Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasflasche zum Einschluß von zu speicherndem Tritium.
Tritium, das radioaktive Isotop des Wasserstoffs, ist ein schwacher /?-Strahler. Aufgrund seiner Radioaktivität weist Tritium daher nur ein geringes Gefährdungspotential auf. Wegen seiner Eigenschaften als Wasserstoffisotop ist dennoch erheblicher Aufwand erforderlich, um bei Handhabung und Speicherung von Tritium eine Kontamination der Umgebung zu vermeiden. Das hohe Permeations- und Diffusionsvermögen von Tritium, der auftretende Isotopenaustausch, die leichte Entzündbarkeit und Selbstoxidation von Tritium in Luft stellen an die zu treffenden Sicherheitsvorkehrungen erhebliche Anforderungen.
Zur Speicherung und Lagerung von Tritium sind Gasflaschen bekannt, die gasdicht und druckfest ausgebildet sind. Um im Falle einer Undichtigkeit der Gasflasche einen Austritt von Tritium in die Umgebung zu vermeiden, werden die Gasflaschen nur bis etwa zum halben Atmosphärendruck mit Tritium gefüllt. Somit strömen bei Leckagen in die Gasflaschen Fremdgase ein, die zur Verunreinigung des gespeicherten Tritiums führen. Strömt beispielsweise Luft ein, so bedeutet dies darüberhinaus auch Explosionsgefahr wegen Knallgasbildung. Da an den Gasflaschen aus Sicherheitsgründen keine Manometer angebracht sind, läßt sich eine Druckänderung in der Gasflasche nicht ohne weiteres feststellen. Zu ermitteln, ob eine Gasflasche noch dicht ist, erfordert erheblichen Aufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine den vorgeschriebenen Sicherheitsbestimmungen entsprechende Gasflasche für Tritium zu schaffen, bei der einerseits eine Undichtigkeit rasch und mit Sicherheit feststellbar ist und andererseits eine Leckstelle an der Gasflasche nicht zugleich zur Verunreinigung des gespeicherten Tritiums führt.
Diese Aufgabe wird bei einer Gasflasche der eingangs angegebenen Art durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Die Gasflasche wird von einem Schutzbehälter umgeben, dessen Innenraum evakuierbar ist. Der Schutzbehälter ist vakuumdicht ausgeführt und mit einer Druckmeßzelle zur Anzeige des im Innenraum aufrechterhaltenen Vakuums ausgerüstet. Im Innenraum des Schutzbehälters herrscht Vakuum, so daß bei einem Leck an der Gasflasche Tritium in den Innenraum des Schutzbehälters ausströmt. Eine Verunreinigung des Tritiums in der Gasflasche durch eindringendes Fremdgas wird somit vermieden. Der Schutzbehälter verhindert auch eine unmittelbare Beschädigung der Gasflasche durch mechanische Einwirkungen bei Handhabung, Transport oder Lagerung der Gasflasche. Wird der Schutzbehälter undicht, dringt die einströmende Luft in den Innenraum ein, kommt aber nicht mit dem Tritium in der Gasflasche in unmittelbare Berührung. So wird das Tritium in der Gasflasche nicht verunreinigt. Auf Vakuumverlust im Innenraum des Schutzbehälters reagiert die Druckmeßzelle und löst - entsprechend ausgebildet - ein Warnzeichen aus.
In weiterer Ausbildung der Erfindung nach Patentanspruch 2 ist es vorgesehen, den Schutzbehälter mit zwei absperrbaren Anschlüssen für Vakuum- oder Gasleitungen auszurüsten. Der Innenraum des Schutzbehälters ist dann nach Einbringen der mit Tritium gefüllten Gasflasche nicht nur evakuierbar oder bei Auftreten eines Leckes abpumpbar, sondern - beispielsweise mit Helium - auch ausspülbar. Letzteres ist vor allem zur Entnahme von Gasproben aus dem Innenraum des Schutzbehälters von Vorteil. Die Gasproben dienen dazu zu ermitteln, ob ein registrierter Druckanstieg im Innenraum des Schutzbehälters auf ein Leck an der Gasflasche oder auf eine Undichtigkeit am Schutzbehälter zurückzuführen ist. Zur Durchführung solcher Untersuchungen ist die Druckmeßstelle mittels eines Ventils vom Innenraum abschottbar, Patentanspruch 3. Je nach festgestellter Leckursache ist die Gasflasche zu entleeren oder in einen noch unbeschädigten Schutzbehälter einzusetzen. Die Gasflasche ist deshalb nach Patentanspruch 4 lösbar im Schutzbehälter befestigt. Sie ist mit Abstand zur Wand des Schutzbehälters angebracht, Patentanspruch 5.
Da eine schadhafte Gasflasche aus dem Schutzbehälter nicht entnommen werden kann, ohne daß in die unter Unterdruck gegenüber Atmosphärendruck stehende Gasflasche von außen Fremdgas, insbesondere Luft, einströmt, ist es erforderlich, die Gasflasche noch innerhalb des Schutzbehälters ohne Zutritt von Fremdgas zu entleeren. Hierzu ist nach Patentanspruch 6 am Schutzbehälter eine von außen bedienbare Einrichtung zur Betätigung eines an der Gasflasche befestigten Flaschenventils vorgesehen. Die Einrichtung weist einen vakuumdichten Durchgriff zum Flaschenventil auf, Patentanspruch 7.
Die Erfindung und weitere Ausbildungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine Gasflasche zur Aufnahme von Tritium, die in einem Schutzbehälter eingesetzt ist.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist zentrisch innerhalb eines im Ausführungsbeispiel zylindrischen äußeren Schutzbehälters 1 eine ebenfalls zylindrisch geformte Gasflasche 2 für Tritium eingesetzt.
Die Gasflasche 2 ruht im Innenraum 3 des Schutzbehälters 1 auf einem Sockel 4, der im Schutzbehälter befestigt ist und die Gasflasche mit Abstand zur Wand des Schutzbehälters 1 abstützt. Die Ausbildung des Sockels 4 schützt die Gasflasche 2 vor Beschädigungen auch bei stärkerer mechanischer Verformung des Schutzbehälters 1. Am Sockel 4 ist ein Zentrierring 5 vorgesehen, in den eine Bodenstütze 6 der Gasflasche 2 einsetzbar ist. Der Schutzbehälter 1 trägt an seinem Boden 7 einen Fuß 8, so daß der Schutzbehälter mit der Gasflasche in lotrechter Stellung seiner Achse 9 aufgestellt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist die Achse 9 zugleich Zylinderachse der Gasflasche 2.
Die Gasflasche 2 ist an ihrem oberen Ende 10 mit Handgriffen 11 zum Ausheben der Gasflasche aus dem Schutzbehälter versehen. Die Gasflasche wird am oberen Ende in gleicher Weise wie am Sockel 4 mit Abstand zur Wand des Schutzbehälters 1(mittels Zentrierstützen 12 am Behälterflansch 13 des Schutzbehälters 1 befestigt. Die Zentrierstützen 12 sind am Behälterflansch 13 verschraubt. In Figur 1 sind Achsen 14 der Befestigungsschrauben dargestellt.
Am oberen Ende 10 der Gasflasche 2 ist auch eine Tritiumleitung 15 mit einem Flaschenventil 16 zum Be- und Entladen der Gasflasche mit Tritium angeflanscht.
Ein Deckel 17 des Schutzbehälters ist mit Deckelflansch 18 am Behälterflansch 13 vakuumdicht verschraubt. Vom Innenraum 3 des Schutzbehälters 1 führt eine mit dem Deckel 17 verschweißte Rohrleitung 19 zu einer Meßzelle 20, mit der das im Innenraum 3 aufrechterhaltene Vakuum feststellbar ist. Die Meßzelle 20 ist an einen Warnsignalgeber anschließbar. In der Zeichnung ist der Warnsignalgeber nicht wiedergegeben.
In der Rohrleitung 19 zur Meßstelle 20 befindet sich ein Ventil 21, mit dem die Meßzelle vom Innenraum 3 des Schutzbehälters gasdicht abschottbar ist. Das Ventil 21 wird geschlossen, falls die Meßzelle 20 nicht in Betrieb ist, reparaturbedürftig oder auszuwechseln ist. Von der Meßzelle 20 wird der Druck im gesamten Innenraum 3 kontrolliert. Die Zentrierstützen 12 weisen hierzu Ausnehmungen 22 auf, so daß ein räumlicher Zusammenhang zwischen dem Teil des Innenraums, der die Gasflasche 2 umgibt und dem vom Deckel 17 umschlossenen Teil des Schutzbehälters besteht.
Am Deckel 17 sind daräüberhinaus noch zwei Anschlüsse 23, 24 für Vakuum- oder Gasleitungen vorgesehen. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Anschlüsse im Randbereich des Deckels 17 angeordnet sind. Die Anschlüsse sind mit Absperrventilen 25, 26 ausgerüstet. Die Anschlüsse 23, 24 werden über eine Vakuumleitung mit einer Vakuumpumpe verbunden, wenn der Innenraum 3 - beispielsweise nach Einsetzen der Gasflasche - zu evakuieren ist. Die Vakuumleitung und Vakuumpumpe sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Ein Anschluß einer Pumpvorrichtung ist aber auch dann erforderlich, falls durch Undichtigkeiten der Gasflasche oder des Schutzbehälters in dessen Innenraum Gas eindringt, das abzusaugen ist. Für diesen Fall wird einer der Anschlüsse 23, 24 mit einer Pumpvorrichtung verbunden, mittels der eine Gasprobe aus dem Innenraum 3 entnehmbar ist, die analysiert wird. Weist die Gasprobe beispielsweise Anteile von Luft auf, ist das Leck am Schutzbehälter 1, am Deckel 17 oder an der Verbindung zwischen Deckel 17 und Schutzbehälter 1 an Behälterflansch 13 und Deckelflansch 18 zu suchen. Auch kann ein Leck an den Armaturen des Schutzbehälters aufgetreten sein, die mit dem Innenraum 3 in Verbindung stehen. Enthält dagegen die Gasprobe Tritium, so befindet sich das Leck an der Gasflasche 2 oder am Flaschenventil 16.
Die Meßzelle 20 mit Ventil 21 und die Absperrventile 25 und 26 sind am Deckel 17 von außen zugänglich angebracht. Im Ausführungsbeispiel sind diese Armaturen von einem ebenfalls am Deckel 17 angebrachten Gehäuse 27 umgeben, das mit einem Endflansch 28 abdeckbar ist.
Im Ausführungsbeispiel wurde die Gasflasche mit Tritium bis zum halben Atmosphärendruck gefüllt. Im Innenraum 3 wurde ein Vakuum von 10 mbar eingestellt.
Falls die Gasflasche leck wird, wird sie noch innerhalb des Schutzbehälters entleert, um das gespeicherte Tritium nicht durch Zustrom von Fremdgas zu verunreinigen. Hierzu weist der Schutzbehälter eine von außen bedienbare Einrichtung zur Betätigung des Flaschenventils 16 an der Gasflasche 2 auf. Die Einrichtung besteht aus einer mit dem Deckel 17 verbundenen Führung 29 für einen dreh- und verschiebbaren Dorn 30, dessen inneres Ende mit einer Schneide 31 versehen ist und in eine Nut 32 einer konischen NPT-Schraube 33 (NPT = National Pype Taper) einsetzbar ist. Die NPT-Schraube verschließt in einem Anschlußflansch 34, der am Deckel 17 zur Befestigung der Führung 29 angebracht ist, eine öffnung zum Innenraum 3 vakuumdicht ab. Der Anschlußflansch 34 ist am Deckel 17 in der Weise befestigt, daß der Dorn 30 nach Aufsetzen der Führung 29 und nach Entfernung der NPT-Schraube 33 mittels des Dorns 30runmittelbar auf eine Ventilspindel 35 des Flaschenventils 16 aufsetzbar ist. Um kein Fremdgas in den Innenraum 3 eindringen zu lassen, wird ein Zwischenraum 36, der zwischen Führung 29 und Anschlußflansch 34 nach deren Verbindung entsteht, über eine Abzugsleitung 37 evakuiert. Die Abzugsleitung 37 ist mittels eines Ventils 38 zu öffnen und zu schließen und über einen Rohranschluß 39 mit einer in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Pumpeinrichtung verbindbar. Die Führung 29 ist an der Durchführungsstelle für den Dorn 30 vakuumdicht ausgeführt.
Nach Evakuierung des Zwischenraumes 36 wird mittels des Dorns 30 die NPT-Schraube 33 gelöst und in den Innenraum 3 gestoßen. Der Dorn wird dann weiter bis zur Ventilspindel 35 gedrückt und so aufgesetzt, daß das Flaschenventil 16 durch Drehen von Dorn 30 und Ventilspindel 35 geöffnet werden kann. Für den Dorn 30 ist somit ein vakuumdichter Durchgriff zum Flaschenventil gegeben. Das nach Öffnen des Flaschenventils in den Innenraum 3 ausströmende Tritium kann abgepumpt und extern gespeichert werden.
Die Führung 29 wird auf den Anschlußflansch 34 nur dann aufgesetzt, wenn ein öffnen des Flaschenventils 16 der Gasflasche 2 erforderlich ist. Bei normalem Betrieb bleibt der Anschlußflansch 34 mit einem Blindflansch bedeckt. Der Blindflansch ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
Die konische NPT-Schraube 33 ist im Anschlußflansch 34 derart eingesetzt, daß die größere Stirnfläche des Kegels zum Innenraum 3 zeigt. Diese Anordnung erleichtert das Lösen der NPT-Schraube mit Hilfe des Dorns 30. Für eine erneute Wiederbefestigung der NPT-Schraube im Anschlußflansch 34 weist sie auf ihrer größeren Stirnfläche eine Ausnehmung 40 zum Einstecken eines der Ausnehmung entsprechend geformten Schraubenschlüssels auf.