Мишень для получения изотопов



Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов
Мишень для получения изотопов

 


Владельцы патента RU 2568559:

ДЗЕ СТЕЙТ ОФ ОРЕГОН ЭКТИНГ БАЙ ЭНД ТРУ ДЗЕ СТЕЙТ БОРД ОФ ХАЙЕР ЭДЬЮКЕЙШН ОН БИХАФ ОФ ОРЕГОН СТЕЙТ ЮНИВЕРСИТИ (US)

Заявленное изобретение относится к мишени для получения изотопов. Заявленная мишень (30) может включать в себя стенку внешнего диаметра (32) и стенку внутреннего диаметра (34). Изотопный источник может находиться между стенкой внутреннего диаметра и стенкой внешнего диаметра. При этом изотопный источник может содержать делящееся вещество (36), чередующееся с одной или более полыми областями (38). Центральная область (35) может быть расположена внутри стенки внутреннего диаметра, и центральная область может быть выполнена с возможностью размещения в себе объема термализации нейтронов. Техническим результатом является возможность получения молибдена без использования реактора большой мощности, в связи с чем повышается эффективность использования полученных изотопов за счет возможности производства молибдена ближе к месту назначения. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 15 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Радиоактивный молибден (99Mo) используется для получения технеция (99mTc), который входит в состав широкого спектра радиофармпрепаратов, используемых в области здравоохранения. Постоянный источник изотопа технеция требуется приблизительно в 80% всех процедур ядерной медицины по всему миру, включая около 50000 диагностических процедур ежедневно только в США. Потребность может еще больше возрастать по мере старения населения в мире.

Традиционно получение молибдена осуществляется в реакторах большой мощности, например в ядерных реакторах, производящих свыше 10 мегаватт тепловой энергии. Современные нормы предусматривают узкое или ограниченное применение реакторов большой мощности, использующих высокообогащенный уран (ВОУ) для производства изотопов, таких как молибден. Тем не менее более взвешенное исследование, обусловленное проблемами распространения ВОУ, может в конце концов ограничить или запретить использование этого материала для получения молибдена и других радиоактивных изотопов.

Такие страны, как США, могут оказаться в рискованном положении по вопросу получения молибдена в будущем. Единственный источник молибдена в Северной Америке в настоящее время находится в Канаде, и возрастает беспокойство, что постоянная доступность молибдена из этого источника может закончиться в ближайшем будущем. Хотя в Европе имеются другие источники, период полураспада молибдена достаточно короток (2,75 дня), что делает его перевозку по всему миру неприемлемым решением. Соответственно, для многих стран местное производство молибдена может быть единственным практически осуществимым вариантом на длительный срок.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 иллюстрирует пример изотопной мишени.

Фиг. 2 иллюстрирует поперечное сечение примера изотопной мишени с Фиг. 1.

Фиг. 3 иллюстрирует пример мишени для получения изотопов.

Фиг. 4 иллюстрирует примерную мишень и активную зону мишени.

Фиг. 5 иллюстрирует поперечное сечение примерной мишени с Фиг. 4.

Фиг. 6 иллюстрирует график, показывающий пример скорости получения изотопа.

Фиг. 7 иллюстрирует примерный сборочный узел мишени.

Фиг. 8 иллюстрирует поперечное сечение примерного сборочного узла мишени с Фиг. 7.

Фиг. 9 иллюстрирует покомпонентный вид сборочного узла для получения изотопов.

Фиг. 10 иллюстрирует следующее поперечное сечение примерного сборочного узла мишени с Фиг. 7.

Фиг. 11 иллюстрирует мишень с вакуумной камерой.

Фиг. 12 иллюстрирует примерную решеточную конфигурацию.

Фиг. 13 иллюстрирует график, показывающий сравнение различных мишеней.

Фиг. 14 показывает примерную мишень и многослойную структуру источника.

Фиг. 15 иллюстрирует примерный способ получения изотопа.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1 иллюстрирует иллюстративную изотопную мишень 10. Изотопная мишень 10 может использоваться для получения радиоактивного изотопа, такого как молибден (99Mo). Изотопная мишень 10 изображена в форме цилиндра со стенкой 3 внешнего диаметра и стенкой 9 внутреннего диаметра. Тем не менее здесь допускаются также мишени, имеющие и другие формы, включая гексагональные поперечные сечения и другую геометрию.

Стенка 3 внешнего диаметра может соответствовать первому диаметру, а стенка 9 внутреннего диаметра может соответствовать второму диаметру. Первый диаметр больше второго диаметра. Изотопная мишень 10 может содержать центральную область 15, которая продолжается от первого конца 12 изотопной мишени 10 до второго конца 14 изотопной мишени 10. Центральная область 15 может содержать полый участок, канал, полость, сквозное отверстие, трубку и т.п.

Фиг. 2 иллюстрирует поперечное сечение 20 иллюстративной изотопной мишени 10 с Фиг. 1. Изотопная мишень 10 может содержать первую трубку 2 и вторую трубку 4. Вторая трубка 4 может быть вставлена в первую трубку 2, образуя камеру 1 мишени. Первая трубка 2 может содержать стенку 3 внешнего диаметра изотопной мишени 10 и внутреннюю стенку 5. Вторая трубка 4 может содержать стенку 9 внутреннего диаметра изотопной мишени 10 и наружную стенку 7. Камера 1 мишени может быть расположена между внутренней стенкой 5 первой трубки 2 и наружной стенкой 7 второй трубки 4.

В одном примере камера 1 мишени может простираться практически по всей длине изотопной мишени 10. Камера 1 мишени может быть герметично уплотнена на первом конце 12 (Фиг. 1) и втором конце 14 (Фиг. 1) изотопной мишени 10. Кроме того, материал мишени, включающий в себя изотопный источник или другое радиоактивное и/или делящееся вещество, такое как уран, например 235U, может быть расположен в камере 1 мишени. Материал мишени может быть расположен между стенкой 9 внутреннего диаметра и стенкой 3 внешнего диаметра. В одном из примеров материал мишени может чередоваться с одной или более полыми областями.

Центральная область 15 может быть расположена внутри стенки 9 внутреннего диаметра. В одном примере центральная область 15 может быть выполнена с возможностью размещения в себе объема термализации нейтронов. К примеру, объем термализации нейтронов может содержать воду, тяжелую воду, графит, цирконий, пластмассу, воск, парафин, водородсодержащие вещества, другие виды замедлителей нейтронов или любую их комбинацию. Центральная область 15 может образовывать гидроканал, выполненный так, чтобы вода могла течь через изотопную мишень 10. Например, вода может поступать в центральную область 15 через первый конец 12 (Фиг. 1) и выходить из центральной области 15 на втором конце 14 (Фиг. 1). В другом примере центральная область 15 может содержать полностью закрытую камеру, выполненную с возможностью размещения в себе объема термализации нейтронов.

Центральная область 15 может быть выполнена так, чтобы вызывать термализацию нейтронов, образовавшихся в материале мишени, расположенной в камере 1 мишени, в объеме термализации нейтронов перед их повторным входом в материал мишени. Объем термализации нейтронов, например вода или первичный охладитель, может также использоваться для отвода тепла от изотопной мишени 10 и/или ее охлаждения во время актов деления и/или в процессе получения изотопов. Материал мишени может быть расположен внутри камеры 1 мишени в ряде других геометрий.

Фиг. 3 иллюстрирует примерную мишень 30 для получения изотопов, показанную на примере поперечного разреза изотопной мишени, сходной с изотопной мишенью 10, показанной на Фиг. 1. Мишень 30 для получения изотопов может содержать внешнюю оболочку 32 и внутреннюю оболочку 34. Материал 31 мишени может находиться между внешней оболочкой 32 и внутренней оболочкой 34. Материал 31 мишени может содержать делящееся вещество 36 и одну или более полых областей 38.

Одна или более полых областей 38 могут быть выполнены так, чтобы улавливать газообразные продукты деления, полученные из делящегося вещества 36. Улавливание газообразных продуктов деления в одной или более полых областях 38 может уменьшить количество газообразных продуктов деления, которые становятся элементами внедрения и которые могут в противном случае привести к разрушению структуры прилегающей оболочки в мишени, не имеющей пустот между делящимся веществом и оболочкой.

В одном примере делящееся вещество 36 может содержать таблетки источника делящегося вещества, а одна или более полых областей 38 могут содержать промежутки или зазоры между таблетками. Делящееся вещество 36 может содержать множество отдельных объектов-источников, может храниться в форме порошка или принимать другую физическую форму, такую как шарики, фрагменты, частицы, листы, стержни, пленки, другую геометрию или любую их комбинацию.

Одна или более полых областей 38 могут быть герметично уплотнены для предотвращения выхода газообразных продуктов деления из мишени 30 для получения изотопов. Например, материал 31 мишени может содержаться в герметично уплотненной камере, расположенной между внешней оболочкой 32, внутренней оболочкой 34 и концами мишени 30 для получения изотопов, как, например, первый конец 12 и второй конец 14 изотопной мишени 10, показанной на Фиг. 1. Полые области 38 могут содержать один или более газов, вакуум или неполный вакуум, например, перед улавливанием любых газообразных продуктов деления.

Центральная область 35 мишени 30 для получения изотопов может содержать объем термализации нейтронов или замедлитель нейтронов. Объем термализации нейтронов может содержать воду. В одном примере мишень 30 для получения изотопов может быть выполнена с возможностью установки в активную зону реактора, и объем термализации нейтронов может содержать первичный охладитель, соответствующий активной зоне реактора. Активная зона реактора может соединяться с реактором малой мощности с тепловой мощностью менее 10 мегаватт. Для получения некоторых изотопов, таких как молибден, может использоваться, например, реактор малой мощности, такой как Training, Research, Isotopes, GeneralAtomics, или TRIGA®.

Получение изотопов может быть выполнено с помощью последовательности операций или обобщенных этапов. На первом этапе может быть приготовлена подходящая мишень для получения изотопов. Приготовление мишени для получения изотопов, такой как мишень 30 для получения изотопов, может включать в себя размещение материала мишени, такого как уран, в определенной геометрии внутри мишени для получения изотопов.

На втором этапе мишень для получения изотопов может облучаться источником нейтронов. Например, мишень для получения изотопов может быть помещена в ядерный реактор. Во время облучения в реакциях деления в материале мишени могут быть получены один или более изотопов, таких как молибден. В реакциях деления обычно образуются также газообразные продукты деления или побочные продукты. В одном примере газообразные продукты деления и/или побочные продукты могут улавливаться или накапливаться в полых областях, чередующихся с веществом мишени.

На третьем этапе мишень для получения изотопов может быть перемещена в установку с горячей камерой для дистанционной обработки. Внутри горячей камеры облученный материал мишени может быть удален из оболочки. В одном примере конец мишени для получения изотопов, такой как первый конец 12, показанный на Фиг. 1, может быть отрезан или удален иным способом, чтобы извлечь материал мишени. Например, делящееся вещество 36, показанное на Фиг. 3, может быть свободно размещено внутри камеры 1 (Фиг. 2) для легкого удаления, например, переворотом изотопной мишени 10 и удалением первого конца 12. Может быть проведена последовательность химических разделений материала мишени для получения или выделения требуемого конечного продукта, такого как чистый молибден.

На четвертом этапе конечный продукт может быть доставлен к месту назначения, такому как база сбыта продукции, больница, клиника, лаборатория, испытательный центр, исследовательский центр, коммерческое предприятие, государственное учреждение и т.п. В одном примере технеций (99mTc), получаемый из конечного продукта, например молибдена, может использоваться в медицинских процедурах в месте назначения.

Фиг. 4 показывает иллюстративную мишень 40 и центральную область 45. Мишень 40 может содержать первый конец 42 и второй конец 44. В одном примере один или оба из первого конца 42 и второго конца 44 могут быть удалены, например, после облучения мишени 40.

Мишень может быть выполнена так, чтобы иметь наружный диаметр приблизительно 1,43 дюйма (3,63 см) и высоту приблизительно 22 дюйма (171,63 см). Мишень 40 может быть выполнена так, чтобы примерно соответствовать габаритным размерам топливного элемента реактора TRIGA® или реактора другого типа.

Фиг. 5 показывает поперечное сечение 50 примерной мишени 40 с Фиг. 4, сделанное у или около первого конца 42. Мишень 42 может содержать внешнюю оболочку 52, внутреннюю оболочку 54 и камеру 51 мишени, образованную между ними. Делящееся вещество может находиться внутри камеры 51. В одном примере делящееся вещество может содержать два слоя делящегося вещества, включая первый слой 53 и второй слой 56. Полая область 58 может быть расположена между первым слоем 53 и вторым слоем 56. Полая область 58 может содержать кольцевой зазор или иметь кольцевую форму.

Полая область 58 может быть заполнена газом или газами или может быть выполнена в виде вакуума или неполного вакуума. Полая область 58 может быть выполнена так, чтобы функционировать как хранилище или объем для накопления газообразных продуктов деления и/или побочных продуктов. Изначально предусмотрев вакуум или неполный вакуум в полой области 58, можно обеспечить сбор большего количества газообразных продуктов деления, образованных в процессе облучения делящегося вещества, с тем чтобы дополнительно снизить полное давление внутри полой области 58 в процессе получения изотопов.

Внешняя оболочка 52 и внутренняя оболочка 54 могут содержать две вставленные одна в другую и/или герметично уплотненные трубки. Верх или низ вставленных одна в другую трубок может быть герметично уплотнен, чтобы газообразные продукты деления, полученные при облучении, могли улавливаться в полой области 58. Внешняя оболочка 52 и/или внутренняя оболочка 54 могут быть сделаны из нержавеющей стали, алюминия и/или других материалов и могут быть изготовлены номинальной толщиной 0,020 дюймов (0,06 см). Точная толщина делящегося вещества и оболочки может меняться в зависимости от различных технических решений, таких как доступный поток нейтронов, требования к выходу продукта, характеристики материалов, геометрия активной зоны реактора или любая их комбинация.

Внутренняя оболочка 54 может быть выполнена в виде канала или емкости для замедлителя 55 нейтронов. Замедлитель 55 нейтронов может быть расположен внутри внутренней оболочки 54 и может быть выполнен так, чтобы он вызывал термализацию нейтронов, образованных в делящемся веществе, например, в первом слое 53 и/или втором слое 56, перед их повторным входом в делящееся вещество. Термализованные нейтроны могут использоваться для получения дополнительных актов деления в первом слое 53 и/или втором слое 56.

В одном примере замедлитель 55 нейтронов может содержать графит, цирконий, пластмассу, воск, парафин, водородосодержащие вещества, другие виды замедлителей нейтронов или любую их комбинацию. В другом примере замедлитель 55 нейтронов может содержать воду, такую как легкая вода или тяжелая вода, которая может течь через канал, образованный во внутренней оболочке 54 в процессе получения изотопов. Замедлитель 55 нейтронов может содержать первичный охладитель из реактора. Внешняя оболочка 52 и/или внутренняя оболочка 54 могут защищать первый слой 53 и второй слой 56 от контакта с водой или первичным охладителем.

В одном примере отверстие может быть открыто, например пробито со стороны мишени 40, и газообразные продукты деления и/или побочные продукты могут быть извлечены из полой области 58 для сбора и/или хранения. Один или оба конца мишени 40, например первый конец 42 и/или второй конец 44 (Фиг. 4), могут быть удалены и/или отрезаны. Конечный продукт, например молибден, может быть извлечен из первого слоя 53 и/или второго слоя 56. Например, конечный продукт может быть химически выделен из облученного вещества.

Скорость реакций деления в мишени для получения изотопов может быть описана уравнением:

R=ФσN,

где

R = удельная скорость реакции деления [делений·см-3·с-1]

Ф = поток нейтронов из реактора [нейтроны·см-2·с-1]

σ = микроскопическое поперечное сечение реакции деления [см-2]

N = атомная плотность атомов мишени [атомов·см-3]

Нейтроны и фрагменты деления могут быть получены напрямую в актах деления. Около 6,5% времени изотоп молибдена может образовываться в качестве фрагмента деления из 235U мишени, облучаемой тепловыми нейтронами. Приведенное выше уравнение может описывать удельную скорость деления в делящемся веществе. Чтобы максимально увеличить удельную скорость деления, можно менять значения потока и атомной плотности в уравнении; микроскопическое поперечное сечение является фиксированным параметром. Много типов исследовательских реакторов и реакторов малой мощности могут соответствовать номинальной мощности один мегаватт тепловой энергии (MWt) и могут иметь потоки нейтронов порядка 1013 нейтронов·см-2·с-1.

При фиксированном поперечном сечении атомная плотность Ν и/или поток нейтронов Φ можно увеличить, подбирая геометрию и/или материал мишени, как описано здесь со ссылкой на различные примеры. Хотя поток нейтронов, исходящих из активной зоны реактора, может в некоторых примерах считаться постоянной величиной, геометрия мишени может использоваться для увеличения потока нейтронов внутри самой мишени.

Поток нейтронов Φ может включать в себя поток нейтронов как из активной зоны реактора, так и из мишени, например нейтроны, образовавшиеся внутри мишени. Нейтроны, рожденные в актах деления в мишени, могут иметь возможность термализоваться в замедлителе нейтронов, таком как вода, находящемся внутри мишени, и тепловые нейтроны могут продолжать порождать новые реакции деления в мишени.

В одном примере по существу все делящееся вещество, например уран, может находиться на одном слое (например, на внутренней поверхности внешней оболочки 52). Тем не менее, имея два слоя делящегося вещества, например первый слой 53 и второй слой 56, можно обеспечить улучшенный отвод тепла в реакциях деления. Например, количество тепла, отведенного из мишени 40, может соответствовать площади поверхности оболочки, непосредственно соприкасающейся с замедлителем 55 нейтронов, например водой. В одном примере и внешняя стенка внешней оболочки 52, и внутренняя стенка внутренней оболочки 54 могут подвергаться воздействию воды, которая может охлаждать поверхность (поверхности) мишени 40.

Чтобы увеличить атомную плотность (N) материала мишени, например урана, мишень 40 может быть выполнена из металлического урана, который имеет плотность приблизительно 18 г/см3, то есть примерно 4-кратную плотность оксида урана (UO2). Более высокая плотность приводит к более высокой атомной плотности N. В одном примере материал мишени может содержать низкообогащенный уран (НОУ), обогащенный приблизительно до 19,75%. Делящееся вещество со степенью обогащения, равной или свыше 20%, можно назвать или определить как ВОУ, а делящееся вещество, обогащенное менее чем на 20%, можно назвать или определить как НОУ.

Толщина первого слоя 53 и/или второго слоя 56 может варьироваться в зависимости от требуемой массы материала мишени. Чем больше масса, тем больше значение N и поэтому выше скорость получения молибдена. В одном примере первый слой 53 и/или второй слой 56 могут быть напылены или иным образом прикреплены к внешней стенке 52 и внутренней стенке 54 соответственно. Первый слой 53 может иметь другую массу по сравнению со вторым слоем 56 из-за разницы в их радиальном положении, например цилиндрической геометрии, и/или из-за толщины.

В одном примере первый слой 53 и второй слой 56 могут быть свободно размещены внутри камеры 51 мишени, например, без прикрепления к внутренней стенке 54 или к внешней стенке 56 соответственно. Таким образом, первый слой 53 и второй слой 56 можно физически удалить из мишени 40 без проведения какой-либо химической или тепловой обработки. В другом примере химический реагент может быть помещен или введен в полую область 58 после облучения делящегося вещества, чтобы растворить первый слой 53 и второй слой 56 для удаления из оболочки.

На Фиг. 6 приведен график 60, показывающий пример скорости получения изотопов. График 60 иллюстрирует получение молибдена в зависимости от массы мишени, например урана. Относительное изменение получения изотопов может быть определено как функция массы делящегося вещества в мишени.

Мишень может содержать массу делящегося вещества, выбранную в диапазоне между 200 и 400 г, хотя могут применяться и другие массы делящегося вещества. В одном примере 62 мишень, содержащая уран массой 200 г, может производить приблизительно 300 Кюри (Ки) молибдена (99Mo), а в другом примере 64 мишень, содержащая уран массой 400 г, может производить приблизительно 450 Кюри (Ки) молибдена.

С увеличением массы делящегося вещества количество конечного продукта, такого как молибден, также может увеличиваться. Это увеличение количества конечного продукта может, однако, быть нелинейным, так как поток нейтронов может уменьшаться по мере проникновения в делящееся вещество. Это явление можно назвать, или оно известно как самоэкранирование. В результате типичная кривая получения изотопов, показанная на Фиг. 6, может приближаться к максимальному значению или достигать его вместо непрерывного линейного роста с увеличением массы делящегося вещества. Массу делящегося вещества можно изменять, увеличивая или уменьшая диаметр, толщину, длину, ширину, высоту, состав или любую их комбинацию, относящуюся к делящемуся веществу.

Фиг. 7 иллюстрирует пример сборочного узла 70 мишени, содержащий мишень 76 для получения изотопов. В одном примере мишень 76 для получения изотопов может быть выполнена размером, примерно соответствующим размеру топливного элемента или активной зоны реактора. Монтажная конструкция 77 может быть соединена с мишенью 76 для получения изотопов и может быть выполнена с возможностью ввода мишени 76 для получения изотопов в активную зону реактора. Первый участок 71 монтажной конструкции 77 может соединяться с мишенью 76 для получения изотопов на первом конце 72, а второй участок 73 монтажной конструкции 77 может соединяться с мишенью 76 для получения изотопов на втором конце 74.

Монтажная конструкция 77 может содержать одно или более отверстий 75. Указанные одно или более отверстий 75 (далее «отверстия») могут быть выполнены так, чтобы направлять воду или первичный охладитель в сборочный узел 70 мишени или через него. Отверстия 75 могут быть расположены по окружности одного или обоих из первого участка 71 и второго участка 73. Отверстия 75 могут быть выполнены так, чтобы обеспечить воде или первичному охладителю путь для входа или выхода из сборочного узла 70 мишени.

Фиг. 8 иллюстрирует поперечное сечение 80 примера сборочного узла 70 мишени с Фиг. 7. Мишень 76 для получения изотопов может содержать внешнюю стенку 82 и внутреннюю стенку 84. Мишень 76 для получения изотопов может быть выполнена так, чтобы содержать делящееся вещество в камере для получения изотопов, расположенной между внешней стенкой 82 и внутренней стенкой 84. Кроме того, мишень 76 для получения изотопов может содержать центральную область 85, находящуюся внутри внутренней стенки 84. В одном примере длина 86 делящегося вещества, включенного в мишень 76 для получения изотопов, может составлять приблизительно 20 дюймов.

Монтажная конструкция 77 может быть выполнена так, чтобы направлять первичный охладитель, соответствующий активной зоне реактора, для прохода через центральную область 85. Дополнительно или вместо этого, отверстия 75 монтажной конструкции 77 могут содержать первый вход 87, расположенный внутри или вблизи первого участка 71, и второй вход 88, расположенный внутри или вблизи второго участка 73. Один или оба из первого входа 87 и второго входа 88 могут быть выполнены с возможностью обеспечить проход воды или первичного охладителя в центральную область 85 или из нее. Центральная область 85 может быть выполнена так, чтобы термализовать нейтроны, образованные в делящемся веществе, когда мишень 76 для получения изотопов введена в активную зону реактора.

Монтажная конструкция 77 может содержать соединительное устройство 89. Соединительное устройство 89 может быть выполнено так, чтобы соединять монтажную конструкцию 77 с мишенью 76 для получения изотопов. Каждый из первого участка 71 и второго участка 73 монтажной конструкции может быть соединен с мишенью 76 для получения изотопов с помощью соединительного устройства, такого как соединительное устройство 89.

Фиг. 9 показывает покомпонентный вид сборочного узла 90 для получения изотопов, включающий в себя конструкцию 95 изотопной мишени, первую монтажную конструкцию 92 и вторую монтажную конструкцию 94. Первая монтажная конструкция 92 может содержать одно или более отверстий 97, предназначенных обеспечивать поток охладителя внутрь или наружу конструкции 95 изотопной мишени. Вторая монтажная конструкция 94 также может содержать одно или более отверстий. Каждая из первой монтажной конструкции 92 и второй монтажной конструкции 94 может содержать вставку 96 для мишени. Вставка 96 для мишени может содержать соединительное устройство 93. В одном примере соединительное устройство 93 может быть выполнено так, чтобы соединять вставку 96 для мишени с первой монтажной конструкцией 92 и/или с конструкцией 95 изотопной мишени.

Фиг. 10 иллюстрирует следующее поперечное сечение 100 примера сборочного узла 70 мишени с Фиг. 7. Монтажная конструкция 77 может быть присоединена к мишени 76 для получения изотопов соединительным устройством 89. Соединительное устройство 89 может содержать один или более опорных рычагов, пазов, ребер и т.п. Опорные рычаги могут выходить наружу из монтажной конструкции 77, чтобы соединяться с мишенью 76 для получения изотопов.

Одно или более отверстий, таких как отверстие 105, могут быть сделаны между или сквозь соединительное устройство 89. В одном примере монтажная конструкция 77 может быть выполнена с возможностью направлять воду или первичный охладитель через отверстие 105 в мишень 76 для получения изотопов. Вода или первичный охладитель, проходящие через мишень 76 для получения изотопов, могут выходить через отверстие 105.

Камера 101 для получения изотопов может находиться между внешней стенкой 82 и внутренней стенкой 84 и может быть выполнена с возможностью размещения в себе делящегося вещества. Нейтроны, образованные в делящемся веществе, могут быть термализованы, или замедлены, водой или первичным охладителем, входящим и/или выходящим из мишени 76 для получения изотопов перед повторным входом в камеру 101 для получения изотопов. Нейтроны, повторно входящие в делящееся вещество, могут порождать дополнительные акты деления, которые могут образовывать дополнительные нейтроны, которые могут быть термализованы первичным охладителем в центральной области мишени 76 для получения изотопов.

Фиг. 11 иллюстрирует мишень 110, содержащую вакуумную камеру 115. Мишень 110 может содержать единственную тонкостенную трубку 112 из нержавеющей стали, покрытую изнутри оксидом урана 114 (UO2). Оксид урана 114 может содержать ВОУ с обогащением приблизительно 93% и плотностью приблизительно 4,8 г·см-3. Показанная мишень 110 может быть такой же, как мишени, применяемые в так называемом процессе «Centichem», использующем реактор большой мощности.

Не все нейтроны, полученные при делении оксида урана 114, могут иметь возможность термализации в вакуумной камере 115, в отличие от нейтронов, оставшихся в мишени 110. Следовательно, вероятность того, что эти высокоэнергетические нейтроны смогут породить новые акты деления в оксиде урана 114, может быть предельно мала. Абсолютное большинство нейтронов, полученных в актах деления, могут свободно покинуть мишень. Взамен, мишень 100 будет вынуждена надеяться на нейтроны, входящие в трубку 112 из нержавеющей стали извне мишени 110, например нейтроны, рожденные в удаленном источнике нейтронов. Соответственно, поток нейтронов, связанный с мишенью 110, может быть меньше потока нейтронов, связанного с такой мишенью, как изотопная мишень 10 с Фиг. 1, которая включает в себя центральную область, выполненную с возможностью размещения в себе объема термализации нейтронов.

Нанесение оксида урана на внутреннюю поверхность трубки 112 из нержавеющей стали может потребовать обработки вещества в химической ванне. Химическая ванна может использоваться для растворения как оксида урана 114, так и трубки 112 из нержавеющей стали, что может усложнить разделение и переработку требуемых изотопов. Между оксидом урана 114 и трубкой 112 из нержавеющей стали может не быть зазора или промежутка.

Фиг. 12 иллюстрирует пример решетчатой конфигурации 120. Решетчатая конфигурация 120 может содержать лист с сеткой крепежных и установочных отверстий для сборки активной зоны реактора, содержащей множество топливных стержней и одну или более мишеней. В одном примере решетчатая конфигурация 120 может содержать несколько концентрических колец топливных стержней. В показанном примере внешнее кольцо 122, или «G-кольцо», может иметь 36 позиций; «F-кольцо» 124 может иметь 30 позиций; «E-кольцо» 126 может иметь 24 позиции; «D-кольцо» 128 может иметь 18 позиций и т.д. Центральная часть, или «А-кольцо», может содержать единственную позицию.

Одна или более мишеней могут быть расположены в любой из позиций решетчатой конфигурации 120. В одном примере мишень может быть расположена в положении, связанном с внешним кольцом 122, чтобы облегчить доступ, например, установку и/или извлечение мишени. Позиция мишени может также использоваться для контроля потока нейтронов, принятых мишенью, и/или тепла, выделенного в мишени. Чтобы увеличить плотность энергии и/или поток нейтронов, мишень может быть перемещена ближе к центру решетчатой конфигурации 120.

В одном примере из решетчатой конфигурации 120 могут быть удалены приблизительно два топливных стержня на каждые три добавленные мишени. Одна или более мишеней могут добавляться в решетчатую конфигурацию 120 при сохранении суммарных конструктивных характеристик, например критериев выдачи сертификации и надежности работы реактора. Мишень может быть помещена в активную зону реактора на несколько часов или дней, например на шесть дней, в процессе получения изотопов.

На Фиг. 13 приведен график 130, который показывает сравнение различных мишеней, использующих типичный водный замедлитель. На показанном графике 130 сравниваются скорости получения молибдена как функции позиции, или количества элементов мишени, находящихся во внешнем кольце 122 решетчатой конфигурации 120 с Фиг. 12. Скорость получения молибдена для первой мишени 132, содержащей бериллиевую оболочку и центральную область, которая содержит объем термализации нейтронов или водный замедлитель нейтронов, такую как центральная область 15 с Фиг. 1, показана изменяющейся в пределах примерно от 280 Кюри (Ки) до 405 Кюри.

Скорость получения молибдена для второй мишени 134, содержащей оболочку из нержавеющей стали и центральную область, которая содержит объем термализации нейтронов или водный замедлитель нейтронов, показана изменяющейся в диапазоне примерно от 230 Кюри до 300 Кюри. Как первая мишень 132, так и вторая мишень 134 могут содержать 200 г делящегося вещества для целей настоящей иллюстрации и сравнения.

Скорость получения молибдена для третьей мишени 136, содержащей 200 г делящегося вещества и вакуумную камеру, такую как вакуумная камера 115 с Фиг. 11, показана изменяющейся в диапазоне примерно от 160 Кюри до 230 Кюри. Скорость получения молибдена для четвертой мишени 138, содержащей 100 г делящегося вещества и вакуумную камеру, показана изменяющейся в диапазоне приблизительно от 105 Кюри до 150 Кюри.

В общем, можно считать, что первая мишень 132 и вторая мишень 134 обеспечивают более высокую скорость получения изотопов, чем третья мишень 136 и четвертая мишень 138. Если ввести центральную область, содержащую объем термализации нейтронов или замедлитель нейтронов, первая мишень 132 и вторая мишень 134 смогут более эффективно использовать имеющиеся нейтроны, например поток нейтронов, путем существенного увеличения количества термализованных нейтронов в мишени, и таким образом увеличивая скорость деления делящегося вещества.

Введение центрального объема термализации нейтронов в мишень может обеспечить улучшенный и более экономичный способ получения молибдена и других изотопов, таких как плутоний. Для того же потока нейтронов некоторые примеры мишеней, содержащие центральный объем термализации нейтронов, могут производить приблизительно в три раза большее количество молибдена в реакторе низкой мощности по сравнению с мишенью, содержащей вакуумную камеру. В различных примерах мишеней могут использоваться и другие типы оболочек, включая цирконий, циркаллой, алюминий, керамику, другие материалы или любую их комбинацию.

Фиг. 14 иллюстрирует пример мишени 140 и многослойной структуры источника. Показана мишень 140, содержащая первый сборочный узел 142 оболочки и второй сборочный узел 144 оболочки. Второй сборочный узел 144 оболочки может быть вставлен в первый сборочный узел 142 оболочки. Первый сборочный узел 142 оболочки может содержать первый источник 141 делящегося вещества, а второй сборочный узел 144 оболочки может содержать второй источник 143 делящегося вещества. Геометрия многослойной структуры источника может быть использована, например, для увеличения массы делящегося вещества по сравнению с мишенью, содержащей один слой делящегося вещества.

Центральная область 145 мишени 140 может быть расположена в пределах внутренней стенки 148 второго сборочного узла 144 оболочки. Центральная область 145 может содержать объем термализации нейтронов или замедлитель нейтронов, такой как вода или первичный охладитель. Дополнительно, промежуточная область 147 может содержать объем термализации нейтронов или замедлитель нейтронов, такой как вода или первичный охладитель. Промежуточная область 147 может быть расположена снаружи внешней стенки 149 второго сборочного узла 144 оболочки, например, между первым сборочным узлом 142 оболочки и вторым сборочным узлом 144 оболочки.

В одном примере вода или другие типы первичных охладителей могут течь через центральную область 145 и/или промежуточную область 147, так что может иметься два или более каналов для воды, текущей через мишень 140. Кроме того, включение промежуточной области 147 между первым источником 141 делящегося вещества и вторым источником 143 делящегося вещества может снизить эффект самоэкранирования из-за увеличения массы делящегося вещества в мишени 140. Скорость термализации нейтронов и/или скорость получения изотопов может контролироваться выполнением мишени 140 с возможностью изменения количества делящегося вещества и/или регулировки объема и/или скорости потока воды через мишень 140.

ПРИМЕРЫ РАБОЧИХ РЕЖИМОВ

Фиг. 15 иллюстрирует типичный способ 150 получения изотопов. На этапе 151 между внешней стенкой и внутренней стенкой мишени для получения изотопов можно разместить делящееся вещество. Отсек для делящегося вещества может содержать внешнюю стенку и внутреннюю стенку. Делящееся вещество может храниться в камере мишени, расположенной между внутренней стенкой и внешней стенкой.

На этапе 152 первичный охладитель, такой как вода, может быть направлен через мишень для получения изотопов. Первичный охладитель может быть направлен через центральную область или канал мишени для получения изотопов. В одном примере первичный охладитель может быть направлен через мишень для получения изотопов посредством монтажного устройства, расположенного на одном или обоих концах мишени для получения изотопов.

На этапе 153 нейтроны, образованные во время актов деления делящегося вещества, могут быть термализованы в центральной области мишени для получения изотопов. Нейтроны могут быть рождены в ответ на облучение делящегося вещества источником нейтронов. Центральная область может содержать объем термализации нейтронов или замедлитель нейтронов, такой как легкая вода, тяжелая вода, графит, цирконий, пластмасса, воск, парафин, водородсодержащие материалы, другие виды замедлителей нейтронов или любую их комбинацию. В одном примере центральная область может содержать первичный охладитель, соответствующий активной зоне реактора.

Центральная область может содержать воду, которая термализует нейтроны, рожденные во время актов деления, и термализованные нейтроны могут порождать дополнительные акты деления облученного вещества. В одном примере количество актов деления можно почти удвоить за счет термализованных нейтронов, в отличие от мишени, которую облучают только нейтронами, рожденными из источника нейтронов, расположенного вне мишени.

На этапе 154 побочные продукты деления, образованные во время актов деления облученного вещества, могут быть захвачены одной или более полыми областями, чередующимися с делящимся веществом. Одна или более полых областей могут быть расположены между внешней стенкой и внутренней стенкой мишени для получения изотопов. В одном примере одна или более полых областей могут чередоваться с несколькими объектами, такими как шарики или таблетки, содержащие делящееся вещество. В другом примере побочные продукты деления могут храниться в кольцевом зазоре, расположенном между двумя слоями или листами делящегося вещества.

На этапе 155 облученное вещество может быть удалено из мишени для получения изотопов. В одном примере один или более концов мишени для получения изотопов могут быть удалены, например отрезаны, перед удалением облученного вещества. Делящееся вещество, содержащееся в виде множества объектов, может храниться незакрепленным в мишени для получения изотопов, и облученное вещество может физически удаляться из мишени для получения изотопов без химической или термической обработки. В одном примере делящееся вещество может содержаться в виде одного или более листов, пленок, трубок и т.п. внутри камеры мишени. Делящееся вещество может быть прикреплено, например напылено, на внутреннюю стенку и/или внешнюю стенку камеры мишени.

На этапе 156 облученное вещество можно химически обработать для разделения изотопов, например изотопов молибдена. Облученный материал может быть обработан, например, в химической ванне или кислотной ванне. В одном примере облученное вещество может быть химически обработано после его удаления из мишени для получения изотопов. В другом примере облученное вещество может быть химически обработано, оставаясь в мишени для получения изотопов.

По соображениям удобства эти этапы могут быть описаны как различные взаимосвязанные функциональные блоки или схемы. Однако это не является обязательным, и могут быть случаи, когда эти функциональные блоки или схемы можно эквивалентно объединить в единственную операцию с неопределенными границами, и/или когда один или более этапов могут быть исключены из процесса.

Несмотря на то что некоторые примеры были описаны с использованием мишени в реакторе малой мощности, таком как реактор TRIGA®, специалисты в данной области поймут, что мишень может использоваться в реакторах с топливом в виде плоских пластин или в реакторах большой мощности, например с тепловой мощностью более 10 мегаватт. Хотя различные примеры могут быть описаны с мишенью, включающей в себя НОУ, другие примеры могут включать в себя ВОУ, оксид урана UO2, плутоний, 233U или любую их комбинацию.

После просмотра описания и иллюстраций принципов различных примеров должно быть ясно, что примеры могут быть модифицированы в механизме или деталях, не отходя от данных принципов. Автор выдвигает притязания на все модификации и варианты в пределах сущности и объема нижеследующей формулы.

1. Мишень для получения изотопов, содержащая:
стенку внешнего диаметра;
стенку внутреннего диаметра;
изотопный источник, расположенный между стенкой внутреннего диаметра и стенкой внешнего диаметра, причем изотопный источник содержит частицы делящегося вещества, контактирующие друг с другом и чередующиеся с множеством полых областей, расположенных около каждой частицы; и
центральную область, расположенную внутри стенки внутреннего диаметра, причем центральная область выполнена с возможностью размещения в себе объема термализации нейтронов.

2. Мишень для получения изотопов по п. 1, в которой множество полых областей выполнено с возможностью улавливания газообразных продуктов деления, полученных из частиц делящегося вещества, при этом множество полых областей остается на месте при работе с мишенью для получения изотопов.

3. Мишень для получения изотопов по п. 1, в которой частицы делящегося вещества являются по существу шарообразными и в которой множество полых областей сформировано около точек контакта смежных шарообразных частиц.

4. Мишень для получения изотопов по п. 1, в которой частицы делящегося вещества представляют собой порошок и в которой множество полых областей сформировано около точек контакта смежных частиц порошка.

5. Мишень для получения изотопов по п. 2, в которой одна или более полых областей герметично уплотнены, чтобы предотвратить выход газообразных продуктов деления из мишени для получения изотопов.

6. Мишень для получения изотопов по п. 1, в которой объем термализации нейтронов содержит воду.

7. Мишень для получения изотопов по п. 6, при этом мишень для получения изотопов выполнена так, чтобы вставляться в активную зону реактора, причем вода содержит первичный охладитель, соответствующий активной зоне реактора.

8. Мишень для получения изотопов по п. 7, в которой активная зона реактора связана с реактором тепловой мощностью менее 20 мегаватт и в которой изотопный источник содержит низкообогащенное делящееся вещество с менее чем двадцатью процентами урана.

9. Мишень для получения изотопов по п. 1, в которой центральная область выполнена так, чтобы вызывать термализацию нейтронов, образованных частицами делящегося вещества, в объеме термализации нейтронов перед их повторным входом в частицы делящегося вещества.

10. Сборочный узел для получения изотопов, содержащий:
- мишень с размерами, примерно равными размерам топливного элемента активной зоны реактора, причем мишень содержит:
внешнюю оболочку;
внутреннюю оболочку;
кольцевую камеру для получения изотопов, расположенную между внешней оболочкой и внутренней оболочкой;
изотопный источник, содержащий частицы делящегося вещества, находящиеся в кольцевой камере для получения изотопов, причем каждая частица делящегося вещества контактирует с по меньшей мере одной другой частицей, расположенной по окружности кольцевой камеры для получения изотопов, при этом частицы делящегося вещества чередуются с множеством полых областей, расположенных около каждой частицы; и
центральную область, расположенную во внутренней оболочке; и
- монтажную конструкцию, соединенную с мишенью, причем монтажная конструкция выполнена с возможностью ввода мишени в активную зону реактора, причем центральная область выполнена с возможностью термализации нейтронов, образованных частицами делящегося вещества, когда мишень введена в активную зону реактора.

11. Сборочный узел для получения изотопов по п. 10, в котором множество полых областей выполнено с возможностью улавливания газообразных продуктов деления, образованных частицами делящегося вещества.

12. Сборочный узел для получения изотопов по п. 10, в котором частицы делящегося вещества являются по существу шарообразными, при этом множество полых областей сформировано между точками контакта смежных шарообразных частиц.

13. Сборочный узел для получения изотопов по п. 10, в котором монтажная конструкция содержит одно или более отверстий, которые выполнены с возможностью направления первичного охладителя, соответствующего активной зоне реактора, для его прохода через центральную область.

14. Сборочный узел для получения изотопов по п. 13, в котором нейтроны термализуются первичным охладителем перед их повторным входом в частицы делящегося вещества.

15. Сборочный узел для получения изотопов по п. 14, в котором нейтроны, повторно входящие в частицы делящегося вещества, порождают акты деления, во время которых образуются дополнительные нейтроны, которые термализуются первичным охладителем в центральной области.

16. Устройство для получения изотопов, содержащее:
изотопный источник, содержащий частицы делящегося вещества;
средство для размещения частиц делящегося вещества, причем средство для размещения содержит внешнюю стенку и внутреннюю стенку, причем частицы делящегося вещества чередуются с множеством полых областей около точек контакта латерально смежных частиц, расположенных по окружности средства для размещения; и
средство для термализации нейтронов, расположенное во внутренней стенке средства для размещения.

17. Устройство для получения изотопов по п. 16, в котором средство для термализации содержит первичный охладитель, соответствующий активной зоне реактора.

18. Устройство для получения изотопов по п. 17, дополнительно содержащее средство для направления первичного охладителя через устройство для получения изотопов.

19. Устройство для получения изотопов по п. 16, в котором частицы делящегося вещества содержат по существу круглые шарики делящегося вещества.

20. Устройство для получения изотопов по п. 16, в котором частицы делящегося вещества хранятся в виде порошка в средстве для размещения.

21. Способ получения изотопов, содержащий:
накопление свободно размещенных частиц делящегося вещества, расположенных между внешней стенкой и внутренней стенкой мишени для получения изотопов, причем свободно размещенные частицы делящегося вещества чередуются с множеством полых областей, расположенных около точек контакта смежных частиц;
улавливание побочных продуктов деления, образовавшихся во время актов деления свободно размещенных частиц делящегося вещества, причем продукты деления улавливаются во множестве полых областей; и
термализацию нейтронов, образовавшихся во время актов деления в центральной области мишени для получения изотопов, причем центральная область расположена во внутренней стенке.

22. Способ по п. 21, в котором центральная область содержит воду, которая термализует нейтроны, и в котором нейтроны, термализованные в воде, порождают дополнительные акты деления свободно размещенных частиц делящегося вещества.

23. Способ по п. 21, дополнительно содержащий:
облучение свободно размещенных частиц делящегося вещества;
открытие мишени для получения изотопов; и
переворачивание мишени для получения изотопов для удаления свободно размещенных частиц облученного вещества.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области использования ядерной энергии, с применением в качестве топлива микросферических кернов ядерного материала с защитными слоями из керамических покрытий.

Изобретение относится к ядерному топливу и тепловыделяющим элементам ядерного реактора. Металлический стержневой твэл включает кольцевое ядерное топливо из металлического сплава, циркониевую защитную оболочку, окружающую и находящуюся в контакте с ядерным топливом, оболочку, окружающую защитную оболочку, и газосборник в оболочке.

Изобретение относится к ядерным реакторам деления. Система вентилируемого тепловыделяющего модуля ядерного деления содержит тепловыделяющий элемент ядерного деления, соединенный с ним корпус клапана для помещения газообразных продуктов деления и клапан, предназначенный для управляемой вентиляции газообразных продуктов деления из объема корпуса.

Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к конструкциям газозаполненных твэлов для экспериментальных, испытательных и исследовательских реакторов и способам их изготовления.

Изобретение относится к ядерным реакторам деления. Вентилируемый тепловыделяющий модуль ядерного реактора деления содержит тепловыделяющий элемент ядерного деления, соединенный с ним корпус клапана для помещения газообразных продуктов деления, клапан, предназначенный для управляемой вентиляции газообразных продуктов деления из объема корпуса, и керамическую трубную решетку для отвода тепла.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов), предполагающих наличие в своем составе устройств и средств для интенсификации теплообмена с поверхности твэла, и может быть использовано, в частности, в действующих реакторах водо-водяного типа с тепловой мощностью более 2600 МВт (например, ВВЭР-1000) или в реакторах с аналогичными особенностями в конструкции твэлов.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям стержневых тепловыделяющих элементов (твэлов) Тепловыделяющий элемент содержит топливные таблетки 1, заключенные в трубчатую оболочку 2 и подпираемые с двух концов фиксирующими и компенсирующими пружинами.
Изобретение относится к способам получения смешанного уран-плутониевого ядерного топлива. В заявленном способе раствор нитратов металлов (0,3-5 моль/л HNO3) смешивают с раствором восстановителя и/или комплексообразующего реагента и подают через форсунку аппарата аэрозольной сушки, обеспечивающего прогрев реакционной смеси выше температуры разложения реагентов и образующихся комплексов металлов (>400°С).

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к элементам тепловыделяющей сборки (ТВС) ядерного реактора типа ВВЭР-440. Чехол ТВС соединяется с хвостовиком с помощью 6-ти специальных винтов, имеющих коническую форму головки снизу.
Изобретение относится к способу получения диоксида урана в виде зерен сферической и неправильной формы. Способ включает растворение при интенсивном перемешивании оксида урана UO3 или UO2(NO3)2×6H2O в органической кислоте, предпочтительно в аскорбиновой кислоте, обработку полученного аскорбиново-гидрокси-уранового золя и термообработку полученного геля при температуре 550°C и скорости нагрева 5°C/мин в воздушной среде до образования U3O8, после чего полученный оксид восстанавливают в атмосфере водорода и/или аргона, предпочтительно в атмосфере водорода, при температуре 1100°C до образования диоксида урана в виде зерен сферической или неправильной формы.

Изобретение относится к атомной технике, в частности к устройствам отделения разделки отработавших тепловыделяющих сборок (ОТВС) на АЭС. В шахте стыковки камеры разделки отработавших твэлов с транспортным контейнером установлена передаточная камера, выполненная в виде прямоугольной камеры с тремя секциям по высоте. В нижней секции установлен выдвижной шибер люка перекрытия для биологической защиты транспортного коридора от радиационного излучения разделываемых ОТВС в камере разделки. В средней секции установлена выдвижная тележка для установки на нее крышки, снятой с транспортного контейнера (ТК), и перемещения ее в камеру передаточную для освобождения места последующей загрузки-выгрузки чехла ТК и хранения ее на период загрузки чехла или передачи через заднюю стенку камеры передаточной для ремонта и осмотра. В верхней секции установлена выдвижная тележка с поворотной платформой для установки на него чехла ТК под загрузку в него ампул с упакованными в них элементами разделанных твэлов, которая при выдвижении стыкуется с приводом поворота платформы. Технический результат - повышение безопасности и надежности разгрузки камеры разделки от ампул с разделанными твэлами. 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к топливным элементам ядерных реакторов и их блокам, в частности к составу твердых керамических топливных элементов на основе диоксида урана. В микроструктуре таблетки ядерного топлива имеются металлокластеры в виде химических соединений U2 и U2 2+ с химической связью U-U, поры размером 1-5 мкм распределены по границам зерен, а внутри зерен расположены преимущественно поры наноразмеров. Кроме того, металлокластеры составляют от 0,01 до 2 мас. %. Способ изготовления таблетки ядерного топлива включает осаждение полиураната аммония в две стадии при разных значениях pH. Спекание осуществляют при температуре от 1600 до 2200°C в водородсодержащей среде в незначительном количестве жидкой фазы, образующейся за счет расплавления при температуре выше 1150°C металлокластеров. Технический результат - более надежная особая структура и простой состав топливной таблетки диоксида урана без инородных добавок или с незначительным их количеством, приближенной к свойствам монокристалла, имеющей повышенную теплопроводность с ростом температуры, и простой способ ее получения. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к ядерной энергетике, а именно к процессам создания высокотемпературных карбидокремниевых композиционных материалов, которые могут быть использованы в производстве керамических трубок для оболочек тепловыделяющих элементов (твэл) и других узлов тепловыделяющей сборки. Способ изготовления керамической трубки для оболочки тепловыделяющего элемента, выполненной из слоев карбида кремния, включает этапы: формируют трубчатый каркас из волокна со структурой β-SiC, осуществляют его пропитку керамообразующим прекурсором в атмосфере инертного газа, последующую ступенчатую термообработку с получением керамической матрицы и образованием керамокомпозита в процессе окончательной высокотемпературной термообработки. Техническим результатом являются устранение одного из главных недостатков изделий из керамики - хрупкости, обеспечение экологической чистоты метода. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к микросферическому топливу с керамическими защитными покрытиями, и может быть использовано в ядерных реакторах, применяемых как для транспорта, так и в стационарных энергоустановках, в частности в сверхвысокотемпературных реакторах космического применения. Микротвэл ядерного реактора содержит топливную микросферу из делящегося материала и многослойное защитное покрытие, состоящее из последовательно нанесенных на микросферу слоев. Топливная микросфера выполнена полой с диаметром полости от 0.1 до 0.5 диаметра микросферы и содержит геттеры продуктов деления. Полость содержит алюмосиликатный компакт. В качестве геттера используют соединения тантала, титана, циркония, бария, церия, лантана и ниобия, а также смесь церия, лантана и тория. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Наверх