CN112334994A - 药筒以及药筒在放射性同位素生产方法中的使用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用作辐照靶(10)的药筒，其中，药筒包括壳体(12)和包括在所述壳体中的密封安瓿(14)，其中，安瓿(14)包含在被中子通量活化时转换成放射性同位素的母体材料(16)，并且其中，安瓿(14)借助于减震材料(24)保持在所述壳体(12)内。药筒在重水核反应堆的慢化器(104)中生产放射性同位素的方法中用作辐照靶(10)。

Description

药筒以及药筒在放射性同位素生产方法中的使用

【技术领域】

本发明致力于用作辐照靶的药筒(cartridge)和使用所述药筒在重水型核电站中生产放射性同位素的方法。

【背景技术】

放射性同位素用于各种技术和科学领域、以及医学目的。通常，在研究用反应堆或回旋加速器中生产放射性同位素。然而，由于用于放射性同位素的商业生产的设施的数量已经是有限的并且预期减少，因此期望提供另选的生产场所。

WO 2016/207054A1公开了一种使用重水型核电站生产放射性同位素的方法。该方法包括：通过双壁导管将靶插入重水反应堆的重水慢化器中，该双壁导管布置在重水反应堆的端口上，诸如反应性机构甲板中的观察口或中子通量监测管(备用)。重水反应堆操作为辐照靶，以将所述靶转换成放射性同位素。该方法然后包括：使用气动驱动系统经由反应性机构甲板从重水反应堆的慢化器取出放射性同位素。

WO 2016/173664A1示出了一种使用商用核反应堆的至少一个仪表管系统在核反应堆中从辐照靶生产放射性同位素的方法。将辐照靶和仿真靶插入仪表指中，并且通过将辐照靶暴露于核反应堆堆芯中的中子通量来活化辐照靶，以形成期望的放射性同位素。仿真靶将辐照靶保持在反应堆堆芯中的预定轴向位置处，该预定轴向位置对应于足以将辐照靶转换成放射性同位素的预计算中子通量密度。将仿真靶与活化的辐照靶分离的步骤包括：将仿真靶和/或活化的辐照靶暴露于磁场，以将仿真靶或活化的辐照靶二者之一保持在仪表管系统中，并从仪表管系统释放活化的辐照靶或仿真靶中的另一个。

WO 2017/012655A1公开了一种用于从核反应堆的仪表管系统中采集活化的辐照靶的方法。该方法包括以下步骤：将仪表管系统联接到排出管，该排出管具有顶点、出口以及处于顶点与出口之间的锁元件；将活化的辐照靶从仪表管系统传递到排出管中，并借助于锁元件阻止活化的辐照靶移出排出管；在排出管中将预定量的活化的辐照靶与另一量的靶分离；将出口联接到储存容器，并且释放锁元件，以在重力作用下将预定量的活化的辐照靶传递到储存容器中；其中，所述分离步骤包括：使预定量的活化的辐照靶通过顶点，并借助于顶点将其它量的靶保持在排出管中。

US 2013/0177118A1公开了一种系统，该系统允许在核反应堆中对辐照靶进行辐照并以可采集的构造存放，而没有直接的人为交互作用或生产能量的活动的中断。该系统包括储存期望生产的同位素以便处理和/或装运的可进入端点。设置了基于靶特性与多个储存桶一起使用的桶管。一个或多个止动件可以在期望的位置处插入桶管中，以分离出一定数量的辐照靶。在特定实施方式中，在距离d处设置两个止动件，该距离d对应于在示例实施方式系统中使用的导球的长度。然后，导球可以经由重力或气动力从桶管中排空到单独的桶或其它设施中。

US 2013/0170927A1公开了用于在操作商用核反应堆的仪表管中生产放射性同位素的设备和方法。在操作期间将辐照靶插入仪表管中和从仪表管中取出，并将辐照靶转换成放射性同位素。采集站可位于进入受限区域的外部，以允许在核电站操作期间进入以便再填充或采集靶。采集桶和/或桶管可以配备有靶计数器，该靶计数器对移动到采集桶中的辐照靶的特性进行计数或测量。例如，靶计数器可以使用能够对各个辐照靶进行计数的光学或磁性计数器来对进入采集桶中的分立的辐照靶的数量进行计数。

US 2013/0315361A1涉及用于在操作商用核反应堆的多个仪表管中生产放射性同位素的设备和方法。在核反应堆的操作期间，将辐照靶插入多个仪表管中和从多个仪表管中取出辐照靶，并且将辐照靶转换成放射性同位素。定位辐照靶用于将其它辐照靶适当地定位在核堆芯内或附近的期望位置处。由于定位靶的标记或物理(磁)特性，可以从采集桶中挑选出定位靶。

US 2013/077725A1公开了一种辐照靶封装组件，该辐照靶封装组件包括容器、布置在容器中的至少一个第一辐照靶、布置在容器中的至少一个第二辐照靶，以及被构造为将第一辐照靶定位为比第二辐照靶更靠近容器的轴向中心的定位结构。

EP2242062A2致力于一种用于保持、辐照并洗脱材料的小容器(1)。该小容器可包括具有第一端区域、第二端区域以及中间区域的多径管。在端区域中设置有垫圈和过滤器，并且端区域可以使用各种方法和材料密封，其中端盖压配合到端区域中。中间区域被设计为储存将由中子通量源辐照的材料。小容器部件可由具有低核截面的材料制成，使得小容器可在执行辐照步骤之后安全地处理。小容器还被设计为具有作为洗脱和辐照柱的对称构造，使得在执行辐照步骤之后，同一小容器可以用于洗脱小容器的中间区域内的材料。

虽然存在用于在电力运行期间在商用核反应堆中生产放射性同位素的各种建议，但是所有提出的解决方案都需要对反应堆设计进行昂贵的修改。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种用于在重水反应堆的重水慢化器中生产的放射性同位素的处理和采集系统，该系统允许容易地处理辐照靶，并且可以随后安装到现有反应堆结构中。

为了解决该目的，本发明提供了一种用作辐照靶的药筒，其中，该药筒包括壳体和包括在所述壳体中的密封安瓿，并且该安瓿包含在被中子通量活化时转换成放射性同位素的母体材料，并且其中，该安瓿借助于减震材料保持在所述壳体内。

本发明还提供了一种使用如上的药筒形式的辐照靶在重水核反应堆中生产放射性同位素的方法，其中，方法包括以下步骤：

设置至少一个穿过核反应堆的堆芯中的慢化器的导管；

将一个或多个辐照靶插入导管中，并通过将辐照靶暴露于核反应堆的慢化器中的中子通量来活化辐照靶，并将辐照靶中的母体材料转换成放射性同位素，以形成一个或多个活化的辐照靶；

从导管取回活化的辐照靶；以及

将一个或多个活化的辐照靶排出到储存容器中；

其中，将一个或多个辐照靶插入导管中以及从所述导管取回一个或多个活化的辐照靶的步骤使用气动驱动系统来进行，并且其中，将辐照靶排出到储存容器中的步骤包括：分离所述一个或多个活化的辐照靶的一部分，并且仅将所述一个或多个辐照靶的所述部分排出到储存容器中。

发明人发现，当用于在电力运行期间生产放射性同位素时，由于较少的受限空间要求，商用重水反应堆(诸如CANDU反应堆)的观察口、中子通量监测管(备用)或另一备用口提供了优于其他商用核反应堆的仪表系统的优点。特别地，包括双壁管布置的导管可安装在观察口或其它备用口中，并用于经由气动系统将辐照靶输送到重水反应堆的重水慢化器和从其取回辐照靶。优选地，导管安装在观察口中，并且包括用于运输药筒的透气的止动件，其中，止动件位于重水慢化器内的区域处，在该区域中，中子通量足以实现靶的最佳活化。导管可以以气密的方式密封到观察口中的套管轴承。另外，重水反应堆的慢化器中的靶的活化使得能够使用比用于插入其它核电站的反应堆堆芯中的材料对温度更不敏感的材料。

根据本发明，辐照靶被设计为运输药筒的形式。药筒适于与由制药工业提供的普通玻璃安瓿一起用于处理用于医疗目的放射性同位素。药筒内的减震材料保证药筒内的密封安瓿能够承受在使用气动运输系统将辐照靶输送到重水慢化器和从其取回辐照靶期间的载荷。

由此，放射性同位素的母体材料可以在药筒内被活化，而不需要形成为陶瓷球或圆柱体。因此，制药工业可以继续使用其质量认证的过程，而不需要任何另外的修正。在核电站中，不必遵守额外的制药规定，因为放射性同位素总是密封在安瓿中。不会发生靶的污染。由于操作错误而释放游离的放射性同位素实际上也是不可能的。靶活化的成本降低，并且在活化之后，活化的靶可以直接从反应堆堆芯运输到储存容器中而不使用热室。

气动运输系统可以被设计为将药筒直接运输到储存容器中。这意味着不需要热室等中的另外包装步骤。优选地，运输系统包括运输管和气体管，它们从反应堆堆芯或慢化器直接延伸到排出单元。运输系统的排出单元适于提供活化的靶的分配。这允许安全地处理和控制转移到储存容器中的靶的数量。

优选地，辐射检测器安装在运输系统的排出单元上，以测量在靶的弹出和记录期间的活性。排出单元还包括允许被活化靶的受控弹出的某些锁和阀布置。

在优选实施方式中，药筒或辐照靶的壳体由塑料材料制成，该塑料材料优选地从由聚乙烯、聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯、聚酰胺、聚碳酸酯或聚丙烯构成的组中选择。优选的塑料材料是聚乙烯和PEEK。然而，应当理解，容器的材料不限于塑料，而是可以由反应堆操作员发现适合插入到堆芯中的任何其它材料制成。

优选地，药筒包括铍内衬或涂层，该铍内衬或涂层允许中子的额外慢化或倍增。

更优选地，安瓿是密封的玻璃安瓿，但可由制药工业所提供的任何其它材料制成，以封装医用放射性同位素。

减震材料优选地包括隔离材料的填料，更优选地为泡沫或纤维材料，并且特别地是膨胀聚苯乙烯泡沫、脲醛泡沫、聚氨酯泡沫、橡胶泡沫、玻璃棉、矿物棉、纤维素纤维以及其它天然纤维、玻璃纤维填料或其组合。优选的隔离材料是聚苯乙烯泡沫和矿物棉或玻璃棉。

减震材料还可以包括由弹性材料制成的柔性结构，该柔性结构定位为与安瓿的相对端相邻。优选地，柔性结构设有用于接收安瓿的前端或后端的中心孔。由此，安瓿由隔离材料安全地包裹和/或由柔性结构固定在适当的位置，使得在经由气动系统运输期间不会对安瓿造成损坏。

根据另外的优选实施方式，药筒还包括磁性材料或涂层。设置磁性药筒可以便于放射性同位素生成系统的排出单元中的分配操作。

优选地，药筒的壳体具有第一部分和第二部分，该第一部分和第二部分优选地通过布置在第一壳体部分和第二壳体部分上的配合的内螺纹和外螺纹来可拆卸地彼此附接。这将允许容易地处理和取出包括放射性同位素的安瓿。另选地，壳体的第一部分和第二部分可以插在一起，并且仅通过摩擦牢固地保持到彼此。

在重水核反应堆中生产放射性同位素的方法中，排出活化的辐照靶的步骤优选包括：将至少一个活化的靶、更优选地为确切地一个活化的辐照靶保持在锁机构内，以使该至少一个靶、优选地该一个靶与其余的靶分离，并将该至少一个靶、优选地该一个靶弹出到储存容器中。

进一步地，将活化的辐照靶排出的步骤优选包括：使用辐射检测器来确定在锁机构中是否存在活化的辐照靶，并控制锁机构的操作。

【附图说明】

下面参考以下附图描述本发明，附图中：

图1示出了根据本发明的用作辐照靶的药筒的示意图；

图2示出了在本发明中使用的放射性同位素生产系统的示意图；以及

图3示出了在本发明中使用的放射性同位素生产系统的排出单元的示意图。

【具体实施方式】

参考图1，用作辐照靶10的药筒包括壳体12和包括在所述壳体12中的密封安瓿14。壳体12由反应堆操作员认为适合插入堆芯中的材料制成。优选地，该材料是中子慢化的且非中子吸收的，更优选地是塑料材料。安瓿14包含母体材料16，该母体材料在被中子通量活化时转换成放射性同位素。

壳体12具有第一部分18和第二部分20，它们设有配合螺纹，使得第一壳体部分18和第二壳体部分20可以彼此螺纹连接。螺纹可插入到可以是磁性的环22中，或者环22可设有内螺纹，该内螺纹与设置在第一壳体部分18和第二壳体部分20上的配合外螺纹接合。因此，壳体12可容易地打开和关闭以插入或取出包括母体材料16或放射性同位素的安瓿14。另选地，壳体12的第一部分18和第二部分20中的一个可以设置有突出部分(未示出)，该突出部分的外径略小于或对应于第一壳体部分18或第二壳体部分20中的另一个的内径。然后可以将壳体部分18、20插在一起，并仅通过摩擦牢固地保持到彼此。优选地，突出部分是锥形的，使得便于插入到另一个壳体部分中。磁环22也可以附接到突出部分。

壳体12优选由适于承受重水反应堆的慢化器中的条件的塑料材料制成。塑料材料的示例是聚乙烯、聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯、聚酰胺、聚碳酸酯或聚丙烯。优选地，壳体12由聚乙烯或PEEK制成。另外，壳体12可以设置有铍内衬或涂层，该铍内衬或涂层允许中子的额外慢化或倍增。

在图1所示的实施方式中，安瓿14是密封的玻璃安瓿。然而，应当理解，安瓿14的材料不限于玻璃，而是可由任何其它材料制成并以制药工业发现适于封装医疗放射性同位素的任何其它形状设置。

安瓿14借助于包围安瓿14的减震材料24保持在壳体12内。减震材料24优选包括隔离材料的填料，更优选地为泡沫或纤维材料。减震材料24的示例是聚苯乙烯泡沫、尿素泡沫、脲醛泡沫、聚氨酯泡沫、橡胶泡沫、诸如玻璃棉、矿物棉和玻璃纤维填料的合成纤维、诸如纤维素纤维、棉纤维和稻壳的天然纤维、或它们的组合。优选的隔离材料是聚苯乙烯泡沫和矿物棉或玻璃棉。

另选地，或者除了包围安瓿14的隔离材料之外，减震材料24还可以包括由弹性材料制成的柔性结构26，该柔性结构被定位为与安瓿14的相对端面28、30相邻。柔性结构26固定在壳体12中的相对端处，并设有用于接收安瓿14的前端28或后端30的中心孔32。由此，安瓿14由隔离材料安全地包裹和/或由柔性结构26固定在适当的位置，使得在经由气动系统运输或反应堆堆芯中的活化期间不会对安瓿14造成损坏。

上述药筒在重水核反应堆中生产放射性同位素的方法中用作辐照靶10。药筒具有带有圆形端面的基本上圆柱的形状，以便于在放射性同位素生产系统的导管中运输。为了便于以曲线运输，药筒在两侧配备有圆周带。用作辐照靶的药筒的典型尺寸为约70-90mm的长度和10-15mm的外径。安瓿14优选具有约40-60mm的长度和约6-10mm的外径。药筒的尺寸被选择为使得安瓿14可以安全地保持在药筒内，并且药筒可以穿过反应堆堆芯中的导管。

参考图2，在电力运行期间在商用重水反应堆中生产放射性同位素的系统100通常包括：

导管102，该导管穿过重水核反应堆的排管式堆容器106中的慢化器104，其中，导管102被构造为允许将辐照靶10插入导管102中和从其中取出；

靶运输系统108，该靶运输系统被构造为将辐照靶10插入到导管102中，并将辐照靶10从导管102中驱动出来，其中，该运输系统包括：运输管110和连接到导管102的气体管112；气源114，该气源用于经由气动作用将辐照靶10驱动到运输管110和导管102中以及从其中驱动出来；以及排气系统116，该排气系统将运输气体从运输系统108中排出；

靶排出单元118，该靶排出单元被构造为从导管102取回辐照靶10，并包括用于将辐照靶10彼此分离并将辐照靶10弹出到储存容器120中的分离器布置(图3)；以及

运输系统控制单元122，该运输系统控制单元连结到放射性同位素生产系统的部件，用于控制靶运输系统108和靶排出单元118的操作，并且还可以被配置为基于由堆芯监测系统提供的核反应堆的实际状态来计算用于辐照靶10的辐照时间。

运输管110可以设置有诸如磁锁124的止动件，用于限定反应堆堆芯外部的辐照靶10的衰变位置。

图3中更详细地示出了靶排出单元118。排出管126例如借助于螺纹连接而附接到运输管110。由此，靶排出单元118可以被取出并被靶填充装置(未示出)替换。填充装置可以是便携式的，并且根据需要附接到运输管110，用于将辐照靶10送到运输管110中。然后，包括具有可商购配件的标准可商购气动罐的气源114可连接到运输管110，并用于将气体供应到运输管110中，以确保辐照靶10完全插入。

当从反应堆堆芯朝向靶排出单元118的出口132观察时，第一锁元件128布置在辐射检测器130上游的排出管126处。优选地，第一锁元件128是磁体或螺线管或磁性操作的锁元件，并且最优选地，第一磁体或螺线管可沿着排出管126的纵轴移动。磁体或螺线管被构造为将磁性辐照靶10保持和保留在排出管126中。如果非磁性辐照靶10用于生产放射性同位素，则磁体可由机械锁元件代替，诸如弹簧加载或气动操作的锁元件。

第二锁元件134布置在第一锁元件128和辐射检测器130的下游的排出管126处。第二锁元件134被构造为阻止辐照靶10从排出管126流出进入储存容器120中。优选地，第二锁元件134包括磁锁，该磁锁包括诸如销136的保持装置，该保持装置与排出管126交叉，使得辐照靶10保持在排出管126中，直到磁锁被启动为止。另选地，第二锁元件134可以是机械锁元件，诸如弹簧加载或气动操作的锁元件。

第一锁元件128和第二锁元件134被布置为彼此相距一定距离，使得预定量的辐照靶保持在第一锁元件128与第二锁元件134之间。优选地，预定量对应于确切地一个辐照靶10。由此，第一锁元件128与第二锁元件134构成用于辐照靶10的分离布置。

第一锁元件128与第二锁元件134可由运输系统控制单元122响应于辐射检测器130确定在第一锁元件128与第二锁元件134之间是否存在一个或多个辐照靶10来远程控制，使得实现辐照靶10的自动和快速处理。

如图3进一步所示，马达阀138布置为接近排出管126的出口132，使得排出管126可以选择性地打开和关闭以进行靶弹出。出口132可拆卸地连接到储存容器120，以接收从排出管126弹出的选定数量的辐照靶10。

供气管140在马达阀138上游且在包括第一锁元件128和第二锁元件134的分离布置下游附接到排出管126。供气管140连结到靶运输系统的阀组142和用于加压气体(诸如氮气或空气)的气源114，使得加压气体可以供应到用于将辐照靶10插入反应堆堆芯中的导管102中的运输管110，或者供应到用于从导管102取回活化的辐照靶10和/或将靶运输到靶排出单元118中的气体管112。如箭头144指示的剩余气体经由排气系统116从靶排出单元118排出。

供气管140还可包括泄漏检测器和/或压力检测器146，以便使得能够借助于运输系统控制单元122控制气动运输系统。

重水型核电站，特别是CANDU加压重水反应堆，在宽的共振范围内具有非常高的热中子通量和高水平的超热中子通量，共振能够利用中子捕获来活化非铀基靶。这种中子捕获显著减少了为获得放射性同位素而生产的废物，并且具有生产大量放射性同位素(诸如Mo-99)以在老化研究反应堆退役时替代它们的生产的能力。

本公开提供了将靶插入重水型核电站中和从其取回靶的系统和方法，其可以在核电站的运行期间进行而不会对操作风险产生显著影响。将导管102设置到慢化器104中，即在主冷却剂回路的压力管之外并与燃料棒束分开的区域。

CANDU加压重水反应堆的详细描述在WO2016/207054A1中找到，以引证的方式将该专利申请并入本文。典型的重水反应堆组件具有单独的压力边界，这些压力边界被分类为容纳燃料的主冷却回路(未示出)、作为单独系统的使中子减慢的慢化器104，该慢化器与主冷却回路和提供辐射屏蔽并支撑主冷却回路燃料通道的端屏蔽件隔离。

再次参考图2，慢化器部件包括排管式堆容器106和流入和流出排管式堆容器106内部体积的重水慢化器104。观察口150从反应性机构甲板152延伸到排管式堆容器106，并借助于排管式堆容器喷嘴(未示出)固定到排管式堆容器106。观察口150在周期性检查期间用于监测反应堆在暴露于不同水平的中子通量的两个区域处的腐蚀和磨损。现有的套管154在观察口150中处于适当的位置，以允许插入和附接用于放射性同位素生产的导管102。

虽然本说明书涉及反应性机构甲板152中包括的观察口150，但是应当理解，在本发明中也可以使用排管式堆容器106中的其它水平或竖直延伸的备用口。

用于放射性同位素生产的导管102包括双壁管布置，该双壁管布置限定内靶管156和与内靶管156分开并围绕内靶管的外压力边界管158。在反应性机构甲板152中的观察口150处，例如借助于分配器(未示出)，靶管156连接到运输管110，并且压力边界管158连接到靶运输系统108的气体管112。导管102可由锆合金或不锈钢形成。

辐照靶10经由气动作用通过运输管110插入内靶管156中，并借助于内靶管156的下部中的透气止动件160保持在反应堆堆芯中的适当位置。透气止动件160位于慢化器104的具有高中子通量的区域中，以确保在合理的时间内活化靶。导管102的底部具有引导尖端162，该引导尖端允许借助于定位器164定位在排管式堆容器106内。导管102的长度可以是大约14米，直径是8到10厘米。

通过气动压力向下推动靶直到它们通过撞击透气止动件160而停止在内靶管156的底部处为止，辐照靶向下通过运输管110进入观察口150并进入内靶管156中。止动件160具有间隙，这些间隙允许气动压力容易地沿向上和向下方向穿过止动件160。在活化期之后，通过沿着压力边界管158向下对气体管112施加气动压力来反转气动压力，该气动压力然后从底部回到内靶管156上，经过透气止动件160，并推动活化的靶10通过内靶管156，向上并出来进入运输管110。

可以理解，靶10的外径限定了具有间隙以允许靶容易移动的内靶管156的内径。内靶管156的外径又限定了压力边界管158的内径，在内靶管156与压力边界管158之间存在径向间隙，以允许气体在内靶管156与压力边界管158之间沿轴向向下流动。在优选实施方式中，导管102本身可形成压力边界管158。

在本发明的方法中，如上定义的药筒用作辐照靶10，用于在重水核反应堆中生产放射性同位素。

根据该方法，将一个或多个辐照靶10插入导管102中，并通过将辐照靶10暴露于中子通量并将辐照靶10中的母体材料16转换成放射性同位素而在核反应堆的慢化器104中活化辐照靶，以形成一个或多个活化的辐照靶10。然后将活化的辐照靶10从导管102中取回并排出到储存容器120中，该储存容器可以是用于放射性材料的可商购装运烧瓶。

将一个或多个辐照靶10插入导管102中以及从所述导管102取回一个或多个活化的辐照靶10的步骤使用包括气源114的气动驱动系统来进行，并且将辐照靶10排出到储存容器120中的步骤包括：分离所述一个或多个活化的辐照靶10的一部分，并且仅将所述一个或多个辐照靶10的所述部分排出到储存容器120中。

为了操作放射性同位素生产系统，将包括用于放射性同位素的母体材料16的一个或多个药筒经由连接到运输管110的填充装置(未示出)转移到反应堆堆芯中。从气源114向运输管110供应加压气体，诸如氮气或空气，使得药筒从运输管110通过导管102中的内靶管156，直到它们撞击透气止动件160为止。在优选的实施方式中，靶排出单元118连接到运输管110，并且用于经由供气管140供应加压气体。排出空气可以通过气体管112逸出到连接到靶排出单元118和/或气体管112的排气系统116中。

药筒一到达反应堆堆芯(鼓风时间结束)，系统就在没有压力的情况下运行。然后在重水慢化器104中活化辐照靶10。

如果母体材料16是Mo-98，则将该材料转换成Mo-99所需的活化时间约为一周。也可使用其它母体材料16，但将需要不同的活化时间。例如，镥-177(Lu-177)可以由镱-176(Yb-176)生产。

在已经经过活化期之后，通过气体管112供应运输气体，以便从反应堆堆芯取回活化的靶10，并经由运输管110将它们从内靶管156运输出来到达靶排出单元118。气体压力经由围绕内靶管156的压力边界管158和透气止动件160到达药筒。

然后，可以将这些药筒向上运送到布置在运输管110处的磁锁124，该磁锁限定了用于被活化的放射性同位素的衰变位置。磁锁124可以关闭以提供用于活化的靶10的停止。根据生产的放射性同位素，活化的靶10可选地在衰变位置处停留预定时间，例如24小时，直到短寿放射性核素分解为止。

在已经经过衰变期之后，再次启动通过气体管112进行的气体供应，并且通过气动作用将活化的靶10运送到靶排出单元118中。此时，马达阀138和第二锁元件134处于关闭位置，使得没有被活化的靶10能够经过出口132。

辐射传感器130检测到达第二锁元件134的活化的靶10。

然后，系统在没有压力的情况下运行，并且将第二锁元件134操作为进入关闭位置，并在第一锁元件128和第二锁元件134之间保持预定量的活化靶10。由此，在第一锁元件128上游的药筒或活化的靶10被阻止，并且不能越过第一锁元件128，并且该数量的活化靶10与在第一锁元件128上游的其余活化靶10分开。在优选实施方式中，活化的靶10的数量对应于确切地一个靶或药筒。

然后，打开排出单元118处的马达阀138，并且将第二锁元件134驱动到打开位置，使得药筒或活化的靶10可以通过出口132并在重力作用下滑入储存容器120中。

辐射检测器130示出药筒不再处于排出管126中。

然后，关闭第二锁元件134，并且打开第一锁元件128，以允许下一数量的活化靶10滑入第一锁元件128与第二锁元件134之间的空间中。然后，通过关闭第一锁元件128并将分离的靶弹出到储存容器120中来重复排出过程。

一旦储存容器120的储存容量耗尽，或者期望数量的活化靶10被装载到储存容器120中，就关闭马达阀138和第二锁元件134。第一锁元件128已经处于关闭位置，使得分离布置被停用。

辐射检测器130示出在第一锁元件128与第二锁元件134之间的排出管126中没有药筒。然后，通过在排出管126处借助供气管140供应气体，将布置在第一锁元件128上游的剩余药筒5吹向反应堆堆芯，直到它们在衰变位置处撞击闭合的磁性止动件124为止。活化的靶10被保持在衰变位置处，以使操作员在储存容器120处的剂量最小化。

然后，可以取出填充有活化的靶10的储存容器120，并用新的空容器120替换。装满的储存容器120可以直接准备装运给客户，而不需要另外处理。然后重复排出过程以弹出下一预定数量的药筒。

放射性核素生产系统可以安装在具有常规仪表备用口或观察口150的任何重水核电站中。使用如上所定义的药筒，活化的辐照靶10不需要额外的处理。相反，密封的安瓿14或由制药工业直接提供的其它封装可包括在药筒中。

在前面的说明书中，已经参考具体的示例性实施方式及其示例描述了本发明。然而，很明显，在不偏离如所附权利要求所阐述的本发明的更宽范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (14)

1.一种用作辐照靶的药筒，其中，所述药筒包括壳体和包括在所述壳体中的密封安瓿，其中，所述安瓿包含在被中子通量活化时转换成放射性同位素的母体材料，并且其中，该安瓿借助于减震材料保持在所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的药筒，其中，所述壳体由塑料材料制成，该塑料材料优选地为选自由聚乙烯、聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯、聚酰胺、聚碳酸酯或聚丙烯构成的组的塑料材料，更优选地为聚乙烯或PEEK。

3.根据权利要求1或2所述的药筒，其中，所述药筒包括铍内衬或涂层。

4.根据前述权利要求中任一所述的药筒，其中，所述安瓿是密封的玻璃安瓿。

5.根据前述权利要求中任一所述的药筒，其中，所述减震材料包括隔离材料，优选地为泡沫或纤维材料。

6.根据权利要求5所述的药筒，其中，所述隔离材料包括膨胀聚苯乙烯泡沫、脲醛泡沫、聚氨酯泡沫、橡胶泡沫、玻璃棉、矿物棉、纤维素纤维以及其它天然纤维、玻璃纤维填料或其组合。

7.根据前述权利要求中任一所述的药筒，其中，所述减震材料包括由弹性材料制成的柔性结构，该柔性结构定位为与所述安瓿的相对端相邻。

8.根据权利要求7所述的药筒，其中，所述柔性结构设有用于接收所述安瓿的前端或后端的中心孔。

9.根据前述权利要求中任一所述的药筒，其中，所述药筒还包括磁性材料或涂层。

10.根据前述权利要求中任一所述的药筒，其中，所述壳体具有可拆卸地附接到彼此的第一部分和第二部分。

11.一种从辐照靶在重水核反应堆中生产放射性同位素的方法，其中，所述辐照靶设置为根据权利要求1至10中任意一项所述的药筒的形式，其中，所述方法包括以下步骤：

设置至少一个穿过所述核反应堆的所述堆芯中的慢化器的导管；

将一个或多个所述辐照靶插入所述导管中，并通过将所述辐照靶暴露于所述核反应堆的所述慢化器中的中子通量来活化所述辐照靶，并将所述辐照靶中的所述母体材料转换成放射性同位素，以形成一个或多个活化的辐照靶；

从所述导管取回所述活化的辐照靶；以及

将所述一个或多个活化的辐照靶排出到储存容器中；

其中，将所述一个或多个辐照靶插入所述导管中以及从所述导管取回所述一个或多个活化的辐照靶的所述步骤使用气动驱动系统来进行，并且其中，将所述辐照靶排出到所述储存容器中的所述步骤包括：分离所述一个或多个活化的辐照靶的一部分，并且仅将所述一个或多个辐照靶的所述部分排出到所述储存容器中。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，排出所述活化的辐照靶的所述步骤包括：将至少一个所述活化的靶、更优选地为确切地一个活化的辐照靶保持在分离布置中，以使所述至少一个靶、优选地所述一个靶与其余的所述靶分离，并将所述至少一个靶、优选地所述一个靶弹出到所述储存容器中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述分离布置包括彼此以预定距离布置的第一锁元件和第二锁元件，其中，所述第一锁元件和所述第二锁元件选自磁体或螺线管、磁性操作锁、气动操作锁和/或机械操作锁。

14.根据权利要求11至13中任一所述的方法，其中，在所述排出单元上安装辐射检测器，并且其中，排出所述活化的辐照靶的所述步骤包括：借助于所述辐射检测器来确定所述分离布置中是否存在活化的辐照靶。

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