Облучательная сборка ядерного канального реактора

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, касается в частности, конструкции облучательной сборки для ядерных канальных реакторов и может использоваться одновременно для производства гамма-источников из радиоактивного кобальта и облучения различных материалов с целью исследования их свойств. Задача, решаемая полезной моделью, состоит в реализации возможности получения одновременно с Со-60 других радиоактивных веществ и проведения экспериментальных работ по облучению малых количеств стартовых веществ в одной облучательной сборке. Сущность данной полезной модели состоит в том, что в облучательной сборке ядерного канального реактора, состоящей из закрепленных последовательно на стержне технологических звеньев, включающих герметичные пеналы с герметичными ампулами, заполненными радиоактивируемым кобальтовым материалом и подвески, предложено, над технологическими звеньями разместить дополнительное звено, состоящее из герметичных пеналов с тандемно установленными внутри них герметичными ампулами, заполненными экспериментальными стартовыми материалами. Предложенное техническое решение позволит: получать совместно с промышленным производством Со-60 другие радиоактивные вещества и проводить экспериментальные работы по облучению стартовых материалов для проведения исследований по воздействию нейтронного облучения реакторов РБМК на конструкционные материалы.

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, касается в частности, конструкции облучательной сборки для ядерных канальных реакторов и может использоваться одновременно для производства гамма-источников из радиоактивного кобальта и облучения различных материалов с целью исследования их свойств.

В настоящее время широко используются радиоактивные источники, получаемые в процессе облучения исходных материалов в ускорителях (Вестник Radntcy-Euroasia 1 (7) М., 1993 г.) и ядерных реакторах (В.А.Цыканов, Б.В.Самсонов «Техника облучения материалов в реакторах с высоким нейтронным потоком.», М., Атомиздат, 1973 г.). Известны также экспериментальные конструкции звеньев облучательного устройства 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 8,2×0,4 мм (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.), (Вестник Radntcy-Euroasia 1 (8) М., 1994 г.). Кроме того, известно облучательное устройство ядерного реактора канального типа в котором кобальтовые диски установлены на ребре («Облучательное устройство ядерного реактора канального типа.», Патент РФ 2218621).

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является облучательная сборка ядерного канального реактора в виде стержня дополнительного поглотителя с кобальтом (СДПК) (Патент 2107957, кл. G21С 7/10). Поглотитель нейтронов содержит несущий элемент (стержень), на котором закреплены вверху и внизу по два пассивных звена, а между ними расположены технологические звенья с герметичными пеналами заполненными ампулами с радиоактивным кобальтовым материалом. Ампулы зафиксированы от выпадения фланцевыми стопорными прижимными пружинами. В связи увеличением во всем мире потребности в радиоактивных изотопах и сокращением количества реакторов в которых технологически возможно получение радиофарм-препаратов (Мо-99, 1-131 и др.), а также потребности в облучении небольших экспериментальных партий стартовых веществ, спрос на эти услуги постоянно растет. В реакторах РБМК-1000, кроме того, существует необходимость мониторинга спектров и потоков нейтронов, проходящих через графитовую кладку и металлоконструкции реактора. Одним из основных методов, используемых при оценке спектров и определении потоков нейтронов, является метод активационных индикаторов путем облучения малых количеств чистых веществ с последующим измерением их гамма-спектров и дальнейшим расчетам по гамма-спектрам параметров нейтронных потоков.

Недостатками ближайшего аналога являются невозможность получения в СДПК (одновременно с промышленным производством Со-60) других изотопов и проведения экспериментальных работ с малыми количествами различных веществ в одной облучательной сборке.

Задача, решаемая полезной моделью, состоит в реализации возможности получения одновременно с Со-60 других радиоактивных веществ и проведения экспериментальных работ по облучению малых количеств стартовых веществ в одной облучательной сборке.

Сущность данной полезной модели состоит в том, что в облучательной сборке ядерного канального реактора, состоящей из закрепленных последовательно на стержне технологических звеньев, включающих герметичные пеналы с герметичными ампулами, заполненными радиоактивируемым кобальтовым материалом и подвески, предложено, над технологическими звеньями разместить дополнительное звено, состоящее из герметичных пеналов с тандемно установленными внутри них герметичными ампулами, заполненными экспериментальными стартовыми материалами.

За счет установки в верхней части сборки технологических звеньев из герметичных пеналов, содержащих тандемно установленные герметичные ампулы, обеспечивается получение одновременно с Со-60 облучение малых количеств экспериментальных стартовых материалов.

На фиг.1-3 изображен продольный разрез облучательной сборки, а на фиг.4-7 - ее поперечные разрезы.

Облучательная сборка состоит из подвески 1, технологических звеньев 22 с радиоактивируемым кобальтовым материалом 16 и дополнительного звена 3, нанизанных на несущий стержень 4. Дополнительное звено 3 и звенья 22 на несущем стержне 4 фиксируются на направляющем конусе 7. Подвеска 1 соединена с несущим стержнем 4 при помощи втулки 5. Направляющий конус 7 посредством байонетного соединения соединен наконечником 8 с несущим стержнем 4. Палец 9 (фиг.1) расположенный на подвеске 1, предназначен для фиксации несущего стержня 4 в байонетном соединении, образуемым наконечником 8 и направляющим конусом 7 и предотвращает возможность самопроизвольного расцепления байонетного соединения в процессе эксплуатации и транспортировки сборки. Над дополнительным звеном 3 расположен пружинный прижим 10, помещенный в стакан 2, фиксирующий звенья 3 и 22 на несущем стержне 4 путем поджима к торцу конуса 7 при вхождении в него наконечника 8 и повороте конуса 7 на 90°. Технологические звенья 22 облучательной сборки состоят из центральной несущей трубы 11, к торцам которой приварены фигурные верхний 12 и нижний 13 фланцы с шестью отверстиями для установки герметичных пеналов 14. Пеналы содержат герметичные ампулы 15 с радиоактивируемым кобальтовым материалом 16, выполненным в виде дисков, покрытых слоем никеля. Для фиксации пеналов в звене используется фланцевый стопор 17, который приваривается к верхней части несущей трубы 11. В нижней части трубы 11 (фиг.6) имеются два паза 19, а в верхней (фиг.4) два выступа 18. При соединении дополнительного звена 3 и технологических звеньев 22 в облучательной сборке выступы 18 входят в пазы 19, что позволяет фиксировать звенья 3 и 22 от проворота относительно друг друга и стакана 2. На внутренней стороне несущей трубы звеньев 3 и 22 облучательной сборки выполнена кольцевая проточка 20, которая служит для захвата звеньев 3 и 22 при их транспортировке с помощью специальной оснастки. На несущем стержне 4 расположены втулки 21, служащие для центрирования на несущей трубе 11 звеньев 3 и 22 относительно несущего стержня 4. Дополнительное звено 3 отличается от технологических звеньев 22 с кобальтовым материалом, наличием набора герметичных пеналов 23, в которых тандемно размещены ампулы 24 с облучаемыми экспериментальными стартовыми материалами 25 (иод, молибден, теллур, углерод и др.) и проведения экспериментальных работ по мониторингу спектров и потоков нейтронов проходящих через графитовую кладку и металлоконструкции реактора и других материалов с целью исследования процессов модифицирования их свойств.

Разборку облучательной сборки после облучения в реакторе осуществляют дистанционно, в бассейне под защитным слоем воды и в защитной камере. Предварительно выгруженную из реактора в специальный пенал (на фиг. не показано) для разборки бассейна выдержки облучательную сборку, разбирают в следующей последовательности: удаляют палец 9. Затем, воздействуя на подвеску 1, сжимают пружинный прижим 10 и поворачивая подвеску 1 на 90°, выводят нижний конец несущего стержня 4 с наконечником 8 из байонетного соединения с конусом 7. После этого извлекают подвеску 1 с несущим стержнем 4, пружинным прижимом 10 и стаканом 2 и последовательно извлекают из специального пенала (на фиг. не показано) для разборки технологические звенья 22, дополнительное звено 3 и конус 7. Звенья 3 и 22 транспортируют в защитную камеру для извлечения из них ампул 24 с экспериментальными стартовыми материалами 25 и ампул 15 с кобальтовым материалом 16. Разборка звеньев производится следующим образом: отгибаются лепестки фланцевого стопора 17 и из фланцев 12 и 13 звена извлекаются пеналы 14 или 23. Пеналы 14 или 23 вскрывают и из них извлекают ампулы 15 с кобальтовым материалом 16 или ампулы 24 с радиоактивными экспериментальными материалами или препаратами 25. Извлеченные ампулы 15 помещают в специальные устройства для хранения и (или) транспортировки, а ампулы 24 с радиоактивными экспериментальными материалами или препаратами 25 используются в соответствии с их назначением. При необходимости извлечения облученного материала 25 из дополнительного звена 3 выполняются следующие технологические операции: из специального пенала для разборки (на фиг. не показано) извлекают дополнительное звено 3 и транспортируют в защитную камеру для извлечения материала 25. На место извлеченного звена 3, устанавливают новое звено. После этого облучательную сборку собирают в следующей последовательности: вставляют подвеску 1 с несущим стержнем 4, пружинным прижимом 10 и стаканом 2. После этого, воздействуя на подвеску 1, сжимают пружинный прижим 10 и, поворачивая подвеску 1 на 90°, вводят наконечник 8 несущего стержня 4 в байонетное соединение с конусом 7, после чего устанавливают и заваривают палец 9. Затем облучательную сборку вновь устанавливают в реактор.

Предложенное техническое решение позволит: получать совместно с промышленным производством Со-60 другие радиоактивные вещества и проводить экспериментальные работы по облучению стартовых материалов для проведения исследований по воздействию нейтронного облучения реакторов РБМК на конструкционные материалы.

Облучательная сборка ядерного канального реактора, состоящая из закрепленных последовательно на стержне технологических звеньев, включающих герметичные пеналы с герметичными ампулами, заполненными радиоактивируемым кобальтовым материалом, и подвески, отличающаяся тем, что над технологическими звеньями размещено дополнительное звено, состоящее из герметичных пеналов с тандемно установленными внутри них герметичными ампулами, заполненными экспериментальными стартовыми материалами.