[發明專利]一種生產反應堆啟動中子源的方法及中子源棒

在審

• 申請號: 201810652720.4
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108932988A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 蘇耿華;包鵬飛
• 申請（專利權）人: 中廣核研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: G21G4/02
• 分類號: G21G4/02;G21C7/10
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅;熊賢卿

本發明公開了一種生產反應堆啟動中子源的方法，其包括如下步驟：步驟S1，將氧化鉍和鈹的粉末按照預定的重量比進行均勻混合，并壓實形成圓柱形的中子源芯塊；步驟S2，將一定數目的上述中子源芯塊進行封裝，形成中子源棒；步驟S3，在核電廠將所述中子源棒插入到燃料組件的控制棒導向管內，然后將該燃料組件布置到反應堆堆芯的合適位置，在反應堆運行過程中，堆芯中子對上述中子源棒進行輻照產生足夠數量的中子。本發明還公開了相應的中子源棒。實施本發明，既可用作初級中子源又可用作次級中子源，其具有安全，且容易獲得的優點。

技術領域

本發明涉及同位素中子源生產技術領域，特別涉及一種核反應堆啟動中子源生產方法及中子源棒。

背景技術

在核電廠反應堆的裝料和啟動過程中，為了確保臨界安全，整個過程應處于中子探測器的有效監督之下。反應堆初期運行之前或者長期停堆之后，裝料和啟動過程中堆芯內中子很少，堆外探測器可能無法探測到堆芯內的中子注量率水平。為此，堆芯內通常需要安裝中子源組件，這些中子源組件所產生的中子經次臨界增殖后可以產生足夠多的中子數，使得中子探測器能夠探測到堆內中子水平以克服測量盲區。

通常來說，反應堆堆芯中有兩種類型的中子源，它們是初級中子源和次級中子源。初級中子源在反應堆首循環中使用，次級中子源在反應堆后續循環中使用。

目前國內大多數核電廠反應堆在首次啟動時使用²⁵²Cf中子源。但是，由于²⁵²Cf同位素的物理特性和生產工藝，目前世界上只有美國和俄羅斯具備商業化生產锎-252原料的能力，從而形成了²⁵²Cf中子源的一種實質上的壟斷。由于市場的壟斷，故存在一些不利的情形，例如，由于需求突然減少等異常情況時，可能會導致的²⁵²Cf中子源供給的銳減和價格的畸高，不可避免地影響突發事件后²⁵²Cf中子源供貨的及時性和確定性。

在其他一些現有技術中，也可以采用其他類型的初級啟動中子源，例中，在秦山一期工程300MW核電廠使用²¹⁰Po-Be作為初級啟動中子源。制作這類中子源需要源殼內放入²¹⁰Po鍍片(基底材料為金箔)和Be粉。考慮到制源生產周期、質量檢驗和包裝運輸約需10周，放射性衰變損失接近30％，故每個源的²¹⁰Po投料量應大于259GBq。在具體制造過程中，每個源的²¹⁰Po活度控制在259-370GBq。在《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB 18871-2002)中²¹⁰Po被列為極毒組，²¹⁰Po的豁免活度為10⁴Bq。在上述²¹⁰Po-Be中子源生產過程中涉及²¹⁰Po投料量很大，具有一定風險性。

目前國內大多數核電廠反應堆在后續循環啟動時使用銻-鈹中子源。通常反應堆銻-鈹中子源由疊放在不銹鋼包殼內的Sb-Be芯塊組成。銻-鈹中子源開始不產生中子，只有在反應堆內受中子輻照后才激活成為中子源：¹²³Sb與中子反應生成¹²⁴Sb，¹²⁴Sb發生衰變釋放出γ射線，而⁹Be與γ射線反應放出中子。但是，由于銻-鈹中子源的半衰期只有60.2天，發射的中子能量只有29keV。在停止輻照60天后，中子強度將下降至約一半水平。銻-鈹中子源的這一特點制約了其使用的靈活性。例如，假若核電廠因電網需求不足而停堆大修時間延長到60天或90天等，反應堆再啟動時的銻-鈹中子源強度就可能不足。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種生產新型反應堆啟動中子源的方法及中子源棒，既可用作初級中子源又可用作次級中子源，其具有安全，且容易獲得的優點。

本發明的第一方面提供的本發明提供了一種生產反應堆啟動中子源的方法，其包括如下步驟：