[發(fā)明專利]在快中子核反應(yīng)堆中生產(chǎn)放射性核素的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680082980.1
• 申請(qǐng)日: 2016-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN109313948A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·D·里索瓦尼;A·V·杜比;N·A·康德拉夫;V·A·珀舒科夫;V·G·阿斯莫洛夫;M·V·巴卡諾夫;E·A·科茨馬諾夫;B·A·瓦西勒夫;D·A·克里諾夫;B·G·西林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科學(xué)與創(chuàng)新股份公司
• 主分類號(hào): G21G1/02
• 分類號(hào): G21G1/02;G21G4/08;G21C1/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 吳鵬;張魯濱

本發(fā)明屬于核工程，當(dāng)用中子輻射各種材料(目標(biāo))以生產(chǎn)放射性核素時(shí)可以使用。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是在快中子核反應(yīng)堆中生產(chǎn)放射性核素的方法，包括以下步驟。用于生產(chǎn)放射性核素的靶子放置在使用中子減速材料制成的襯套和細(xì)棒之間的輻射組件中，并且輻照組件放置在快中子核反應(yīng)堆的壁管中。輻射組件周圍是不含核燃料的組件。快中子穿過輻射組件中的中子減速材料，然后減速中子穿過輻射組件中的輻射材料(靶子)。本發(fā)明的一個(gè)最優(yōu)特征是，在輻射組件及其周圍的組件(其中鋼含量不超過50％)中同時(shí)生產(chǎn)放射性核素。輻射組件的靶子中子能量低于0.1兆電子伏時(shí)大于1靶恩的中子吸收截面。輻射組件周圍的組件靶子有中子能量高于0.1兆電子伏時(shí)小于1靶恩的中子吸收截面。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于核工程，當(dāng)用中子輻射各種材料(目標(biāo))以生產(chǎn)放射性核素時(shí)可以使用。

背景技術(shù)

已知一種在核反應(yīng)堆中用中子輻射目標(biāo)的方法(研究核反應(yīng)堆，水-水型動(dòng)力(反應(yīng))堆，大功率管式(反應(yīng))堆等)，被輻射的材料是靶子，放置在專門的輻射組件(輻射組件)中，該組件放置在具有特定熱中子譜的核反應(yīng)堆堆芯。當(dāng)反應(yīng)堆工作時(shí)，用中子輻射靶子，放射性核素在其中積聚，達(dá)到所需的活性。

從核反應(yīng)堆中移除輻射組件之后，在輻射屏蔽的室或箱中拆除目標(biāo)。從放射性核素中提取放射性芯子。然后將放射性芯子置于保護(hù)性(保護(hù)性)密封殼中。在最后階段，進(jìn)行檢查以交付產(chǎn)品-檢查泄漏，放射性核素表面污染，幾何尺寸，活性測(cè)量。

該方法可以從起始材料容易吸收能量低于0.68eV的熱中子組成的靶子產(chǎn)生放射性核素。該方法的缺點(diǎn)是：中子流相對(duì)較低(通常低于5х10¹⁴сm^-2s^-1)，容納靶子的核反應(yīng)堆的堆芯小，相對(duì)少量的“額外”中子用于生產(chǎn)放射性核素，這是由于反應(yīng)范圍很小。這些缺點(diǎn)是由于熱中子核反應(yīng)堆的物理特性，其中使用大量中子減速材料，例如重水或普通水，石墨，鈹。

已知一種在快中子反應(yīng)堆中用中子輻射靶子的方法，實(shí)質(zhì)在于，在快中子核反應(yīng)堆的核心或壁管中的輻射組件中對(duì)靶子進(jìn)行輻射。大量快中子(超過1×10¹⁵cm^-2s^-1)的存在可能縮短放射性核素產(chǎn)生的時(shí)間。在快中子核反應(yīng)堆中，有更多的空間用于放置靶子和“額外”中子，這些中子在壁管中用于生產(chǎn)核燃料-钚。

這種方法的缺點(diǎn)是不能從靶子材料中產(chǎn)生具有必要活性的放射性核素，用于捕獲快中子上所有核反應(yīng)堆固有的能量高于1兆電子伏的中子的靶子材料截面面積小。這個(gè)缺點(diǎn)是由快中子上核反應(yīng)堆的物理特性造成的。

已知一種在快中子反應(yīng)堆中用中子輻射靶子的方法，實(shí)質(zhì)在于，靶子被放置在特殊的俘獲型結(jié)構(gòu)內(nèi)，用氫化鋯棒調(diào)節(jié)核反應(yīng)堆。在這些產(chǎn)品中，快中子與氫相互作用，將其能量降低成熱能，同時(shí)保持高密度。與快中子相比，可以將中子俘獲率提高數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)，并減少放射性核素產(chǎn)生所需活性的時(shí)間。

這種方法的缺點(diǎn)是：靶子數(shù)量少，可以用氫化鋯控制棒將靶子置于減速元件內(nèi)；由于控制棒在核反應(yīng)堆中運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)堆運(yùn)行期間中子密度和能量發(fā)生變化，這使計(jì)算累積的放射性核素變得更加困難；需要達(dá)到在核反應(yīng)堆中找到控制棒的最長(zhǎng)時(shí)間，由于它們的輻射衰減，這可能導(dǎo)致放射性核素的產(chǎn)量顯著下降。

已知一種在快中子反應(yīng)堆中用中子輻射靶子的方法，實(shí)質(zhì)在于，將靶子放置在有特殊元件的輻射組件中，該元件有吸收和減慢快中子的材料。該裝置的周圍是含有鈾材料的燃料組件，用于生產(chǎn)核燃料-钚。為了減少由于中子熱譜形成的鈾燃耗率和燃料電池的大輻射損傷，輻射組件的周邊裝有吸收元件。這可以減少或完全消除熱中子與燃料組件的相互作用。