CN103035309A - 一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件及其生产工艺；其中一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件，包括反应堆燃料组件围筒本体，所述反应堆燃料组件围筒本体的内径面设置有若干塞条，所述塞条的轴线与反应堆燃料组件围筒本体的轴线平行，且相邻两塞条之间存在间隙。包括中空的靶件筒、以及设置在靶件筒两端的上端头和下端头、以及设置在靶件筒内部的待辐照物，所述上端头通过紧定螺母与靶件筒套接，且靶件筒与紧定螺母之间设置有止动垫圈。本发明最大化的利用反应堆内裂变产生的中子，提高经济效益。

Description

一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件及其生产工艺
技术领域
本发明属于同位素的靶件的生产，特别是涉及一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件及其生产工艺。本发明为一种制备同位素的靶件，具体为使用反应堆辐照生产同位素的靶件结构及其制作工艺。
背景技术
作为人工放射性核素生产的重要设施之一，反应堆可提供不同能谱的中子和较大的辐照空间，具有可同时辐照多种样品、辐照的样品量大、靶子制备容易、辐照操作简便、成本低廉等优点。此外，从反应堆运行过程中核燃料因发生裂变核反应生成的产物中也可提取大量的放射性核素。经证实，经慢中子诱发235U裂变的产物约有400种。原子序数分布在30至65范围内、质量数位于35和139左右的裂变产物具有较大的产额，可大量生产。因此，核反应堆生产放射性核素已成为放射性核素的主要来源。
为了最大化的利用研究堆中的裂变中子，可以在其堆芯元件中心孔中装入一定量的靶件以生产同位素。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种装入到元件孔中使用研究堆辐照生产同位素的靶件及其生产工艺。可最大化的利用反应堆内裂变产生的中子，提高经济效益。
本发明的实现方案如下：一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件，包括中空的靶件筒、以及设置在靶件筒两端的上端头和下端头、以及设置在靶件筒内部的待辐照物，所述上端头通过紧定螺母与靶件筒套接，且靶件筒与紧定螺母之间设置有止动垫圈。
所述下端头的外壁开有示位槽，且开有抽气孔，所述抽气孔贯通到靶件筒内部；其内部可以抽真空及充氦。
所述上端头远离靶件筒的一端连接有吊装头结构。
所述上端头外壁设置有节流环。
所述上端头外壁设置有外螺纹，靶件筒靠近上端头的一端设置有内螺纹，上端头通过螺纹配合与靶件筒连接。
一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1：上端头装配步骤，使用紧定螺母、止动垫圈通过螺纹配合将上端头固定在靶件筒上；
步骤2：下端头装配步骤，在步骤1后，装入待辐照物，再使用焊接工艺将下端头焊接在靶件筒中；
步骤3：上端头焊接步骤，在步骤2之后，通过调节紧定螺母来调节整个靶件的长度，之后使用焊接工艺将上端头焊接在靶件筒上；
步骤4：排空靶件筒步骤，在步骤3之后，再通过下端头的抽气孔将靶件筒内的空气抽出，之后将抽气孔焊接封堵；排空的绝对压力要求小于0.05MPa，排空时间不小于3min。
步骤5：检漏步骤，通过气泡法或\和氦检漏法对步骤4完成后的成型靶件进行检漏；
步骤6：辐照步骤，步骤5检漏合格后装入反应堆燃料组件的中心孔中进行辐照。辐照要求的热中子注量大于1E+11n/(cm2??s)，最大热中子注量为1.6E+15n/(cm2·s)。
所述焊接工艺为TIG焊接，TIG焊接为钨极惰性气体焊接。
所述气泡法为：将靶件筒置于液体中，对靶件筒加温，使得靶件筒内部受热，观察是否有气泡溢出。
一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件。其包括上端头 、紧定螺母、止动垫圈、靶件筒、待辐照物、下端头。其制造工艺为首先使用紧定螺母、止动垫圈将上端头固定在靶件筒上，之后装入待辐照物，再使用TIG焊接（钨极惰性气体焊）将下端头焊接在靶件筒中，之后通过调节紧定螺母来调节整个靶件的长度，之后使用TIG焊接（钨极惰性气体焊）将上端头焊接在靶件筒上，再通过靶件下端头的抽气孔将靶件筒内的空气抽出，之后将抽气孔焊接封堵。之后对整根靶件通过气泡法或氦检漏法进行检漏。检漏合格后装入反应堆燃料组件的中心孔中进行辐照。
本发明的优点在于：
1)              靶件通过装入反应堆燃料元件中心孔进行辐照生产；
2)              靶件长度在装入待辐照物后仍然可以进行调节；
3)              靶件内装入的待辐照物可以根据需要进行更换；
4)              靶件上端头有节流环，可以增大自身的流阻，保证了燃料元件包壳处的冷却剂流量；靶件过热发生损坏。
5)              靶件内部可以抽真空或充氦；
6)              靶件下部有为热室切割用的示位槽；
7)             使用气泡法或氦检漏法进行检漏的工艺可以确保靶件的密封性能。
本发明通过合理设计，研制出一种装入到元件孔中使用研究堆辐照生产同位素的靶件。最大化的利用反应堆内裂变产生的中子，提高经济效益。
附图说明
图1为一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件的结构示意图。
图中的标号分别表示为：1.上端头 ； 2.紧定螺母 ； 3.止动垫圈 ； 4.靶件筒 ； 5.待辐照物 ； 6.下端头。
具体实施方式
实施例一
如图1所示。 
一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件，包括中空的靶件筒4、以及设置在靶件筒两端的上端头1和下端头6、以及设置在靶件筒内部的待辐照物5，所述上端头1通过紧定螺母2与靶件筒套接，且靶件筒与紧定螺母2之间设置有止动垫圈3。
所述下端头的外壁开有示位槽，且开有抽气孔，所述抽气孔贯通到靶件筒内部。
所述上端头1远离靶件筒的一端连接有吊装头结构。
所述上端头1外壁设置有节流环。
所述上端头1外壁设置有外螺纹，靶件筒靠近上端头的一端设置有内螺纹，上端头通过螺纹配合与靶件筒连接。
一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件的生产工艺，包括如下步骤：
步骤1：上端头装配步骤，使用紧定螺母2、止动垫圈3通过螺纹配合将上端头1固定在靶件筒4上；
步骤2：下端头装配步骤，在步骤1后，装入待辐照物5，再使用焊接工艺将下端头6焊接在靶件筒4中；
步骤3：上端头焊接步骤，在步骤2之后，通过调节紧定螺母2来调节整个靶件的长度，之后使用焊接工艺将上端头1焊接在靶件筒4上；
步骤4：排空靶件筒步骤，在步骤3之后，再通过下端头6的抽气孔将靶件筒4内的空气抽出，之后将抽气孔焊接封堵；排空的绝对压力要求小于0.05MPa，排空时间不小于3min。
步骤5：检漏步骤，通过气泡法或\和氦检漏法对步骤4完成后的成型靶件进行检漏；
步骤6：辐照步骤，步骤5检漏合格后装入反应堆燃料组件的中心孔中进行辐照。辐照要求的热中子注量大于1E+11n/(cm2??s)，最大热中子注量为1.6E+15n/(cm2·s)。
所述焊接工艺为TIG焊接，TIG焊接为钨极惰性气体焊接。
所述气泡法为：将靶件筒4置于液体中，对靶件筒4加温，使得靶件筒4内部受热，观察是否有气泡溢出。当前期进行空气抽出处理，则加热出现气泡溢出现象时，则说明靶件筒漏气不合格，同理，当前期进行氦气填充时，再加热出现气泡溢出时，则也说明靶件筒漏气不合格，反之，则说明为合格品。
一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件。其包括上端头 、紧定螺母、止动垫圈、靶件筒、待辐照物、下端头。其制造工艺为首先使用紧定螺母、止动垫圈将上端头固定在靶件筒上，之后装入待辐照物，再使用TIG焊接（钨极惰性气体焊）将下端头焊接在靶件筒中，之后通过调节紧定螺母来调节整个靶件的长度，之后使用TIG焊接（钨极惰性气体焊）将上端头焊接在靶件筒上，再通过靶件下端头的抽气孔将靶件筒内的空气抽出，之后将抽气孔焊接封堵。之后对整根靶件通过气泡法或氦检漏法进行检漏。检漏合格后装入反应堆燃料组件的中心孔中进行辐照。
具体的实施过程为：如附图1所示，本发明由上端头1、紧定螺母2、 止动垫圈3、靶件筒4、待辐照物5、下端头6六部分组成。
上端头1是靶件的上部接头，其由顶部有用于远程抓取的吊装头结构，吊装头下部为节流环，通过增加靶件的流阻使得堆芯冷却剂大部分流经燃料元件包壳，上端头1的下部为连接螺纹。通过连接螺纹与靶件筒4连接。
紧定螺母2和止动垫圈3的作用为将上端头1固定在靶件筒4上， 并使得上端头1有一定的长度调节功能。
靶件筒4是一个中空的圆管，其上部有与上端头1连接的螺纹，下部与下端头6焊接，其内部承装待辐照物5。其中待辐照物5可以根据生产的需要进行更换。
下端头6为靶件筒4的下部密封塞，通过TIG焊接（钨极惰性气体焊）进行连接，其上有为热室切割定位用的示位槽，中部有抽气孔。
实施例的制造工艺为：首先使用紧定螺母2、止动垫圈3将上端头1固定在靶件筒4上，之后装入待辐照物5，再使用TIG焊接（钨极惰性气体焊）将下端头6焊接在靶件筒4中，之后通过调节紧定螺母2来调节整个靶件的长度，之后使用TIG焊接（钨极惰性气体焊）将上端头1焊接在靶件筒4上，再通过靶件下端头6的抽气孔将靶件筒4内的空气抽出，之后将抽气孔焊接封堵。之后对整根靶件通过气泡法或氦检漏法进行检漏。检漏合格后装入反应堆燃料组件的中心孔中进行辐照。采用氦检漏法时靶件筒4内填充氦。
气泡法检漏的原理为：由于在检漏之前，靶件筒内部处于真空状态，因此，如果靶件筒出现漏气现象，则靶件筒内部必然存在气体，只需将靶件筒放置在液体中，如水中，对靶件筒进行加热，出现气泡，则说明靶件筒出现漏气问题，如果靶件筒没有漏气问题，则靶件筒内部是不存在气体的，无论怎么给靶件筒加热都不会出现气泡。
如上所述，则能很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件，其特征在于：包括中空的靶件筒（4）、以及设置在靶件筒两端的上端头（1）和下端头（6）、以及设置在靶件筒内部的待辐照物（5），所述上端头（1）通过紧定螺母（2）与靶件筒套接，且靶件筒与紧定螺母（2）之间设置有止动垫圈（3）。
2.根据权利要求1所述的一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件，其特征在于：所述下端头的外壁开有示位槽，且开有抽气孔，所述抽气孔贯通到靶件筒内部；其内部可以抽真空及充氦。
3.根据权利要求1所述的一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件，其特征在于：所述上端头（1）远离靶件筒的一端连接有吊装头结构。
4.根据权利要求1所述的一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件，其特征在于：所述上端头（1）外壁设置有节流环。
5.根据权利要求1所述的一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件，其特征在于：所述上端头（1）外壁设置有外螺纹，靶件筒靠近上端头的一端设置有内螺纹，上端头通过螺纹配合与靶件筒连接。
6.一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：上端头装配步骤，使用紧定螺母（2）、止动垫圈（3）通过螺纹配合将上端头（1）固定在靶件筒（4）上；
步骤2：下端头装配步骤，在步骤1后，装入待辐照物（5），再使用焊接工艺将下端头（6）焊接在靶件筒（4）中；
步骤3：上端头焊接步骤，在步骤2之后，通过调节紧定螺母（2）来调节整个靶件的长度，之后使用焊接工艺将上端头（1）焊接在靶件筒（4）上；
步骤4：排空靶件筒步骤，在步骤3之后，再通过下端头（6）的抽气孔将靶件筒（4）内的空气抽出，之后将抽气孔焊接封堵；排空的绝对压力要求小于0.05MPa，排空时间不小于3min；
步骤5：检漏步骤，通过气泡法或\和氦检漏法对步骤4完成后的成型靶件进行检漏；
步骤6：辐照步骤，步骤5检漏合格后装入反应堆燃料组件的中心孔中进行辐照。
7.根据权利要求6所述的一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件的生产工艺，其特征在于：所述焊接工艺为TIG焊接。
8.根据权利要求6所述的一种使用研究堆辐照生产同位素的靶件的生产工艺，其特征在于：所述气泡法为：将靶件筒（4）置于液体中，对靶件筒（4）加温，使得靶件筒（4）内部受热，观察是否有气泡溢出。
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