Введение

Защищенная камера сдерживания ядерного излучения

Защищенные камеры сдерживания ядерного излучения обычно называют горячими ячейками. Слово "горячий" указывает на радиоактивность. Горячие ячейки используются как в ядерной энергетике, так и в ядерной медицине. Они необходимы для защиты людей от радиоактивных изотопов, обеспечивая безопасный бокс, в котором можно контролировать и манипулировать необходимым оборудованием.

Ядерная промышленность

Горячие ячейки используются для контроля отработавшего ядерного топлива и работы с другими материалами, являющимися мощными источниками гамма-излучения. Например, обработка медицинских изотопов, полученных облучением в ядерном реакторе или ускорителе частиц, проводится в горячей ячейке. Горячие ячейки представляют собой проблему с точки зрения ядерного распространения, поскольку в них можно проводить химические процессы, необходимые для извлечения плутония (как оружейного, так и не оружейного качества) из ядерного топлива. Разрезка отработавшего топлива, растворение топлива в концентрированной азотной кислоте и первый цикл экстракции процесса ядерной переработки PUREX (высокоактивный цикл) должны выполняться в горячей ячейке. Второй цикл процесса PUREX (среднеактивный цикл) может выполняться в перчаточных боксах.

Окна просмотра

Для наблюдения за содержимым горячей камеры можно использовать камеры (но они требуют регулярной замены) или, что более распространено, свинцовое стекло. Существует несколько вариантов плотности свинцового стекла, наиболее часто используемая – 5,2 г/см³. Для приблизительного расчета эквивалентности по свинцу следует умножать толщину свинца на 2,5 (например, для 10 мм свинца потребуется окно из свинцового стекла толщиной 25 мм). В старых горячих камерах для защиты от высокоэнергетических гамма-лучей использовался раствор бромида цинка (ZnBr2) в стеклянном резервуаре. Этот раствор обеспечивал защиту от излучения, не вызывая потемнения стекла (как это происходит со свинцовым стеклом при облучении). Кроме того, раствор обладает способностью к "самовосстановлению" повреждений, вызванных взаимодействием с радиацией, однако это приводит к оптическим искажениям из-за разницы в показателях преломления раствора и стекла.

Манипуляторы

Телеманипуляторы или щипцы используются для дистанционного управления оборудованием внутри горячих ячеек, что позволяет избежать значительного облучения рук.

Перчатки

Перчатки свинцовой загрузки часто используются в сочетании с щипцами, так как они обеспечивают лучшую ловкость и могут применяться в условиях низкой радиации (например, в горячих камерах, используемых в лабораториях ядерной медицины больниц). Некоторые компании разработали перчатки с вольфрамовой загрузкой, которые обеспечивают большую ловкость, чем перчатки со свинцовой загрузкой, и лучшую защиту, чем их аналоги. Перчатки необходимо регулярно заменять, поскольку химические вещества, используемые для очистки/стерилизации герметичных контейнеров, вызывают значительный износ.

Чистые комнаты

Горячие ячейки могут быть размещены в чистых помещениях с классом чистоты воздуха от D до B (класс C наиболее распространен).

Ячейки исследований и разработок

Эти ячейки часто используются для испытания новых химических блоков или процессов. Они, как правило, достаточно большие, поскольку требуют гибкости в использовании различных химических блоков, которые могут значительно отличаться по размеру (например, Synthera и Tracerlab). Некоторые ячейки требуют дистанционного управления.

Мини-элементы

Этот тип горячей ячейки используется исключительно для производства радиофармпрепаратов. В каждой ячейке размещается химический модуль, запускается процесс производства (получение радиоактивного 18F от циклотрона), и после его завершения ячейки остаются закрытыми как минимум в течение 6 часов для снижения уровня радиации до безопасного значения. Здесь не требуется никаких манипуляций.

Ячейки производства и распределения

Клетки, используемые для дозирования продуктов. Например, после получения флюдоксиглюкозы (18F) (FDG) путем смешивания фтора-18 с глюкозой, большой флакон помещают в дозирующую ячейку, а его содержимое аккуратно дозируют в несколько шприцев или флаконов. Дистанционное управление критически важно на этом этапе.