CN111566470B - 用于处理出自核反应堆的经辐射的靶的靶平台 - Google Patents

用于处理出自核反应堆的经辐射的靶的靶平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于处理出自核反应堆的、经辐射的靶的靶平台(10)，其包括：至少一个靶管(12)，该靶管沿着靶平台(10)延伸并且该靶管构造为用于接纳所述靶；一个探测器系统(14)，其具有一个或者多个辐射探测器(16)，所述辐射探测器设置在靶管(12)上方；和一个校准设备，其用于校准探测器系统(14)中的辐射探测器(16)，其特征在于：校准设备包括引导元件(28)，该引导元件在测量台(10)中设置在所述至少一个靶管(12)近旁并且此外包括至少一个安装在定位元件(36)上的辐射源(32)，其中该辐射源(32)构造为：它借助定位元件(36)能够沿着引导元件(28)运动，以便将辐射源(32)定位在每个所述辐射探测器(16)的下方。此外，本发明涉及通过使用靶平台(10)对辐射探测器(16)进行校准的方法以及靶平台(10)在核反应堆中的滚珠测量系统或者核素激活系统中的应用。

Description

用于处理出自核反应堆的经辐射的靶的靶平台
技术领域
本发明涉及一种用于处理出自核反应堆的、经辐射的靶的靶平台、特别是一种测量台，其具有用于对滚珠测量系统的至少一个辐射探测器进行校准的设备，或者涉及一种核素激活系统的靶平台。
背景技术
滚珠测量系统可以是核反应堆中的核反应仪器的一部分。滚珠测量系统例如用于测量反应堆芯中的中子通量分布。
在堆芯的多个位置上竖直的管子伸入堆芯中。借助一种工作介质、优选压缩气体，将含钒的钢珠输送到管子中。钢珠停留几分钟，由中子激活，然后利用工作介质被输送到堆芯外部的靶平台上的一个测量位置中。在哪里利用一个或者多个辐射探测器测量钢珠的放射性。
由WO 2016/128022 A1公知了一种用于在核反应堆中产生医疗可用的放射性核素的核素激活系统。该系统包括一根或者多根管道，利用该管道能够在核反应堆的功率运行期间将辐射靶从放射性核素前体中装入至少一个伸入反应堆芯内的仪器销中和从该仪器销中移离。此外，设置有一个用于辐射靶的、优选气动的驱动系统，借助该驱动系统可以在管道系统和仪器销中输送辐射靶。此外，核素激活系统可以具有一个测量和控制单元，该测量和控制单元与一个在线堆芯监视系统连接和设置用于基于反应堆的实际状态-如其通过在线堆芯监视系统提供的那样-计算用于辐射靶的最佳辐射时间。仪器销和管道可以与一个靶平台相连，在该靶平台上可以类似于滚珠测量系统的钢珠的放射性测量那样利用一个或者多个辐射探测器测定在反应堆芯中经辐射的靶的放射性。经辐射的靶特别是可以用于医疗的放射线疗法。
由DE 10 2010 051 062 A1公知了一种用于核技术设备中的滚珠测量系统的探测器系统。该探测器系统具有一个探测区域、一个测量平台、多个设置在测量平台上的探测器和一个控制单元，其中测量平台与探测区域间隔开设置并且相对该探测区域可移动地支承。为了校准，可以将探测器移入在探测区域外部的一个区域中的校准位置中。
每12至24个月就必须对滚珠测量系统和/或核素激活系统的辐射探测器进行校准。为此必须将各个探测器用手从测量平台中移离，放置在一个校准源上并进行测量。这项作业持续2至3天并且必须由两个人实施，这两个人遭受校准源和测量室的伽马辐射。作为备选方案，必须将所有探测器依次移动经过固定的校准源。
发明内容
因此本发明的目的是设置一种校准系统，该校准系统使缩短在核反应堆的测量室中、特别是在反应堆保护罩内部的作业时间和缩短人员在测量室内和在校准源上的射线暴露成为可能。可能的自动化甚至能够使现场检测成为多余的。
根据本发明，这个目的通过用于处理出自核反应堆的、经辐射的靶的靶平台得以实现，该靶平台包括：至少一个靶管，该靶管沿着靶平台延伸并且该靶管构造为用于接纳所述靶；一个探测器系统，其具有一个或者多个辐射探测器，所述辐射探测器设置在靶管的上方；和一个校准设备，其用于校准探测器系统中的辐射探测器，其中校准设备包括一个引导元件，该引导元件在靶平台中设置在所述至少一个靶管近旁并且此外包括至少一个安装在定位元件上的辐射源，其中该辐射源构造为：它借助定位元件能够沿着引导元件运动，以便将辐射源定位在每个所述辐射探测器的下方。
利用本发明的靶平台，在辐射探测器位于探测器系统中期间，可以对滚珠测量系统或者核素激活系统的辐射探测器进行可靠且省时的校准。与此同时，辐射探测器可以停留在其在靶平台上的位置中。操作者在他将每个探测器定位在校准源上方时不再遭受校准源的辐射。通过新过程的可能的自动化可以完全不用进入用于校准的测量室。另外，通过本发明的靶平台使缩短校准间隔成为可能，由此可以提高测量精度。
就下面对用于核反应堆的滚珠测量系统的靶平台进行说明而言，也可以将靶平台称为测量台并且将辐射靶也称为测量球。于是将靶管相应地称为测量管。然而，本发明不应局限于滚珠测量系统，而是同样也包括核素激活系统中的靶平台。
定位元件可以是导丝，该导丝可具有标记，用于将辐射源设置在确定的位置中。借助定位元件、特别是导丝通过拉出或者推入可以使辐射源在引导元件中运动，以便将辐射源置入辐射探测器下的一个测量位置中。为了这个目的，导丝构造为足够稳定的，特别是如此稳定，即使得可以推入辐射源。标记可以表示辐射源是否位于一个测量位置中，在该测量位置中可以校准辐射探测器。概念“导丝”也包括构造为链条或者钢索的定位元件。
作为导丝上的标记以外的备选方案或者补充方案，靶平台可具有一个停止元件，该停止元件可以如此设置，使得辐射源碰触在停止元件上。通过这种方式同样可以将辐射源置入一个测量位置中。停止元件例如是止挡销，该止挡销可以插入靶平台中。
根据一个实施方式，辐射源可具有一个孔，以将辐射源固定在一个测量位置中。一个定位销可插入这个孔中，以便将辐射源固定在一个确定的位置中、特别是一个测量位置中。为了这个目的，靶平台优选具有相应的孔，通过该孔，定位销或者止挡销至少部分伸入辐射源的一个运动轨道中。
引导元件优选是导管。辐射源可以特别简单地在导管中被接纳和引导。
为了防止辐射源非预期地转动，引导元件可以具有导槽。辐射源可以具有相应的配合元件，该配合元件嵌入导槽中并且在该导槽中得到引导，使得辐射源不能转动。特别是辐射源不可相对旋转地被引导。通过这种方式可以进行对辐射探测器的可靠和精确的校准。
根据一个实施方式，导管具有圆形或者多边形的、优选矩形的横截面。多边形的和优选矩形的横截面本身已经能够防止辐射源转动，而不需要导槽。然而，辐射源在这个情况中必须相应地成形，例如同样具有一个矩形的横截面，使得可靠地防止辐射源在导管中转动。
为了便于将辐射源插入导管中，导管可具有一个漏斗形扩大的开口。
辐射源能够手动地或者借助电机运动。如果手动地移动辐射源，那么这使特别简单和经济地制作靶平台成为可能。然而通过使用电机可以使校准自动化，这对于使用者而言使得校准过程更加可靠和安全。电机在此例如在靶平台中设置在靶管下方。优选使用双轴控制的行驶系统。
导丝优选能够与辐射源共同地缠绕在卷辊上。通过这种方式在核反应堆的正常运行期间能够节省空间地将导丝连同辐射源收好。卷辊可以利用手摇柄手动地或者经由电机、例如步进电机操作。
卷辊可以不可分离或者可分离地紧固在靶平台上。例如卷辊紧固在靶平台的一个端部上的保持件上。根据测量室中的空间，卷辊可以永久地或者仅仅为了校准目的紧固在那里。在永久紧固的情况中，辐射源优选可沿着靶平台的横向移动，以便能够利用同一个辐射源校准全部已有的辐射探测器。因为具有辐射源的卷辊由于必要的屏蔽之故而具有高的重量，所以在可分离紧固的情况中卷辊可以支承在一个可移动的支承架上。
根据一个实施方式，靶平台具有至少一个转向辊。具有辐射源的导丝可以经由转向辊引导。这样产生以下可能性：不仅将定位元件、特别是导丝推入，而且也将其拉出。在这个情况中，辐射源可以更加靠后地紧固在导丝中，这具有优点：它在插入靶平台时更好地得到屏蔽。作为补充方案，靶平台可以具有第二引导元件、特别是导管，该第二引导元件在靶平台中可以设置在第一引导元件下方并且在该第二引导元件中导丝可以被往回引导。
为了便于插入导丝，可以已经有一根金属丝在靶平台下方特别是沿着引导元件设置。然后例如可以通过旋塞将这根金属丝紧固在导丝上。在此，一个另外的卷辊可以设置在屏蔽容器内部或者旁边，可以将转向后的金属丝缠绕在该卷辊上。在此为了卷绕金属丝也可以使用手摇柄或者步进电机。
用于对核反应堆中的滚珠测量系统和/或核素激活系统的至少一个辐射探测器进行校准的方法包括以下步骤：
-准备一个辐射源，该辐射源紧固在一个定位元件上；
-将辐射源插入靶平台内、特别是滚珠测量系统的测量台内的引导元件中，其中该引导元件设置在靶管近旁；
-通过推入或者拉出定位元件使辐射源在引导元件中运动，直到辐射源设置在一个测量位置中为止，在该测量位置中辐射探测器探测辐射源的放射性。
可以借助前述靶平台实施这个方法。
附图说明
由下面对优选的实施方式的说明和由后面的参考的附图获得本发明的另外的优点和特征。附图中：
图1示出了用于核反应堆的滚珠测量系统的本发明测量台；
图2示意性地示出测量台的示例性实施方式的剖视图；
图3示意性地示出本发明测量台中的辐射探测器的剖面；
图4示意性地示出本发明测量台的剖视图；
图5示意性地示出具有一个辐射源的导丝；
图6示意性地示出一个可移动的支承架，其用于支承用于卷绕导丝的卷辊，和
图7示意性地示出本发明测量台的一个另外的实施方式。
具体实施方式
以下以一个用于核反应堆的滚珠测量系统为例对本发明的核心进行说明。然而本发明并不局限于这个实施方式。特别是本发明也能够应用在核反应堆中的核素激活系统上。
图1示出了一个本发明的靶平台、特别是一个构造为用于核反应堆的滚珠测量系统的测量台10的靶平台。
测量台10适合地构造为一个矩形的形状，其中平行于测量台10的纵方向设置有用于接纳经辐射的靶、特别是放射性激活的滚珠的测量管12。在图2中可以看到测量管12。
图2示出了一个示例性测量台10的部分剖面，该测量台包括一个具有多个辐射探测器16的探测器系统14。辐射探测器16在测量管12上方的区域中设置在逐渐变细的通道20的端部上，该通道位于壳体22中。通道20构成一个衰减通道(Ausblendkanal)。测量台10优选具有十个分别带有36个辐射探测器16的测量柱24，其中该测量柱24沿着测量台10的纵方向延伸。然而为了简便起见，在图2中只示出了三个测量柱24，其中只能看到每个测量柱的前部的辐射探测器16。在每个测量柱24的下方分别延伸四个测量管12。
测量台10至少部分由射线防护材料18构成。
在壳体22、特别是通道20与测量管12之间分别设置有一个钢盘26。
为了使新的校准方法成为可能，在测量管12近旁、例如在测量管12下方或者旁边设置有一个引导元件28，如例如在图3中示出的那样。引导元件28例如是导管30。具有已知放射性的辐射源32可以沿着引导元件28、特别是在导管30中运动。辐射源32在图5中与一个定位元件36一起示意性地示出。
引导元件28和辐射源32是校准设备的组成部分。
在图3所示出的实施方式中，引导元件28、特别是导管30具有一个矩形横截面。如果辐射源32具有一个相应矩形的轮廓，那么可以通过这种方式防止辐射源32在导管30中转动，由此校准过程特别可靠。在一个备选的实施方式中，导管30可具有成形为不同的横截面，例如圆形的或者狭槽形的横截面。为了可靠地防止辐射源32转动，引导元件28、特别是导管30可以具有一个导槽。在这种情况中，辐射源32可以具有一个相应的凸起，该凸起嵌入所述导槽中并且这样防止辐射源转动。作为备选方案或者补充方案，辐射源32也可以具有一个导槽，而引导元件28具有一个相应的凸起。
图4示意性地图示出了测量台10的剖视图。在此，示出了一个测量柱24，其中为了简便起见代替每个测量柱的原本36个辐射探测器16仅仅示出了四个辐射探测器16。测量台10可向着一个方向倾斜。
导管30在测量台10的一个端部上、优选在下部端部上具有一个漏斗形开口34。这个开口用作辐射源32的插入辅助工具。定位元件36同样可以具有一个插入辅助工具、例如在导丝38始端上的一个尖杆。
如在图5中示出的那样，辐射源32紧固在定位元件36上。该定位元件36构造为稳定的、配合精确的导丝38。借助定位元件36可以将辐射源32推到需校准的辐射探测器16之下。
如在图4中示出的那样，具有辐射源32的导丝38缠绕在一个卷辊40上。可以要么利用一个手摇柄42，要么利用一个马达驱动卷辊40，以便将辐射源32推入导管30中或者从该导管中拉出。在所示出的实施方式中，经由手摇柄42手动驱动卷辊。作为备选方案，可以经由一个将辐射源32拉出或者推入的步进电机对辐射源32进行定位。可以由操作人员在现场操控步进电机。
也可以考虑全自动校准。一个直接位于测量管12下方的被双轴控制的行驶系统适合于这个实施方式。为此可以利用测量台10下方的已有空间。
在测量台10的一个端部上、特别是在倾斜的测量台的下端部上，卷辊40经由保持件44紧固在测量台10上。为了屏蔽辐射源32，卷辊40支承在一个适当的壳体46中。
在图4所示出的实施方式中，卷辊40永久地紧固在测量台10上。然而根据测量室的大小，当卷辊不需要时，可能需要将卷辊40从测量室中移离。为了这个目的，卷辊40可以设置在一个可移动的支承架48上。在图6中示意性地与一个卷辊40一起示出了一个这样的支承架48。一个可移动的支承架48特别适合于这个情况，因为卷辊40由于必要的屏蔽之故具有一个大的重量。
为了能够将辐射源32定位在辐射探测器16下方的确定的测量位置中，在一个实施方式中可以在导丝38上设置标记。借助该标记，使用者能够识别他是否已经将辐射源32足够程度地推入导管30中并且辐射源32是否位于用于校准的正确位置中。
作为备选方案或者补充方案，在测量台10中可以设置孔50，一个停止元件、例如一个止动销可以插入该孔中。如果应该校准一个辐射探测器16的话，可以在相应的辐射探测器旁边将止动销插入孔50中。然后可以将辐射源32如此程度地推入导管30中，直到辐射源32碰到止动销为止。辐射源32于是位于一个确定的测量位置中。
在一个另外的变型方案中，辐射源32可以设有一个孔52，一个定位销可以经由该孔插入，以便将辐射源32固定在一个测量位置中。在图5中示出了一个这样的孔52。
图7示意性地示出了本发明测量台10的一个另外的实施方式。测量台在两个端部上都具有一个转向辊54，其中一个转向辊54设置在可移动的支承架56的壳体上。通过这种方式可以选择性地将具有辐射源32的导丝38推入或者拉出。在此，辐射源32在插入测量台10中时通过导丝38得到特别好的屏蔽。在这个变型方案中，为了引导辐射源32，引导元件28可以具有一个用于导丝38的第二导管30。
用于校准至少一个用于核反应堆的滚珠测量系统的辐射探测器的方法可以如下进行：
首先，将滚珠测量系统调整到校准程序。将带有卷辊40和辐射源32的壳体46紧固在测量台10的一个端部上、特别是下部端部上。借助漏斗形开口34将具有辐射源32的导丝38插入在第一测量柱24下方的导管30中。
辐射源32具有已知的放射性。
将停止元件、特别是止动销插入第一孔50中并且推动辐射源32直到限位止挡为止，例如借助手摇柄42。通过这种方式直接将辐射源32定位在依然位于测量柱24中的辐射探测器16的下方。也可以在校准开始时置入所有36个止动销，然后可以依次移离这些止动销。这样可以进一步减少对操作者的辐射照射。在一个具有转向辊的结构中，必须将导丝38与测量台10中的附加的金属丝连接，以便拉动导丝38穿过测量台10。
接着可以借助辐射源32的已知的放射性校准第一辐射探测器16。然后依次校准测量柱24中的另外的辐射探测器16。
在校准最后的辐射探测器16之后，将具有辐射源32的导丝38抽回到壳体46中，直到只有导丝38的端部依然从壳体46中伸出为止，并且缠绕到卷辊40上。在这个状态中，辐射源32通过壳体46被屏蔽。
现在可以重新定位卷辊40，使得可以对下一个测量柱24中的辐射探测器16进行校准。
随着最后的测量柱24的完成，校准也结束。可以将卷辊40拆除并收好。
所有上述实施方式同样也可以应用在一个核素激活系统中，在该核素激活系统中在核反应堆的功率运行期间将由放射性核素前体构成的一个或者多个辐射靶装入反应堆芯，在构成医疗可用的放射性核素的情况下进行辐射并将经辐射的靶从反应堆芯中运出。可以在靶平台上使用辐射探测器对经辐射的靶的放射性进行测量，所述靶平台代替滚珠测量系统的上述测量台10。借助辐射探测器也可以在经辐射的、含有所期望的放射性核素的靶与定位靶之间进行区分，该定位靶仅仅用于将辐射靶定位在具有充分中子通量的反应堆芯的区域中和非用于商业目的。于是测量管12一般可以称为靶管。可以将经辐射的靶从靶平台转移到分类站和/或填充站中。
同样可以根据上述方法在核素激活系统的靶平台上进行辐射探测器的校准。
滚珠测量系统和/或核素激活系统可以应用在所有反应堆类型中，特别是应用在压水反应堆和沸水反应堆中以及重水反应堆中、例如坎杜反应堆中。

Claims (16)

1.一种用于处理出自核反应堆的、经辐射的靶的靶平台(10)，其包括：
至少一个靶管(12)，该靶管沿着靶平台(10)延伸并且该靶管构造为用于接纳所述靶，
探测器系统(14)，该探测器系统具有一个或者多个辐射探测器(16)，所述辐射探测器设置在靶管(12)上方，和
校准设备，其用于校准探测器系统(14)中的所述辐射探测器(16)，
其特征在于：校准设备包括引导元件(28)，该引导元件在靶平台(10)中设置在所述至少一个靶管(12)近旁并且此外包括至少一个安装在定位元件(36)上的辐射源(32)，该辐射源(32)构造为，使得该辐射源能够借助定位元件(36)沿着引导元件(28)运动，以便将辐射源(32)定位在每个所述辐射探测器(16)的下方。
2.如权利要求1所述的靶平台(10)，其特征在于：定位元件(36)是导丝(38)，该导丝具有标记，以用于将辐射源(32)设置在确定的位置中。
3.如权利要求1或2所述的靶平台(10)，其特征在于：靶平台(10)具有停止元件，该停止元件能够设置成，使得辐射源(32)碰触在停止元件上。
4.如权利要求1或2所述的靶平台(10)，其特征在于：辐射源(32)具有孔(52)，以将辐射源(32)固定在测量位置中。
5.如权利要求1或2所述的靶平台(10)，其特征在于：引导元件(28)是导管(30)。
6.如权利要求5所述的靶平台(10)，其特征在于：导管(30)具有圆形或者多边形的横截面。
7.如权利要求5所述的靶平台(10)，其特征在于：导管(30)具有漏斗形扩大的开口(43)，以便便于将辐射源(32)插入导管(30)中。
8.如权利要求1或2所述的靶平台(10)，其特征在于：辐射源(32)能够手动地或者借助电机运动。
9.如权利要求2所述的靶平台(10)，其特征在于：导丝(38)能够与辐射源(32)一起缠绕在卷辊(40)上。
10.如权利要求9所述的靶平台(10)，其特征在于：卷辊(40)不可分离或者可分离地紧固在靶平台(10)上。
11.如权利要求1或2所述的靶平台(10)，其特征在于：靶平台(10)具有至少一个转向辊(54)。
12.一种用于在如权利要求1至11中任一项所述的靶平台(10)上对至少一个辐射探测器(16)进行校准的方法，其中该方法包括以下步骤：
-准备辐射源(32)，该辐射源紧固在定位元件(36)上；
-将辐射源(32)插入靶平台(10)内的引导元件(28)中，其中该引导元件(28)设置在靶管(12)近旁；
-通过推入或者拉出定位元件(36)使辐射源(32)在引导元件(28)中运动，直到辐射源(32)设置在一个测量位置中为止，在该测量位置中辐射探测器(16)探测辐射源(32)的放射性。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：通过用于辐射源(32)的停止元件和/或通过定位元件(36)上的一个或者多个标记确定所述测量位置。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于：引导元件(28)是滚珠测量系统的测量台。
15.如权利要求1至11中任一项所述的靶平台(10)在核反应堆中的滚珠测量系统和/或核素激活系统中的应用。
16.如权利要求15所述的应用，其特征在于：核反应堆是压水反应堆、沸水反应堆或者重水反应堆。
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