[發明專利]用于產生放射性同位素的輻照靶及其制備方法

有效

• 申請號: 201580074837.3
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN107210076B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 比阿特里斯·舒斯特;沃爾夫岡·施密德
• 申請（專利權）人: 法瑪通有限公司
• 主分類號: G21G1/02
• 分類號: G21G1/02;H05H6/00
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 楊國強;張淑珍

本發明提供一種制備用于在核動力反應堆的儀表管中產生放射性同位素的輻照靶的方法，所述方法包括以下步驟：提供由稀土金屬氧化物組成的粉末以及任選的有機粘合劑，所述稀土金屬氧化物具有大于99％純度；對所述粉末和任選的有機粘合劑進行制粒以形成實質上球形的生坯，所述生坯具有1mm?10mm的直徑；以及對處于固相的球形生坯進行燒結，所述燒結在該稀土金屬氧化物粉末固相線溫度的至少70％的溫度下進行足以形成圓形的、經燒結的稀土金屬氧化物靶的時間，所述稀土金屬氧化物靶具有理論密度至少80％的燒結密度。

技術領域

本發明涉及一種制備用于在核動力反應堆的儀表管中產生放射性同位素的輻照靶的方法，以及由該方法獲得的輻照靶。

背景技術

放射性同位素可以應用于不同領域，比如工業、研究、農業和醫藥。通常通過將合適的靶材料在研究型核反應堆或回旋加速器中的中子通量中暴露適當的時間，來產生人造放射性同位素。研究型核反應堆的輻照座(irradiation site)昂貴，并且由于反應堆因壽命原因而停堆，輻照座在今后將會變得更加稀缺。

EP 2 093 773 A2涉及一種使用商業核動力反應堆的儀表管產生放射性同位素的方法，該方法包括：選擇至少一種具有已知中子截面的輻照靶；將輻照靶插入到核反應堆的儀表管中，該儀表管延伸到反應堆中并且具有可通向反應堆外部的開口(以便在運行時輻照靶暴露于在核反應堆中遇到的中子通量)，當輻照靶暴露于在核反應堆中遇到的中子通量時，輻照靶充分轉化為放射性同位素，其中所述插入包括將輻照靶放置在儀表管中的軸向位置上一段時間，所述時間相當于基于運行核反應堆的軸向中子通量曲線，以軸向位置對應的通量水平將全部的輻照靶充分轉化為放射性同位素所需的時間量；以及從儀表管中移除輻照靶和所產生的放射性同位素。

大致呈球形的輻照靶一般可以是中空的，并且包括轉化成有用的氣體、液體和/或固體放射性同位素的液體、氣體和/或固體材料。靶材料周圍的殼體可具有在暴露于中子通量時可忽略的物理變化。或者，輻照靶一般可以是固體的，并且由暴露于運行的商業核反應堆中存在的中子通量時轉化為有用的放射性同位素的材料制成。

尤其是，使用加壓空氣驅動探針，將球體測量系統的固體球形探針引入穿過反應堆芯的儀表管，來測量商業核反應堆芯中的中子通量密度。然而，迄今為止，還不存在具有插入球體測量系統的儀表管并從中取出所需的機械和化學穩定性、并且能夠承受核反應堆芯中存在的條件的適當的輻照靶。

EP1 336 596 B1公開了由通式R₂O₃表示的透明的經燒結的稀土金屬氧化物體，其中R是包括Y、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的組中的至少一種元素。通過提供粘合劑和高純度稀土金屬氧化物材料粉末(具有99.9％以上的純度，以金屬重量計Al的含量為5wtppm-100wtppm，以金屬重量計Si的含量為10wtppm以下)的混合物來制備燒結體，從而制備模制體，該模制體具有理論密度58％以上的生坯密度。通過熱處理來去除粘合劑，并且將模制體在氫氣或非活性氣體氣氛中或在真空中、在1450℃至1700℃的溫度下燒結0.5小時以上。添加Al作為燒結助劑，并且通過小心地控制使得燒結體具有2μm至20μm的平均粒度。

US 8 679 998 B2公開了一種用于半導體制造裝置的耐腐蝕構件。將純度至少為99.9％的Yb₂O₃原料在200kgf/cm²(19.6MPa)的壓強下進行單軸壓力成型，以得到直徑約為35mm、厚度約為10mm的圓盤狀壓坯。將該壓坯放入用于焙燒的石墨模具中。使用熱壓法在1800℃的溫度下、Ar氣氛下焙燒至少4小時，得到用于半導體制造裝置的耐腐蝕構件。焙燒時的壓強為200kgf/cm²(19.6MPa)。所得的Yb₂O₃燒結體具有0.2％的開孔孔隙度。

上述方法一般提供適用于特定應用(例如耐腐蝕性或光學透明性)的經燒結的稀土金屬氧化物體。然而，通過這些方法制造的燒結體都不具有用于在商業核動力反應堆中產生放射性同位素的輻照靶所需的性質。