CN113140346A - 一种用于重水堆生产c-14同位素的靶件 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于公开一种用于重水堆生产C‑14同位素的靶件，包括连接棒和端板，围绕所述连接棒设置有靶筒组件或吸收棒组件，并通过在靶筒组件或吸收棒组件的排列位置的上端和下端通过所述端板进行固定，所述连接棒与上方定位机构相连接并对靶件进行定位；与现有技术相比，通过将靶件放置于重水堆堆芯内，利用热中子的辐照生成C‑14同位素，可实现C‑14同位素的工业化生产，有助于解决C‑14的生产能力，打破国外技术封锁，取得国际同位素交易市场话语权，促进国内生物医药、环保、同位素标记检测等行业的发展，实现本发明的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产C-14同位素的靶件，特别涉及一种用于重水堆生产C-14同位素的靶件。
背景技术
14C是一种纯β放射性同位素，可制成碳的标记化合物进行探测示踪，在农业、工业、医学、生物科学中广泛应用。2009年14C的市场年需求量已达1000-2000Ci，自2010年起，14C放射源供应出现缺口，6年间价格上涨5～10倍；另一方面，14C标记的市场需求日益增大，例如包括中国在内的很多国家开始要求新型药物甚至仿制药品都必须进行14C药代动力学分析。
目前，国际具有工业化生产14C放射源能力的国家主要有：加拿大、俄罗斯和美国。其中，加拿大Chalk River生产堆退役，同位素生产已经停止；俄罗斯MAYAK公司的生产堆产量较低，且主要供应国内市场；美国各大制药公司已联合向能源部申请提高本国14C生产能力，但目前其14C生产规模依然难以扩大。
因此，特别需要一种用于重水堆生产C-14同位素的靶件，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于重水堆生产C-14同位素的靶件，针对现有技术的不足，结构简单，加工制造方便，能够实现C-14同位素的工业化生产。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，包括连接棒和端板，围绕所述连接棒设置有靶筒组件或吸收棒组件，并在靶筒组件或吸收棒组件的排列位置的上端和下端通过所述端板进行固定，所述连接棒与上方定位机构相连接并对靶件进行定位。
在本发明的一个实施例中，所述靶筒组件包括包壳、端塞和靶材，所述包壳与所述端塞焊接构成密封腔室，所述靶材封装于密封腔室内。
在本发明的一个实施例中，所述吸收棒组件包括端塞和吸收体材料，所述吸收体材料呈圆柱状并设置在所述端塞上。
进一步，所述吸收体材料外侧设置有包壳。
在本发明的一个实施例中，所述靶筒组件包括内圈包壳、外圈包壳和端板，所述内圈包壳、外圈包壳和端板构成密封腔，所述密封腔内封装有靶材。
在本发明的一个实施例中，所述吸收棒组件包括内圈包壳、外圈包壳和端板，所述内圈包壳、外圈包壳和端板构成密封腔，所述密封腔内封装有吸收体材料。
在本发明的一个实施例中，所述连接棒从所述端板的中心穿过，所述端板与所述连接棒之间通过包括焊接和螺纹的方式互相连接。
在本发明的一个实施例中，所述靶筒组件或所述吸收棒组件与所述端板之间通过包括焊接、螺纹连接和卡扣式连接的方式互相连接。
在本发明的一个实施例中，所述连接棒的头部设置有钢丝绳，所述连接棒通过钢丝绳与上方定位机构相连接并对靶件进行定位。
在本发明的一个实施例中，所述靶件互相堆叠形成更大的所述靶件。
本发明的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，与现有技术相比，通过将靶件放置于重水堆堆芯内，利用热中子的辐照生成C-14同位素，可实现C-14同位素的工业化生产，有助于解决C-14的生产能力，打破国外技术封锁，取得国际同位素交易市场话语权，促进国内生物医药、环保、同位素标记检测等行业的发展，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本发明的一种形式靶件的结构示意图；
图2为本发明的一种形式靶筒组件的结构示意图；
图3为本发明的一种形式吸收棒组件的结构示意图；
图4为本发明的一种形式靶件堆叠形成长靶件的结构示意图；
图5为本发明的另一种形式靶筒组件或吸收棒组件的结构示意图；
图6为图5的横截面示意图；
图7为本发明的另一种形式靶件堆叠形成长靶件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1至图3所示，本发明的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，包括连接棒1和端板2，围绕连接棒1设置有靶筒组件3或吸收棒组件4，并在靶筒组件3或吸收棒组件4的排列位置的上端和下端通过端板2进行固定，连接棒1与上方定位机构相连接并对靶件进行定位。
靶筒组件3包括包壳31、端塞32和靶材33，包壳31与端塞32焊接构成密封腔室，靶材33封装于密封腔室内。
靶材33可使用含氮元素的固体材料，该材料除含有氮元素外，还可以包含Ca、Ba、Mg、Al、Si等热中子(2200m/s)吸收微观捕获截面不超过1靶恩的元素及其混合物。根据靶材的材料的选择，端塞32和包壳31可以使用接近或完全理论密度的锆和锆基合金、铝和铝基合金、石英玻璃、镍基合金、不锈钢组成的组中选择。
吸收棒组件4包括端塞41、包壳42和吸收体材料43，结构与靶筒组件3相同，对于不需要包壳42的吸收体材料43，吸收体材料43可直接制成圆柱状装于端塞41。
连接棒1从端板2的中心穿过，端板2与连接棒1之间通过包括焊接和螺纹的方式互相连接。
靶筒组件3或吸收棒组件4与端板2之间通过包括焊接、螺纹连接和卡扣式连接的方式互相连接。
连接棒1的头部设置有钢丝绳11，连接棒1通过钢丝绳11与上方定位机构相连接并对靶件进行定位。
所述靶件互相堆叠形成更大的所述靶件。
重水堆中有导向筒、观察孔道两个位置可以放置本发明的用于重水堆生产C-14同位素的靶件进行辐照生产C-14同位素，为使靶筒组件3或吸收棒组件4能够放置于这两个位置，需要根据不同位置的结构设计不同的定位连接结构组成靶件，下面对两个位置的方案分别进行介绍。
(1)导向筒
重水堆导向筒中放置有调节棒组件，调节棒组件可以用于吸收中子调节堆芯反应性。这就要求放置于该位置的靶件在生产C-14同位素的同时还能实现调节棒组件的功能。具体包括两种方案：
实施例1：
如图1所示，本实施例中，本发明的用于重水堆生产C-14同位素的靶件由靶筒组件3或吸收棒组件4、端板2、连接棒1和钢丝绳11组成。靶筒组件3或吸收棒组件4围绕连接棒1呈圆环形排列，并通过上、下两块端板2对排列位置进行固定。靶筒组件3或吸收棒组件4与端板2可通过焊接、螺纹连接、卡扣式连接等多种方式连接。靶筒组件3或吸收棒组件4的数量根据C-14产量需求和对靶件的反应性要求确定，在不需要进行反应性调节的位置可只装载靶筒组件3，不装载吸收棒组件4。连接棒1从端板2中心穿过，端板2与连接棒1可通过焊接、螺纹等方式连接。连接棒1上端可安装钢丝绳11与上方定位机构连接，也可不安装直接通过连接棒1与定位机构连接。
靶筒组件3结构如图2所示，由包壳31、端塞32和靶材33组成，包壳31和两个端塞32焊接构成密封腔室，靶材33封装于腔室内。
吸收棒组件4结构如图3所示，与靶筒组件3类似，包括端塞41、包壳42和吸收体材料43。对于不需要包壳42的吸收体材料43，可直接制成圆柱状装于端塞41上。
根据需要可将本发明的用于重水堆生产C-14同位素的靶件进行串联，形成多个棒束组成的长棒束。(参见图4)
实施例2：
如图5和图6所示，本实施例中，靶筒组件3由包壳34、包壳35和两块端板36构成密封空间，内部封装靶材37构成环形的靶筒组件3；吸收棒组件4由包壳44、包壳45和两块端板46构成密封空间，内部封装吸收体材料47构成环形的吸收棒组件4。环形的靶筒组件3和环形的吸收棒组件4同心排列，通过筋条12连接。内圈环形中心安装连接棒1，连接棒1与端板2可通过焊接、螺纹等方式连接。通过调整尺寸，环形的靶筒组件3和环形的吸收棒组件4位置可相互交换。根据反应性调节的需要，也可不设置环形的吸收棒组件4，环形的靶筒组件3通过筋条12直接与连接棒1连接。
如图7所示，根据需要可将本发明的用于重水堆生产C-14同位素的靶件进行串联，形成多个棒束组成的长棒束。
(2)观察孔
重水堆包含两个观察孔道用于装换料时对堆芯的观察。在两个观察孔道内也可放置本发明的用于重水堆生产C-14同位素的靶件用于C-14同位素的生产。放置于该位置的靶件无需具有调节棒组件的功能，不需要设置吸收棒组件。
实施例3：
如图1和图5所示，其整体结构与实施例1和2类似，但不包含吸收棒组件。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，包括连接棒和端板，围绕所述连接棒设置有靶筒组件或吸收棒组件，并在靶筒组件或吸收棒组件的排列位置的上端和下端通过所述端板进行固定，所述连接棒与上方定位机构相连接并对靶件进行定位。
2.如权利要求1所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述靶筒组件包括包壳、端塞和靶材，所述包壳与所述端塞焊接构成密封腔室，所述靶材封装于密封腔室内。
3.如权利要求1所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述吸收棒组件包括端塞和吸收体材料，所述吸收体材料呈圆柱状并设置在所述端塞上。
4.如权利要求3所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述吸收体材料外侧设置有包壳。
5.如权利要求1所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述靶筒组件包括内圈包壳、外圈包壳和端板，所述内圈包壳、外圈包壳和端板构成密封腔，所述密封腔内封装有靶材。
6.如权利要求1所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述吸收棒组件包括内圈包壳、外圈包壳和端板，所述内圈包壳、外圈包壳和端板构成密封腔，所述密封腔内封装有吸收体材料。
7.如权利要求1所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述连接棒从所述端板的中心穿过，所述端板与所述连接棒之间通过包括焊接和螺纹的方式互相连接。
8.如权利要求1所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述靶筒组件或所述吸收棒组件与所述端板之间通过包括焊接、螺纹连接和卡扣式连接的方式互相连接。
9.如权利要求1所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述连接棒的头部设置有钢丝绳，所述连接棒通过钢丝绳与上方定位机构相连接并对靶件进行定位。
10.如权利要求1所述的用于重水堆生产C-14同位素的靶件，其特征在于，所述靶件互相堆叠形成更大的所述靶件。
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