Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества



Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества
Капсула для элюирования, способ облучения вещества в такой капсуле и способ элюирования вещества

 


Владельцы патента RU 2516875:

ДжиИ-Хитачи Ньюклеар Энерджи Америкас ЭлЭлСи (US)

Группа изобретений относится к средствам и способам получения радиоизотопов. Капсула (1) для удержания, облучения и элюирования вещества содержаит многоступенчатую трубку (10) с торцевыми частями (12, 14) и средней частью (16). В торцевых частях (12, 14) помещены кольцевые прокладки (20, 60) и фильтры (30, 40, 70, 80), при этом торцевые части (12, 14) могут быть герметизированы посредством торцевых крышек (50, 90), которые устанавливают прессовой посадкой в торцевые части (12, 14). Средняя часть (16) предназначена для заполнения веществом, которое должно быть облучено источником потока нейтронов. Компоненты капсулы выполнены из материалов с малым сечением захвата нейтронов, чтобы обработка капсулы (1) после выполнения этапа облучения могла быть безопасной. Капсула (1) также выполнена симметричной формы в виде колонны, предназначенной для облучения и элюирования, может быть использована для элюирования вещества, находящегося в средней части (16) капсулы (1), после выполнения этапа облучения. Кроме того, предлагаются способы изготовления и использования капсулы (1). Технический результат - повышение эффективности производства изотопов. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 17 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к капсуле и способам ее изготовления и использования. Данная капсула предназначена для установки в поток нейтронов ядерного реактора так, что находящееся в капсуле вещество может быть облучено в активной зоне реактора. Данная капсула также выполнена с возможностью использования непосредственно после облучения источником нейтронного потока в качестве колонны для элюирования с целью извлечения из капсулы ионов, созданных в результате процесса распада, вызванного облучением.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Радиоактивный изотоп технеций-99 м (м - метастабильный) используют для формирования изображений при проведении радиоизотопной диагностики в медицине. Технеций-99 м вводят пациенту и с использованием определенного оборудования создают изображения внутренних органов пациента. Однако поскольку технеций-99 м имеет период полураспада всего шесть часов, то необходимо иметь в наличии легкодоступные источники технеция-99 м.

В способе получения технеция-99 м используют как минимум двухэтапный процесс. Прежде всего, молибдат титана помещают в капсулу, которую затем облучают в ядерном реакторе. Имеющийся внутри молибдата титана молибден-98 во время процесса облучения поглощает нейтрон и превращается в молибден-99 (Мо-99). Мо-99 является нестабильным изотопом и распадается с периодом полураспада в 66 часов до технеция-99 м (м - метастабильный). После этапа облучения молибдат титана удаляют из капсулы и помещают в колонну для элюирования. Затем через облученный молибдат титана пропускают солевой раствор с извлечением из молибдата титана ионов технеция-99.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По меньшей мере один иллюстративный вариант осуществления относится к капсуле для элюирования. В соответствии с этим вариантом осуществления капсула для элюирования может содержать трубку с первой торцевой частью, имеющей первый внутренний диаметр, второй торцевой частью, имеющей второй внутренний диаметр, и средней частью, расположенной между первой и второй торцевой частями и имеющей внутренний диаметр, который меньше, чем внутренние диаметры первой и второй торцевой частей. Граница раздела между первой торцевой частью и средней частью образует первый уступ, а граница раздела между второй торцевой частью и средней частью образует второй уступ. Капсула для элюирования может также содержать первую кольцевую прокладку, расположенную внутри первой торцевой части и соприкасающуюся с первым уступом, первый фильтр, расположенный внутри первой торцевой части и соприкасающийся с первой кольцевой прокладкой, и второй фильтр, расположенный внутри первой торцевой части так, что первый фильтр располагается между первой кольцевой прокладкой и вторым фильтром. Первый торец может быть герметизирован первой торцевой заглушкой. Капсула для элюирования также может содержать вторую кольцевую прокладку, расположенную внутри второй торцевой части и соприкасающуюся со вторым уступом, третий фильтр, расположенный внутри второй торцевой части и соприкасающийся со второй кольцевой прокладкой, и четвертый фильтр, помещенный внутри второй торцевой части так, что третий фильтр располагается между второй кольцевой прокладкой и четвертым фильтром. Вторая торцевая часть может быть герметизирована второй торцевой заглушкой.

В соответствии по меньшей мере с одним иллюстративным вариантом осуществления предлагается способ облучения вещества, находящегося внутри капсулы для элюирования. В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления капсула для элюирования может содержать трубку с первой торцевой частью, имеющей первый внутренний диаметр, второй торцевой частью, имеющей второй внутренний диаметр, и средней частью, имеющей внутренний диаметр, который меньше, чем внутренние диаметры первой и второй торцевых частей. Средняя часть расположена между первой торцевой частью и второй торцевой частью и конструктивно выполнена для удержания вещества. Граница раздела между первой торцевой частью и средней частью образует первый уступ, а граница раздела между второй торцевой частью и средней частью образует второй уступ. Первая кольцевая прокладка может быть расположена внутри первой торцевой части и может соприкасаться с первым уступом. Первый фильтр может быть расположен внутри первой торцевой части и может соприкасаться с первой кольцевой прокладкой. Второй фильтр может быть размещен внутри первой торцевой части и может быть расположен так, что первый фильтр находится между первой кольцевой прокладкой и вторым фильтром. В первой торцевой части может быть выполнена первая торцевая заглушка для герметической заделки первой торцевой части. Вторая кольцевая прокладка может быть расположена во второй торцевой части и может соприкасаться со вторым уступом. Третий фильтр может быть расположен внутри второй торцевой части и может соприкасаться со второй кольцевой прокладкой. Четвертый фильтр внутри второй торцевой части может быть выполнен так, что третий фильтр располагается между второй кольцевой прокладкой и четвертым фильтром. Во второй торцевой части может быть выполнена вторая торцевая заглушка для герметической заделки второй торцевой части. Способ в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления может включать размещение герметизированной капсулы для элюирования с веществом в средней части в потоке нейтронов и облучение капсулы, а также ее содержимого, в активной зоне реактора.

Предлагается в качестве примера по меньшей мере один вариант осуществления, относящийся к способу элюирования вещества, заключенного в герметизированную капсулу для элюирования. Данный способ включает помещение герметизированной капсулы для элюирования, содержащей вещество, в ядерный реактор, облучение герметизированной капсулы и вещества в реакторе, извлечение герметизированной капсулы и вещества из реактора, и выполнение этапа элюирования посредством прокалывания первой торцевой части капсулы иглой для подачи раствора к капсуле, а также прокалывание второй торцевой части иглой для втягивания пониженным давлением раствора через облученное вещество для сбора элюанта.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Приведенные в качестве примера варианты осуществления данного изобретения будут более понятны из последующего подробного описания с сопровождающими чертежами.

Фиг.1 представляет вид сечения капсулы для облучения/элюирования в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.2 представляет собой вид капсулы для облучения/элюирования в разобранном виде в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.3 представляет вид сечения многоступенчатой трубки, используемой в капсуле для облучения/элюирования в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.4 и 5 представляют виды в плане кольцевых прокладок, используемых в капсуле для облучения/элюирования в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.6 и 7 представляют виды в плане фильтров, используемых в капсуле для облучения/элюирования в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.8-13 представляют виды торцевых крышек, используемых в капсуле для облучения/элюирования в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.14 представляет виды уплотнений для герметизации торцов капсулы для облучения/элюирования в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления данного изобретения;

фиг.15 и 16 иллюстрируют этапы использования капсулы для облучения/элюирования, в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее приведено более полное описание приведенных в качестве примера вариантов осуществления со ссылкой на чертежи, на которых проиллюстрированы указанные варианты осуществления. Однако данное изобретение может быть выполнено в различных формах и не должно толковаться как ограниченное приведенными в данном документе вариантами осуществления. Указанные варианты осуществления предлагаются для всестороннего и детального описания изобретения и полностью доводят до специалистов в данной области техники информацию об объеме правовой охраны данного изобретения. На чертежах размеры компонентов могут быть увеличены для ясности изображения.

Следует понимать, что если элемент или слой рассматривается как выполненный «на», «присоединенный к», или «объединенный с» другим элементом или слоем, то он может быть непосредственно расположен на, присоединен к, или объединен с другим элементом или слоем или с возможными промежуточными элементами или слоями. Однако когда элемент рассматривается как расположенный «непосредственно на», «непосредственно присоединенный к», «непосредственно объединенный с» другим элементом или слоем, промежуточные элементы отсутствуют. Термин «и/или», используемый в данном документе, включает любое или все сочетания одного или более взаимодействующих перечисляемых элементов.

Следует понимать, что, несмотря на то, что для описания различных элементов, компонентов, частей, слоев и/или секций могут быть использованы термины первый, второй и т.д., эти элементы, компоненты, части, слои и/или секции не ограничиваются этими терминами. Указанные термины используются лишь для отличия одного элемента, компонента, части, слоя и/или секции от другого элемента, компонента, части, слоя и/или секции. Таким образом, первый элемент, компонент, часть, слой или секция, рассмотренные ниже, могут быть обозначены как второй элемент, компонент, часть, слой или секция без отклонения от концепций иллюстративных вариантов осуществления.

Термины, определяющие пространственное взаимное расположение, такие как «под», «ниже», «нижний», «выше», «верхний» и подобные им, могут использоваться для простоты изложения при описании одного элемента или взаимного расположения деталей относительно другого элемента (элементов), или детали (деталей), в том виде, в котором они показаны на чертежах. Следует понимать, что термины, определяющие пространственное взаимное расположение, охватывают различные схемы расположения устройства при эксплуатации или работе в дополнение к схемам расположения, изображенным на чертежах. Например, если устройство на чертеже изображено в перевернутом виде, то элементы, описанные как расположенные «ниже» или «под» относительно других элементов или деталей, будут в этом случае расположены «выше» других элементов и деталей. Таким образом, термин «ниже» может охватывать схему расположения как выше, так и ниже. Данное устройство может быть расположено иным образом (повернуто на 90° или расположено иначе), при этом описание пространственного взаимного расположения, используемое в данном документе, интерпретируется соответственно.

Предлагаемые в данном документе варианты осуществления будут рассматриваться на видах сверху и/или видах в поперечном сечении с помощью идеальных схематических изображений. Соответственно, данные изображения могут быть видоизменены в зависимости от технологий производства и/или допустимых отклонений. Следовательно, приведенные в качестве примера варианты осуществления не ограничиваются вариантами, изображенными на данных видах, а охватывают видоизменения конструкций, выполняемые исходя из производственных процессов. Таким образом, изображенные на чертежах части имеют схематические свойства, и формы частей, показанные на чертежах, иллюстрируют конкретные формы или части элементов и не ограничивают варианты осуществления, приведенные в качестве примера.

Фиг.1-3 представляют иллюстративный вариант осуществления данного изобретения. Как показано на фиг.1-3, данный вариант осуществления содержит полую многоступенчатую трубку 10 цилиндрической формы. Трубка 10 выполнена полой так, что поперечное сечение многоступенчатой трубки имеет кольцевую форму. Трубка 10 имеет постоянный наружный диаметр D1, однако внутренний диаметр трубки 10 изменяется по ее длине. Например, показанная на фиг.1 трубка содержит три части - первую торцевую часть 12, расположенную у одного конца многоступенчатой трубки 10, вторую торцевую часть 14, расположенную у другого торца многоступенчатой трубки 10, и среднюю часть 16, расположенную между первой торцевой частью 12 и второй торцовой частью 14. В этом иллюстративном варианте осуществления данного изобретения внутренний диаметр D4 средней части 16 может быть меньше внутренних диаметров D2 и D3 торцевых частей 12 и 14. Кроме того, внутренний диаметр первой торцевой части D2 и внутренний диаметр второй торцевой части D3 могут быть равны.

Первая торцевая часть 12 и вторая торцевая часть 14 могут иметь соответственно длины Р1 и Р2. Как показано на фиг.3, длины Р1 и Р2 могут быть равны. Граница раздела между первой торцевой частью 12 и средней частью 16 образуют первый уступ 100, а граница раздела между второй торцевой частью 14 и средней частью 16 образуют второй уступ 110. Поскольку длины Р1 и Р2, как и диаметры D1 и D2, могут быть равны, многоступенчатая трубка 10, показанная на фиг.1-3, может иметь симметричную форму.

Иллюстративная капсула 1, обеспечивающая удержание, облучение и элюирование вещества, в соответствии с фиг.1-3, также содержит первую и вторую кольцевые прокладки 20 и 60, расположенные соответственно внутри первой и второй торцевых частей 12 и 14. Кольцевые прокладки 20 и 60, как показано на фиг.1, 2, 3, 4 и 5, представляют собой короткие полые цилиндры с кольцевыми поперечными сечениями. Кольцевая прокладка 20 имеет наружный диаметр D6, который больше внутреннего диаметра D4 средней части 16 и меньше внутреннего диаметра D2 первой торцевой части 12. Кольцевая прокладка 20 имеет внутренний диаметр D5, который может быть меньше, равен или больше, чем внутренний диаметр D4 средней части 16. Кольцевая прокладка 60 имеет наружный диаметр D8 больший, чем внутренний диаметр D4 средней части 16 и меньший, чем внутренний диаметр D3 второй торцевой части 14. Кольцевая прокладка 60 имеет внутренний диаметр D7, который может быть меньше, равен или больше, чем внутренний диаметр D4 средней части 16. Как показано на фиг.1-2, кольцевая прокладка 20 установлена в первой торцевой части 12 и прилегает к уступу 100. Кольцевая прокладка 60 установлена во второй торцевой части 14 и прилегает к уступу 110.

Иллюстративная капсула 1, обеспечивающая удержание, облучение и элюирование вещества, также может содержать первый и второй фильтры 30 и 40 в первой торцевой части 12, а третий и четвертый фильтры 70 и 80 - во второй торцевой части 14 многоступенчатой трубки 10.

Первый фильтр 30 может быть установлен в первой торцевой части так, что кольцевая прокладка 20 располагается между первым фильтром 30 и уступом 100, а второй фильтр 40 может быть установлен во второй торцевой части так, что первый фильтр 30 находится между вторым фильтром 40 и кольцевой прокладкой 20. Третий фильтр 70 может быть установлен во второй торцевой части 14 так, что кольцевая прокладка 60 находится между третьим фильтром 70 и уступом 110, а четвертый фильтр 80 может быть установлен во второй торцевой части 14 так, что третий фильтр 70 находится между четвертым фильтром 80 и кольцевой прокладкой 60.

С первого по четвертый фильтры могут быть выполнены из различных материалов. Например, первый фильтр 30 и третий фильтр 70 могут быть выполнены из стекловаты, которая может быть получена из боросиликатного или кварцевого стекла. Второй фильтр 40 и четвертый фильтр 80 могут быть круговыми стеклянными фриттами, как показано на фиг.1, 2 и 6-7, которые имеют сходство с короткими цилиндрами или дисками. Стеклянные фритты могут быть получены из таких материалов как боросиликатное стекло, кварцевое стекло, полиэтилен, смола, или некоторых других материалов, которые будут конструктивно поддерживать вещество внутри трубки для элюирования и работать в качестве фильтра, препятствующего перемещению вещества по направлению потока через указанную трубку. Круговая стеклянная фритта 40 имеет внутренний диаметр D9, который меньше внутреннего диаметра D2 первой торцевой части 12, но больше внутреннего диаметра D5 кольцевой прокладки 20. Круговая стеклянная фритта 80 имеет наружный диаметр D10, который меньше внутреннего диаметра D3 второй торцевой части 4, но больше внутреннего диаметра D7 кольцевой прокладки 60. Несмотря на то, что круговые стеклянные фритты используются в качестве второго и четвертого фильтров 40 и 80, данное изобретение не ограничивается этим.

Иллюстративная капсула 1, обеспечивающая удержание, облучение и элюирование вещества, также может содержать торцевые заглушки 50 и 90 для герметизации соответственно первой и второй торцевых частей 12 и 14 многоступенчатой трубки. В соответствии с иллюстративным вариантом осуществления, показанным на фиг.1-2, торцевые заглушки 50 и 90 могут содержать конусообразные полые цилиндрические части 52 и 92 корпуса с крышками 53 и 93, как показано на фиг.1, 2 и 8-13, допускающие прессовую посадку торцевых крышек 50 и 90 в первую и вторую торцевые части 12 и 14 многоступенчатой трубки. Поскольку торцы многоступенчатой трубки герметизированы посредством установки прессовой посадкой торцевых крышек 50 и 90 в первую и вторую торцевые части 12 и 14, то торцевые заглушки 50 и 90 должны быть выполнены из мягкого материала, который будет обеспечивать пластическую деформацию во время процесса прессовой посадки.

Полая цилиндрическая часть 52 корпуса может быть сведена на конус так, что наружный диаметр D12 участка полой цилиндрической части 52 корпуса, обращенного к центру многоступенчатой трубки 10, меньше наружного диаметра D14 части 52 корпуса, прикрепленной к крышке 53. Диаметр D12 должен быть меньше внутреннего диаметра D2 первой торцевой части 12 многоступенчатой трубки 10 так, что конец полой части 52 корпуса, обращенный к центру трубки 10, может входить в первую торцевую часть 12. Однако наружный диаметр D14 цилиндрической части 52 корпуса, прикрепленной к крышке 53, должен быть несколько больше внутреннего диаметра D2 первого торцевого участка 12 трубки 10 так, что когда торцевую заглушку 50 устанавливают в первый торцевой участок 12 трубки 10 посредством прессовой посадки, выполняется герметизация первого торцевого участка. Кроме того, внутренний диаметр D11 полой части 52 корпуса должен быть меньше диаметра D9 фритты 40 для предотвращения ее прохождения в полую часть 52 корпуса.

Длина L1 полой части 52 корпуса должна быть достаточно длинной, чтобы вмещать иглу, которая может быть проведена через крышку 53 во время процесса элюирования. Таким образом, длина L1 полой части 52 корпуса должна быть по меньшей мере такой же длины, как длина иглы, используемой для введения жидкости в капсулу 1, обеспечивающую удержание, облучение и элюирование вещества, или для извлечения жидкости из нее. Поскольку длина L1 полой части 52 корпуса по меньшей мере равна длине вышеуказанной иглы, то полая часть корпуса защищает первый и второй фильтры от нанесения повреждения иглой по мере ее введения в капсулу.

Крышка 53 торцевой заглушки 50 имеет диаметр D15, превышающий внутренний диаметр D2 первой торцевой части 12 многоступенчатой трубки, для предотвращения полного прохождения торцевой заглушки 50 в первую торцевую часть. Поскольку крышка 53 действует в качестве упора, то первый и второй фильтры 30 и 40 могут быть защищены от разрушения полым корпусом 52 торцевой заглушки 50 во время процесса прессовой посадки. Кроме того, крышка 53 торцевой заглушки 50 может быть достаточно тонкой, чтобы ее можно было проколоть иглой, используемой в процессе элюирования.

Полая цилиндрическая часть 92 корпуса может быть сведена на конус так, что наружный диаметр D16 участка полой части 92 корпуса, обращенного к центру многоступенчатой трубки 10, будет меньше наружного диаметра D18 части 92 корпуса, прикрепленной к крышке 93. Диаметр D16 должен быть меньше внутреннего диаметра D3 второй торцевой части 14 многоступенчатой трубки 10 так, что конец полой части 92 корпуса, обращенный к центру трубки 10, может входить во вторую торцевую часть 14. Однако наружный диаметр D18 цилиндрической части 92 корпуса, прикрепленной к крышке 93, должен быть несколько больше внутреннего диаметра D3 второго торцевого участка 14 трубки 10 так, что когда торцевую заглушку 90 устанавливают во второй торцевой участок 14 трубки 10 посредством прессовой посадки, второй торцевой участок 14 образует герметизирующее уплотнение. Кроме того, внутренний диаметр D17 полой части 92 корпуса должен быть меньше диаметра D10 фритты 80 для предотвращения ее прохождения в полую часть 92 корпуса.

Длина L2 полой части 92 корпуса должна быть достаточной, чтобы вмещать иглу, которая может быть проведена через крышку 93 во время процесса элюирования. Таким образом, длина L2 полой части 92 корпуса должна быть по меньшей мере равна длине иглы, используемой для введения жидкости в капсулу 1, обеспечивающую удержание, облучение и элюирование вещества, или для извлечения жидкости из нее. Поскольку длина L2 полой части 92 корпуса по меньшей мере равна длине вышеуказанной иглы, то полая часть 92 корпуса защищает третий и четвертый фильтры 70 и 80 от нанесения повреждения иглой по мере ее введения в капсулу.

Крышка 93 торцевой заглушки 90 имеет диаметр D19, превышающий внутренний диаметр D3 второй торцевой части 14 многоступенчатой трубки 10, для предотвращения полного прохождения торцевой заглушки 90 во вторую торцевую часть. Поскольку крышка 93 действует в качестве упора, то третий и четвертый фильтры 70 и 80 могут быть защищены от разрушения полым корпусом 92 торцевой заглушки 90 во время процесса прессовой посадки. Кроме того, крышка 93 торцевой заглушки 90 может быть достаточно тонкой, чтобы ее можно было проколоть иглой, используемой в процессе элюирования.

Перед установкой торцевых крышек 50 и 90 посредством прессовой посадки в первый и второй торцевые участки 12 и 14 на наружные поверхности полых частей 52 и 92 корпуса может быть нанесен связующий слой, который может обеспечить дополнительную герметизацию, обеспечивающую предотвращение утечки вещества из капсулы.

Иллюстративная капсула 1, обеспечивающая удержание, облучение и элюирование вещества, также может содержать первое и второе уплотнения 200 и 300, закрывающие торцевые заглушки 50 и 90 после их установки посредством прессовой посадки соответственно в первую и вторую торцевые части 12 и 14. Примеры уплотнений 200 и 300 показаны на фиг.14. Первое и второе уплотнения 200 и 300 содержат полые цилиндрические части 210 и 310 корпуса и закрыты у одного конца торцевыми частями 220 и 320. Данные уплотнения могут быть выполнены из упругого материала, например из нетвердеющей резины так, что уплотнения 200 и 300 могут быть установлены посредством скользящей посадки поверх первой и второй торцевых частей 12 и 14 для создания дополнительного уплотнения. Торцевые части 220 и 300 уплотнений 200 и 300 должны быть достаточно тонкими для возможности прокалывания иглой, используемой в процессе элюирования. Кроме того, уплотнения 200 и 300 могут быть прикреплены эпоксидной смолой на торцы многоступенчатой трубки 10 путем нанесения эпоксидной смолы на внутренние поверхности цилиндрических частей 210 и 310 корпуса до установки уплотнений 200 и 300 поверх первой и второй торцевых частей 12 и 14. Эпоксидная смола, нанесенная на внутренние поверхности цилиндрических частей 210 и 310 корпуса, может обеспечить дополнительную герметизацию, предотвращающую утечку вещества, находящегося в капсуле 1.

Многоступенчатая трубка 10, торцевые заглушки 50 и 90 и кольцевые прокладки 20 и 60 должны быть выполнены из материалов, которые имеют ядра с малым сечением захвата нейтронов, чтобы исключить поглощение нейтронов. Примерами подобных материалов являются цирконий, кварц, алюминий или сплавы, содержащие цирконий, кварц, стекло и алюминий. Например, многоступенчатая трубка 10, торцевые заглушки 50 и 90 и кольцевые прокладки 20 и 60 могут быть выполнены из сплава циркония-2 или, как вариант, из алюминия 6061, алюминия высокой чистоты и алюминия 4N и 5N.

Материалы, имеющие ядра с малым сечением захвата нейтронов, часто поставляемые в виде пруткового материала, можно приобрести у производителей. Например, в продаже имеются цилиндры из циркония.

Многоступенчатая трубка 10 может быть изготовлена посредством выполнения ряда расточных операций на сплошном цилиндре, например сплошном цилиндре из циркония. Данный цилиндр может иметь наружный диаметр D1 и длину, которая может быть установлена исходя из размера ядерного реактора, в котором цилиндр будет облучен, и/или размера генератора, используемого в процессе элюирования. Центральная часть цилиндра может быть получена расточкой до диаметра D4, превращающей сплошной цилиндр в полую цилиндрическую трубку. Данная полая цилиндрическая трубка может иметь неизменное поперечное сечение с внутренним диаметром D4 и наружным диаметром D1.

Один конец полой трубки может иметь диаметр, увеличенный посредством второй расточки для создания первой торцевой части 12, имеющей длину Р1 и внутренний диаметр D2. Второй торец полой трубки, аналогично, может иметь диаметр, увеличенный посредством третьей расточки для создания второй торцевой части 14, имеющей длину Р2 и внутренний диаметр D3. Длина Р1 должна обеспечивать достаточную глубину, чтобы вмещать вышеуказанные фильтры 30 и 40, кольцевую прокладку 20 и полую часть 52 торцевой заглушки 50. Аналогично, длина Р2 должна обеспечивать достаточную глубину, чтобы вмещать вышеуказанные фильтры 70 и 80, кольцевую прокладку 60 и полую часть 92 торцевой заглушки 90. Второе и третье растачивание превращают полую цилиндрическую трубку в полую многоступенчатую цилиндрическую трубку 10 (см. фиг.3). Первая торцевая часть 12 имеет кольцевое поперечное сечение с внутренним диаметром D2 и наружным диаметром D1, а вторая торцевая часть 14 имеет кольцевое поперечное сечение с внутренним диаметром D3 и наружным диаметром D1. Часть трубки, расположенная между первой и второй торцевыми частями 12 и 14, составляет среднюю часть 16 с кольцевым поперечным сечением, имеющую внутренний диаметр D4 и наружный диаметр D1.

Размеры глубин Р1 и Р2 первой и второй торцевых частей 12 и 14 многоступенчатой трубки 10, полученные вторым и третьим растачиванием, могут быть одинаковыми. Кроме того, внутренние диаметры D2 и D3 первой и второй частей 12 и 14 могут быть одинаковыми. Соответственно, многоступенчатая трубка 10 может быть выполнена в виде симметричной конструкции.

Кольцевые прокладки 20 и 60 могут быть выполнены посредством процессов, аналогичных тем процессам, которые использовались при изготовлении многоступенчатой трубки 10. Вследствие того, что кольцевые прокладки 20 и 60 могут быть выполнены посредством аналогичных процессов, их описание не приводится для краткости изложения.

В качестве отправной точки, кольцевые прокладки могут быть изготовлены из цилиндра из циркония, имеющего наружный диаметр D6. Диаметр D6 должен быть меньше диаметра D2 первой торцевой части 12 многоступенчатой трубки 10. Данный цилиндр может иметь длину, которая должна быть по меньшей мере равна требуемой толщине кольцевой прокладки. Указанный цилиндр может иметь среднюю часть, высверленную для создания полой трубки, которая имеет кольцевое поперечное сечение с внутренним диаметром D5 и наружным диаметром D6 (см. фиг.4). Торцевая часть данной трубки может быть отрезана по линии отреза для образования кольцевой прокладки 20 требуемой толщины.

Торцевые заглушки 50 и 90 могут быть изготовлены посредством процессов, аналогичных процессам, используемым при изготовлении многоступенчатой трубки 10. Вследствие подобия процессов изготовления крышек 50 и 90 описание процесса изготовления торцевой заглушки 90 не приводится для краткости изложения.

В качестве отправной точки, торцевые заглушки могут быть изготовлены из цилиндра из циркония, имеющего наружный диаметр D14. Диаметр D14 должен быть больше диаметра D2 первой торцевой части 12 многоступенчатой трубки 10 (см. фиг.3). Длина данного цилиндра несколько больше длины иглы, используемой для введения солевого раствора в капсулу 1 во время процесса элюирования или для извлечения раствора из нее. Данный цилиндр может быть помещен в штамповочный инструмент для закрепления части цилиндра. Первое усилие может быть приложено к одному концу цилиндра для деформирования данного конца цилиндра с целью создания крышки 53. Данная крышка имеет диаметр D15, превышающий диаметр D14 цилиндрического корпуса 52.

После выполнения крышки 53 часть цилиндра под крышкой 53 может быть высверлена для создания полой части корпуса. Полая часть корпуса имеет сходство с кольцевой трубкой, имеющей кольцевое поперечное сечение с внутренним диаметром D11 и наружным диаметром D14. После выполнения полой части корпуса второе усилие может быть приложено к данной полой части корпуса в поперечном направлении для ее деформации в конусообразную форму. Приложение второго усилия превращает полую часть корпуса в конусообразный полый корпус 52. Конец конусообразного полого корпуса 52, проходящий от крышки 53, имеет кольцевое поперечное сечение, имеющее внутренний диаметр D11 и наружный диаметр D12. Наружный диаметр D12 должен быть меньше внутреннего диаметра D2 первой торцевой части 12 для того, чтобы допустить прохождение торцевой заглушки 50 в первую торцевую часть 12.

После изготовления многоступенчатой трубки 10 кольцевые прокладки 20 и 60 и торцевые заглушки 50 и 90 капсулы 1 могут быть смонтированы так, как показано на фиг.2. Кольцевая прокладка 20 может быть установлена в первую торцевую часть 12 с плотным прилеганием к первому уступу 100. Первый фильтр 30, например стекловата, полученная из боросиликатного стекла, может быть установлен в первую торцевую часть 12 так, что кольцевая прокладка 20 располагается между первым фильтром 30 и уступом 100. Второй фильтр 40, например стеклянная фритта, полученная из боросиликатного стекла, может быть выполнен в первой торцевой части так, что первый фильтр 30 располагается между вторым фильтром 40 и кольцевой прокладкой 20. Торцевая заглушка 50 может быть вставлена и закреплена посредством прессовой посадки в первой торцевой части 12 с обеспечением, таким образом, герметизации первой торцевой части 12. На наружные поверхности полой части 52 корпуса торцевой заглушки 50 перед операцией прессовой посадки может быть нанесена эпоксидная смола в качестве дополнительного герметизирующего средства.

Создание капсулы завершается герметизацией второго торца. Кольцевая прокладка 60 может быть установлена во вторую торцевую часть 14 так, что кольцевая прокладка 60 плотно прилегает ко второму уступу 110. Третий фильтр 70, например стекловата, полученная из боросиликатного стекла, может быть установлен во вторую торцевую часть 14 так, что кольцевая прокладка 60 располагается между третьим фильтром 70 и уступом 110. Четвертый фильтр 80, например стеклянная фритта, полученная из боросиликатного стекла, может быть установлен во второй торцевой части так, что третий фильтр 70 располагается между четвертым фильтром 80 и кольцевой прокладкой 60. Торцевая заглушка 90 может быть вставлена и закреплена посредством прессовой посадки во второй торцевой части 14 с обеспечением, таким образом, герметизации второй торцевой части 14. На наружные поверхности полой части 92 корпуса торцевой заглушки 90 перед операцией прессовой посадки может быть нанесена эпоксидная смола в качестве дополнительного герметизирующего средства.

В дополнение к вышеуказанным этапам создания капсулы 1 дополнительные уплотнения 200 и 300 (см. фиг.2 и 14) могут быть изготовлены и помещены на торцы капсулы 1 после герметизации первой и второй торцевых частей 12 и 14. Уплотнения 200 и 300 могут быть установлены для дополнительной герметизации. Эти уплотнения могут быть выполнены из упругого материала, например из резины, и могут быть изготовлены для обеспечения скользящей посадки поверх торцевых частей 12 и 14 капсулы 1. Данные уплотнения могут содержать полые части 210 и 310 корпуса и закрывающие части 220 и 320. Закрывающие части 220 и 320 должны быть достаточно тонкими, чтобы создать возможность для прокалывания иглой в процессе элюирования. Кроме того, эпоксидная смола может быть нанесена на внутренние поверхности полых частей 210 и 310 корпуса перед установкой уплотнений 200 и 300 на торцевые части 12 и 14 в качестве дополнительного средства, обеспечивающего герметизацию торцевых частей 12 и 14 капсулы 1.

Как было изложено, капсула 1 содержит многоступенчатую трубку 10 с первой торцевой частью 12, второй торцевой частью 14 и средней частью 16, расположенной между торцевыми частями 12 и 14. При использовании данной трубки средняя часть 16 удерживает вещество, предназначенное для облучения. Например, средняя часть 16 может удерживать молибдат титана, молибдат циркония, вольфрамат титана, вольфрамат циркония 1 или другие матрицы из ионообменной смолы/геля для элюирования. Указанные материалы, например, могут быть добавлены к средней части 16 после сборки и герметизации первой торцевой части 12 торцевой заглушкой, как изложено выше. После добавления указанного материала к средней части 16 может быть собрана и герметизирована вторая торцевая часть 14, как изложено выше.

Герметизированная капсула 1 (без уплотнений 200 и 300), содержащая вещество, которое должно быть облучено, может быть облучена в ядерном реакторе. После этапа облучения капсула может быть извлечена из реактора, при этом уплотнения 200 и 300 могут быть прикреплены к капсуле изложенным выше способом. Далее со ссылкой на фиг.15 и 16 приведено описание способа элюирования ионов, созданных на этапе облучения и последующего радиоактивного распада.

Как показано на фиг.15 и 16, капсула 1 содержит облученное вещество 6000. Процесс элюирования состоит из двух этапов. Первый этап включает прокалывание одного конца капсулы 1 иглой 7100, прикрепленной к устройству 7000 для подачи к капсуле 1 жидкости, например дистиллированной воды, деионизованной воды, солевого раствора, окислителей, кислот, оснований или любого другого раствора на основе воды. Как показано на фиг.15, уплотнение 200 и торцевая заглушка 50 могут быть проколоты иглой 7100. Однако поскольку длина иглы короче длины полой части 52 корпуса, то она не наносит повреждения первому и второму фильтрам 30 и 40. Для извлечения жидкости через облученное вещество 6000, как показано на фиг.16, иглой 8100, прикрепленной к вакуумному устройству 8000, например к вакуумированному сосуду, прокалывают торцевую заглушку 90 и уплотнение 300. Однако поскольку игла 8100 короче длины полой части 92 корпуса торцевой заглушки 92, то она не наносит повреждения третьему и четвертому фильтрам 70 и 80. Вакуум из вакуумного устройства 8000 вытягивает текучую среду из устройства 7000 через облученное вещество 6000 в устройство 8000. Соответственно, ионы, созданные во время процесса распада при облучении, могут быть собраны в вакуумное устройство 8000.

Несмотря на то, что были показаны и описаны конкретные иллюстративные варианты осуществления изобретения, специалистам в данной области техники понятно, что в указанных вариантах осуществления возможны различные изменения в форме и деталях без выхода за рамки изобретения, определенные в прилагаемой формуле изобретения.

Список обозначений

капсула 1
многоступенчатая трубка 10
первая торцевая часть многоступенчатой трубки 12
вторая торцевая часть многоступенчатой трубки 14
первая кольцевая прокладка 20
первый фильтр 30
второй фильтр 40
торцевая заглушка 50
конусообразная полая часть корпуса 52
крышка 53
вторая кольцевая прокладка 60
третий фильтр 70
четвертый фильтр 80
торцевая заглушка 90
полая часть корпуса 92
крышка 93
первый уступ многоступенчатой трубки 100
второй уступ многоступенчатой трубки 110
уплотнение 200
полая часть корпуса уплотнения 210
закрывающая часть уплотнения 220
уплотнение 300
полая часть корпуса уплотнения 310
закрывающая часть уплотнения 320
облучаемое вещество 6000
устройство для подачи жидкости 7000
игла 7100
вакуумное устройство 8000
игла 8100
наружный диаметр многоступенчатой трубки D1
внутренний диаметр первой торцевой части
многоступенчатой трубки D2
внутренний диаметр второй торцевой части
многоступенчатой трубки D3
внутренний диаметр средней части
многоступенчатой трубки D4
внутренний диаметр первой кольцевой прокладки D5
наружный диаметр первой кольцевой прокладки D6
внутренний диаметр второй кольцевой прокладки D7
наружный диаметр второй кольцевой прокладки D8
наружный диаметр стеклянной фритты D9
наружный диаметр стеклянной фритты D10
внутренний диаметр полой части корпуса D11
наружный диаметр полой части корпуса D12
наружный диаметр полой части корпуса D14
диаметр крышки D15
наружный диаметр цилиндрической части корпуса D16
внутренний диаметр цилиндрической части корпуса D17
наружный диаметр полой цилиндрической
части корпуса D18
диаметр крышки D19
длина полой части корпуса L1
длина полой части корпуса L2
длина первой торцевой части
многоступенчатой трубки Р1
длина второй торцевой части
многоступенчатой трубки Р2

1. Капсула (1) для элюирования, включающая:
трубку (10) с первой торцевой частью (12), имеющей первый внутренний диаметр (D2), второй торцевой частью (14), имеющей второй внутренний диаметр (D3), и средней частью (16), расположенной между первой торцевой частью (12) и второй торцевой частью (14) и имеющей внутренний диаметр (D4), который меньше внутренних диаметров (D2, D3) первой и второй торцевых частей (12, 14), причем граница раздела между первой торцевой частью (12) и средней частью (16) образует первый уступ (100), а граница раздела между второй торцевой частью (14) и средней частью (16) образует второй уступ (110);
первую кольцевую прокладку (20), расположенную внутри первой торцевой части (12) и соприкасающуюся с первым уступом (100);
первый фильтр (30), расположенный внутри первой торцевой части (12) и соприкасающийся с первой кольцевой прокладкой (20);
второй фильтр (40), расположенный внутри первой торцевой части (12) так, что первый фильтр (30) располагается между первой кольцевой прокладкой (20) и вторым фильтром (40);
первую торцевую заглушку (50), герметизирующую первую торцевую часть (12);
вторую кольцевую прокладку (60), расположенную внутри второй торцевой части (14) и соприкасающуюся со вторым уступом (110);
третий фильтр (70), расположенный внутри второй торцевой части (14) и соприкасающийся со второй кольцевой прокладкой (60),
четвертый фильтр (80), расположенный внутри второй торцевой части (14) так, что третий фильтр (70) располагается между второй кольцевой прокладкой (60) и четвертым фильтром (80), и
вторую торцевую заглушку (90), герметизирующую вторую торцевую часть (14).

2. Капсула по п.1, в которой поперечные сечения первой торцевой части (12), второй торцевой части (14) и средней части (16) имеют кольцевую форму.

3. Капсула по п.1, в которой первый внутренний диаметр (D2) и второй внутренний диаметр (D3) равны друг другу.

4. Капсула по п.1, в которой длина (Р1) первой торцевой части (12) и длина (Р2) второй торцевой части (14) равны друг другу.

5. Капсула по п.1, в которой первый и третий фильтры (30, 70) выполнены из стекловаты, а второй и четвертый фильтры (40, 80) являются стеклянными фриттами или пористыми дисками, причем второй и четвертый фильтры (40, 80) выполнены из одного из следующих материалов: боросиликатное стекло, кварцевое стекло, полиэтилен или смола.

6. Капсула по п.5, в которой стекловата включает по меньшей мере один из следующих материалов: боросиликатную стекловату, кварцевую стекловату или стекловолокно.

7. Капсула по п.1, в которой первая торцевая заглушка (50) включает:
полый корпус (52), наружная поверхность которого сведена на конус для установки прессовой посадкой первой торцевой заглушки (50) в первую торцевую часть (12) для создания герметизации в первой торцевой части (12); и
крышку (53), сконфигурированную для прокалывания иглами, а также для плотного прилегания к наружной поверхности первой торцевой части (12).

8. Капсула по п.7, в которой полый корпус (52) первой торцевой заглушки (50) имеет кольцевое поперечное сечение, при этом наружный диаметр данного сечения изменяется вдоль оси полого корпуса (52), а крышка (53) имеет сплошное круговое сечение с наружным диаметром (D15), превышающим внутренний диаметр (D11) первой торцевой части.

9. Способ облучения вещества в капсуле (1) для элюирования, которая содержит трубку (10) с первой торцевой частью (12), имеющей первый внутренний диаметр (D2), второй торцевой частью (14), имеющей второй внутренний диаметр (D3), и средней частью (16), имеющей внутренний диаметр (D4), который меньше внутренних диаметров (D2, D3) первой и второй торцевых частей (12, 14), причем средняя часть (16) расположена между первой торцевой частью (12) и второй торцевой частью (14) и сконфигурирована для удержания указанного вещества, при этом граница раздела между первой торцевой частью (12) и средней частью (16) образует первый уступ (100), а граница раздела между второй торцевой частью (14) и средней частью (16) образует второй уступ (110), первую кольцевую прокладку (20), расположенную внутри первой торцевой части (12), соприкасающуюся с первым уступом (100), первый фильтр (30), расположенный внутри первой торцевой части (12) и соприкасающийся с первой кольцевой прокладкой (20), второй фильтр (40), расположенный внутри первой торцевой части (12) так, что первый фильтр (30) располагается между первой кольцевой прокладкой (20) и вторым фильтром (40), первую торцевую заглушку (50), герметизирующую первую торцевую часть (12), вторую кольцевую прокладку (60), расположенную внутри второй торцевой части (14) и соприкасающуюся со вторым уступом (110), третий фильтр (70), расположенный внутри второй торцевой части (14) и соприкасающийся со второй кольцевой прокладкой (60), четвертый фильтр (80), расположенный внутри второй торцевой части (14) так, что третий фильтр (70) располагается между второй кольцевой прокладкой (60) и четвертым фильтром (80), и вторую торцевую заглушку (90) герметизирующую вторую торцевую часть (14), причем данный способ включает:
помещение капсулы (1) для элюирования с веществом в ее средней части (16) в источник потока нейтронов; и
облучение капсулы (1) для элюирования и данного вещества в источнике потока нейтронов.

10. Способ элюирования вещества, включающий:
помещение в ядерный реактор герметизированной капсулы (1) для элюирования, содержащей полую трубку, первая торцевая часть которой герметизирована первой торцевой заглушкой, а вторая торцевая часть герметизирована второй торцевой заглушкой, при этом капсула (1) содержит указанное вещество;
облучение герметизированной капсулы (1) и указанного вещества в реакторе;
извлечение герметизированной капсулы (1) и облученного вещества (6000) из реактора и
выполнение этапа элюирования путем прокалывания первой торцевой заглушки иглой (7100), используемой для введения раствора в капсулу, а также прокалывания второй торцевой заглушки иглой (8100), используемой для извлечения раствора из капсулы, для создания вакуума, обеспечивающего втягивание данного раствора через облученное вещество (6000) для сбора элюанта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для проведения экспериментов с применением преимущественно высокопоточных реакторов. .

Изобретение относится к атомной промышленности, а именно к критическим сборкам для моделирования крупных энергетических реакторов на быстрых нейтронах с плутониевым топ- ЛИВОМ.

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано для проведения реакторных испытаний твэлов с экспериментальным топливом в исследовательских ядерных реакторах на быстрых нейтронах. Устройство для испытания ядерного топлива реакторов на быстрых нейтронах, включающее корпус, кассету с закрепленными в ней тепловыделяющими элементами, дополнительно содержит замедляющие элементы. Технический результат - расширение возможности по формированию требуемых нейтронно-физических и мощностных характеристик при испытаниях твэлов, сокращение длительности испытаний для достижения требуемой глубины выгорания. 6. з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх