Устройство для производства мо-99


 


Владельцы патента RU 2516111:

Ермолов Николай Антонович (RU)

Изобретение относится к устройству для производства молибдена Мо-99. Устройство содержит установленные в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила растворный реактор, насос для откачки топливного раствора из реактора, теплообменный аппарат, по меньшей мере одну сорбционную колонку, сорбирующую Мо-99 из топливного раствора, и ядерно-безопасный аппарат для выдержки топливного раствора, расположенный выше реактора и по меньшей мере одной сорбционной колонки, состоящей из двух сообщающихся вверху и внизу сосудов, причем первый сообщающийся сосуд имеет патрубки напорного и переливного трубопроводов, соединяющих аппарат для выдержки с реактором, второй сообщающийся сосуд имеет расположенный ниже патрубка переливного трубопровода патрубок сливного трубопровода, соединяющего аппарат для выдержки с растворным реактором через по меньшей мере одну сорбционную колонку. Устройство снабжено насосом для прокачки топливного раствора в реактор, установленным в контур циркуляции между аппаратом для выдержки топливного раствора и по меньшей мере одной сорбционной колонкой. Обеспечивается повышение производительности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к производству радиоизотопов и может быть использовано для производства Мо-99.

Известно устройство для производства Мо-99 [Пономарев-Степной Н.Н., Павшук В.А., Бебих Г.Ф., Хвостионов В.Е., Трухляев П.С., Швецов И.К., «Способ и оборудование для производства и выделения Мо-99», Патент США на изобретение №5,910,971, 08.07.99.].

Известное устройство снабжено растворным реактором, насосом, теплообменным аппаратом и, по меньшей мере, одной сорбционной колонкой, установленными в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила, оборудованием системы охлаждения топливного раствора в растворном реакторе, каталитической регенерации воды, отбора газообразных радиоизотопов из компенсационного объема реактора для их выделения. Устройство обеспечивает вывод реактора на мощность, поддержание рабочей температуры находящегося в реакторе топливного раствора посредством его охлаждения, наработку Мо-99 в топливном растворе, останов реактора, выдержку и охлаждение топливного раствора, отбор топливного раствора из остановленного реактора и его прокачку через сорбционную колонку с возвратом в реактор, повторный вывод реактора на мощность и повторную наработку Мо-99.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не исключает значительные перерывы в работе и тем самым не обеспечивает более высокую производительность по Мо-99.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство, обеспечивающее процесс непрерывного производства Мо-99, без простоев оборудования, [Ермолов Н.А., Зродников А.В., Нерозин Н.А., Сметанин Э.Я., Хамьянов С.В., «Способ производства Мо-99 и устройство для его осуществления», Патент РФ на изобретение №2296712, 24.05.2005].

Известное устройство для производства Мо-99 снабжено установленными в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила растворным реактором, насосом для откачки топливного раствора из реактора, теплообменным аппаратом, по меньшей мере, одной сорбционной колонкой, сорбирующей Мо-99 из топливного раствора, и ядерно-безопасным аппаратом для выдержки топливного раствора, расположенным выше реактора и, по меньшей мере, одной сорбционной колонки, состоящим из двух сообщающихся вверху и внизу сосудов, первый сообщающийся сосуд снабжен патрубками напорного и переливного трубопроводов, соединяющих аппарат для выдержки с реактором, второй сообщающийся сосуд снабжен расположенным ниже патрубка переливного трубопровода патрубком сливного трубопровода, соединяющего аппарат для выдержки с растворным реактором через, по меньшей мере, одну сорбционную колонку.

Недостаток известного устройства состоит в том, что:

- выдержанный топливный раствор сливается самотеком из аппарата для выдержки в растворный реактор через, по меньшей мере, одну сорбционную колонку под давлением разности уровней топливного раствора в аппарате для выдержки, что может быть не достаточным для преодоления гидравлического сопротивления;

- поступающий в работающий реактор выдержанный топливный раствор не дозируется, что противоречит требованиям ядерной безопасности. Скорость изменения реактивности с поступающим в реактор топливным раствором не должна быть более 0,07 βэфф/с.

Технический результат изобретения состоит в повышении ядерной безопасности растворного реактора и более высокой производительности устройства.

Для достижения технического результата в устройстве для производства Мо-99, снабженном установленными в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила растворным реактором, насосом для откачки топливного раствора из реактора, теплообменным аппаратом, по меньшей мере, одной сорбционной колонкой, сорбирующей Мо-99 из топливного раствора, и ядерно-безопасным аппаратом для выдержки топливного раствора, расположенным выше реактора и, по меньшей мере, одной сорбционной колонки, состоящим из двух сообщающихся вверху и внизу сосудов, первый сообщающийся сосуд снабжен патрубками напорного и переливного трубопроводов, соединяющих аппарат для выдержки с реактором, второй сообщающийся сосуд снабжен расположенным ниже патрубка переливного трубопровода патрубком сливного трубопровода, соединяющего аппарат для выдержки с растворным реактором через, по меньшей мере, одну сорбционную колонку, предлагается снабдить устройство насосом для прокачки топливного раствора в реактор, установленным в контур циркуляции между аппаратом для выдержки и, по меньшей мере, одной сорбционной колонкой.

В частных случаях исполнения устройства предлагается:

- в контур циркуляции установить насос для прокачки топливного раствора в реактор, выключающийся из работы при отсутствии топливного раствора в его всасывающем патрубке и имеющий объемную подачу, не превышающую эквивалентную ей скорость ввода реактивности в реактор, равную 0,07 βэфф/с;

- в контур циркуляции установить насос для откачки топливного раствора из реактора, имеющий объемную подачу, превышающую объемную подачу насоса для прокачки топливного раствора в реактор;

- в контур циркуляции после насоса для прокачки топливного раствора установить запирающийся при его выключении вентиль;

- снабдить устройство оборудованием контура циркуляции охлаждающей воды для охлаждения находящегося в реакторе топливного раствора, в состав которого входят расширительный бак, насос для прокачки охлаждающей воды, теплообменный аппарат «охлаждающая вода - техническая вода» и теплообменный аппарат «топливный раствор - охлаждающая вода».

Сущность изобретения поясняется представленной на фиг.1 возможной схемой устройства для производства Мо-99.

На фиг.1 и по тексту приняты следующие обозначения:

1 - аппарат для выдержки топливного раствора, 2 - аппарат для приготовления и корректировки топливного раствора, 3 - байпасный трубопровод, 4 - всасывающий патрубок насоса для прокачки топливного раствора в реактор, 5 - второй сообщающийся сосуд аппарата для выдержки топливного раствора, 6 - запирающийся вентиль, 7.1÷7.15 - запорные вентили, 8 - защитный бокс, 9 - каталитический регенератор воды, 10 - компенсационный объем растворного реактора, 11 - конденсатор водяного пара, 12.1÷12.2 - наборы сорбционных колонок, сорбирующих Мо-99 из топливного раствора, 13 - напорный трубопровод, 14 - насос для откачки топливного раствора из реактора, 15 - насос для прокачки топливного раствора в реактор, 16 - насос для прокачки охлаждающей воды, 17 - патрубок напорного трубопровода, 18 - патрубок переливного трубопровода, 19 - патрубок сливного трубопровода, 20 - первый сообщающийся сосуд, аппарата для выдержки топливного раствора, 21 - переливной трубопровод, 22 - растворный реактор, установленный в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила, 23 - расширительный бак, 24 - регулятор расхода топливного раствора, 25 - система отбора газообразных радиоизотопов из компенсационного объема реактора и выделения из них необходимых радиоизотопов, 26 - система охлаждения топливного раствора в аппарате для выдержки, 27 - система удаления газообразных продуктов деления, 28 - сливной трубопровод, 29.1÷29.4 - сорбционные колонки, сорбирующие Мо-99 из топливного раствора на основе соли уранила, 30 - теплообменный аппарат «топливный раствор - охлаждающая вода», 31 - теплообменный аппарат «охлаждающая вода - техническая вода», 32 - теплообменный аппарат, установленный в контур циркуляции топливного раствора, 33 - фильтр для очистки топливного раствора на основе соли уранила.

В состав устройства для производства Мо-99 входят установленные в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила растворный реактор 22, насос 14 для откачки топливного раствора из реактора 22, теплообменный аппарат 32, по меньшей мере, одна сорбционная колонка 29.1÷29.4, сорбирующая Мо-99 из топливного раствора, ядерно-безопасный аппарат 1 для выдержки топливного раствора, расположенный выше реактора 22 и, по меньшей мере, одной сорбционной колонки 29.1÷29.4, состоящий из двух сообщающихся вверху и внизу сосудов, первый сообщающийся сосуд 20 снабжен патрубками 17 и 18 напорного 13 и переливного 21 трубопроводов, соединяющих аппарат 1 для выдержки с реактором 22, второй сообщающийся сосуд 5 снабжен расположенным ниже патрубка 18 переливного трубопровода 21 патрубком 19 сливного трубопровода 28, соединяющего аппарат 1 для выдержки с растворным реактором 22 через, по меньшей мере, одну сорбционную колонку 29.1÷29.4, и установленный в контур циркуляции между аппаратом 1 для выдержки и по меньшей мере, одной сорбционной колонкой 29.1÷29.4 насос 15 для прокачки топливного раствора в реактор.

Растворный реактор 22 предназначен для наработки Мо-99 в топливном растворе на основе соли уранила. Насос 14 предназначен для откачки топливного раствора из реактора 22 в аппарат 1. Теплообменный аппарат 32 предназначен для охлаждения топливного раствора. По меньшей мере, одна сорбционная колонка 29.1÷29.4 предназначена для сорбции Мо-99 из топливного раствора на основе соли уранила. Состоящий из двух сообщающихся вверху и внизу сосудов ядерно-безопасный аппарат 1 предназначен для выдержки топливного раствора в течение времени распада короткоживущих радиоизотопов, находящихся в топливном растворе. Первый сообщающийся сосуд 20 аппарата 1, снабженный патрубками 17 и 18 соединен с реактором 22 напорным 13 и переливным 21 трубопроводами. Второй сообщающийся сосуд 5 снабжен расположенным ниже патрубка 18 переливного трубопровода 21 патрубком 19 сливного трубопровода 28, предназначенного для соединения аппарата 1 для выдержки топливного раствора с растворным реактором 22 через, по меньшей мере, одну сорбционную колонку 29.1÷29.4. Насос 15, установленный в контур циркуляции между аппаратом 1 для выдержки и по меньшей мере, одной сорбционной колонкой 29.1÷29.4, предназначен для прокачки топливного раствора в реактор 22.

Патрубок 19 расположен в аппарате 1 ниже патрубка 18 для создания подпора во всасывающем патрубке 4 насоса 15 столбом топливного раствора, который будет находиться между патрубками 18 и 19.

В частных случаях исполнения устройства для производства Мо-99:

1. В контур циркуляции установлен насос 15 для прокачки топливного раствора в реактор 22, выключающийся из работы при отсутствии топливного раствора в его всасывающем патрубке 4 и имеющий объемную подачу, не превышающую эквивалентную ей скорость ввода реактивности в реактор 22, равную 0,07 βэфф/с.

2. В контур циркуляции установлен насос 14 для откачки топливного раствора из реактора 22, имеющий объемную подачу, превышающую объемную подачу насоса 15 для прокачки топливного раствора в реактор 22.

3. В контур циркуляции после насоса 15 для прокачки топливного раствора установлен запирающийся при его выключении вентиль 6.

4. Устройство снабжено оборудованием контура циркуляции охлаждающей воды для охлаждения находящегося в реакторе 22 топливного раствора, в состав которого входят расширительный бак 23, насос 16 для прокачки охлаждающей воды, теплообменный аппарат 31 «охлаждающая вода - техническая вода» и теплообменный аппарат 30 «топливный раствор - охлаждающая вода».

Кроме того, в состав устройства могут входить:

Байпасный трубопровод 3, оснащенный регулятором 24 расхода топливного раствора, соединяющий участок сливного трубопровода 28 на входе топливного раствора в по меньшей мере, одну сорбционную колонку 29.1÷29.4 и участок сливного трубопровода 28 на выходе топливного раствора из, по меньшей мере, одной сорбционной колонки 29.1÷29.4. Запорные вентили 7.1÷7.15. Защитный бокс 8. Каталитический регенератор воды 9. Конденсатор водяного пара 11. По меньшей мере, один набор 12.1÷12.2 параллельно установленных сорбционных колонок 29.1÷29.4, сорбирующих Мо-99 из топливного раствора. Система 25 отбора газообразных радиоизотопов из компенсационного объема 10 реактора 22 и выделения из них необходимых радиоизотопов. Система 26 охлаждения топливного раствора в аппарате 1 для выдержки. Система 27 удаления газообразных продуктов деления. Фильтр 33. По меньшей мере, один ядерно-безопасный аппарат 2 для приготовления и корректировки топливного раствора.

Свойство насоса 15 для прокачки топливного раствора в реактор 22, выключаться из работы при отсутствии топливного раствора в его всасывающем патрубке 4, предназначено для обеспечения ядерной безопасности реактора 22. Поступление топливного раствора в реактор, является вводом в него положительной реактивности. Разовое увеличение реактивности, равное 0,3 βэфф, является ограничивающим параметром для всех исследовательских реакторов, к которым относится растворный реактор 22. С этой целью суммарный объем, складывающийся из объема аппарата 1 между переливным патрубком 18 и сливным патрубком 19, объема сливного трубопровода 28 до всасывающего патрубка 4 насоса 15 и объема всасывающего патрубка 4 насоса 15, должен быть рассчитан на количество топливного раствора, эквивалентное реактивности реактора, равной 0,3 βэфф. Если по какой-либо причине топливный раствор не будет поступать из реактора 22 в аппарат 1, то в реактор 22 поступит только топливный раствор, находящийся в объеме между патрубками 18 и 19, объеме сливного трубопровода 28 до всасывающего патрубка 4 насоса 15 и объеме всасывающего патрубка 4, эквивалентом которого является реактивность реактора, равная 0,3 βэфф, после чего выключится из работы насос 15 и топливный раствор прекратит поступать в реактор 22. Скорость ввода реактивности, равная 0,07 βэфф/с, является другим ограничивающим параметром для всех исследовательских реакторов. Поэтому объемная подача насоса 15, измеряемая количеством топливного раствора, прокачиваемого им за секунду в реактор 22 через по меньшей мере, одну сорбционную колонку 29.1÷29.4, не должна превышать эквивалентную ей предельную скорость ввода реактивности в реактор 22, равную 0,07 βэфф/с.

Превышение объемной подачи насоса 14 для откачки топливного раствора из реактора 22 над объемной подачей насоса 15 для прокачки топливного раствора в реактор 22 через, по меньшей мере, одну сорбционную колонку 29.1÷29.4 в сочетании с предусмотренным переливным трубопроводом 21 обеспечивает постоянное наличие топливного раствора в объеме аппарата 1 между патрубками 18 и 19 и равенство скорости отбора топливного раствора из реактора 22 со скоростью его поступления в реактор 22.

Установленный после насоса 15 для прокачки топливного раствора вентиль 6, запирающийся при выключении из работы насоса 15, предназначен для предотвращения поступления топливного раствора в реактор 22 самотеком после выключения из работы насоса 15.

Оборудование контура охлаждения топливного раствора в реакторе 22, в состав которого входят расширительный бак 23, насос 16 для прокачки охлаждающей воды, теплообменный аппарат 31 «охлаждающая вода - техническая вода», теплообменный аппарат 30 «топливный раствор - охлаждающая вода» предназначено для охлаждения топливного раствора в реакторе 22 во время его работы.

Байпасный трубопровод 3, оснащенный регулятором расхода 24, предназначен для замены в аппарате 1 топливного раствора с низкой объемной активностью Мо-99 на топливный раствор из реактора 22 с равновесной активностью Мо-99, минуя, по меньшей мере, одну сорбционную колонку 29.1÷29.4.

Запорные вентили 7.2÷7.5 и 7.8÷7.11 предназначены для переключений сорбционных колонок 29.1÷29.4. Запорные вентили 7.1, 7.6, 7.7 и 7.12 предназначены для переключений наборов 12.1 и 12.2 сорбционных колонок 29.1÷29.4. Запорный вентиль 7.13 предназначен для включения в работу и выключения из работы системы 27 удаления газообразных продуктов деления. Запорный вентиль 7.14 предназначен для включения в работу и выключения из работы системы 25 отбора газообразных радиоизотопов из компенсационного объема 10 реактора 22 и выделения из них необходимых радиоизотопов. Запорный вентиль 7.15 предназначен для заполнения реактора 22 из, по меньшей мере, одного аппарата 2 и опорожнения в, по меньшей мере, один аппарат 2.

Защитный бокс 8 предназначен для размещения оборудования по выделению и очистке от примесей Мо-99.

Каталитический регенератор воды 9 предназначен для регенерации воды в виде пара из кислорода и водорода, образующихся в топливном растворе за счет радиолиза воды и выходящих в компенсационный объем 10 реактора 22.

Конденсатор 11 предназначен для конденсации водяного пара.

По меньшей мере, один набор 12.1÷12.2 параллельно установленных сорбционных колонок 29.1÷29.4, сорбирующих Мо-99 из топливного раствора, предназначен для распределения прокачиваемого в реактор 22 потока топливного раствора по параллельно установленным сорбционным колонкам и замены сорбционных колонок наборами.

Система 25 предназначена для отбора газообразных радиоизотопов из компенсационного объема 10 реактора 22, выделения из них необходимых радиоизотопов и возврата невыделенных газообразных радиоизотопов в компенсационный объем 10.

Система 26 предназначена для отвода тепла, выделяемого в топливном растворе короткоживущими радиоизотопами и охлаждения топливного раствора в аппарате 1 до оптимальной для сорбции температуры, от 20 до 35°С.

Система 27 предназначена для удаления газообразных продуктов деления из компенсационного объема 10.

Фильтр 33 предназначен для очистки топливного раствора от продуктов коррозии.

По меньшей мере, один ядерно-безопасный аппарат 2 предназначен для приготовления и корректировки топливного раствора.

Безопасность растворного реактора 22 обеспечивается штатными органами управления его реактивностью.

Безопасность аппарата 1 и, по меньшей мере, одного аппарата 2 достигнута их ядерно-безопасной конструкцией.

Данное устройство обеспечивает непрерывное производство Мо-99, включающее:

- заполнение оборудования контура циркуляции топливного раствора из, по меньшей мере, одного аппарата 2 приготовленным топливным раствором на основе соли уранила. В качестве топливного раствора может быть использован легководный раствор на основе уранилсульфата, UO2SO4×6H2O, или на основе уранилнитрата, UO2(NO3)2×6H2O, а также тяжеловодный раствор на основе уранилсульфата UO2SO4×6D2O, или на основе уранилнитрата, UO2(NO3)2×6D2O. Использование тяжеловодного топливного раствора будет предпочтительным, так как коэффициент замедления нейтронов тяжелой воды равен 20000, а легкой воды он равен 70, (Левин В.Е., «Ядерные реакторы, Госатомиздат, 1963);

- вывод реактора 22 на мощность штатными органами управления реактивностью;

- наработку молибдена-99 в топливном растворе и его охлаждение в реакторе 22 при наработке молибдена-99;

- прокачку топливного раствора через оборудование контура;

- выдержку топливного раствора для распада находящихся в нем короткоживущих радионуклидов в ядерно-безопасном аппарате 1, охлаждение топливного раствора до температуры, оптимальной для сорбции и сорбцию из него Мо-99.

Кроме того, данное устройство обеспечивает:

1. Ограничение разового увеличения реактивности реактора 22 значением 0,3 βэфф за счет выключения из работы насоса 15 при отсутствии топливного раствора в его всасывающем патрубке 4.

2. Ограничение скорости ввода реактивности в реактор 22 значением 0,07 βэфф/с за счет соответствующего ограничения объемной подачи насоса 15.

3. Постоянное наличие топливного раствора в объеме аппарата 1 между патрубками 18 и 19 и равенство скорости отбора топливного раствора из реактора 22 со скоростью его поступления в реактор 22 за счет превышения объемной подачи насоса 14 для откачки топливного раствора из реактора 22 над объемной подачей насоса 15 для прокачки топливного раствора в реактор 22 через по меньшей мере одну сорбционную колонку 29.1÷29.4 в сочетании с предусмотренным переливным трубопроводом 21.

4. Предотвращение поступления топливного раствора в реактор 22 самотеком за счет установленного после насоса 15 вентиля 6, запирающегося при выключении из работы насоса 15.

5. Охлаждение находящегося в реакторе 22 топливного раствора. При использовании тяжеловодного топливного раствора в качестве охлаждающей воды следует использовать тяжелую воду, чтобы исключить присутствие легкой воды в реакторе 22. В состав контура циркуляции охлаждающей воды будет входить при этом находящийся в реакторе 22 теплообменный аппарат «тяжеловодный топливный раствор - охлаждающая тяжелая вода».

6. Замену в аппарате 1 топливного раствора с низкой объемной активностью Мо-99 на топливный раствор из реактора 22 с активностью Мо-99, близкой к равновесной, через байпасный трубопровод 3, оснащенный регулятором 24 расхода топливного раствора, минуя, по меньшей мере, одну сорбционную колонку 29.1÷29.4.

7. Включение в работу и выключение из работы оборудования запорными вентилями 7.1÷7.15.

8. Размещение оборудования по выделению и очистке от примесей Мо-99 в защитном боксе 8.

9. Каталитическую регенерацию воды из кислорода и водорода, образующихся в топливном растворе за счет радиолиза воды и выходящих в компенсационный объем 10 реактора 22, и конденсацию водяного пара в конденсаторе 11.

10. Выделение Мо-99 с использованием, по меньшей мере, одного набора 12.1÷12.2 параллельно установленных сорбционных колонок, сорбирующих Мо-99 из топливного раствора.

11. Отбор оборудованием системы 25 газообразных радиоизотопов из компенсационного объема 10 реактора 22, выделение из них необходимых радиоизотопов и возврат невыделенных газообразных радиоизотопов в компенсационный объем 10.

12. Отвод тепла, выделяемого в топливном растворе короткоживущими радиоизотопами и охлаждение топливного раствора в аппарате 1 до оптимальной для сорбции температуры системой 26.

13. Удаление газообразных продуктов деления из компенсационного объема 10 оборудованием системы 27.

14. Очистку топливного раствора от продуктов коррозии в фильтре 33.

15. Приготовление и корректировку топливного раствора в, по меньшей мере, одном ядерно-безопасном аппарате 2.

Пример конкретного исполнения устройства для производства Мо-99.

1. Топливный раствор - тяжеловодный раствор на основе уранилсульфата, UO2SO4×6D2O.

2. Обогащение топлива ураном-235 менее 20% для целей нераспространения топлива.

3. Объем топливного раствора в реакторе 32 равен примерно 40 л.

4. Заполняемый объем ядерно-безопасного аппарата 1 для выдержки топливного раствора 7 л.

5. Объем ядерно-безопасного аппарата 2 для приготовления и корректировки топливного раствора 10 л.

6. Если принять 1 литр топливного раствора за эквивалент реактивности, равной 1 βэфф, то суммарный объем, складывающийся из объема аппарата 1 для выдержки между переливным патрубком 18 и сливным патрубком 19, объема сливного трубопровода 28 до всасывающего патрубка 4 насоса 15 и объема всасывающего патрубка 4 насоса 15 должен не превышать 300 мл, а объемная подача насоса 15 должна будет не превышать 70 мл/с.

7. Рабочая температура топливного раствора 80°С.

8. Мощность растворного реактора 22 равна 50 КВт.

9. Производительность устройства по Мо-99 составит ~800 Ки/неделю с калибровкой на шестой день.

Параметры сорбционной колонки 29.1-29.4, мощности систем охлаждения диаметры трубопроводов и другие характеристики устройства определяют расчетом и экспериментально.

Пример конкретного применения устройства для производства Мо-99.

Заполняют из аппарата 2 растворный реактор 22 и остальное оборудование контура циркуляции тяжеловодным раствором на основе уранилсульфата. Выводят реактор 22 на мощность 50 кВт и нарабатывают в топливном растворе Мо-99. Во время наработки Мо-99 включают в работу каталитический регенератор 9 и получают водяной пар из дейтерия и кислорода, выходящих в компенсационный объем 10 реактора 22. В конденсаторе 11 водяной пар конденсируется, и образованная тяжелая вода стекает обратно в топливный раствор. Таким образом, поддерживается постоянным содержание тяжелой воды как замедлителя нейтронов в топливном растворе. Открытием запорного вентиля 7.14 газообразные радиоизотопы, выходящие в компенсационный объем 10, могут быть отобраны в оборудование системы 25, где из них будут выделены необходимые радиоизотопы, а остальные возвращены в компенсационный объем 10. Отвод тепла, выделяемого в тяжеловодном топливном растворе короткоживущими радиоизотопами, и охлаждение топливного раствора в аппарате 1 до температуры от 20°С до 35°С выполняет оборудование системы 26. Открытием запорного вентиля 7.13 газообразные радиоизотопы могут быть удалены из компенсационных объемов 10 оборудованием системы 27. Находящийся в реакторе 22 топливный раствор охлаждают, используя для охлаждения оборудование контура циркуляции охлаждающей воды. Для улучшения баланса тепловых нейтронов будет целесообразным использовать тяжелую воду в качестве охлаждающей воды.

После достижения объемной активности Мо-99 в топливном растворе, близкой к равновесному значению, включают в работу насос 14 для откачки топливного раствора из реактора. Открывают запорные вентили на входе и выходе, по меньшей мере, одной сорбционной колонки 29.1-29.4. Включают в работу насос 15 и начинают непрерывный процесс выделения Мо-99 из топливного раствора. После достижения максимальной активности Мо-99 в, по меньшей мере, одной работающей сорбционной колонке поток топливного раствора переводят на, по меньшей мере, одну другую сорбционную колонку. Колонку с Мо-99 промывают, десорбируют Мо-99 и переводят в резерв. Полученный раствор Мо-99 очищают от радионуклидных и химических примесей.

Мо-99 выделяют непрерывно из топливного раствора, содержащего Мо-99 с объемной активностью, близкой к равновесному значению, поэтому производительность устройства по Мо-99 будет максимальной.

Получен технический результат изобретения, повышена производительность устройства за счет ликвидации простоев оборудования, выделения Мо-99 из топливного раствора с объемной активностью Мо-99, близкой к равновесному значению, и использования лучшего замедлителя нейтронов.

Перечень последовательностей
1 аппарат для выдержки топливного раствора
2 аппарат для приготовления и корректировки топливного раствора
3 байпасный трубопровод
4 всасывающий патрубок насоса для прокачки топливного раствора в реактор
5 второй сообщающийся сосуд аппарата для выдержки топливного раствора
6 запирающийся вентиль
7.1÷7.15 запорные вентили
8 защитный бокс
9 каталитический регенератор воды
10 компенсационный объем растворного реактора
11 конденсатор водяного пара
12.1÷12.2 наборы сорбционных колонок, сорбирующих Мо-99 из топливного раствора
13 напорный трубопровод
14 насос для откачки топливного раствора из реактора
15 насос для прокачки топливного раствора в реактор
16 насос для прокачки охлаждающей воды
17 патрубок напорного трубопровода
18 патрубок переливного трубопровода
19 патрубок сливного трубопровода
20 первый сообщающийся сосуд, аппарата для выдержки топливного раствора
21 переливной трубопровод
22 растворный реактор, установленный в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила
23 расширительный бак
24 регулятор расхода топливного раствора
25 система отбора газообразных радиоизотопов из компенсационного объема реактора и выделения из них необходимых радиоизотопов
26 система охлаждения топливного раствора в аппарате для выдержки
27 система удаления газообразных продуктов деления
28 сливной трубопровод
29.1÷29.4 сорбционные колонки, сорбирующие Мо-99 из топливного раствора на основе соли уранила
30 теплообменный аппарат «топливный раствор - охлаждающая вода»
31 теплообменный аппарат «охлаждающая вода - техническая вода»
32 теплообменный аппарат, установленный в контур циркуляции топливного раствора
33 фильтр для очистки топливного раствора на основе соли уранила

1. Устройство для производства молибдена Мо-99, содержащее установленные в контур циркуляции топливного раствора на основе соли уранила растворный реактор, насос для откачки топливного раствора из реактора, теплообменный аппарат, по меньшей мере одну сорбционную колонку, сорбирующую Мо-99 из топливного раствора, и расположенный выше реактора и по меньшей мере одной сорбционной колонки ядерно-безопасный аппарат для выдержки топливного раствора, состоящий из двух сообщающихся вверху и внизу сосудов, причем первый сообщающийся сосуд имеет патрубки напорного и переливного трубопроводов, соединяющих аппарат для выдержки с реактором, второй сообщающийся сосуд имеет расположенный ниже патрубка переливного трубопровода патрубок сливного трубопровода, соединяющего аппарат для выдержки с растворным реактором через по меньшей мере одну сорбционную колонку, отличающееся тем, что оно снабжено насосом для прокачки топливного раствора в реактор, установленным в контур циркуляции между аппаратом для выдержки топливного раствора и по меньшей мере одной сорбционной колонкой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в контур циркуляции установлен насос для прокачки топливного раствора в реактор, выполненный с возможностью выключения из работы при отсутствии топливного раствора в его всасывающем патрубке и имеющий объемную подачу, не превышающую эквивалентную ей скорость ввода реактивности в реактор, равную 0,07 βэфф/с.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в контур циркуляции установлен насос для откачки топливного раствора из реактора, имеющий объемную подачу, превышающую объемную подачу насоса для прокачки топливного раствора в реактор.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в контур циркуляции после насоса для прокачки топливного раствора установлен запирающийся при его выключении вентиль.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено оборудованием контура циркуляции охлаждающей воды для охлаждения находящегося в реакторе топливного раствора, содержащим расширительный бак, насос для прокачки охлаждающей воды, теплообменный аппарат охлаждающая вода - техническая вода и теплообменный аппарат топливный раствор - охлаждающая вода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых, в частности извлечению вольфрама, молибдена и сопутствующих металлов из продуктов флотационном обогащения молибдено-вольфрамовых руд.
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для мембранного извлечения, концентрирования и очистки молибдена от вольфрама как в технологии, так и в аналитической практике.

Настоящее изобретение относится к способам комплексной переработки отработанных катализаторов. Заявлен способ, в котором извлечение молибдена и церия проводят в две стадии, на первой стадии проводят извлечение соединения молибдена, после чего проводят стадию извлечения соединения церия.
Способ рекуперации молибдата или вольфрамата из водного раствора заключается в том, что молибдат или вольфрамат связывают из водного раствора при значении рН в пределах от 2 до 6 с водонерастворимым, катионизированным неорганическим носителем.
Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки молибденитовых концентратов с получением соединений молибдена.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, а именно к способу извлечения ценных компонентов из продуктивных растворов переработки черносланцевых руд. Способ включает сорбцию ценных компонентов из продуктивных растворов противотоком ионитами при регулируемом pH среды и окислительно-восстановительного потенциала Eh.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения редких металлов из бедных, упорных, ультрадисперсных руд. Способ переработки черносланцевых руд с извлечением редких металлов включает выщелачивание руды раствором серной кислоты с растворением редких металлов.

Изобретение относится к области гидрометаллургии молибдена и может быть использовано для извлечения, концентрирования и очистки молибдена от элементов-спутников (Fe3+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, Co2+ , Al3+, Sn4+, Sb3+, РЗЭ 3+ и др.) при переработке различных жидких и твердых молибденсодержащих отходов и промпродуктов.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности молибдена, и может быть использовано для переработки и разложения низкосортных молибденитовых концентратов с получением молибдата кальция, пригодного для выплавки ферромолибдена.

Изобретение относится к способу комплексной переработки углерод-кремнеземистых черносланцевых руд, содержащих ванадий, уран, молибден, редкоземельные элементы (РЗЭ).

Изобретение относится к новому неорганическому зеленому пигменту для окрашивания различных материалов. Пигмент имеет формулу RE2MoO6, где RE - смешанные редкоземельные (РЗ) металлы в количестве 66,66 мол.%, Мо - молибден в количестве 33,34 мол.%.
Способ рекуперации молибдата или вольфрамата из водного раствора заключается в том, что молибдат или вольфрамат связывают из водного раствора при значении рН в пределах от 2 до 6 с водонерастворимым, катионизированным неорганическим носителем.

Изобретение относится к неорганической фуллереноподобной наночастице формулы A1-x-Bx-халькогенид, где В встроен в решетку A1-x-халькогенида, А представляет собой металл или сплав металлов, выбранных из Мо и W, В является металлом, выбранным из V, Nb, Та, Mn и Re, а х≤0,3; при условии, что х не равен нулю и А≠В.

Изобретение относится к неорганическим красителям, а именно к неорганическим пигментам, в частности, к составам для окрашивания на основе молибдата кальция, допированного редкоземельным элементом церием с окраской от оранжево-желтого до желтого цвета, которые могут быть использованы в лакокрасочной промышленности, производстве пластмасс, керамики, строительных материалов.

Изобретение относится к способам получения наноразмерных материалов, в частности к способу получения карбида молибдена с морфологией наночастиц, который используют в производстве сталей, в качестве антикоррозионного, жаропрочного и жаростойкого материала, в качестве восстановителя, раскислителя, катализатора.

Изобретение относится к способу, который позволяет преобразовывать хлориды щелочноземельных металлов в вольфраматы и молибдаты, а также к его применению. .

Изобретение относится к области электроники и нанотехнологии, в частности к способу создания материала для высокоэффективных автоэмиссионных катодов на основе углеродных нанотруб, которые могут найти применение в дисплеях, панельных лампах, ионизаторах, рентгеновских источниках и других областях техники.
Изобретение относится к усовершенствованному способу извлечения молибдена из продуктов каталитического эпоксидирования олефинов органическими гидропероксидами.
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к области получения соединений электролитическим способом, конкретно к способам получения интеркаляционных соединений, содержащих чередующиеся монослои дихалькогенида металла и органического вещества.

Изобретение относится к области селективного извлечения ионов тяжелых металлов, в частности иона молибдена (VI), из растворов. Извлечение ведут с применением сорбента в виде порошкообразного оксида алюминия, обеспечивая контакт сорбента с раствором при рН 1-7. Затем проводят регенерацию использованного сорбента путем его контактирования с водным раствором фосфата калия при рН 4-6. После регенерации сорбент, выделенный из фосфатного раствора, подвергают промывке и сушке. Регенерированный сорбент готов к повторному использованию. Технический результат заключается в повышении эффективности извлечения ионов молибдена (VI) из раствора. 3 ил., 3 пр.
Наверх