BR112017016212B1 - sistema de processamento de alvos de irradiação e utilização do sistema de processamento de alvo de irradiação - Google Patents

Abstract

É revelado um sistema de processamento de alvo de irradiação (22) para inserção e recuperação de alvos de irradiação (16) para um tubo de instrumentação (14) e a partir dele, em um núcleo de reator nuclear (10), compreendendo um sistema de recuperação de alvo (38) que compreende uma porta de saída de alvo (40) configurada para ser acoplada a um recipiente de armazenamento de alvo (42) e a um sistema de escape (44); um sistema de inserção de alvo (46) que compreende um dispositivo de enchimento de alvo (84), um tubo de retenção de alvo (86) e um desviador de alvo (88) acoplado ao dispositivo de enchimento de alvo (84), o tubo de retenção de alvo (86) e o sistema de recuperação de alvo (38) compreendendo ainda uma junção de fornecimento de alvo (96) no tubo de retenção de alvo (86), em que a junção de fornecimento de alvo (96) está configurada para ser conectada ao tubo de instrumentação (14); e um sistema de fornecimento de gás de transporte (48) que compreende um primeiro tubo de alimentação de gás (102), um segundo tubo de alimentação de gás (104) e uma junção de alimentação de gás de transporte (106) acoplada ao primeiro e segundo tubos de alimentação de gás (102, 104), em que o primeiro tubo de fornecimento de gás (102) é acoplado à porta de saída (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001]A invenção refere-se a um sistema de processamento de alvo de irradiação, e, em particular, a um sistema para inserção e recuperação de alvos de irradiação para dentro e proveniente de um tubo de instrumentação num núcleo de reator nuclear.

ANTECEDENTES TÉCNICOS DA INVENÇÃO

[002]Os nuclídeos radioativos são utilizados em vários domínios da tecnologia e da ciência, bem como para fins médicos. Estes radionuclídeos são produzidos em reatores de pesquisa ou ciclotrons. No entanto, uma vez que o número de instalações para produção comercial de radionuclídeos já está limitado e espera-se que diminua, é desejável proporcionar locais de produção alternativos.

[003]A densidade de fluxo do nêutron no núcleo de um reator nuclear comercial é medida, entre outros, pela introdução de sondas esféricas sólidas em tubos de instrumentação que passam através do núcleo do reator. Por conseguinte, foi sugerido que os tubos de instrumentação de reatores nucleares comerciais fossem utilizados para a produção de radionuclídeos quando o reator se encontra em operação de geração de energia. Em particular, podem ser utilizados um ou mais tubos de instrumentação de um sistema de medição aeroesférico de um reator nuclear comercial e os componentes existentes do sistema de medição de esferas podem ser modificados e / ou suplementados para permitir uma produção eficaz de radionuclídeos durante a operação do reator.

[004]O documento EP 2 093 773 A2 sugere que os tubos de instrumentação existentes convencionalmente utilizados para alojar detectores de nêutron podem ser utilizados para gerar radionuclídeos durante o funcionamento normal de um reator nuclear comercial. Em particular, os alvos de irradiação esféricos são empurrados linearmente para dentro dos tubos de instrumentação sendo removidos destes. Com base no perfil de fluxo de nêutrons axiais do núcleo do reator, determina-se a posição óptima e o tempo de exposição dos alvos no núcleo do reator. Um sistema de engrenagem motriz é usado para mover e manter os alvos de irradiação nos tubos de instrumentação.

[005]O documento US 2013/01771 18 A1 revela um sistema que permite irradiar alvos de irradiação num reator nuclear e depositar numa configuração passível de serem recolhidos sem interação humana direta ou descontinuação de atividades produtoras de energia. O sistema inclui pontos finais acessíveis que armazenam isótopos produzidos desejados para manuseio e / ou transporte. Uma via de penetração pode proporcionar acesso através de uma barreira de acesso na contenção do reator e a um tubo de instrumentação no vaso do reator. O sistema compreende ainda um desviador, um mecanismo motriz, um indexador e um barril de colheita que podem estar todos localizados dentro de uma construção de contenção na central nuclear. Um tubo de coleta proporciona um caminho para os alvos de irradiação passar por fora de um desviador e pode incluir um ou mais contadores que detectam um número exato, quantidade ou atividade de alvos de irradiação ativados que saem através do tubo de coleta. Uma linha de escape é conectada ao tubo de contenção que permite que um fluido pneumático usado direcione os alvos de irradiação para sair com segurança do sistema. O tubo contentor pode ser utilizado com vários depósitos de armazenamento com base nas propriedades alvo. Um ou mais batentes podem ser inseridos no tubo de contenção nas posições desejadas para separar uma determinada população de alvos de irradiação.

[006]O documento US 2013/0177125 A1 refere-se a um sistema para gerenciar alvos de irradiação e acesso de instrumentação a um reator nuclear, compreendendo o sistema: uma via de penetração ligando um ponto de origem fora de uma barreira de acesso do reator nuclear a um tubo de instrumentação que se estende para o reator nuclear dentro da barreira de acesso, em que a via de penetração é atravessada por pelo menos um alvo de irradiação, em que a via de penetração inclui um de pelo menos um percurso de instrumentação e pelo menos um percurso de irradiação distinto do percurso de instrumentação e pelo menos um percurso partilhado; e um seletor configurado para ligar apenas um do percurso de instrumentação e o percurso de alvo de irradiação para o percurso partilhado de modo a formar a via de penetração. O seletor inclui um bloco de seleção acoplado a pelo menos um motor e proporciona várias vias diferentes, dependendo da sua posição. Com base no posicionamento vertical do bloco de seleção, apenas um dos percursos de instrumentação e de irradiação pode alinhar-se e abrir-se para a via partilhada em direção a um tubo de instrumentação.

[007]O documento US 2013/0170927 A1 descreve aparelhos e métodos para produzir radioisótopos em tubos de instrumentação de reatores nucleares comerciais em funcionamento. Os alvos de irradiação são inseridos e removidos dos vários tubos de instrumentação durante a operação do reator nuclear e convertidos em radioisótopos. Um depósito de coleta e / ou um tubo de coleta pode ser equipado com um contador de alvo que conta ou mede as propriedades dos alvos de irradiação que se deslocam para o barril de coleta. Os alvos de irradiação podem ainda incluir um alvo de rastreio localizado numa posição conhecida entre todos os outros alvos sendo que é fabricado de um material que é diferente de todos os outros alvos e permite rastrear ou localizar os alvos de irradiação. Várias combinações de forquilhas, divisórias, plataformas giratórias e classificadores podem ser usadas para criar caminhos únicos de carga e para os alvos de irradiação.

[008]O documento US 2013/0315361 A1 refere-se também a um aparelho e a métodos para produzir radioisótopos em tubos de instrumentação múltiplos de reatores nucleares comerciais em operação. Os alvos de irradiação são inseridos e removidos dos múltiplos tubos de instrumentação e convertidos em radioisótopos durante a operação do reator nuclear. É proporcionado um indexador para direcionar seletivamente alvos de irradiação para um dos múltiplos tubos de instrumentação dentro do reator nuclear, tornando acessível uma via de penetração que conduz ao tubo de instrumentação individual. O indexador pode permitir seletivamente, ainda, que alvos de irradiação dos múltiplos tubos de instrumentação entrem numa via de penetração única / combinada que conduz aos pontos de colheita fora de uma barreira de acesso. São proporcionados alvos de irradiação de posicionamento para posicionar adequadamente, outros alvos de irradiação em posições desejadas dentro ou perto do núcleo nuclear. Os alvos de posicionamento podem ser feitos de um material inerte barato ou de um material magnético, e podem ser mantidos no tubo de instrumentação por meio de um fecho magnético. Após a irradiação, os alvos são liberados a partir do tubo de instrumentação para um depósito de colheita e os alvos de posicionamento podem ser separados do depósito de colheita devido às suas marcações ou propriedades físicas.

[009]Os sistemas de medição aeroesféricos convencionais são conhecidos na arte e divulgados, por exemplo, nos documentos GB 1 324 380 A e US 3.263.081 A.

[010]Os sistemas de geração de radionuclídeos acima mencionados requerem estruturas para o processamento de alvos de irradiação ativados, que estão permanentemente instalados nas instalações do reator. No entanto, a instalação desses sistemas de geração permanente de radionuclídeos implicará em custos elevados. Além disso, os sistemas podem exigir que, um ou mais tubos de instrumentação específicos sejam selecionados para geração de radionuclídeos. Esses tubos de instrumentação não estarão mais disponíveis para a medição no núcleo do fluxo de nêutrons ou outras condições do reator. Além disso, o fluxo de nêutrons no núcleo do reator irá variar dependendo da carga do reator e das condições de funcionamento. Portanto, o fluxo de nêutrons no tubo de instrumentação específico selecionado para a geração de radionuclídeos pode ser insuficiente, resultando em tempos de inatividade elevados, ou a geração de radionuclídeos pode exigir tempos de processo prolongados.

[011]Além disso, devido à elevada atividade dos alvos de irradiação ativados recuperados dos tubos de instrumentação, e uma vez que o espaço dentro da contenção do reator é limitado, os alvos são difíceis de processar. Em particular, os alvos ativados incluindo os nuclídeos radioativos devem ser cheios e armazenados em recipientes dotados de blindagem contra radiações pesadas. Contudo, as câmaras para o sistema de medição da Traversing Incore Probe (TIP) e/ ou para o sistema de medição de esferas aerodinâmico não têm quaisquer estruturas para embalar e transportar esses contentores pesados. A provisão de travas de água adicionais na contenção do reator para o manuseamento dos alvos ativados e dos recipientes blindados também seria demasiado dispendioso.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[012]É um objetivo da invenção proporcionar um sistema para a geração de radionuclídeos a partir de alvos de irradiação inseridos num tubo de instrumentação de um núcleo de reator nuclear, como o tubo de instrumentação de um sistema de medição de esfera aerodinâmico ou um sistema Traversing Incore Probe (TIP) de um reator nuclear comercial, ou uma porta de visualização de um reator CANDU, que permite uma produção de radionuclídeos eficaz e econômica durante a operação do reator.

[013]Em particular, é um objeto da invenção proporcionar um sistema para inserir e recuperar alvos de irradiação para e de um tubo de instrumentação de um reator nuclear que permite um processamento fácil dos alvos de irradiação a custos reduzidos; sendo um outro objeto o de proporcionar um sistema para processar alvos de irradiação que podem ser utilizados dentro de estruturas existentes em áreas acessíveis da contenção do reator.

[014]Os objetos anteriores são resolvidos por um sistema de processamento de alvo de irradiação de acordo com a reivindicação 1. As formas de realização vantajosas e os recursos da invenção estão indicados nas reivindicações dependentes que podem ser combinadas entre si, independentemente.

[015]Num primeiro aspecto, a invenção proporciona um sistema de processamento de alvo de irradiação para inserção e recuperação de alvos de irradiação para um tubo de instrumentação e a partir dele, num núcleo de reator nuclear, compreendendo o sistema, um sistema de recuperação de alvo compreendendo uma porta de saída alvo configurada para ser acoplada a um recipiente alvo de armazenamento e um sistema de escape; um sistema de inserção de alvo compreendendo um dispositivo de enchimento alvo, uma tubagem de retenção de alvo e um desviador de alvo acoplado ao dispositivo de enchimento de alvo, a tubagem de retenção de alvo e o sistema de recuperação de alvo e compreendendo ainda, uma junção de fornecimento de alvo na tubagem de retenção de alvo, em que a junção de fornecimento de alvo está configurada para ser ligada ao tubo de instrumentação; e um sistema de fornecimento de gás de transporte que compreende uma primeira tubagem de fornecimento de gás, uma segunda tubagem de fornecimento de gás e uma junção de fornecimento de gás de transporte acoplada à primeira e segunda tubagem de fornecimento de gás, em que a primeira tubagem de fornecimento de gás é acoplada à porta de saída do sistema de recuperação de alvo e a segunda tubagem de fornecimento de gás está configurada para ser acoplada a uma junção de fornecimento de gás do tubo de instrumentação; e em que o sistema de recuperação de alvo, o sistema de inserção de alvo e o sistema de fornecimento de gás de transporte estão montados num suporte móvel.

[016]De acordo com a invenção, utiliza-se um sistema móvel para processar alvos de irradiação em um ou mais tubos de instrumentação de um sistema de medição de esfera aerodinâmico já existente ou outro sistema de medição no núcleo de um reator nuclear comercial durante a operação de geração de energia ou em tubos novos Inseridos nas aberturas do reator no interior ou próximo do vaso de pressão do reator, tais como as portas de visualização de um reator CANDU. O sistema móvel permite a inserção segura de alvos de irradiação e a obtenção de alvos de irradiação ativados a partir de vários tubos de instrumentação utilizando força pneumática e gravidade. O sistema de processamento de alvo móvel compreende interfaces de ligação para componentes do sistema de acoplamento aos tubos de instrumentação e um sistema de ar de escape externo e, opcionalmente, para um fornecimento de gás externo. O sistema de processamento de alvo móvel pode compreender ainda, um mecanismo que permite descarregar uma quantidade específica de alvos de irradiação para um recipiente de armazenamento blindado contra radiações com emissão limitada de aerossóis.

[017]A invenção proporciona um sistema simples e rentável para o processamento de alvos de irradiação para a geração de radionuclídeos. Os componentes essenciais do sistema de processamento de alvo são fornecidos num suporte móvel e podem ser ligados ao sistema de medição de esfera aerodinâmico existente ou a qualquer outro sistema de medição inserido no núcleo ou a tubos novos inseridos nas aberturas do reator no interior ou nas proximidades do vaso de pressão do reator, tal como as portas de visualização de um reator CANDU, se, e no momento em que a produção de nuclídeos radioativos artificiais é desejada. Consequentemente, apenas são necessárias pequenas modificações dos sistemas de medição em núcleo já existentes. O sistema de processamento de alvo também permite selecionar e trocar entre tubos de instrumentação específicos para a geração de radionuclídeos, dependendo do estado do reator e das condições reais de fluxo de nêutrons no núcleo do reator no tubo de instrumentação específico. Deste modo, a invenção permite uma atualização dos tubos de instrumentação disponíveis para a geração de radionuclídeos a baixos custos, sem a necessidade de uma instalação permanente de um sistema de geração de radionuclídeos. Uma vez que o sistema pode ser armazenado fora da contenção do reator se não for desejada a geração de radionuclídeos, é necessário menos espaço dentro da contenção. Os sistemas móveis também cumprem mais facilmente requisitos de segurança, como a estabilidade em eventos sísmicos.

[018]De acordo com uma forma de realização preferida do sistema de processamento de alvo de irradiação, o sistema de recuperação de alvo compreende um tubo de descarga que tem um elemento de bloqueio para bloquear o movimento dos alvos de irradiação para a porta de saída. De preferência, o elemento de bloqueio compreende um pino de bloqueio.

[019]O tubo de descarga do sistema de recuperação de alvo está configurado para receber alvos de irradiação ativados a partir do tubo de instrumentação que se estende para dentro e, opcionalmente através do núcleo do reator nuclear. Mais preferencialmente, o tubo de descarga tem uma seção de tubo em forma de U invertido, que pode ser utilizada para ser dividida em partes e descarregar uma quantidade específica de alvos de irradiação. A seção em U inversa do tubo de descarga forma um vértice que divide o tubo de descarga numa primeira seção próxima da porta de saída e uma segunda seção que se dirige para o tubo de instrumentação.

[020]De preferência, o elemento de bloqueio é proporcionado na primeira seção de tubo de descarga adjacente à porta de saída para bloquear o movimento dos alvos de irradiação ativados fora do tubo de descarga.

[021]Os alvos de irradiação ativados recuperados do tubo de instrumentação e passados para o tubo de descarga são mantidos no tubo de descarga pelo elemento de bloqueio e são separados pelo ápice numa quantidade predefinida a ser liberada do tubo de descarga e uma quantidade adicional de alvos ativados para serem mantidos no tubo de descarga ou na tubagem de retenção de alvo. Um de uma serie de recipientes de armazenamento blindados pode ser acoplado à porta de saída, de preferência, numa junção proporcionada numa extremidade livre da porta de saída. Quando o elemento de bloqueio é aberto, a quantidade predefinida dos alvos ativados pode deixar o tubo de descarga conduzido por gravidade e são recolhidos no recipiente de armazenamento blindado. A quantidade de alvos ativados que deixam o tubo de descarga é determinada pelo comprimento da coluna alvo na primeira seção do tubo de descarga.

[022]Uma vez que, apenas uma quantidade predefinida dos alvos ativados com uma atividade inferior predeterminada é liberada do sistema de recuperação de alvo e armazenada no recipiente blindado, podem ser utilizados recipientes muito menores com menos blindagem de radiação, que são fáceis de serem transportados, ou manualmente, ou por meio de estruturas de manuseio existentes no interior da contenção do reator.

[023]De preferência, o tubo de descarga compreende um sensor para determinar a atividade de alvo. O fornecimento de um sensor permite determinar a presença de alvos de irradiação ativados em relação aos alvos de posicionamento e permite ainda controlar o tempo de execução e monitorar a quantidade de alvos ativados liberados do tubo de descarga.

[024]Ainda preferencialmente, o sistema de recuperação de alvo compreende pelo menos um ímã, preferencialmente disposto de forma móvel no tubo de descarga para separar os alvos magnéticos de alvos não magnéticos. Mais preferencialmente, o ímã pode ser utilizado para selecionar e separar alvos de irradiação ativados de alvos de posicionamento no tubo de descarga. Os alvos de posicionamento são feitos de um material inerte e podem ser utilizados para conseguir um posicionamento axial adequado dos alvos de irradiação no núcleo do reator nuclear. Mais preferencialmente, um dos alvos de irradiação e os alvos de posicionamento são ferromagnéticos, enquanto que o outro dos alvos de radiação e alvos de posicionamento não é magnético ou é paramagnético.

[025]O pelo menos um ímã pode ser selecionado a partir de um ímã permanente e um solenóide. De preferência, o pelo menos um ímã é móvel ao longo da primeira seção de tubo de descarga de modo a expor seletivamente, alvos ferromagnéticos para um campo magnético e reter os alvos ferromagnéticos no tubo de descarga.

[026]O tubo de descarga pode ser ligado a um vibrador para liberar alvos de irradiação bloqueados. Isto facilita um processamento seguro dos alvos de irradiação ativados, e permite ainda, a limpeza do tubo de descarga da matéria em partículas.

[027]A porta de saída do sistema de recuperação de alvo compreende de preferência, uma válvula de esfera acoplada à primeira tubagem de fornecimento de gás e ao sistema de escape. A válvula esférica é configurada para descarregar gás para fora do tubo de descarga e para liberar os alvos de irradiação ativados a partir do tubo de descarga através da porta de saída para o recipiente de armazenamento sob a ação da gravidade. O fornecimento da válvula esférica para descarregar o gás para fora do tubo de descarga garante que não sejam liberados aerossóis radioativos para a contenção do reator durante o transporte do alvo e a recuperação do tubo de descarga.

[028]De preferência, um tubo de gás de escape está ligado à válvula esférica e ao sistema de escape, e compreende uma válvula de interrupção a jusante da válvula esférica. Mais preferencialmente, o tubo de gás de escape inclui uma junção para acoplar a válvula de esfera da porta saída ao sistema de escape.

[029]O sistema de inserção de alvo do sistema de processamento de alvo de irradiação de acordo com a invenção, compreende um dispositivo de enchimento de alvo, uma tubagem de retenção do alvo e um desviador de alvo acoplado ao dispositivo de enchimento de alvo, à tubagem de retenção de alvo e ao sistema de recuperação de alvo.

[030]O dispositivo de enchimento de alvo está configurado para proporcionar uma fonte de alvos de irradiação e opcionalmente, alvos de posicionamento que devem ser inseridos no tubo de instrumentação. Preferencialmente, o dispositivo de enchimento de alvo compreende um funil para inserção manual ou um cartucho incluindo uma pluralidade de alvos de irradiação e / ou alvos de posicionamento. Mais preferencialmente, o cartucho está ligado a uma fonte de gás que pode ser aberta e fechada por uma válvula para inserir os novos alvos, automaticamente. O cartucho pode ser conectado ao sistema de fornecimento de gás pneumático por uma válvula controlada. Isto permite a inserção automática de alvos no tubo de instrumentação. O cartucho, incluindo os alvos de irradiação não ativados ainda, é instalado no sistema de processamento antes da recuperação dos alvos ativados a partir do tubo de instrumentação.

[031]O desviador de alvos preferencialmente é configurado para selecionar entre uma passagem do dispositivo de enchimento de alvo para a tubagem de retenção e uma passagem a partir da tubagem de retenção para o tubo de descarga.

[032]De preferência, a tubagem de retenção de alvo está adaptada para acomodar todos os alvos de irradiação inseridos ou recuperados do tubo de instrumentação.

[033]Mais preferencialmente, a tubagem de retenção de alvo está disposta na forma de uma hélice, em que a extremidade inferior da hélice, em oposição ao desviador de alvos, se dirige para o tubo de instrumentação ou para o núcleo do reator.

[034]Ainda mais preferencialmente, a tubagem de retenção de alvo compreende uma seção de tubo ascendente e um elemento de bloqueio numa extremidade superior da seção de tubo ascendente para bloquear o movimento dos alvos de irradiação para o tubo de instrumentação. Isto minimiza o risco de danificar o tubo de instrumentação durante o processamento do alvo.

[035] Ainda mais preferencialmente, a tubagem de retenção de alvo compreende um sensor para determinar pelo menos uma das atividades do alvo, tempo de transporte de alvo, quantidade de alvo e propriedades magnéticas do alvo.

[036]O sistema de inserção de alvo compreende ainda uma junção de fornecimento alvo na tubagem de retenção de alvo, em que a junção de fornecimento alvo está configurada para ser ligada ao tubo de instrumentação. De preferência, a junção de fornecimento de alvo está disposta numa extremidade livre da tubagem de retenção, adjacente ao elemento de bloqueio na extremidade superior da seção de tubo ascendente da tubagem de retenção.

[037]A primeira tubagem de fornecimento de gás do sistema de fornecimento de gás de transporte é acoplada à porta de saída do sistema de recuperação de alvo e é configurada para fornecer gás pressurizado para transportar os alvos de irradiação ativados do tubo de descarga para a tubagem de retenção e transportar os alvos de irradiação a partir da tubagem de retenção no tubo de instrumentação para geração de radionuclídeos.

[038]A segunda tubagem de fornecimento de gás do sistema de fornecimento de gás de transporte está configurada para ser acoplada a uma junção de fornecimento de gás do tubo de instrumentação e é utilizada para fornecer gás pressurizado ao tubo de instrumentação para recuperar alvos de irradiação ativados do tubo de instrumentação e passar os alvos de irradiação ativados para a tubagem de retenção e / ou para o tubo de descarga.

[039]O sistema de fornecimento de gás de transporte compreende, preferencialmente, um cilindro de gás comprimido ligado à junção de fornecimento de gás de transporte. Alternativamente, a junção de fornecimento de gás de transporte pode ser acoplada a uma fonte externa de gás pressurizado, tal como o fornecimento de gás de um sistema de medição de esfera aerodinâmico existente.

[040]A primeira e segunda tubagem de fornecimento de gás compreende, de preferência, uma válvula de interrupção, que pode servir para bloquear qualquer fornecimento de gás ao sistema de processamento de alvo de irradiação e que também pode ser utilizada para selecionar entre operações de inserção de alvo e de recuperação de alvo.

[041]Alternativamente, a primeira e segunda tubagem de fornecimento de gás, pode compreender, cada uma, uma válvula de controle direcional, de preferência uma válvula de controle direcional 3/2. Preferivelmente, a válvula de controle direcional na primeira tubagem de fornecimento de gás liga a primeira tubagem de fornecimento de gás à porta de saída e um tubo de escape que se dirige para o sistema de escape. A válvula de controle direcional na segunda tubagem de fornecimento de gás está preferencialmente configurada para ligar a segunda tubagem de fornecimento de gás a uma conduta de derivação que se dirige para o sistema de escape e à primeira tubagem de fornecimento de gás.

[042]O sistema de processamento de alvo de irradiação pode compreender ainda uma interface a ser acoplada a uma unidade de controle de instrumentação e / ou sistema de monitorização em linha do núcleo para monitorar e controlar o funcionamento dos componentes do sistema.

[043]Num outro aspecto, a invenção refere-se à utilização do sistema de processamento de alvo de irradiação para atualizar um reator de energia nuclear comercial existente com pelo menos um tubo de instrumentação que se estende para dentro e, opcionalmente, através de um núcleo de reator para geração de radionuclídeo ou que esteja localizado próximo do núcleo do reator, onde o fluxo de nêutrons é ainda suficiente para a geração de radionuclídeos. A invenção proporciona assim uma solução de atualização fácil para a geração de radionuclídeos a baixos custos, com modificações mínimas de sistemas de medição existentes provados de segurança já incorporados em reatores de energia nuclear comerciais.

[044]Preferencialmente, o sistema de processamento de alvo de irradiação é utilizado para inserir e recuperar alvos de irradiação para um tubo de instrumentação selecionado de uma pluralidade de tubos de instrumentação. Mais preferencialmente, o sistema de processamento de alvo de irradiação é Utilizado para inserir e recuperar alvos de irradiação para o interior de um tubo selecionado oriundo de uma pluralidade de tubos de instrumentação numa primeira etapa de geração de radionuclídeos e é Utilizado para inserir e recuperar alvos de irradiação para o interior de outro tubo da série de tubos de instrumentação num passo subsequente de geração de radionuclídeos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[045]Outras características e vantagens da invenção tornar-se-ão mais evidentes a partir da descrição seguinte de concretizações preferidas e dos desenhos anexos, em que, elementos semelhantes são representados por números semelhantes. As concretizações preferidas são dadas apenas a título de ilustração e não se destinam a limitar o âmbito da invenção que é evidente, a partir das reivindicações anexas. Nos desenhos: - A Figura 1 ilustra um esboço esquemático de uma configuração de sistema de geração de radionuclídeos; - A Figura 2 mostra um tubo de instrumentação preenchido, parcialmente, com alvos de irradiação e parcialmente, com alvos de posicionamento; - A Figura 3 ilustra um esboço esquemático de um sistema de processamento de alvo da presente invenção; - A Figura 4 ilustra um esboço esquemático de um subsistema de recuperação de alvo; - A Figura 5 ilustra um esboço esquemático de uma válvula de esfera utilizada no subsistema de recuperação de alvo; - A Figura 6 ilustra um esboço esquemático de um desviador de alvo; e - A Figura 7 mostra uma montagem alternativa do sistema de processamento de alvo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS

[046]A invenção contempla que um reator nuclear comercial pode ser utilizado para produzir radioisótopos ou radionuclídeos artificiais durante a operação do reator. Em particular, podem ser modificados e / ou suplementados, sistemas de medição de aeroesferas convencionais ou outros sistemas de medição compreendendo tubos de instrumentação que se estendem para dentro e / ou através do núcleo do reator de um reator comercial, para permitir uma produção eficaz e efetiva de radionuclídeos, quando o reator está no modo de geração de energia.

[047] Alguns dos tubos guia, por exemplo, de um sistema de medição de esfera aerodinâmico comercial ou de um sistema Traversing Incore Probe (TIP), são utilizados para guiar os alvos de irradiação para um tubo de instrumentação no núcleo do reator e para conduzir os alvos de irradiação ativados para fora do núcleo do reator. A ativação dos alvos é otimizada por posicionamento dos alvos de irradiação em áreas predeterminadas do núcleo do reator com um fluxo de nêutrons suficiente para converter um material original nos alvos de irradiação, completamente, no desejado radionuclídeo.

[048]O posicionamento adequado dos alvos de irradiação pode ser conseguido por meio de alvos de posicionamento feitos de um material inerte e sequenciamento dos alvos de posicionamento e dos alvos de irradiação de modo a formar uma coluna dos alvos no tubo de instrumentação, em que os alvos de irradiação estão numa posição axial ótima precalculada no núcleo do reator e as outras posições são ocupadas pelos alvos de posicionamento inertes ou permanecem vazias. De preferência, os alvos de irradiação e os alvos inertes têm propriedades magnéticas diferentes. Os alvos inertes podem ser feitos de um material magnético estável que não tem qualquer influência sobre o material de alvo de irradiação.

[049]A Figura 1 ilustra a configuração básica de um sistema de geração de radionuclídeos dentro de uma usina nuclear comercial. Em oposição a um reator de pesquisa, o objetivo de um reator nuclear comercial é a produção de energia elétrica. Reatores nucleares comerciais, têm tipicamente, uma potência nominal de 100+ Megawatt elétricos.

[050]A base do sistema de geração de radionuclídeos descrita nas formas de realização exemplificativas é derivada de um sistema de medição de aeroesfera convencional usado para medir a densidade de fluxo de nêutrons no núcleo do reator nuclear. Uma série de aeroesferas são dispostas numa ordem linear, formando assim uma coluna aeroesférica no tubo de instrumentação. As aerosferas são sondas substancialmente esféricas ou redondas, mas podem ter outras formas, tais como elipsóides ou cilindros, desde que sejam capazes de se moverem através dos condutos do sistema de medição. O sistema de medição de aeroesferas inclui um sistema de acionamento pneumático configurado para inserir as aeroesferas em um tubo de instrumentação que se estende para o interior do núcleo do reator, e passando por todo seu comprimento axial removendo as aeroesferas do tubo de instrumentação após a ativação.

[051]O sistema de geração de radionuclídeo da presente invenção pode ser construído como um sistema autónomo que está ligado a um tubo de instrumentação não modificado de um sistema de medição de aeroesfera regular. O sistema de processamento de alvo de irradiação da presente invenção inclui a maior parte dos componentes do sistema de geração de radionuclídeo que são proporcionados num suporte móvel e que são apenas temporariamente ligados ao tubo de instrumentação durante a inserção e recuperação de alvo. Assim, não é necessária uma modificação permanente do sistema de medição aeroesférico existente.

[052]Com referência à Figura 1, um reator nuclear comercial compreende um ou mais tubos guia 12 ligados a pelo menos um tubo de instrumentação 14 que passa através de um núcleo 10 do reator nuclear. O tubo guia 12 está configurado para permitir a inserção e remoção de aeroesferas, bem como de alvos de irradiação 16 e, opcionalmente, de alvos de posicionamento 18 (veja a FIG. 2) para dentro e a partir do tubo de instrumentação 14.

[053]O sistema de medição de aeroesferas do reator nuclear comercial está adaptado para lidar com alvos de irradiação 16 com uma forma redonda, cilíndrica, elíptica ou esférica, tendo um diâmetro correspondente à folga do tubo de instrumentação 12 do sistema de medição de aeroesferas. De preferência, o diâmetro dos alvos 16, 18 está na faixa de 1 a 3 mm, de preferência cerca de 1,7 mm.

[054]Os tubos guia 12 penetram numa barreira de acesso 20 do reator e são acoplados a um ou mais tubos de instrumentação 14. De preferência, o tubo de instrumentação 12 penetra na cobertura do vaso de pressão do reator nuclear, com o tubo de instrumentação 14 estendendo-se do topo para o fundo sobre substancialmente todo o comprimento axial do núcleo do reator 10. Uma extremidade do tubo de instrumentação 14 no fundo do núcleo do reator 10 é fechada e / ou dotada de um batente de modo que os alvos de irradiação 16 inseridos no tubo de instrumentação 12 formam uma coluna em que cada alvo 16 está numa posição axial predefinida no núcleo do reator 10.

[055]Preferencialmente, podem ser proporcionados um ou mais sensores de umidade (não ilustrados) nos tubos guia 12 para detectar qualquer entrada de líquido de arrefecimento primário ou qualquer outro líquido. Entende-se que, os tubos de instrumentação 14 estão em contato direto com o refrigerante primário que circunda os elementos de combustível no núcleo do reator nuclear. Os sensores de umidade podem ser baseados em velas de ignição que são modificadas para medir resistência elétrica.

[056]De acordo com uma forma de realização preferida, o reator nuclear comercial é um reator de água pressurizada. Mais preferencialmente, os tubos de instrumentação 12 são os de um sistema de medição de aeroesfera convencional de um reator de água pressurizada (PWR) tal como um reator nuclear EPR™ ou Siemens™ PWR.

[057]Entretanto, o especialista na técnica reconhecerá que, a invenção não se limita à utilização de um sistema de medição de aeroesferas de um reator PWR. Pelo contrário, também é possível utilizar os tubos de instrumentação de um sistema Traversing Incore Probe de um reator de água fervente (BWR), as aberturas de visualização de um reator CANDU e medição de temperatura e / ou canais de fluxo num reator de água pesada.

[058]Conforme ilustrado na Fig. 1, os tubos guia 12 estão ligados ao sistema de processamento de irradiação 22 configurado para inserir os alvos de irradiação 16 e, opcionalmente, alvos de posicionamento 18 no tubo de instrumentação 14 numa ordem linear predeterminada e para recuperar os alvos de irradiação ativados 16 e alvos de posicionamento 18 a partir do tubo de instrumentação 14 retendo assim a ordem linear dos alvos.

[059]O sistema de processamento de alvo de irradiação 22 é operado pneumático permitindo um processamento comprovado rápido e seguro dos alvos de irradiação 16 e opcionalmente, dos alvos de posicionamento 18 usando gás pressurizado tal como nitrogênio ou ar.

[060]O sistema de processamento de alvo 22 compreende um sistema de recuperação de alvo configurado para receber alvos de irradiação ativados 16 e opcionalmente, alvos de posicionamento 18 do tubo de instrumentação 14 e passar uma quantidade predefinida dos alvos de irradiação ativados para um recipiente de armazenamento protegido contra radiações. O sistema de recuperação de alvo será descrito em maior detalhe abaixo, com referência à Fig. 3.

[061]Com referência adicional à Fig. 1, uma unidade de instrumentação e controle (ICU) 24 está ligada ao sistema de processamento de alvo 22, bem como um sistema de monitorização do núcleo em linha 26 para controlar a ativação dos alvos de irradiação 16. Preferencialmente, a ICU 24 está também ligada a um sistema de monitorização de falhas 28 do sistema de medição aeroesférico para comunicar quaisquer erros do sistema.

[062]De acordo com uma forma de realização preferida, o sistema de monitorização de núcleo 26 e a unidade de instrumentação e controle 24 são configurados de tal modo que, o processo de ativação para converter os alvos de irradiação 16 no desejado radionuclídeo é otimizado considerando o estado real do reator, principalmente o fluxo de nêutrons atual, queima de combustível, potência do reator e / ou carga. Assim, pode ser calculada uma posição de irradiação axial ótima e um tempo de irradiação para ótimos resultados. Contudo, não é importante se o cálculo real é efetuado na ICU 24 ou pelo sistema de monitorização do núcleo 26 do sistema de medição de aeroesferas.

[063]A ICU 24 está ligada ao software do sistema de monitorização do núcleo em linha 26 através de uma interface. O software é configurado para calcular o tempo de irradiação necessário para os alvos online de acordo com o fluxo de nêutron real. O sistema de processamento de alvo 22 é operado pela ICU 24. Os sinais de partida / parada para a ativação do alvo são trocados entre os dois sistemas. A ICU 24 está ainda ligada aos componentes mecânicos do sistema de processamento de alvo 22, incluindo os sensores. O sistema de monitorização do núcleo em linha 26 do sistema de medição de aeroesferas convencional, tal como o sistema de monitorização de núcleo POWERTRAX/S™, disponível a partir de Areva™, é capaz de fornecer, substancialmente, todos os dados de entrada relevantes para o cálculo das condições de ativação ótimas necessárias para uma geração eficiente de radionuclídeos.

[064]Preferencialmente, a informação proporcionada pelo sistema de monitorização do núcleo 26 à unidade de instrumentação e controle 24 inclui pelo menos um dos seguintes: fluxo de nêutrons (de detectores fora- ou no núcleo), valores de ativação de um sistema de medição de aeroesfera existente, queima, potência do reator, carga, posição(ões) do tirante, taxa de fluxo, temperatura de entrada, pressão e sincronização de tempo. Quanto mais informação sobre o reator for considerada como dados de entrada, mais precisos serão os resultados do cálculo da posição de irradiação axial ótima e do tempo de irradiação. Os parâmetros mencionados anteriormente podem incluir valores em tempo real e quaisquer derivadas, como desenvolvimentos ao longo de um período predefinido de tempo.

[065]As informações obtidas a partir do sistema de monitorização do núcleo 26 podem também ser utilizadas na ICU 24 para calcular outros parâmetros tais como a quantidade de alvos de irradiação 16 num tubo de instrumentação selecionado 14 que define o comprimento real da respectiva coluna de alvo e as posições dos alvos de irradiação individuais 16 e, opcionalmente, dos alvos de posicionamento 18 dentro da coluna de alvo. Com base nos resultados dos cálculos, a ICU 24 e / ou um operador irá operar os componentes mecânicos do sistema de processamento de alvo 22.

[066]Numa concretização preferida, a ICU 24 é configurada de tal modo que o funcionamento das válvulas do sistema de processamento de alvo 22 é pelo menos parcialmente automatizado para conseguir uma operação segura e confiável do sistema de processamento de alvo.

[067]Mais preferencialmente, a unidade de instrumentação e controle 24 pode ser configurada para controlar automaticamente a pressão nos tubos guia 12, em particular após cada inserção dos alvos de irradiação 16 e / ou alvos de posicionamento 18 pelo sistema de processamento de alvo 22.

[068]O funcionamento do sistema de geração de radionuclídeos é de preferência monitorizado e controlado numa estação de operação através de uma unidade de processamento. A unidade de processamento pode ser instalada em um gabinete de controle separado em uma sala do gabinete de controle (não mostrada). A unidade de processamento está equipada com um monitor e, inter alia, permite controlar parâmetros específicos das válvulas do sistema de processamento de alvo 22.

[069]Na estação de operação, a condição dos alvos de irradiação 16 durante a irradiação e o tempo de irradiação restante podem ser monitorizados. Quando o tempo de irradiação de um conjunto de alvos 16 num tubo de instrumentação 14 atinge o tempo calculado, uma mensagem solicita ao operador que inicie o processo de recuperação e colheita em relação ao tubo de instrumentação 14 selecionado.

[070]Depois de cada inserção dos alvos de irradiação 16 e alvos de posicionamento 18 no tubo de instrumentação 14, a pressão no tubo é verificada e regulada de uma maneira totalmente automatizada. A ICU 24 também recolhe outros sinais digitais representativos de algumas condições do sistema. Especialmente, os sinais dos sensores de umidade permitem uma monitorização de fugas, tal como a entrada de líquido de arrefecimento primário no sistema de tubos de instrumentação 12.

[071]Um gabinete de carga do sistema de medição de aeroesfera pode ser adaptado para fornecer a energia eléctrica para os componentes do sistema de processamento de alvo 22, incluindo as válvulas e a unidade de processamento no gabinete de controle. Um inversor de potência adicional com fusíveis apropriados pode ser instalado no gabinete de carga. Também é possível usar uma fonte adicional de 24 volts fornecida na sala do gabinete de controle.

[072]Com referência à Figura 2, um tubo de instrumentação 14 ou outro conduto aeroesférico penetra numa cobertura do vaso de pressão do reator. O tubo de instrumentação 14 estende-se do topo para o fundo sobre substancialmente todo o comprimento axial do núcleo 10 do reator. Os alvos de irradiação 16 e opcionalmente, os alvos de posicionamento 18 são inseridos no tubo de instrumentação 14 numa ordem linear para formar uma coluna de alvo em que cada alvo 16, 18 está numa posição axial predefinida. O tubo de instrumentação 14 compreende uma porta para entrada de gás 30 na parte superior do tubo que está acoplada ao sistema de processamento de alvo 22.

[073]Alternativamente, é também possível inserir os alvos no tubo de instrumentação 14 a partir de um poço seco no fundo do núcleo do reator 10, por exemplo se o sistema TIP de um reator de água fervendo está ligado ao sistema de processamento de alvo 22. Neste caso, são proporcionados meios adicionais para reter os alvos de irradiação 16 e alvos de posicionamento 18 no tubo de instrumentação 14.

[074]Os alvos de irradiação 16 são feitos de material que não sofre fissão e compreendem um material precursor adequado para gerar radionuclídeos que devem ser utilizados para fins médicos e/ou outros. Mais preferencialmente, os alvos de irradiação consistem do material precursor que se converte num radionuclideo desejado, por ativação de exposição ao fluxo de nêutrons presente no núcleo de um reator nuclear comercial em operação. Materiais precursores úteis são Mo-98, Yb- 176 e Lu-176 que são convertidos em Mo-99 e Lu-177, respectivamente. Entende- se, contudo, que a invenção não se limita ao uso de um material precursor específico.

[075]Os alvos de posicionamento 18 são feitos de um material inerte que não é substancialmente ativado sob as condições no núcleo 10 de um reator nuclear em operação. De preferência, os alvos de posicionamento podem ser feitos de materiais inertes baratos e podem ter propriedades magnéticas diferentes daquelas dos alvos de irradiação. Preferivelmente, os alvos de posicionamento 18 podem ser reutilizados após um curto tempo de decomposição, de modo que a quantidade de resíduos radioativos fica ainda mais reduzida.

[076]Para utilização num sistema de medição aeroesférico convencional, os alvos de irradiação 16 e os alvos de posicionamento 18 têm uma forma redonda, de preferência uma forma esférica ou cilíndrica, de modo que os alvos podem deslizar suavemente através dos tubos guia 12 e podem ser facilmente guiados nos tubos guia 12 do sistema de medição aeroesférico por meio de gás pressurizado, tal como ar ou nitrogênio, e/ou sob a ação da gravidade.

[077]De acordo com uma forma de realização preferida, os alvos de posicionamento 18 e os alvos de irradiação 16 têm propriedades magnéticas diferentes. Preferencialmente, quer os alvos de posicionamento 18 quer os alvos de irradiação 16 são atraídos magneticamente. Mais preferencialmente, um dos alvos de irradiação 16 e os alvos de posicionamento 18 são ferromagnéticos, enquanto que o outro dos alvos de irradiação 16 e alvos de posicionamento 18 não são magnético ou são paramagnéticos. Ainda mais preferencialmente, os alvos de posicionamento 18 são feitos de um material ferromagnético tal como ferro ou ligas de ferro, incluindo aço inoxidável ferrítico ou ferrita.

[078]Com auxilio do sistema de monitorização do núcleo em linha 26 é possível determinar as seções 32, 36 do tubo de instrumentação 14, em que o fluxo de nêutrons é demasiado baixo para a produção de radionuclídeos e as seções 34 onde o fluxo de nêutrons está acima da exigência de alvos de irradiação requerida e assim, suficiente para produzir os radionuclídeos desejados.

[079]A fim de eliminar qualquer desperdício de alvos de irradiação caros 16, são proporcionados alvos de posicionamento 18 e posicionados, de preferência, na seção de extremidade inferior 32 do tubo de irradiação 14 com uma densidade de fluxo de nêutrons demasiado baixa para a geração de radionuclídeos.

[080]De acordo com a forma de realização ilustrada na Fig. 2, os alvos de irradiação 16 estão posicionados acima e são mantidos no lugar pelos alvos de posicionamento 18 numa seção central 34 do tubo de irradiação 14 onde o fluxo de nêutrons é suficiente para converter completamente os alvos de irradiação nos radionuclídeos desejados, conforme determinado pela ICU 24 e / ou o sistema de monitoramento em linha 26.

[081]De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, uma seção superior 36 do tubo de instrumentação 14 é mantida vazia.

[082]Num reator comercial de água pressurizada, a seção 34 do tubo de instrumentação útil para a geração de radionuclídeos geralmente se estende por cerca de 3 a 4 metros, e as seções de extremidade 32, 36 se estendem sobre 0,5 a 1 metro. Dependendo da carga de combustível nuclear, a seção útil 34 para a ativação dos alvos de irradiação 14 pode variar na posição do núcleo. Estes valores podem variar de acordo com o tipo de reator e o estado real de funcionamento do reator, e serão diferentes para reatores de água fervente, reatores de água pesada e reatores CANDU, respectivamente.

[083]Numa outra forma de realização (não ilustrada), um ou mais dos alvos de irradiação 16 no tubo de instrumentação 14 podem ser separados uns dos outros por um ou mais alvos de posicionamento 18, definindo deste modo, subseções de alvos de irradiação. Os alvos de irradiação 16 nas subseções de alvo de irradiação têm, preferencialmente, as mesmas ou diferentes propriedades do material. Mais preferencialmente, os alvos de irradiação 16 em subseções adjacentes diferem em relação ao material precursor utilizado para a geração de radionuclídeos. Esta concretização permitirá a produção de diferentes radionuclídeos numa operação de uma etapa.

[084]O posicionamento ótimo dos alvos de irradiação 16 por meio de alvos de posicionamento baratos 18 num tubo de instrumentação 14 de um reator nuclear comercial proporciona uma produção eficaz e económica de radionuclídeos durante a operação do reator e evita também a produção de resíduos nucleares devido à ativação do alvo incompleta.

[085]O sistema 22 de processamento de alvo de irradiação da presente invenção é mostrado esquematicamente na Fig. 3.

[086]Especificamente, o sistema de processamento de alvo 22 compreende um sistema de recuperação de alvo 38 que tem uma porta de saída de alvo 40 configurada para ser acoplada a um recipiente de armazenamento de alvo 42 e um sistema de escape 44 da central de energia nuclear, um sistema de inserção de alvo 46 configurado para inserir alvos de irradiação 16 no tubo de instrumentação 14 e para orientar as alvos de irradiação ativados 16 do tubo de instrumentação 14 para o sistema de recuperação de alvo 38 e um sistema de fornecimento de gás de transporte 48 configurado para ser acoplado a uma fonte 50 de gás pressurizado e para conduzir os alvos 16, 18 dentro do sistema de processamento de alvo 22 para dentro e fora do tubo de instrumentação 14 no núcleo do reator 10.

[087]O sistema de recuperação de alvo 38, o sistema de inserção de alvo 46 e o sistema de fornecimento de gás de transporte 48 estão montados num suporte móvel 52. O suporte móvel 52 pode ser qualquer sistema móvel que seja capaz de ser movido dentro de uma área acessível no interior do confinamento do reator nuclear. De preferência, o suporte móvel 52 compreende um carrinho de mão, ou um carrinho motorizado ou acionado eletricamente.

[088]A porta de saída 40 do sistema de recuperação de alvo 38 está ligada a um tubo de descarga 54 que tem um elemento de bloqueio 56 para bloquear o movimento dos alvos de irradiação ativados 16 para a porta de saída 40. O elemento de bloqueio 56 pode ser um elemento de restrição operado magneticamente ou mecanicamente, e de preferência um pino que atravessa o tubo de descarga 54.

[089]O tubo de descarga 54 está configurado para receber os alvos de irradiação 16 dirigidos para fora do tubo de instrumentação depois da ativação estar completa. A ordem linear dos alvos de irradiação 16 e/ou dos alvos de posicionamento 18 é retida no tubo de descarga 54.

[090]A porta de saída 40 está localizada numa extremidade livre do tubo de descarga 54 adjacente ao elemento de bloqueio 56 e tem uma ligação de porta de saída 58 para acoplamento a um de um número de recipientes de armazenamento 42. O recipiente de armazenamento 42 é configurado para receber os alvos de irradiação ativados 16 recuperados do tubo de instrumentação 14. O recipiente de armazenamento 42, preferencialmente, tem uma blindagem para minimizar a exposição de um operador à radiação a partir dos alvos de irradiação ativados 16.

[091]Uma válvula de esfera 60 está disposta na porta de saída 40 do sistema de recuperação de alvo 38. A válvula de esfera 60 está configurada para descarregar gás para fora do tubo de descarga 54 e para liberar os alvos de irradiação ativados 16 a partir do tubo de descarga 54 através da porta de saída 40 para o recipiente de armazenamento 42 sob a ação da gravidade. Um tubo de gás de escape 62 está ligado à válvula de esfera 60 e dotado de uma junção de tubo de gás de escape 64 para acoplamento ao sistema de escape externo 44 da central nuclear. O tubo de gás de escape 62 compreende ainda uma válvula de fechamento 66 a jusante da válvula de esfera 60.

[092]O tubo de gás de escape 62 pode também compreender uma derivação 68 que pode ser equipada com uma válvula de fecho adicional 70. A conduta de derivação serve para proporcionar uma compensação de pressão quando os alvos de irradiação 16 são conduzidos para dentro do tubo de instrumentação 14. Neste caso, a válvula de interrupção 70 está aberta, e a válvula de esfera 60 e a válvula de fechamento 66 estão fechadas.

[093]O tubo de descarga 54 é formado na forma de um U invertido, formando um ápice 72 que divide o tubo de descarga 54 numa primeira seção 74 próxima da porta de saída 40 e uma segunda seção 76 ligada ao sistema de inserção de alvo 46 e ao tubo de instrumentação 14. O elemento de trava 56 é proporcionado na primeira seção de tubo de descarga 74 perto da porta de saída 40 para bloquear o movimento dos alvos de irradiação ativados 16 para fora do tubo de descarga 54.

[094]Um sensor 78 para determinar a atividade do alvo ou de outros parâmetros de alvo é proporcionado na primeira seção do tubo de descarga 74 adjacente ao elemento de bloqueio 56. O sensor 78 pode ter um colimador sendo utilizado para determinar a presença de alvos de irradiação ativados 16 em relação aos alvos de posicionamento não ativados 18. Além disso, o sensor 78 pode ser utilizado para controle da qualidade de ativação suficiente dos alvos de irradiação 16 e para controle do tempo de funcionamento dos alvos ativados 16 a partir do tubo de instrumentação 14 para o elemento de bloqueio 56, de modo a indicar requisitos de manutenção. O sensor 78 também pode ser utilizado para detectar a quantidade de alvos irradiados ativados a serem divididos, de acordo para as gaxetas de transporte. De preferência, o sensor 78 pode ativar a válvula de esfera 60 para fechar depois de se detectar uma quantidade suficiente de atividade nos alvos irradiados 16 de modo a impedir uma inserção adicional de alvos ativados no recipiente de armazenamento 42.

[095]Pelo menos um ímã 80 está disposto de forma móvel na primeira seção do tubo de descarga 74 para separar alvos magnéticos de alvos não magnéticos. Mais preferencialmente, o ímã 80 pode ser utilizado para selecionar e separar os alvos de irradiação ativados 16 dos alvos de posicionamento 18 no tubo de descarga 54. O pelo menos um ímã 80 pode ser selecionado a partir de um ímã permanente e um solenóide. De preferência, pelo menos um ímã 80 é móvel ao longo da primeira seção de tubo de descarga 74 de modo a expor seletivamente, os alvos ferromagnéticos para um campo magnético e reter os alvos ferromagnéticos no tubo de descarga 54.

[096]O tubo de descarga 54 pode ser ligado a um vibrador 82 para liberar os alvos de irradiação bloqueados 16 e / ou para remover a matéria em partículas, tal como pó abrasivo. De preferência, o vibrador 82 encaixa o tubo de descarga 54 próximo ao ápice 72.

[097]A segunda seção do tubo de descarga 76 liga o sistema de recuperação de alvo 38 ao sistema de inserção de alvo 46. O sistema de inserção de alvo 46 compreende um dispositivo de enchimento de alvo 84, uma tubagem de retenção de alvo 86 e um desvio de alvo 88.

[098]O desvio de alvo 88 está acoplado ao sistema de recuperação de alvo 38 através da segunda seção de tubo de descarga 76. O dispositivo de enchimento de alvo 84 está configurado para proporcionar uma fonte de alvos de irradiação 16 e / ou alvos de posicionamento 18, os quais devem ser inseridos no tubo de instrumentação 14 e também é acoplado ao desvio de alvo 88. O dispositivo de enchimento de alvo 84 pode compreender um funil equipado com um vibrador ou agitador, contendo alvos de irradiação ou alvos de posicionamento, ou um cartucho contendo uma coluna de alvo predisposta (não ilustrada).

[099]A tubagem de retenção de alvo 86 está adaptada para acomodar todos os alvos de irradiação 16 inseridos ou extraídos do tubo de instrumentação 14. Numa das suas extremidades, a tubagem de retenção de alvo 86 compreende uma seção de tubo ascendente 90 e um elemento de bloqueio 92 numa extremidade superior da seção de tubo ascendente 90 para bloquear o movimento dos alvos de irradiação 16 no tubo de instrumentação 14. Numa extremidade oposta à seção de tubo ascendente 90, a tubagem de retenção de alvo 86 está ligada ao desvio de alvo 88.

[0100]O desvio de alvo 88 está configurado como um interruptor para selecionar entre uma passagem a partir do dispositivo de enchimento de alvo 84 para a tubagem de retenção 86 e uma passagem da tubagem de retenção 86 para o tubo de descarga 54.

[0101]Um ou mais sensores 94 podem ser proporcionados na tubagem de retenção de alvo 86 e, preferencialmente, na seção de tubo ascendente 90, para determinar pelo menos uma das atividades de alvo, tempo de transporte de alvo, quantidade de alvo e propriedades magnéticas de alvo.

[0102]Preferencialmente, um ou mais sensores 94 são proporcionados para monitorar a presença e o tempo de execução dos alvos de irradiação 16 e opcionalmente, dos alvos de posicionamento 18, que passam através dos tubos guia 12, e para dentro e para fora do tubo de instrumentação 14. O princípio de medição pode basear-se na detecção de uma variação do fluxo magnético à medida que os alvos de irradiação 16 e / ou os alvos de posicionamento 18 passam pelos sensores 94 para medir o tempo de transporte e a integridade da conversão em nuclídeos radioativos. Ainda de preferência, os sensores 94 são utilizados para monitorar todos os alvos de irradiação 16 que deixaram o tubo de instrumentação 14 durante o processo de remoção enquanto os alvos passam pelos sensores 94. Além disso, ou como alternativa, o sensor 94 pode ser um sensor de atividade utilizado para detectar a dose de radiação dos alvos de irradiação 16 e/ou os alvos de posicionamento 18.

[0103]Uma junção de fornecimento de alvo 96 é proporcionada na extremidade da tubagem de retenção de alvo 86 oposto ao desvio de alvo 88, próximo do elemento de bloqueio 92 na seção de tubo ascendente 90. A junção de fornecimento de alvo 96 é configurada para ser acoplada a uma abertura 98 do tubo guia 12 que se dirige para o tubo de instrumentação 14. A abertura 98 do tubo guia 12 é formada na extremidade de um tubo guia do sistema de medição de aeroesfera, que está adaptado para receber e orientar as aerosferas assim como os alvos de irradiação 16 para o tubo de instrumentação 14 no núcleo de reator 10 . Um tubo de ligação 100 pode ser utilizado para proporcionar uma passagem entre a junção de fornecimento de alvo 96 e a abertura do tubo guia 98 do sistema de medição de aeroesfera.

[0104]O sistema de fornecimento de gás de transporte 48 compreende uma primeira tubagem de fornecimento de gás 102, uma segunda tubagem de fornecimento de gás 104 e uma junção de fornecimento de gás de transporte 106 acoplados às primeira e segunda tubagens de fornecimento de gás 102, 104.

[0105]A primeira tubagem de fornecimento de gás 102 do sistema de fornecimento de gás de transporte 48 é acoplada à porta de saída 40 do sistema de recuperação de alvo 38 e está configurada para fornecer gás pressurizado para transportar alvos de irradiação ativados 16 do tubo de descarga 54 para a tubagem de retenção 86, e para transportar os alvos de irradiação 16 a partir da tubagem de retenção 86 para o tubo de instrumentação 14 para a geração de radionuclídeos. A primeira tubagem de fornecimento de gás 102 liga-se à porta de saída 40 a montante da válvula de esfera 60, adjacente ao elemento de bloqueio 56 do tubo de descarga 54.

[0106]A segunda tubagem de fornecimento de gás 104 do sistema de fornecimento de gás de transporte 48 tem uma junção 108 configurada para ser acoplada a uma bateria de válvula 110 do sistema de medição de aeroesfera e é utilizada para fornecer gás pressurizado à entrada de gás 30 do tubo de instrumentação 14 para soprar os alvos de irradiação ativados 16 para fora do tubo de instrumentação 14 e passar os alvos de irradiação ativados 16 para a tubagem de retenção 86 e / ou para o tubo de descarga 54.

[0107]A junção de fornecimento de gás de transporte 106 está configurada para ligação à fonte 50 de gás pressurizado tal como um cilindro de gás comprimido ou um fornecimento de gás pressurizado externo da central nuclear, tal como o fornecimento de gás de um sistema de medição aeroesférico existente.

[0108]As válvulas de desligamento 1, 12 e 14 são proporcionadas na primeira e segunda tubagens de fornecimento de gás 102, 104 que servem para bloquear qualquer fornecimento de gás ao sistema de processamento de alvos de irradiação 22 e que também podem ser utilizadas para alternar entre operações de inserção de alvo e recuperação de alvo.

[0109]O sistema 22 de processamento de alvo de irradiação compreende ainda uma interface electrónica 116 que está acoplada à unidade de instrumentação e controle 24 e / ou ao sistema de monitorização de núcleo 26 para monitorar e controlar o funcionamento dos componentes do sistema.

[0110]A Figura 4 ilustra o sistema 38 de recuperação de alvo em maior detalhe. O tubo de descarga 54 é moldado na forma de um U invertido, e compreende a primeira seção de tubo de descarga 74, a segunda seção de tubo de descarga 76 e o ápice 72 formados numa conjunção da primeira e segunda seções de tubo de descarga 74, 76. O ápice 72 é o ponto mais alto do tubo de descarga 54. As primeira e segunda seções de tubo de descarga 74, 76 são dirigidas para baixo a partir do ápice 72. Outros perfis do tubo de descarga 54 são possíveis, desde que o ápice 72 formado entre a primeira e a segunda seção de tubo de descarga 74, 76 tenha um raio que seja suficientemente pequeno para separar eficazmente, as colunas de alvo nas primeira e segunda seções de tubo 74, 76 entre si.

[0111]Uma distância d1 entre o elemento de bloqueio 56 e o ápice 72 corresponde a uma altura da coluna de alvo na primeira seção de tubo de descarga 74. A segunda seção de tubo de descarga 76 comunica-se com a tubagem de retenção 86 formada como uma hélice, de modo que os alvos na segunda seção de tubo de descarga 76 possam, portanto ter uma massa maior do que o total da coluna de alvo na primeira seção de tubo de descarga 74. A diferença de massa auxilia o efeito do ápice 72 e facilita a separação dos alvos sob ação da gravidade sem utilizar quaisquer meios mecânicos adicionais.

[0112]Uma porta de entrada de gás 120 está localizada a jusante do elemento de trava 56 na porta de saída 40, onde a porta de entrada de gás 120 está acoplada à primeira tubagem de fornecimento de gás 102 para fornecer gás pressurizado ao tubo de descarga 54. O gás pressurizado pode ser fornecido a partir de um cilindro de gás montado, de modo que o sistema de processamento de alvo 22 possa ser operado como um sistema autônomo, sem modificação substancial do sistema de medição de aeroesfera regular.

[0113]A porta de saída 40 está disposta numa extremidade livre da primeira seção de tubo de descarga 74, oposta ao ápice 72 e a segunda seção de tubo de descarga 76 é acoplada ao desviador 88 proporcionando uma passagem em direção à tubagem de retenção 86 e ao tubo de instrumentação 14.

[0114]A porta de saída 40 compreende a válvula de esfera 60 para facilitar a libertação dos alvos de irradiação ativados 16 no recipiente de armazenamento 42 e eliminar a geração de aerossóis. O tubo 62 de gás de escape liga a válvula de esfera 60 ao sistema de escape externo 44 da central de energia nuclear. A válvula de interrupção 66 é proporcionada no tubo de gás de escape 62, de modo que o sistema de recuperação de alvo 22 possa ser separado do sistema de escape 64, se desejado.

[0115]Conforme ilustrado na Fig. 5a, a válvula de esfera 60 é configurada para proporcionar uma posição aberta, em que os alvos de irradiação ativados 16 podem fluir através da válvula de esfera 60, sob ação da gravidade, no recipiente de armazenamento 42 ligado à porta de saída 40. Além disso, a válvula de esfera 60 proporciona uma passagem aberta para o sistema de escape 44 através do tubo de gás de escape 62. A FIG. 5b mostra a válvula de esfera 60 numa posição fechada que é utilizada quando os alvos de irradiação 16 são transportados do tubo de descarga 54 de volta para a tubagem de retenção 86 ou da tubagem de retenção 86 para o tubo de instrumentação 14 no núcleo do reator 10. Neste caso, a válvula de interrupção 66 é fechada para separar o sistema de processamento de alvos irradiação 22 do sistema de escape 44. A válvula de esfera 60 na posição fechada também permite uma purga do sistema 22 com gás pressurizado, de preferência nitrogênio, para operações de manutenção. Neste caso, a válvula de interrupção 66 é aberta e o gás de purga é ventilado para dentro do sistema de escape 44.

[0116]A FIG. 6 é uma seção transversal do desvio de alvo 88 utilizado no sistema de inserção de alvo 46. O desviador de alvos 88 compreende um alojamento cilíndrico 122, que tem coberturas 124, 126 em extremidades opostas do alojamento cilíndrico 122. Um êmbolo móvel 128 é proporcionado no interior do alojamento 122 e é acionado pela haste do êmbolo 130 que se prolonga através da cobertura 124 e que se engata num recesso 132 no êmbolo 128. A haste de êmbolo 130 é fixa à cobertura 124 por flange. A haste de êmbolo 130 pode ser acionada por atuação eléctrica, mecânica ou pneumática.

[0117]O êmbolo 128 é desviado contra uma mola 136 alojada num recesso 138 proporcionado na cobertura 126. Deste modo, o êmbolo 128 pode ser deslocado entre duas posições por atuação da haste de êmbolo 130, em que o êmbolo 128 está encostando na cobertura 124 na primeira posição e encostando na cobertura 126 na segunda posição.

[0118]O êmbolo 128 é proporcionado com dois furos radiais 140, 142 que se prolongam através do êmbolo 128. O alojamento 122 tem duas aberturas 144, 146 na sua área lateral que são adjacentes uma à outra e que podem ser colocadas em alinhamento com os furos radiais 140, 142 no êmbolo 128 alternativamente, quando o êmbolo 128 está na primeira ou na segunda posição. Em oposição às duas aberturas 144, 146 no alojamento, é proporcionada uma única abertura 148 que está em alinhamento com um dos furos radiais 140 no êmbolo 128 quando o êmbolo 128 está na primeira posição e está em alinhamento com o outro dos furos 142, quando o êmbolo 128 está na segunda posição.

[0119]Por conseguinte, o movimento do êmbolo 128 entre as primeira e segunda posições, proporciona um interruptor entre duas passagens diferentes. Quando utilizado no sistema de inserção de alvo 46, a única abertura 148 está ligada à tubagem de retenção de alvo 86. Uma das aberturas 146 oposta à única abertura de entrada está ligada ao dispositivo de enchimento de alvo, e a outra das aberturas 144 está ligada ao tubo de descarga.

[0120]Os anéis de vedação 150 são proporcionados entre as coberturas 124, 126 e ao alojamento 122, entre a flange 134 e a cobertura 124 para proporcionar uma vedação hermeticamente estanque do alojamento 122. Um par de foles 152 é proporcionado para vedar, adicionalmente, a haste de êmbolo 130 estanque à pressão contra o alojamento 122. A folga entre o êmbolo 128 e o alojamento 122 está adaptada para agir como um limitador, que diminui a pressão no interior do alojamento 122 e evita o aumento da pressão na passagem bloqueada. Uma abertura de ventilação 154 proporcionada na cobertura 126 é também utilizada para reduzir a pressão no interior do alojamento 122. A abertura de ventilação 154 pode ser ligada ao sistema de escape (não mostrado).

[0121]A FIG. 7 mostra uma configuração alternativa do sistema de processamento de alvo de irradiação 22 da Fig. 3, em que as válvulas de bloqueio 66 e 112 são substituídas por uma válvula 156 de controle direcional 3/2, e as válvulas de bloqueio 70 e 14 são substituídas por uma válvula 158 direcional 3/2.

[0122]A fonte de gás 50 é uma bateria de válvula de um sistema de medição de aeroesfera existente, e a junção de fornecimento de gás de transporte 106 está configurada para ser ligada à bateria de válvula.

[0123]A válvula de controle direcional 156 liga a primeira tubagem de fornecimento de gás 102 à porta de saída 40 e ao tubo de escape 62 que se dirige para o sistema de escape externo 44. A válvula de controle direcional 158 liga a segunda tubagem de fornecimento de gás 104 à primeira tubagem de fornecimento de gás 102 e ao conduto de derivação 68, que se encaminha para o sistema de escape 44.

[0124]O dispositivo de enchimento de alvo 84 está configurado como um cartucho cheio de alvos de irradiação 16 e / ou alvos de posicionamento 18, que está ligado à fonte de gás 50 através da linha de fornecimento de gás 160 incluindo a válvula 162. Para iniciar um novo ciclo de geração de radionuclídeos, o cartucho incluindo os alvos de irradiação e / ou os alvos de posicionamento pode ser montado no sistema antes de recuperar os alvos de irradiação ativados do tubo de instrumentação 14 no núcleo do reator 10 e a válvula 162 é aberta de modo a conduzir, pneumaticamente os alvos de irradiação 16 e / ou alvos de posicionamento 18 do dispositivo de enchimento 84 para o tubo de instrumentação 14 no núcleo do reator 10.

[0125]O funcionamento do sistema de processamento de alvo de irradiação 22 da invenção é agora descrito em maior detalhe a seguir.

[0126]O processo de geração de radionuclídeos é iniciado pelo movimento do sistema de processamento de alvo de irradiação 22 de uma instalação de armazenamento para o ponto de acesso desejado dentro do confinamento do reator.

[0127]A porta de saída de alvo 40 está acoplada ao sistema de escape externo 44 através da válvula de esfera 60 e tubo de gás de escape 62. Um de uma pluralidade de tubos de instrumentação 14 é selecionado para a geração de radionuclídeos, dependendo do estado do reator e das condições de fluxo de nêutrons no tubo de instrumentação 14 selecionado. A junção de fornecimento de alvo 96 é acoplada à abertura 98 do tubo guia 12 que se dirige para o tubo de instrumentação 14 selecionado.

[0128]Além disso, a junção de fornecimento de gás de transporte 106 está ligada a uma fonte 50 de gás pressurizado, tal como um cilindro de gás, e a segunda tubagem de fornecimento de gás 104 está ligada à entrada de gás 30 do tubo de instrumentação 14 através da junção 108 e a bateria da válvula 110 do sistema de medição aeroesférico.

[0129]Os alvos de irradiação 16 e/ou os alvos de posicionamento 18 do dispositivo de enchimento de alvo 84 são inseridos no tubo de instrumentação 14 passando os alvos para dentro da tubagem de retenção 86 sob ação da gravidade ou de gás pressurizado da fonte de gás 50. O desviador de alvos 88 está numa posição para proporcionar uma passagem aberta entre o dispositivo de enchimento 84 e a tubagem de retenção 86. Os alvos 16, 18 são dirigidos para fora da tubagem de retenção 86 e inseridos no tubo de instrumentação 14, soprando-se de gás pressurizado através do primeiro tubo de fornecimento de gás 102 e do tubo de descarga 54. Nesta etapa, a válvula de bloqueio 112 no primeiro tubo de fornecimento de gás 102 está aberta e a válvula de bloqueio 114 no segundo tubo de fornecimento de gás 104 está fechada. Além disso, a válvula de esfera 60 e a válvula de bloqueio 66 no tubo de gás de escape estão na posição fechada. A válvula de bloqueio 70 no conduto de derivação 68 está aberta para permitir compensação de pressão no tubo guia 12.

[0130]Os alvos de irradiação 16 são ativados por exposição ao fluxo de nêutrons no núcleo 10 do reator nuclear, quando o reator está em operação de geração de energia para converter o material precursor de alvo de irradiação 16 no radionuclídeo desejado.

[0131]Os alvos de posicionamento 18 e os alvos de irradiação 16 estão dispostos no tubo de instrumentação 14 numa ordem linear precalculada de modo que, os alvos de posicionamento 18 mantêm os alvos de irradiação 16 numa posição axial predeterminada no núcleo 10 do reator. A posição axial ótima dos alvos de irradiação 16 é calculada pela ICU 24 e / ou pelo sistema de monitorização em linha 26 e corresponde a uma densidade de fluxo de nêutrons, suficiente para converter completamente os alvos de irradiação 16 no radionuclídeo, durante um período de tempo predeterminado. As posições remanescentes no tubo de instrumentação 14 são ocupadas pelos alvos de posicionamento 18 que mantêm os alvos de irradiação 16 no lugar.

[0132]Os alvos de irradiação 16 são preferencialmente, posicionados numa seção central 34 do tubo de instrumentação 14 no núcleo do reator 10 e os alvos de posicionamento 18 estão preferencialmente, posicionados numa seção de extremidade 32 do tubo de instrumentação 14, ou seja, na parte inferior do núcleo do reator 10 onde a densidade de fluxo de nêutrons é insuficiente para ativar completamente os alvos de irradiação 16 (conferir Figura 2). Conforme ilustrado na Fig. 2, o espaço acima dos alvos de irradiação 16 na seção superior 36 pode permanecer vazio.

[0133]Os alvos de irradiação 16 são ativados no tubo de instrumentação 14 durante um período de tempo suficiente para a conversão completa do material precursor dos alvos de irradiação no radionuclídeo desejado, conforme determinado pelo sistema de monitorização do núcleo em linha 26 e pelo sistema de instrumentação e controle 24. O tempo para se conseguir a conversão completa do material precursor, dependerá do tipo e do estado do reator, das condições de fluxo de nêutrons, do tipo de material precursor e de vários outros parâmetros conhecidos por um especialista na técnica, podendo variar de várias horas a dias, ou até a saturação da atividade. Conversão completa significa uma taxa de conversão do material precursor proporcionando um teor de radionuclídeos adequado para aplicação médica ou industrial dos alvos de irradiação 16.

[0134]Após a ativação dos alvos de irradiação 16 e a conversão para o desejado radionuclídeo se completar, o sistema de processamento de alvo 22 é operado de novo para forçar os alvos de posicionamento 18 e os alvos de irradiação ativados 16 para fora do tubo de instrumentação 14, para dentro da tubagem de retenção 86 e adicionalmente, para o tubo de descarga 54. Gás pressurizado tal como nitrogênio ou ar é fornecido à entrada de gás 30 do tubo de instrumentação 14 passando gás pressurizado através da segunda tubagem de fornecimento de gás 104 e junção 108 na porta de entrada de gás 30 do tubo de instrumentação 14. Nesta etapa, o desviador de alvo 88 está numa posição para proporcionar uma passagem aberta entre o tubo de descarga 54 e a tubagem de retenção 86. A válvula de interrupção 112 na primeira tubagem de fornecimento de gás 102 é fechada e a válvula de interrupção 114 no segunda tubagem de fornecimento de gás 104 está aberta. A válvula de esfera 60 ainda está na posição fechada e a válvula de bloqueio 66 no tubo de gás de escape 62 está aberta para permitir que quaisquer aerossóis deixem o sistema de processamento de alvo de irradiação 22 e ingressem no sistema de escape 44.

[0135]Um recipiente de armazenamento 42 com blindagem de radiação apropriada é acoplado à porta de saída 40, de preferência antes de recuperar os alvos de irradiação ativados 16 do tubo de instrumentação 14.

[0136]A ordem linear dos alvos de posicionamento 18 e dos alvos de irradiação 16 no tubo de instrumentação 14 é preservada no tubo de descarga 54, de modo que os alvos de irradiação 16 estão localizados próximos da porta de saída 40 do tubo de descarga 54. Os alvos de posicionamento 18 estão numa extremidade distai da coluna de alvo no tubo de descarga 54 e / ou na tubagem de retenção 86.

[0137]Nesta ocasião o tubo de descarga 54 é bloqueado pelo elemento de bloqueio 56 proporcionando um batente para os alvos 16, 18 e impedindo que os alvos de irradiação ativados 16 e alvos de posicionamento 18 deixem o tubo de descarga 54.

[0138]A válvula de corte 114 na segunda tubagem de fornecimento de gás 104 é então fechada e a pressão no sistema de processamento de alvo de irradiação 20 é aliviada ao sistema de escape 44.

[0139]Os alvos de irradiação 16 que entram no tubo de descarga 54 são passados sobre o ápice 72 formado na conjunção entre a primeira e a segunda seção de tubo de descarga 74, 76. Uma quantidade predefinida dos alvos de irradiação ativados 16 está localizada na primeira seção de tubo de descarga 74, próxima da porta de saída 40. A quantidade de alvos de irradiação 16 na primeira seção de tubo de descarga 74 corresponde diretamente ao comprimento da primeira seção de tubo de descarga 74 entre o elemento de bloqueio 56 e o ápice 72.

[0140]A válvula de esfera 60 e o elemento de bloqueio 56 são então abertos, de modo a liberar a quantidade predefinida de alvos irradiados 16 localizados num lado do ápice 72 na primeira seção de tubo de descarga 74 e passar os alvos 16 para o interior do recipiente blindado de armazenamento 42 acoplado à porta de saída 40, sob ação da gravidade. A válvula de interrupção 66 no tubo de gás de escape 62 está ainda aberta de modo que quaisquer aerossóis são emitidos para o sistema de escape 44. A válvula de interrupção 70 no conduto de derivação 68 e a válvula de interrupção 114 na segunda tubagem de fornecimento de gás 104 são fechadas.

[0141]A outra quantidade de alvos de irradiação ativados 16 e alvos de posicionamento 18 não podem passar pelo ápice, sendo mantidos no tubo de descarga 54 ou podem fluir de volta para a tubagem de retenção 86, sob ação da gravidade. A válvula de esfera 60 e o elemento de fecho 56 são fechados e os alvos 16, 18 são direcionados de volta para a tubagem de retenção 86 passando gás pressurizado através da primeira tubagem de fornecimento de gás 102 e do tubo de descarga 54. Nesta etapa, a válvula de interrupção 112 na primeira tubagem de fornecimento de gás 102 está aberta e a válvula de esfera 60 está na posição fechada. O desviador de alvos 88 está ainda numa posição para proporcionar uma passagem aberta entre o tubo de descarga 54 e a tubagem de retenção 86. O elemento de bloqueio 92 na extremidade da tubagem de retenção 86 é fechado para impedir que os alvos de irradiação ativados 16 reingressem no tubo de instrumentação 14 no núcleo do reator 10.

[0142]Para a remoção do recipiente 42, a válvula de esfera 60 na porta de saída 40 permanece fechada para proporcionar uma vedação estanque à pressão da porta de saída 40 a partir do tubo de descarga 54 e o recipiente de armazenamento blindado 42 é removido, quer manualmente, ou por meio de um dispositivo de manipulação automatizado.

[0143]Um recipiente de armazenamento vazio 42 é então acoplado à porta de saída 40 e as etapas do processo acima são repetidas, começando com forçar os alvos 16, 18 para fora da tubagem de retenção 86, fornecendo gás pressurizado para a entrada de gás 30, para divisão e colheita de quantidades adicionais de alvos de irradiação ativados 16 a partir da tubagem de retenção 86.

[0144]Quando os sensores 78, 94 na tubagem de retenção 86 ou no tubo de descarga 54 indicam a presença de alvos de posicionamento 18 e alvos de irradiação 16 na primeira seção de tubo de descarga 74, os alvos de posicionamento 18 e / ou os alvos de irradiação ativados 16 são expostos a um campo magnético para manter, ou os alvos de posicionamento 18 ou os alvos de irradiação ativados 16 na primeira seção de tubo de descarga 74 e liberar o outro dos alvos de irradiação ativados 16 ou os alvos de posicionamento 18 a partir da primeira seção de tubo de descarga 74 através da porta de saída 40 para o recipiente de armazenamento 42 ou um recipiente de armazenamento intermediário adaptado para receber os alvos de posicionamento (não ilustrado).

[0145]Para separar os alvos de irradiação 16 dos alvos de posicionamento 18 e remover, seletivamente, os alvos de irradiação 16 da primeira seção de tubo de descarga 74, os ímãs 80 são movidos ao longo do eixo longitudinal da primeira seção de tubo de descarga 74 e dispostos adjacentes aos alvos de posicionamento ferromagnéticos 18, de modo que um ou mais alvos de posicionamento 18 próximos da entrada de saída 40 estão associados e expostos ao campo magnético do imã 80.

[0146]O elemento de bloqueio 56 é então aberto e os alvos de irradiação não magnéticos 16 são liberados da primeira seção de tubo de descarga 74 sob a ação da gravidade e passados para o recipiente de armazenamento 42 para processamento adicional e/ou transporte para um local de aplicação. Os alvos de posicionamento magnéticos 18 são mantidos na primeira seção de tubo de descarga 74 pela ação do campo magnético gerado pelos ímãs 64.

[0147]Depois que os alvos de irradiação 16 são separados dos alvos de posicionamento 18 e são coletados no recipiente de armazenamento 42, a porta de saída 40 é acoplada ao recipiente de armazenamento intermediário, o campo magnético é desligado e os alvos de posicionamento 18 são transferidos para o recipiente intermediário sob ação da gravidade para uso posterior após um curto período de declínio. Os alvos de posicionamento 18 mantidos na segunda seção de tubo de descarga 76 e / ou tubagem de retenção 86 podem ser forçados a sair do tubo de descarga 54 para o recipiente de armazenamento intermediário utilizando gás pressurizado fornecido através da segunda tubagem de fornecimento de gás 104.

[0148]Alternativamente, alguns ou todos os alvos de posicionamento 18 podem ser conduzidos de volta para a tubagem de retenção 86 ou para o tubo de instrumentação 14 fechando a válvula de esfera 60 na porta de saída 40 e soprando gás pressurizado através da primeira tubagem de fornecimento gás 102 na porta de entrada de gás 56 na porta de saída.

[0149]Este procedimento também pode ser utilizado, caso os alvos magnéticos estejam posicionados a montante de alvos não magnéticos e sejam mantidos por ímãs 80 na primeira seção de tubo de descarga 102 próximo do elemento de bloqueio 56. Os alvos não magnéticos localizados a jusante dos alvos magnéticos são então conduzidos sobre o ápice 72 de volta para a tubagem de retenção 86 por meio de gás pressurizado, enquanto os alvos magnéticos permanecem na primeira seção de tubo de descarga 102.

[0150]Um novo ciclo de geração de radionuclídeos pode então ser iniciado pela inserção de novos alvos de irradiação 16 e / ou alvos de posicionamento 18 no tubo de instrumentação 14.

[0151]Numa concretização preferida, o tubo de instrumentação 14 utilizado para a geração de radionuclídeos é alterado por acoplamento da segunda tubagem de fornecimento de gás 104 e a junção de fornecimento de alvo 96 a outro dos vários tubos de instrumentação 14 que se estende para o núcleo do reator e uma segunda etapa de geração de radionuclídeos é realizada utilizando o outro tubo de instrumentação 14. O tubo de instrumentação 14 utilizado para a primeira etapa de geração de radionuclídeos pode então ser utilizado para a medição do fluxo de nêutrons. Assim, pode ser obtida uma informação mais confiável sobre o estado do reator e as condições de fluxo de nêutrons.

[0152] Entende-se que, a divisão em partes do alvo e o processo de coleta acima referidos serão também aplicáveis, reciprocamente, se os alvos de posicionamento 18 não forem magnéticos e os alvos de irradiação 16 forem ferromagnéticos.

[0153]O método de geração de radionuclídeos e o sistema de processamento de alvo 22 de acordo com a invenção, também podem ser utilizados numa central nuclear que não possui um sistema de medição aeroesférico convencional, mas que utiliza outra instrumentação para medições no núcleo. O sistema de processamento de alvo da presente invenção não requer a instalação de tubos de instrumentação adicionais, tubos guia e semelhantes apenas para geração de radionuclídeos, mas é fornecido como um sistema autônomo, que pode ser ligado a instalações de medição no núcleo existentes. Possíveis tipos de reatores para tal aplicação incluem reatores de água pressurizada, reatores de água em ebulição, reatores de água pesada e reatores CANDU (CANada Deuterium Uranium).

Claims (20)

1. Sistema de processamento de alvo de irradiação (22) para inserção e recuperação de alvos de irradiação (16) para um tubo de instrumentação (14) e a partir dele, em um núcleo de reator nuclear (10), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um sistema de recuperação de alvo (38) que compreende uma porta de saída de alvo (40) configurada para ser acoplada a um recipiente de armazenamento de alvo (42) e a um sistema de escape (44); um sistema de inserção de alvo (46) que compreende um dispositivo de enchimento de alvo (84), uma tubagem de retenção de alvo (86) e um desviador de alvo (88) acoplado ao dispositivo de enchimento de alvo (84), a tubagem de retenção de alvo (86) e o sistema de recuperação de alvo (38) compreendendo ainda uma junção de fornecimento de alvo (96) na tubagem de retenção de alvo (86), em que a junção de fornecimento de alvo está configurada para ser conectada ao tubo de instrumentação (14); e um sistema de fornecimento de gás de transporte (48) que compreende uma primeira tubagem de fornecimento de gás (102), uma segunda tubagem de fornecimento de gás (104) e uma junção de fornecimento de gás de transporte (106) acoplada às primeira e segunda tubagens de fornecimento de gás (102, 104), em que a primeira tubagem de fornecimento de gás (102) é acoplada à porta de saída (40) do sistema de recuperação de alvo (38) e a segunda tubagem de fornecimento de gás (104) está configurada para ser acoplada a uma junção (108) para fornecer gás ao tubo de instrumentação (14); e em que o sistema de recuperação de alvo (38), o sistema de inserção de alvo (46) e o sistema de fornecimento de gás de transporte (48) estão montados sobre um suporte móvel (52).

2. Sistema de processamento de alvo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de recuperação de alvo (38) compreende um tubo de descarga (54) que possui um elemento de bloqueio (56) para bloquear o movimento dos alvos de irradiação (16) para a porta de saída (40).

3. Sistema de processamento de alvo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de descarga (54) tem a forma de um U invertido.

4. Sistema de processamento de alvo, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de descarga (54) compreende um sensor (78) para determinar a atividade do alvo.

5. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de recuperação de alvo (38) compreende um ímã (80) disposto de forma móvel no tubo de descarga (54) para separar alvos magnéticos dos alvos não magnéticos.

6. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o tubo de descarga (54) está conectado a um vibrador (82) para liberar os alvos de irradiação bloqueados (116).

7. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a porta de saída (40) compreende uma válvula de esfera (60) acoplada à primeira tubagem de fornecimento de gás (102) e ao sistema de escape (44).

8. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de inserção de alvo (46) compreende uma tubagem de retenção de alvo (86) adaptado para acomodar todos os alvos de irradiação recuperados do tubo de instrumentação (14).

9. Sistema de processamento de alvo, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a tubagem de retenção de alvo (86) compreende uma seção de tubo ascendente (90) e um elemento de bloqueio (92) em uma extremidade superior da seção de tubo ascendente (90) para bloquear o movimento dos alvos de irradiação (16) dentro do tubo de instrumentação (14).

10. Sistema de processamento de alvo, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a tubagem de retenção de alvo (86) compreende um sensor (94) para determinar pelo menos uma das atividade de alvo, tempo de transporte de alvo, quantidade de alvo e propriedades magnéticas de alvo.

11. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de fornecimento de gás de transporte (48) compreende um cilindro de gás comprimido conectado à junção de fornecimento de gás de transporte (106).

12. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que as primeira e a segunda tubagens de fornecimento de gás compreendem uma válvula de interrupção (112, 114).

13. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, CARACTERIZADO pelo fato de que um tubo de gás de escape (62) é conectado à válvula de esfera (60) e ao sistema de escape (44), e compreende uma válvula de interrupção (66) a jusante da válvula de esfera (60).

14. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pelo fato de que as primeira e a segunda tubagens de fornecimento de gás compreendem, cada qual, uma válvula de controle direcional, de preferência, uma válvula de controle direcional 3/2.

15. Sistema de processamento de alvo, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula de controle direcional na primeira tubagem de fornecimento de gás (102) conecta a primeira tubagem de fornecimento de gás à porta de saída (40) e um tubo de escape (62) em direção ao sistema de escape (44).

16. Sistema de processamento de alvo, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a válvula de controle direcional na segunda tubagem de fornecimento de gás (104) conecta a segunda tubagem de fornecimento de gás (104) a um conduto de derivação (68) que se encaminha para o sistema de escape (44) e a primeira tubagem de fornecimento de gás (102).

17. Sistema de processamento de alvo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda, uma unidade de instrumentação e controle (24) para monitorar e controlar a operação dos componentes do sistema.

18. Utilização do sistema de processamento de alvo de irradiação (22) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17 CARACTERIZADO pelo fato de que é para atualizar um reator com tubos de instrumentação existentes (14) para geração de radionuclídeos, ou ter aberturas adequadas no ou próximo ao núcleo do reator, para inserção de tubos receptores de alvo.

19. Utilização, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que as aberturas são portas de visualização de um reator CANDU.

20. Utilização do sistema de processamento de alvo de irradiação (22) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17 CARACTERIZADO pelo fato de que é para inserção e recuperação de alvos de irradiação (16) para e a partir de um número predeterminado de uma pluralidade de tubos de instrumentação (14).

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