Изобретение относится к технике и оборудованию для получения изотопов из делящихся материалов, в частности, для получения молибдена- 99 и ксенона-133, применяемых в современной медицинской диагностике. The invention relates to techniques and equipment for producing isotopes from fissile materials, in particular for producing molybdenum-99 and xenon-133, used in modern medical diagnostics.
Известен контейнер для облучения делящихся материалов (1), содержащий корпус и облучаемую мишень, размещенную в корпусе. Конструкция контейнера представляет собой металлический корпус чехол, внутрь которого помещен разъемный металлический вкладыш. Внутри вкладыша размещена кварцевая ампула с исходным материалом. После сборки крепление деталей осуществляется с помощью сварки. Этот контейнер имеет ряд существенных недостатков, основными из которых являются: неудовлетворительный теплосъем и как следствие ухудшение качества продукта из-за перегрева и спекания делящегося материала; повышение давления внутри упаковки, которое может привести к ее разгерметизации и выбросу газов, осколков деления в окружающую среду; маленькая объемная загрузка (единичная на один контейнер-упаковку) делящегося исходного материала. A known container for irradiating fissile materials (1), comprising a housing and an irradiated target, placed in the housing. The design of the container is a metal case cover, inside of which a detachable metal insert is placed. A quartz ampoule with the starting material is placed inside the insert. After assembly, the parts are fastened by welding. This container has a number of significant drawbacks, the main of which are: poor heat removal and, as a result, deterioration in product quality due to overheating and sintering of fissile material; increased pressure inside the package, which can lead to its depressurization and release of gases, fission fragments into the environment; small volumetric loading (unit for one container package) of fissile source material.
Наиболее близким техническим решением является контейнер для облучения делящихся материалов (2). Он взят в качестве прототипа. Контейнер имеет цилиндрический корпус, закрываемый герметично пробкой. Внутри корпуса находится мишень из урана-235. Контейнер подвергают облучению в нейтронном поле ядерного реактора. В результате облучения образуется осколочный молибден-99, который в последующем извлекают и направляют для зарядки генераторов технеция-99. Основными недостатками контейнера для облучения делящихся материалов являются:
неравномерное распределение делящегося материала по объему, что ведет к местному перегреву контейнера и в дальнейшем к его разгерметизации;
плохие условия теплосъема, что ведет к перегреву мишени;
накопление несвязанных летучих радионуклидов, например йода, внутри контейнера, которые при разделке ухудшают экологическую обстановку.The closest technical solution is a container for irradiating fissile materials (2). It is taken as a prototype. The container has a cylindrical body, sealed with a stopper. Inside the case is a uranium-235 target. The container is irradiated in the neutron field of a nuclear reactor. As a result of irradiation, fragmented molybdenum-99 is formed, which is subsequently extracted and sent to charge technetium-99 generators. The main disadvantages of the container for irradiation of fissile materials are:
uneven distribution of fissile material by volume, which leads to local overheating of the container and subsequently to its depressurization;
poor heat removal conditions, which leads to overheating of the target;
accumulation of unbound volatile radionuclides, such as iodine, inside the container, which, when cut, worsen the environmental situation.
Задачей изобретения являлось устранение перечисленных выше недостатков:
повысить равномерность распределения делящегося материала по объему контейнера;
улучшить условия теплосъема;
локализовать (связать химически) летучие радионуклиды внутри контейнера.The objective of the invention was to eliminate the above disadvantages:
to increase the uniformity of the distribution of fissile material throughout the container;
improve heat removal conditions;
localize (chemically bind) volatile radionuclides inside the container.
Для достижения указанного технического результата предлагается контейнер для облучения делящихся материалов, который содержит корпус с двойными кольцевыми стенками с торцевыми заглушками, облучаемый делящийся материал, например уран-235, равномерно распределенный в объеме матрицы, который размещен в зазоре между стенками и выполнен в виде втулки, втулка установлена с зазорами по отношению к кольцевой полости и торцевыми заглушками, причем зазоры заполнены контактным материалом, связывающим летучие радионуклиды, с образованием кольцевых полостей между торцевыми заглушками и поверхностями контактного материала. В качестве контактного материала в зазорах выбран магний. В качестве материала матрицы втулки выбран оксид металла, например оксид магния. Делящийся материал в виде порошка равномерно перемешивают с порошком матрицы из оксида металла, а затем проводят холодное прессование этих смесей с получением втулки. Втулку устанавливают с зазорами, как описано выше, а зазоры заполняют контактным материалом магнием. В процессе облучения уран-235 делится с образованием осколков деления, в том числе и изотопов йода. Магний химически связывает йод и во время разделки (переработки) такого облученного контейнера не происходит выброса летучих продуктов урана-235. To achieve the technical result, a container for irradiating fissile materials is proposed, which comprises a housing with double annular walls with end caps, an irradiated fissile material, for example, uranium-235, evenly distributed in the matrix volume, which is placed in the gap between the walls and made in the form of a sleeve, the sleeve is installed with gaps in relation to the annular cavity and end caps, and the gaps are filled with contact material connecting volatile radionuclides, with the formation of a ring s cavity between the end caps and the faces of the contact material. Magnesium was chosen as the contact material in the gaps. As the material of the matrix of the sleeve selected metal oxide, for example magnesium oxide. The fissile material in the form of a powder is uniformly mixed with the powder of a matrix of a metal oxide, and then these compounds are cold pressed to form a sleeve. The sleeve is installed with gaps, as described above, and the gaps are filled with contact material with magnesium. In the process of irradiation, uranium-235 is divided into fission fragments, including iodine isotopes. Magnesium chemically binds iodine and during cutting (processing) of such an irradiated container there is no emission of volatile products of uranium-235.
На чертеже представлен общий вид контейнера для обучения делящихся материалов. Контейнер содержит наружную оболочку 1, внутреннюю оболочку 2, торцевые заглушки 3, втулку 4, контактный материал 5 и кольцевые полости 6. The drawing shows a General view of the container for the training of fissile materials. The container contains an outer shell 1, an inner shell 2, end caps 3, a sleeve 4, contact material 5, and annular cavities 6.
Контейнер для облучения делящихся материалов работает следующим образом. Контейнер загружают в канал ядерного реактора и производят облучение. В результате облучения урана-235 происходит наработка изотопа молибдена-99 и одновременно образуются летучие изотопы йода, которые из втулки 4 поступают к контактному материалу (магнию) 5. Происходит химическое взаимодействие йода с магнием. В результате разделки такого контейнера в горячей камере не происходит выброса йода, так как он находится в химически связанном состоянии с магнием. The container for irradiating fissile materials works as follows. The container is loaded into the channel of a nuclear reactor and irradiated. As a result of irradiation of uranium-235, the molybdenum-99 isotope is produced and volatile isotopes of iodine are formed, which from the sleeve 4 enter the contact material (magnesium) 5. The chemical interaction of iodine with magnesium occurs. As a result of cutting such a container in the hot chamber, iodine is not ejected, since it is in a chemically bound state with magnesium.
Использование изобретения позволит создать контейнер для облучения делящихся материалов с равномерно распределенным по объему делящимся материалом, улучшить условия теплосъема, локализовать летучие радионуклиды и повысить безопасность работы. The use of the invention will make it possible to create a container for irradiating fissile materials with fissile material evenly distributed over the volume, improve heat removal conditions, localize volatile radionuclides and increase work safety.