cykl procesu PUREX (cykl średnio aktywny) można wykonać w komorach rękawicowych .

Przemysł medycyny nuklearnej

Gorąca komórka w szpitalu służąca do przygotowania Technetu-99m do zastosowania w tomografii emisyjnej pojedynczych fotonów.

Gorące komórki są powszechnie stosowane w przemyśle leków jądrowych :

• do produkcji radiofarmaceutyków , zgodnie z wytycznymi GMP (przemysł)
• do manipulacji i wydawania radiofarmaceutyków (szpitale).

Użytkownik nigdy nie może być narażony na świecące ścieżki emitowane przez radioaktywne izotopy, dlatego generalnie wokół skrzynek separacyjnych znajduje się ciężka osłona, która może być wykonana ze stali nierdzewnej 316 lub innych materiałów, takich jak PVC lub Corian . Takie ekranowanie można zapewnić przez użycie ołowiu (zwykłych) lub materiałów takich jak beton (wymagane są więc bardzo duże ściany) lub nawet wolfram. Ilość radioaktywności obecna w gorącym ogniwie, energia fotonów gamma emitowanych przez radioizotopy i liczba neutronów, które są tworzone przez materiał, określą grubość osłony. Na przykład źródło kobaltu-60 o wartości 1 kilocurie (37 TBq) będzie wymagało grubszego ekranowania niż źródło irydu-192 o wartości 1 kilocurie (37 TBq), aby zapewnić taką samą moc dawki na zewnętrznej powierzchni komory gorącej. Również, jeśli niektóre materiały aktynowe, takie jak kaliforn lub zużyte paliwo jądrowe, są używane w gorącej komorze, może być potrzebna warstwa wody lub polietylenu , aby obniżyć moc dawki neutronów.

Przeglądanie okien

Odtwórz multimedia

Film przedstawiający wnętrze komory gorącej Idaho National Laboratory .

Aby zobaczyć, co znajduje się w gorącej komorze, można użyć kamer (ale wymagają one regularnej wymiany) lub najczęściej stosuje się szkło ołowiowe . Istnieje kilka gęstości szkła ołowiowego, ale najczęściej jest to 5,2 g / cm ³ . Zgrubne obliczenie równoważności ołowiu polegałoby na pomnożeniu grubości Pb przez 2,5 (np. 10 mm Pb wymagałoby okna ze szkła ołowiowego o grubości 25 mm). Starsze gorące ogniwa wykorzystywały roztwór ZnBr ₂ w szklanym zbiorniku do ochrony przed wysokoenergetycznymi promieniami gamma. Chroniło to promieniowanie bez przyciemniania szkła (jak to ma miejsce w przypadku szkła ołowiowego z ekspozycją). To rozwiązanie również "samoczynnie naprawia" wszelkie uszkodzenia spowodowane oddziaływaniem promieniowania, ale prowadzi do zniekształceń optycznych ze względu na różnicę wskaźników optycznych roztworu i szkła.

Manipulatory

Telemanipulatory lub szczypce są używane do zdalnej obsługi sprzętu wewnątrz gorących komórek, co pozwala uniknąć dużych dawek podawanych palcami / dłońmi.

Rękawiczki

Rękawice z ołowiem są często używane w połączeniu z szczypcami, ponieważ zapewniają lepszą zręczność i mogą być używane w środowiskach o niskim napromieniowaniu (takich jak gorące komórki używane w szpitalnych laboratoriach medycyny nuklearnej). Niektóre firmy opracowały rękawice obciążone wolframem, które zapewniają większą zręczność niż rękawice ołowiane, z lepszą ochroną niż ich odpowiedniki. Rękawice muszą być regularnie wymieniane, ponieważ chemikalia używane w procesie czyszczenia/sterylizacji pojemników powodują znaczne zużycie.

Czyste pokoje

Ogrzewacze można umieszczać w pomieszczeniach czystych o klasyfikacji powietrza od D do B (najczęściej C).

Rodzaje

Komórki badawczo-rozwojowe

Komórki te są często używane do testowania nowych jednostek lub procesów chemicznych. Są one na ogół dość duże, ponieważ wymagają elastyczności w stosowaniu różnych jednostek chemicznych, które mogą znacznie różnić się wielkością (np. Synthera i tracerlab ). Niektóre komórki wymagają zdalnej manipulacji.

Układaj mini-ogniwa

Ten typ komory gorącej jest używany wyłącznie do produkcji radiofarmaceutyków. W każdej komórce umieszcza się jednostkę chemiczną, rozpoczyna się proces produkcyjny (odbiór radioaktywnego ¹⁸ F z cyklotronu) i po zakończeniu komórki pozostawia się zamknięte na minimum 6 godzin, pozwalając na obniżenie promieniowania do bezpiecznego poziomu. Żadna manipulacja nie jest tu konieczna.

Produkcja i dozowanie komórek

Komórki używane do wydawania produktów. Na przykład po wytworzeniu FDG przez zmieszanie F-18 z glukozą, dużą fiolkę umieszcza się w komorze dozującej, a jej zawartość ostrożnie rozdziela się do wielu strzykawek lub fiolek. Na tym etapie kluczowe znaczenie ma zdalne manipulowanie.

Bibliografia