CN113892152B - 从核反应堆和放射性核素生成系统中移除辐照靶的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种辐照靶移除系统包括至少一个存储容器(34)，用于接收来自核反应堆的仪表管系统(12)的活化辐照靶(16)；排出管(30)，包括第一排出管段(38)、第二排出管段(40)以及第一排出管段和第二排出管段(38、40)的连接部；以及连接到第一排出管段(38)的加压气体供应装置(52)，用于加压排出管(30)。第二排出管段(40)与仪表管系统(12)相连，其中第一排出管段(38)包括分配到存储容器(34)的出口(32)；第一锁定元件(36)，用于阻止活化辐照靶(16)向存储容器(34)移动，其中第一锁定元件(36)位于出口(32)和连接部之间；以及位于所述第一锁定元件(36)和连接部之间的至少一个开口(46)，其中加压气体供应装置(52)与至少一个开口(46)连接。进一步，显示了放射性同位素生成系统、排出管和用于从核反应堆的仪表管系统中移除活化辐照靶的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种从商业核反应堆和放射性核素生成系统中移除辐照靶的系统和方法。
背景技术
放射性核素被用于各种技术和科学领域，以及医疗目的。通常情况下，放射性核素是在研究反应堆或回旋加速器中产生的。然而，由于用于放射性核素商业生产的设施数量已经很有限，而且预计还会减少，因此希望提供替代的生产场所。
商业核反应堆堆芯中的中子通量密度尤其是通过将固体球形探头引入穿过反应堆堆芯的仪表管来测量的。因此，建议商业核反应堆的仪表管应被用于生产放射性核素。
EP 2 093 773 A2提出，通常用于容纳中子探测器的现有仪表管系统可用于在商业核反应堆的正常运行期间产生放射性核素。特别是，球形辐照靶被线性地推入并移出延伸到反应堆堆芯的仪表指。根据反应堆堆芯的轴向中子通量特征，确定在反应堆堆芯中的靶的最佳位置和曝光时间。驱动齿轮系统被用来移动和保持仪表管系统中的辐照靶。
由于从仪表管系统中取回的活化辐照靶的活性很高，并且由于反应堆安全壳内的空间有限，活化靶很难处理。特别是，包括放射性核素的活化靶必须被装入并储存在设有重度辐射屏蔽的容器中。可移动堆芯内探头(TIP)系统和/或气动小球测量系统(AMS)的舱室没有任何结构来包装和运输这些重型容器。在反应堆安全壳中提供额外的水闸来处理活化靶和屏蔽容器也将非常昂贵。
WO 2016/173664 A1描述了一种辐照靶处理系统，用于将辐照靶插入核反应堆堆芯的仪表管和从核反应堆堆芯的仪表管中取回辐照靶。该靶处理系统包括靶取回系统、靶插入系统和运输气体供应装置，它们被安装在可移动的支架上。靶取回系统包括排出管，该排出管具有锁定元件，用于阻止辐照靶移动到出口。排出管被形成为倒U型，形成排出管的顶点、第一段及第二段。锁定元件阻止活化辐照靶在第一排出管段中的移动。出口包括与第一气体供应管和球形阀相连的气体入口，该气体入口将出口与存储容器和外部排放系统相连。靶处理系统包括至少一个可移动的磁体，在两类靶的磁性不同的情况下，该磁体可以区分辐照靶和定位靶。
WO 2017/012655 A1描述了一种从核反应堆的辐照靶中生产放射性核素的方法，该方法使用商业核反应堆的至少一个仪表管系统。辐照靶和假靶被插入仪表指，辐照靶通过暴露于核反应堆堆芯中的中子通量而被激活，从而形成所需的放射性核素。假靶用于将辐照靶固定在反应堆堆芯中预定的轴向位置，该位置对应于足以将辐照靶转化为放射性核素的预先计算好的中子通量密度。通过将假靶和/或活化辐照靶暴露在磁场中，将假靶与活化辐照靶分开，从而将假靶或活化辐照靶保留在仪表管系统中，并将另一个活化辐照靶或假靶从仪表管系统中释放出来。因此，假靶和活化辐照靶具有不同的磁性。
WO 2017/012655 A1描述了一种从核反应堆的仪表管系统中收获活化辐照靶的方法。为此，仪表管系统与排出管相连，该排出管具有顶点、出口和位于顶点和出口之间的锁定元件。活化辐照靶从仪表管系统进入排出管，并通过锁定元件阻止其移动。由于顶点的存在，活化辐照靶可以被分成两个数量的靶。通过释放锁定元件，在锁定元件和顶点之间的辐照靶可以在重力作用下传送与出口相连的存储容器，通过顶点将另一数量的靶保留在排出管中。
然而，在锁定元件和顶点之间的排出管中活化辐照靶的数量是由包括排出管和顶点的收获系统的特定几何形状所固定的。然而，事实证明，可用的和所需的存储容器的尺寸往往不够大，无法容纳给定数量的活性辐照靶。
同时，由于核芯内的靶数量是有限的，而且辐照时间可能很长，在某些情况下可达2周，所以不宜使用可与辐照靶磁分离的假靶。因此，希望将假靶所需的位置也用于辐照靶。
因此，本发明的目的是提供一种辐照靶移除系统，该系统允许在商业核反应堆中使用更多的辐照靶来生产放射性同位素，并提供一种改进的对活化辐照靶进行分配的可能性。此外，本发明的一个目的是提供一种包括这种辐照靶移除系统的放射性核素生成系统。此外，本发明的另一个目的是提供一种在这种系统中移除活化辐照靶的方法。
发明内容
上述目的通过根据权利要求1的辐照靶移除系统、根据权利要求11的放射性核素生成系统、根据权利要求12的排出管和根据权利要求13的移除活化辐照靶的方法来解决。
根据第一方面，本发明提供了一种辐照靶移除系统，该系统包括至少一个存储容器，用于接收来自核反应堆的仪表管系统的活化辐照靶；以及
排出管，包括第一排出管段、第二排出管段以及第一排出管段和第二排出管段的连接部；以及
连接到第一排出管段的加压气体供应装置，用于给排出管加压；
其中，第二排出管段与仪表管系统相连，并且其中第一排出管段包括分配到存储容器的出口，用于阻止活化辐照靶向存储容器移动的第一锁定元件，其中第一锁定元件位于出口和连接部之间；以及位于第一锁定元件和连接部之间的至少一个开口，其中加压气体供应装置与至少一个开口相连。
辐照靶移除系统包括几种将活化辐照靶分离成较小数量的可能性。第一种分离可以通过排出管的形状来完成。由于具有第一锁定元件，可以在第一锁定元件和第一排出管段的连接部保持预定量的辐照靶(从这里开始定义为“全量”)。
当第一锁定元件被释放时，第一排出管段中的所有辐照靶都被从排出管中移出，例如由于重力作用，并且可以被存储容器收集。这与本领域已知的从核反应堆的仪表管系统中收集活化辐照靶的方法相吻合。然而，在这种情况下，需要有足够大的存储容器，以容纳“全量”的活化辐照靶。
相反，通过提供位于第一锁定元件和连接部之间的至少一个开口，可以进一步将“全量”的辐照靶分成更小的预定量。这些预定量的大小由第一排出管段内的至少一个开口的位置决定。事实上，至少一个开口位于第一排出管段的侧面区域，即侧边。
提供开口是实现向排出管内供应加压气体的一种简单方法。同时，这也是将本发明的辐照靶移除系统纳入现有系统的一个简单解决方案。
例如，至少一个开口与钻入第一排出管段的钻孔有关。因此，可以使用现有的排出管。
通过至少一个开口施加加压气体流，所有高于至少一个钻孔水平的辐照靶都可以被转移回第二排出管段，甚至转移回核反应堆的仪表指。供选择地或另外地，还可以确定进一步的保持或停止位置，这些位置相对于至少一个开口来说更靠近核反应堆。例如，这些保持或停止位置是由排出管中的其他开口界定的，这些开口可能与其他锁定元件相互作用。
在任何情况下，由于加压气体的作用，只有预定量的活化辐照靶被保留在第一排出管段中，这与第一锁定元件和至少一个开口的位置之间的距离相对应。
预定量的活化辐照靶可以根据可用的存储容器的大小进行调整，活化辐照靶通常被储存在这些存储容器中。
第一排出管段中不同数量的靶的分离只基于气体被供应到排出管的位置。因此，不需要实施区分不同类型靶的方法，例如通过它们的磁性来区分。这样，在本发明的辐照靶移除系统中不需要使用假靶来实现与排出管的几何形状所确定的“全量”相比更小的预定量的活化辐照靶。因此，在核反应堆的核芯的仪表指内所有可能的位置都可以用于生产辐照靶。与以前的放射性核素生成系统相比，这提高了放射性核素的生成效率。同时，由于不需要磁力系统来选择活化辐照靶，因此简化了分配。
然而，如果愿意的话，仍然可以使用假靶。如果知道在核芯的仪表指上有一些位置没有表现出足够高的中子通量密度来获得满足预期应用的足够高数量的所需放射性核素，使用假靶可能是必要的。
优选地，假靶是有磁性的，这样就可以使用选择器机构来轻松区分和分离活化辐照靶和假靶。
此外，本发明的辐照靶移除系统可以很容易地应用于现有的设施，方法是在第一排出管段上提供至少一个开口，特别是在第一排出管段上钻出至少一个钻孔，并将这个至少一个开口，特别是钻孔，与加压气体供应装置相连接。
在第一排出管段和第二排出管段的连接部可以形成顶点，其中第一排出管段和第二排出管段从顶点向下指向。第一锁定元件位于出口和顶点之间。至少一个开口位于第一锁定元件和顶点之间。如上所述，辐照靶移除系统包括第一分离，该分离是通过排出管的形状，即顶点来完成的。由于第一锁定元件的存在，在第一排出管段的第一锁定元件和顶点之间可以保持预定量的辐照靶(从这里开始定义为“全量”)。顶点和从顶点向下指向的两个管段确保重力可以被用于第一分离。
在一种实施方式中，至少一个开口可以包括在第一排出管段周向地在同一高度上设置的一组开口。用这种方法，加压气体可以均匀地供应到第一排出管中，特别是当各个开口围绕第一排出管段的圆周对称地设置时。这使在分离辐照靶时更好地控制系统。特别是，在同一高度的第一排出管段周向地钻出一组钻孔。
在一种优选的实施方式中，加压气体供应装置包括控制阀，优选是2/2控制阀。这为控制来自气体供应装置的气流提供了一种简单而安全的方式。
为了避免来自气体供应装置的气体在排出管周围泄漏，至少一个开口可以被安置在压力密闭的封装中。这也增加了应用加压气体的稳定性和控制。此外，压力密闭的封装可以具有辐射屏蔽性能。
在另一种实施方式中，第二锁定元件可以位于源自仪表管系统的通路中。例如，第二锁定元件位于连接第二排出管段和仪表管系统的通路中。
用这种方式，已经活化的辐照靶，在被加压气体从第一排出管段，特别是整个排出管中移出后，在它们被充入回仪表管系统之前，可以在通路中被挡住。因此，可以防止辐照靶再次进入核芯并暴露于额外的辐照，而不需要精确调整和控制进入第一排出管段的气流。
该系统可用于在通路和第一排出管段之间，特别是排出管段，多次移动辐照靶，例如，当要从放射性核素生成系统存在的总量中数次收集预定量的活化辐照靶并装入单个存储容器时。
通过在第一排出管段的不同高度上提供，特别是钻孔，两组或更多组的开口，例如钻孔，可以进一步增加操作者收集一定数量的活化辐照靶的可能性，其中每组开口，特别是钻孔，都与加压气体供应装置连接。
不同组的开口可以连接到相同或不同的加压气体供应装置，这些供应装置可以有耦合或不耦合的阀门来控制气流。
第一锁定元件和第一组开口之间的距离可以与第一组开口和第二组开口之间的距离不同。
通过在第一锁定元件和不同组开口之间选择不同的高度差，就有可能在保留在第一排出管段的几个不同的预定量的辐照靶之间进行选择，例如，取决于通过哪一组开口供应加压气体。
出口可以设置在指定的存储容器上方，这样，预定量的活化辐照靶可以转移到存储容器中，例如，通过重力的作用来填充。出口和存储容器中的相应开口之间的距离被调整，使得辐照靶不会错过开口。
优选地，出口被配置成与指定的存储容器相连接。在出口和存储容器之间提供可移动的连接部，从而可以在封闭的系统中操作，并使操作者暴露在辐射中的风险降到最低。
在一种优选的实施方式中，出口包括用于压紧密封出口的截止阀。这样的出口可以防止通过至少一个开口供应的加压气体从出口泄露，从而确保第一排出管段的压力增加，并将辐照靶提升到至少一个开口以上，超过排出管的连接部，特别是超过排出管的顶点。
在另一种优选的实施方式中，提供了至少一个分配到辐照靶的筒，该筒含有放射性核素前体材料。优选地，筒包括含有一个或多个辐照靶的壳体。用这种方式，放射性核素前体材料不需要能够形成球形的辐照靶，该球形的辐照靶的稳定性足以承受放射性核素生成系统的环境。特别是在气动系统中，作用在靶上的力可能很大，而不是每一种所需的前体材料都能形成，在受到这些力的作用时，不会破裂或碎裂的足够稳定的球状体。通过使用至少一个筒，只有筒需要承受所遇到的机械力。因此，这样可以产生放射性核素，否则将无法获得放射性核素。
在另一个方面，本发明提供了一种放射性核素生成系统，包括如上所述的辐照靶件移除系统。
根据另一个方面，本发明提供了一种用于辐照靶移除系统的排出管，特别是用于如上所述的辐照靶移除系统的排出管，该排出管至少包括第一排出管段，该第一排出管段包括：
-出口，分配到辐照靶移除系统的存储容器；
-第一锁定元件，用于阻止活化辐照靶向存储容器移动，其中，第一锁定元件位于出口和与辐照靶移除系统的仪表管系统的连接端口之间；和
-至少一个开口，位于第一锁定元件和连接端口之间，其中该至少一个开口被配置为提供加压气体供应装置的接口。
事实上，根据本发明的排出管涉及上述辐照靶移除系统的下部。
在又一个方面，本发明提供了一种从核反应堆的仪表管系统中移除活化辐照靶的方法，其中该方法包括以下步骤：
a)将仪表管系统的至少一个仪表指连接到上述辐照靶移除系统；
b)将活化辐照靶从仪表指传送到排出管中，并通过第一锁定元件阻止活化辐照靶从排出管中移出；
c)将预定量的活化辐照靶与排出管中另一数量的活化辐照靶分开；以及
d)将出口分配到存储容器，并释放第一锁定元件，使得将排出管中预定量的活化辐照靶传送到存储容器中。
其中，所述分离步骤包括通过至少一个开口向第一排出管段供应加压气体，从而驱动高于至少一个开口的另一数量的活化辐照靶从第一排出管段超越连接部进入第二排出管段，并将预定量的活化辐照靶保持在第一排出管段。
除了用于分配或者分离活化辐照靶的加压气体外，还可以提供一个气动操作的驱动系统，该气动操作的驱动系统被配置为将辐照靶，例如所谓的气动小球，插入仪表指，并在它们被激活后将辐照靶，例如气动小球，从各仪表指中移除。
附图说明
本发明的另一方面和优点在以下对优选实施方式的描述和附图中体现的更加明显，其中类似的元件由类似的附图标记表示。优选实施方式仅以举例说明的方式给出，并不限制本发明的范围，这一点从所附的权利要求书中可以看出。
在附图中：
-图1显示了根据本发明的放射性核素生成系统设置的示意图。
-图2显示了本发明的辐照靶移除系统的示意图。
-图3显示了辐照靶移除系统的第一排出管段的特写视图。
-图4显示了图3的第一排出管段在分离辐照靶时的情况。
-图5显示了图3的第一排出管段在分离辐照靶后，同时释放预定量的活化辐照靶。
-图6是根据本发明的方法的示意顺序。
-图7显示了根据本发明的放射性核素生成系统设置的另一个示意图；以及
-图8显示了本发明的另一种实施方式的第一排出管段的特写视图。
具体实施方式
本发明提出商业核反应堆可用于生产放射性核素。特别是，商业反应堆的常规气动小球测量系统或其他仪表管系统可以被修改和/或补充，以实现放射性核素的有效和高效生产。
一些仪表管，例如商用气动小球测量系统(AMS)或可移动堆芯内探头(TIP)系统的仪表管，用于引导辐照靶进入反应堆堆芯，并将活化辐照靶引出反应堆堆芯。通过将辐照靶定位在反应堆堆芯的预定区域，使中子通量足以将辐照靶中的母体材料完全转化为所需的放射性核素，从而优化靶的激活。
辐照靶的合适定位可以通过惰性材料(优选是磁性材料)制成的假靶来实现，并将假靶和辐照靶在仪表管系统中排序，以便在仪表指内形成靶柱。事实上，辐照靶在反应堆堆芯中处于预先计算好的最佳轴向位置，其他位置被惰性假靶占据或保持空位。然而，优选的是将仪表指内尽可能多的位置用于辐照靶，而不是假靶，以产生尽可能多的放射性核素。
图1说明了商业核电站8内的放射性核素生成系统6的基本设置。与研究反应堆相反，商业核反应堆的目的是生产电力。商业核反应堆的额定功率通常为100+兆瓦的电力。
示例性实施方式中描述的放射性核素生成系统6的基础来自于常规气动小球测量系统(AMS)，用于测量核反应堆堆芯，即反应堆堆芯10的中子通量密度。
多个气动小球以线性顺序排列，从而形成气动小球柱。气动小球基本上是球形或圆形探头，但也可以有其他形式，如椭圆体或圆柱体，只要它们能够在仪表管系统的导管中移动即可。
气动小球测量系统包括气动操作的驱动系统，该气动操作的驱动系统被配置为将气动小球插入仪表指，并在激活后将气动小球从各自的仪表指中移除。
通常情况下，仪表指伸入并通过堆芯10的整个轴向长度。
参照图1，商业核反应堆包括仪表管系统12，该仪表管系统12包括穿过核反应堆堆芯10的至少一个仪表指14。仪表管系统12被配置为允许将辐照靶16和可选的磁性或非磁性假靶18(参照图2)插入和移出仪表指14。
商业核反应堆的气动小球测量系统适于处理具有圆形、圆柱形、椭圆形或球形的辐照靶16，该辐照靶16的直径与气动小球测量系统的仪表指14的间隙相对应。优选地，靶16、18的直径为1至3毫米，优选为约1.7毫米。
仪表管系统12的导管穿透反应堆的准入屏障11，并与一个或多个仪表指14连接。优选地，仪表指14穿透核反应堆的压力容器盖，仪表指14从顶部到底部基本上在反应堆堆芯10的整个轴向长度上延伸。位于反应堆堆芯10底部的仪表指14的各自末端被关闭和/或设有止动器，以便插入仪表指14的辐照靶16形成柱，其中每个靶16处于预定的轴向位置。
根据一种优选的实施方式，商业核反应堆是压水反应堆。更优选地，仪表管系统12来自压水堆(PWR)的常规气动小球测量系统，如EPRTM或SiemensTM压水堆核反应堆。
然而，本领域的技术人员将认识到，本发明并不局限于使用压水反应堆的气动小球测量系统。相反，也可以使用沸水反应堆(BWR)的可移动堆芯内探头(Traversing IncoreProbe，TIP)系统的仪表管、CANDU反应堆的观察口以及重水反应堆的温度测量和/或中子通量通路。
如图1所示，仪表管系统12与靶驱动系统20相连，该靶驱动系统20被配置为按预定的线性顺序将辐照靶16和可选的假靶18插入仪表指14，并迫使辐照靶16和假靶18离开仪表指14，从而保持靶16、18的线性顺序。优选地，假靶是磁性的。
优选地，靶驱动系统20是气动操作的，允许使用加压气体，如氮气或空气，快速处理辐照靶16和可选的假靶18。
靶驱动系统20与辐照靶移除系统22合作，该辐照靶移除系统22被配置为从仪表管系统12接收活化辐照靶16和可选的假靶18，并将预定量16'的活化辐照靶16传送到屏蔽的存储容器34(参见图2)。下面将参照图2更详细地描述辐照靶移除系统22。
进一步参照图1，仪表和控制单元(ICU)24与靶驱动系统20、辐照靶移除系统22以及在线堆芯监测系统26相连，用于控制辐照靶16的激活。优选地，ICU 24还与气动小球测量系统的故障监测系统28连接，用于报告任何错误。故障监测系统28也可以设计成不与现有的气动小球测量系统连接，而是直接与主控制室连接。
根据一种实施方式，堆芯监测系统26以及仪表和控制单元24被配置成：通过考虑反应堆的实际状态，特别是当前的中子通量、燃料烧损、反应堆功率和/或载荷，优化将辐照靶16转换为所需放射性核素的活化过程。因此，可以计算出最佳结果的最佳的轴向辐照位置和辐照时间。然而，实际计算是在ICU24中进行还是由气动小球测量系统的堆芯监测系统26进行并不重要。
辐照靶16由非裂变材料制成，并且包括用于产生放射性核素的适当前体材料，这些放射性核素将用于医疗和/或其他目的。更优选的是，辐照靶16由前体材料组成，在暴露于运行中的商业核反应堆堆芯10中存在的中子通量而被激活时，会转化为所需的放射性核素。有用的前体材料是Mo-98、Yb-176和Lu-176，它们分别被转化为Mo-99和Lu-177。然而，可以理解的是，本发明并不限于使用特定的前体材料。
可选的假靶18由惰性材料制成，在运行中的核反应堆堆芯10中的条件下，所述惰性材料基本上不会被激活。优选地，假靶18可以由廉价的惰性材料制成，并且在短暂的衰变时间后可以重新使用，这样就可以进一步减少放射性废物的数量。更优选的是，假靶是磁性的。
为了在常规气动小球测量系统中使用，辐照靶16和假靶18具有圆形，优选是球形或圆柱形，这样靶16、18可以顺利地滑过，并可以通过加压气体，如空气或氮气，和/或在重力作用下，在气动小球测量系统的仪表管系统12中容易地被引导。
本发明的辐照靶移除系统22在图2中更详细地示出。
排出管30通过仪表管系统12的气动小球导管与仪表指14连接。排出管30被配置成在激活完成后接收从仪表指14中驱导出的辐照靶16。辐照靶16和/或假靶18的线性顺序被保留在排出管30中。优选地，排出管30位于反应堆堆芯10外部，但在反应堆安全壳内的可接触区域内。
排出管30具有出口32，该出口被分配到至少一个存储容器34、34'，用于接收来自仪表指14的活化辐照靶16。出口32可以设置在要填充的指定存储容器34的上方，或者可以与指定的存储容器34连接和/或可移除地连接。至少一个存储容器34、34'优选具有屏蔽装置，以最小化操作者暴露于来自活化辐照靶16的辐射。
在排出管30中设有第一锁定元件36，用于阻止活化辐照靶16向存储容器34、34'移动。第一锁定元件36可以是磁力或机械操作的限制元件，优选为穿过排出管30的针。
参照图2，排出管30包括第一排出管段38、第二排出管段40和在第一排出管段和第二排出管段38、40的连接部形成的顶点42。顶点42是排出管30的最高点。第一排出管段和第二排出管段38、40从顶点42向下指向。
出口32被安排在第一排出管段38的自由端，与顶点42相对，第二排出管段40与仪表管系统12相连接。出口32包括截止阀44，用于对排出管30进行压力密封。
在所示的实施方式中，在第一排出管段38处，在第一锁定元件36和顶点42，即连接部之间周向地设有一组开口46。特别是，这些开口46是通过在第一排出管段38上钻的钻孔来实现的。这组开口46被压力密闭的封装48所包围，该封装通过2/2控制阀50与加压气体供应装置52相连。
优选地，使用空气或氮气作为加压气体。加压气体可以由靶驱动系统20提供。
即使在所示的实施方式中提供了一组开口46，但单个开口46也足以与供应装置52连接，这在下文中会变得很明显。
在图2所示的实施方式中，第一排出管段38、第二排出管段40和两个管段38、40的连接处的顶点42的形状为倒U形。
排出管30也可能是其他轮廓。
优选地，在第一排出管段和第二排出管段38、40之间形成顶点42，该顶点的半径足够小，以便在第一分离步骤中有效地将第一管段和第二管段38、40中的靶柱彼此分开。
现在对本发明的辐照靶移除系统22的操作进行更详细的描述。
在仪表指14中，辐照靶16被激活一段时间，足以将辐照靶16转化为所需的放射性核素，且使用从靶驱动系统20提供的空气或氮气等加压气体，将辐照靶16从仪表指14中驱出，进入仪表管系统12。
排出管30与仪表管系统12的导管相连接，该导管用于接收辐照靶16(图6中的步骤S1)。闸门系统(未显示)，如三通阀，可以用来引导辐照靶16进入辐照靶移除系统22的排出管30。辐照靶16在仪表指14中的线性顺序在排出管30中被保留下来。
此时，如图3所示，通往排出管30的出口32的通路被第一锁定元件36阻挡，为活化辐照靶16提供止动器，并防止靶16离开排出管30(图6的步骤S2)。
通常情况下，在排出管30内有许多辐照靶16，它们堆积到高于一组开口46的水平。在这种情况下，在排出管30中，可以将预定量16'的活化辐照靶16与另一数量16”的活化辐照靶16分开(图6的步骤S3)。
为此，通过至少一个开口46，特别是一组开口46，向第一排出管段38提供加压气体。这驱动至少一个开口46上方的另一数量16”的活化辐照靶16从第一排出管段38超越第一排出管段和第二排出管段38、40的连接部，即所示实施方式中的顶点42，进入第二排出管段40(如图4中的箭头所示)。
另一数量16”的活化辐照靶16被驱动进入第二排出管段40，该第二排出管段40可由第三数量16”的活化辐照靶16填充。然后，第三数量16”的活化辐照靶16被加压气体从第二排出管段40中驱出。供选择地或另外地，另一数量16"的活化辐照靶16也被驱出第二排出管段40。
例如，提供中间储存器，以确保另一数量16"的活化辐照靶16和/或第三数量16"'的活化辐照靶16不被驱回反应堆堆芯10中。
最后，第一锁定元件36和截止阀44被释放，仍然位于第一排出管段38内的预定量16'的活化辐照靶16可以在重力作用下传送进入分配到出口32的存储容器34(如图5和图6的步骤S4所示)。
在收集了预定量16'的活化辐照靶16后，关闭出口32的截止阀44，以提供出口32和排出管30的压力密封，然后手动或通过自动处理装置移除屏蔽的存储容器34。
然后可以重复上述过程步骤，以分配和收获更多数量的活化辐照靶16，直到所有的活化辐照靶16都被从仪表管系统12中移除。然后该系统准备开始新的放射性核素生成周期。
图7提供了放射性核素生成系统的另一种实施方式。
对于相同的部件，使用了与上面所示的实施方式相同的标记。同等部件的特点和优点在此也适用。
在本实施方式中，第一排出管段38展示了由第一压力密闭封装48包围的第一组开口46和由第二压力密闭封装48'包围的第二组开口46'。封装48、48'中的每一个都由2/2控制阀50、50'与加压气体供应装置52、52'连接。
在所示的实施方式中，控制阀50、50'和加压气体供应装置52、52'是相互独立的。然而，它们也可以是连接到单一供应装置52的单一控制阀50。
第一组开口和第二组开口46、46'位于第一排出管段38的不同高度。此外，第一组开口到第二组开口46、46'的高度差与第一组开口46和第一锁定元件36的高度差不同。这样，取决于在步骤S3(参照图6)中在哪个高度施加加压气体，不同数量的活化辐照靶16可以保持在第一排出管段38中，之后转移到存储容器34中。
因此，当数次收集预定量的活化辐照靶16时，可以先收集与第一锁定元件36和第一组开口46之间的高度差相应的数量，然后再收集与第一锁定元件36和第二组开口46'之间的高度差相应的第二数量。
此外，在本实施方式中，第二锁定元件54位于源自仪表管系统12的通路56中。事实上，该通路56连接了第二排出管段40和仪表管系统12。
第二锁定元件54防止被推出排出管30的辐照靶16流回核反应堆的仪表指14，特别是反应堆堆芯10的仪表指14。
还有可能的是，通路56表现出与其他管的进一步连接，在图6的分离步骤S3过程中，辐照靶16可以被转移到这些管中。
在图8所示的另一种实施方式中，使用了分配到辐照靶16的筒58。除此以外，放射性核素生成系统6表现出与其他实施方式中所描述的相同的部件，类似的标记被用来指代类似的部件。
通过使用筒58，前体材料和产生的放射性核素不需要能够形成稳定的球状体，从而能够承受放射性核素产生系统6中产生的力。只有容纳一个或多个辐照靶16的筒58需要足够稳定，以便从仪表指14运送到排出管30。
Claims (14)
1.一种辐照靶移除系统，包括：
至少一个存储容器(34)，用于接收来自核反应堆的仪表管系统(12)的活化辐照靶(16)；
排出管(30)，包括第一排出管段(38)、第二排出管段(40)以及第一排出管段和第二排出管段(38，40)的连接部；以及
连接到所述第一排出管段(38)的加压气体供应装置(52)，用于加压所述排出管(30)；
其中，所述第二排出管段(40)与所述仪表管系统(12)相连，并且
其中，所述第一排出管段(38)包括：
-分配到所述存储容器(34)的出口(32)；
-第一锁定元件(36)，用于阻止所述活化辐照靶(16)向所述存储容器(34)移动，其中所述第一锁定元件(36)位于所述出口(32)和所述连接部之间；
-至少一个开口(46)，位于所述第一锁定元件(36)和所述连接部之间，其中所述加压气体供应装置(52)与所述至少一个开口(46)连接；以及
其中，所述出口(32)包括截止阀(44)，用于将所述出口(32)压紧密封。
2.根据权利要求1所述的辐照靶移除系统，其中在所述第一排出管段和所述第二排出管段(38，40)的所述连接部形成顶点(42)，其中所述第一排出管段和所述第二排出管段(38，40)从所述顶点(42)向下指向，其中所述第一锁定元件(36)位于所述出口(32)和所述顶点(42)之间，并且其中所述至少一个开口(46)位于所述第一锁定元件(36)和所述顶点(42)之间。
3.根据权利要求1所述的辐照靶移除系统，其中所述至少一个开口(46)包括在所述第一排出管段(38)周向地以相同高度设置的一组开口(46)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的辐照靶移除系统，其中所述加压气体供应装置(52)包括控制阀(50)。
5.根据权利要求4所述的辐照靶移除系统，其中所述控制阀(50)是2/2控制阀。
6.根据权利要求1所述的辐照靶移除系统，其中所述至少一个开口(46)包含在压力密封的封装(48)中。
7.根据权利要求1所述的辐照靶移除系统，其中第二锁定元件(54)位于源自所述仪表管系统(12)的通路(56)中。
8.根据权利要求1所述的辐照靶移除系统，其中在所述第一排出管段(38)的不同高度上设置两组或更多组开口(46，46')，并且其中每组开口(46，46')与所述加压气体供应装置(52)相连。
9.根据权利要求8所述的辐照靶移除系统，其中所述第一锁定元件(36)和第一组开口(46)之间的距离与所述第一组开口和第二组开口(46，46')之间的距离不同。
10.根据权利要求1所述的辐照靶移除系统，其中设置至少一个分配到所述辐照靶(16)的筒(58)，所述筒(58)含有放射性核素前体材料。
11.一种放射性核素生成系统，包括根据权利要求1至10中任一项所述的辐照靶移除系统(22)。
12.一种用于辐照靶移除系统(22)的排出管，所述排出管(30)至少包括第一排出管段(38)，所述第一排出管段(38)包括：
-出口(32)，所述出口(32)分配到所述辐照靶移除系统(22)的存储容器(34)；
-第一锁定元件(36)，用于阻止活化辐照靶(16)向所述存储容器(34)移动，其中所述第一锁定元件(36)位于所述出口(32)与所述辐照靶移除系统(22)的仪表管系统(12)的连接端口之间；以及
-至少一个开口(46)，位于所述第一锁定元件(36)和所述连接端口之间，其中所述至少一个开口(46)被配置为提供加压气体供应装置(52)的接口，
其中，所述出口(32)包括截止阀(44)，用于将所述出口(32)压紧密封。
13.根据权利要求12所述的排出管，其中所述排出管用于根据权利要求1至10中任一项所述的辐照靶移除系统(22)。
14.一种用于从核反应堆的仪表管系统(12)中移除活化辐照靶(16)的方法，其中所述方法包括以下步骤：
a)将仪表管系统(12)的至少一个仪表指(14)连接到根据权利要求1至10中任一项所述的辐照靶移除系统(22)；
b)将所述活化辐照靶(16)从所述仪表指(14)传送到所述排出管(30)中，并通过所述第一锁定元件(36)阻止所述活化辐照靶(16)从所述排出管(30)中移出；
c)将预定量(16')的所述活化辐照靶(16)与所述排出管(30)中另一数量(16”)的所述活化辐照靶(16)分开；以及
d)将所述出口(32)分配到存储容器(34)，并释放所述第一锁定元件(36)，以便将所述排出管(30)中的所述预定量(16')的活化辐照靶(16)释放到所述存储容器(34)中；
其中，步骤c)包括，通过所述至少一个开口(46)向所述第一排出管段(38)供应加压气体，从而驱动高于所述至少一个开口(46)的所述另一数量(16”)的活化辐照靶(16)从所述第一排出管段(38)超越连接部进入所述第二排出管段(40)，并将所述预定量(16')的活化辐照靶(16)保持在所述第一排出管段(38)中。
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