облучательное устройство ядерного реактора канального типа
Классы МПК: | G21G1/02 в ядерных реакторах |
Автор(ы): | Лебедев В.И., Черников О.Г., Горбунов Е.К., Фурсов А.Н., Кондратьев А.А., Пименов А.Н., Шевченко В.Г., Дмитриев В.В., Шмаков Л.В., Крюков В.В., Миронов Ю.И., Молчанов Д.И., Черкашов Ю.М., Борщев В.П., Кудрявцев М.Ю., Мельников О.П., Радкевич А.В., Рождественский М.И., Бурлаков Е.В., Кватор В.М., Новиков В.Г. |
Патентообладатель(и): | Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И. Ленина, Санкт-Петербургская академия изобретательства |
Приоритеты: |
подача заявки:
2002-01-17 публикация патента:
10.12.2003 |
Изобретение относится к области ядерной энергетики, касается, в частности, конструкции облучательных устройств для ядерных реакторов канального типа и может быть использовано для производства гамма-источников. Облучательное устройство ядерного реактора канального типа содержит подвеску с несущим основанием. На основании закреплены звенья. Звенья выполнены в виде цилиндров с двойными обечайками, расположенными концентрически относительно оси симметрии несущего основания. Звенья снабжены проставками, установленными между обечаек без зазора. Радиоактивируемый материал помещен в виде столбиков между проставками. Ширина проставок определяется из условия пр= (1,5-2,2)Шст, где Шпр - ширина проставки, Шст - ширина столбика. Обечайки и проставки выполнены из циркониевого сплава. Столбики радиоактивируемого материала могут формироваться из таблеток, пластин или полустержней. Использование изобретения позволит значительно (в 1,7 раза) увеличить скорость наработки кобальта-60 в реакторах РБМК. 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
Формула изобретения
1. Облучательное устройство ядерного реактора канального типа, содержащее подвеску с несущим основанием и закрепленными на нем звеньями, содержащими радиоактивируемый материал, отличающееся тем, что звенья выполнены в виде цилиндров с двойными обечайками, расположенными концентрически относительно оси симметрии несущего основания, и снабжены проставками, установленными между обечаек без зазора, а радиоактивируемый материал помещен в виде столбиков между ними.2. Облучательное устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина проставок определена из условия:Шпр = (1,5-2,2) Шст,где Шпр - ширина проставки;Шст - ширина столбика.3. Облучательное устройство по п.1, отличающееся тем, что обечайки и проставки выполнены из циркониевого сплава.4. Облучательное устройство по п.1, отличающееся тем, что столбики радиоактивируемого материала сформированы из таблеток.5. Облучательное устройство по п.1, отличающееся тем, что столбики радиоактивируемого материала имеют форму пластин или полустержней.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области ядерной энергетики, касается, в частности, конструкции облучательных устройств для ядерных реакторов канального типа и может быть использовано для производства гамма-источников. В настоящее время широко используются радиоактивные источники, получаемые в процессе облучения исходных материалов в ускорителях [1] и ядерных реакторах [2] . Известны также экспериментальные конструкции облучательного устройства (ОУ) реактора БН-600, используемые для получения радиоактивного кобальт-60. В данных конструкциях стартовый материал в виде таблеток помещен в ампулы из нержавеющей стали длиной 210 мм и диаметром 8,2х0,4 мм [3, 4]. Недостатком применения данной конструкции в реакторе РБМК-1000 (с невысокой плотностью потока нейтронов) является то, что при плотном расположении стартового материала в ОУ лишь небольшая его часть способна активно участвовать в процессе взаимодействия с нейтронами реактора, а большая часть остается недоступной для такого взаимодействия из-за эффектов самоблокировки, что не позволяет за время эксплуатации ОУ получать кобальт-60 с высокой удельной активностью (УА) в диапазоне 90-100 Ки/г. Известным методом повышения скорости накопления целевого нуклида является разблокировка стартовой мишени из облучаемого материала. Одним из способов такой разблокировки является применение составной мишени, в которой стартовый материал, например в виде шаров, равномерно распределен в слабо поглощающем нейтроны материале таким образом, что каждая из частей стартового материала представляет собой разблокированную мишень. Известны [5] составные мишени втулочного типа, где втулки из стартового материала вставлены одна в другую, а промежуток между ними заполнен слабо поглощающим нейтроны материалом. Известны также порошкообразные мишени, в которых стартовое вещество в виде порошка смешано с порошком из слабо поглощающего нейтроны материала в различных пропорциях. Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является стержень дополнительного поглотителя с кобальтом (СДПК) [6]. Поглотитель нейтронов содержит несущий элемент (стержень), на котором закреплены звенья с ампулами, полностью заполненными таблетками из кобальта-59, соприкасающимися основаниями. Недостатком наиболее близкого аналога является низкая скорость накопления кобалъта-60 и, как следствие, недостаточная удельная активность. За время его эксплуатации (5 лет) удается накопить кобальт-60 со средней УА 55 Ки/г. Задача, решаемая изобретением, заключается в обеспечении наработки радиоактивного кобальта-60 в значительных объемах, с более высокой удельной активностью (90-100 Ки/г) и в более короткие сроки. Сущность изобретения состоит в том, что в облучательном устройстве ядерного реактора канального типа, содержащем подвеску с несущим основанием и закрепленными на нем звеньями, предложено звенья выполнить в виде цилиндров с двойными обечайками, расположенными концентрически относительно оси симметрии несущего основания, и снабдить поставками, установленными между обечаек без зазора, а радиоактивируемый материал поместить в виде столбиков между ними. Для сохранения необходимой скорости накопления Со-60 и поддержания на достаточном уровне объема его производства ширина поставок определяется из условия:Шпр=(1,5
![облучательное устройство ядерного реактора канального типа, патент № 2218621](/images/patents/250/2218075/247.gif)
где Шпр - ширина поставки,
Шст - ширина столбика. Для дополнительного увеличения скорости накопления Со-60 обечайки и поставки выполнены из слабо поглощающего нейтроны циркониевого сплава. Столбики радиоактивируемого материала могут формироваться как из таблеток, установленных на ребре, так и из пластин различной формы, полустержней, шариков, проволок различных диаметров, необходимых для создания гамма-источников (см. фиг.4). В таблице 1 приведена зависимость отношения расчетной удельной активности (УА) кобальта-60 (Q) к максимально возможной УА (Qm) от толщины единичной кобальтовой пластины, не блокированной соседними пластинами из кобальта, при облучении ее в течение 5 лет потоком тепловых нейтронов плотностью 1
![облучательное устройство ядерного реактора канального типа, патент № 2218621](/images/patents/250/2218041/8226.gif)
- достижение необходимой УА Со-60;
- обеспечение необходимого объема производства Со-60;
- обеспечение технологичности изготовления таблеток и звена в целом. Необходимой скоростью накопления кобальта-60 для реактора РБМК-1000 является скорость, позволяющая за период 5 лет получать Со-60 с удельной активностью более 90 Ки/г, при этом общий объем производства должен быть не менее 70% от уровня достигнутого при использовании ближайшего аналога. Таким образом, скорость накопления Со-60 должна быть поднята не менее чем в 1,7 раза. Анализ данных, представленных в таблицах 1 и 2 и на графике, показывает, что при использовании ОТ диаметром 6,8 мм, толщиной 1,5 мм (установленных на радиусе 37 мм) и циркониевых обечаек в звене и при соблюдении условия Шпр=(1,5
![облучательное устройство ядерного реактора канального типа, патент № 2218621](/images/patents/250/2218075/247.gif)
1. Вестник Radntcy-Euroasia 1 (7), М., 1993 г. 2. В.А. Цыканов, Б.В. Самсонов. Техника облучения материалов в реакторах с высоким нейтронным потоком. М.: Атомиздат, 1973 г. 3. В.В. Мальцев, А.И. Карпенко, И.А. Чернов, В.В. Головин. Опыт наработки радионуклида Со-60 в быстром натриевом реакторе БН-600 большой мощности. Конверсия в машиностроении 3, 2000 г. 4. Вестник Radntcy-Euroasia 1 (8), М., 1994 г. 5. Г.В. Киселев. Технология получения радиоактивных материалов в ядерных реакторах. Энергоатомиздат, 1990 г. 6. Патент 2107957, кл. G 21 С 7/10 - ближайший аналог.
Класс G21G1/02 в ядерных реакторах