[发明专利]在快中子核反应堆中生产放射性核素的方法

说明书

本发明属于核工程，当用中子辐射各种材料(目标)以生产放射性核素时可以使用。本发明的实质是在快中子核反应堆中生产放射性核素的方法，包括以下步骤。用于生产放射性核素的靶子放置在使用中子减速材料制成的衬套和细棒之间的辐射组件中，并且辐照组件放置在快中子核反应堆的壁管中。辐射组件周围是不含核燃料的组件。快中子穿过辐射组件中的中子减速材料，然后减速中子穿过辐射组件中的辐射材料(靶子)。本发明的一个最优特征是，在辐射组件及其周围的组件(其中钢含量不超过50％)中同时生产放射性核素。辐射组件的靶子中子能量低于0.1兆电子伏时大于1靶恩的中子吸收截面。辐射组件周围的组件靶子有中子能量高于0.1兆电子伏时小于1靶恩的中子吸收截面。

技术领域

本发明属于核工程，当用中子辐射各种材料(目标)以生产放射性核素时可以使用。

背景技术

已知一种在核反应堆中用中子辐射目标的方法(研究核反应堆，水-水型动力(反应)堆，大功率管式(反应)堆等)，被辐射的材料是靶子，放置在专门的辐射组件(辐射组件)中，该组件放置在具有特定热中子谱的核反应堆堆芯。当反应堆工作时，用中子辐射靶子，放射性核素在其中积聚，达到所需的活性。

从核反应堆中移除辐射组件之后，在辐射屏蔽的室或箱中拆除目标。从放射性核素中提取放射性芯子。然后将放射性芯子置于保护性(保护性)密封壳中。在最后阶段，进行检查以交付产品-检查泄漏，放射性核素表面污染，几何尺寸，活性测量。

该方法可以从起始材料容易吸收能量低于0.68eV的热中子组成的靶子产生放射性核素。该方法的缺点是：中子流相对较低(通常低于5х10¹⁴сm^-2s^-1)，容纳靶子的核反应堆的堆芯小，相对少量的“额外”中子用于生产放射性核素，这是由于反应范围很小。这些缺点是由于热中子核反应堆的物理特性，其中使用大量中子减速材料，例如重水或普通水，石墨，铍。

已知一种在快中子反应堆中用中子辐射靶子的方法，实质在于，在快中子核反应堆的核心或壁管中的辐射组件中对靶子进行辐射。大量快中子(超过1×10¹⁵cm^-2s^-1)的存在可能缩短放射性核素产生的时间。在快中子核反应堆中，有更多的空间用于放置靶子和“额外”中子，这些中子在壁管中用于生产核燃料-钚。

这种方法的缺点是不能从靶子材料中产生具有必要活性的放射性核素，用于捕获快中子上所有核反应堆固有的能量高于1兆电子伏的中子的靶子材料截面面积小。这个缺点是由快中子上核反应堆的物理特性造成的。

已知一种在快中子反应堆中用中子辐射靶子的方法，实质在于，靶子被放置在特殊的俘获型结构内，用氢化锆棒调节核反应堆。在这些产品中，快中子与氢相互作用，将其能量降低成热能，同时保持高密度。与快中子相比，可以将中子俘获率提高数个数量级，并减少放射性核素产生所需活性的时间。

这种方法的缺点是：靶子数量少，可以用氢化锆控制棒将靶子置于减速元件内；由于控制棒在核反应堆中运动，反应堆运行期间中子密度和能量发生变化，这使计算累积的放射性核素变得更加困难；需要达到在核反应堆中找到控制棒的最长时间，由于它们的辐射衰减，这可能导致放射性核素的产量显着下降。

已知一种在快中子反应堆中用中子辐射靶子的方法，实质在于，将靶子放置在有特殊元件的辐射组件中，该元件有吸收和减慢快中子的材料。该装置的周围是含有铀材料的燃料组件，用于生产核燃料-钚。为了减少由于中子热谱形成的铀燃耗率和燃料电池的大辐射损伤，辐射组件的周边装有吸收元件。这可以减少或完全消除热中子与燃料组件的相互作用。