CN114556491A - 模块化放射性同位素产生封装体和相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种放射性同位素产生封装体。每个封装体通常包括：内容器，所述内容器用于容纳靶材料和中子慢化剂中的一者；外容器，所述外容器围绕所述内容器，用于容纳所述靶材料和所述中子慢化剂中未被所述内容器容纳的一者；以及包层，所述包层用于将所述靶材料与所述中子慢化剂隔离。一个或多个模块化封装体被放置在多个塞指状物中的每个塞指状物中。装载有一个或多个封装体的每个单塞指状物被插入到燃料组件中的导向套管阵列的导向套管中。

Description

模块化放射性同位素产生封装体和相关方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月14日提交的名称为“MODULAR RADIOISOTOPE PRODUCTIONCAPSULES”的美国临时申请62/914,661的权益。所述专利申请的内容以引用方式并入本文。

发明背景

1.技术领域

本公开涉及放射性同位素，并且更具体地涉及用于在核电生产期间捕获放射性同位素的装置。

2.背景技术

放射性同位素(Radioactive isotopes或radioisotopes)在商业上用于各种行业，诸如在医学中使用放射性元素发射的伽马射线来检测肿瘤，在食品工业中有时通过暴露于伽马射线来辐照食品以杀死某些细菌，在农业、害虫控制以及在考古学中放射性碳定年法使用碳-14来测定含碳物品的年代。放射性同位素高度不稳定且容易衰变，发射呈阿尔法、贝塔和伽马射线形式的辐射。一类放射性同位素作为典型核电厂操作的副产物产生。

商业上有价值的放射性同位素诸如Co-60、Ac-225和W-188的产生需要通过放置在反应堆堆芯内的靶材料捕获至少一种中子。例如，钴-60(Co-60)产生高能量伽马射线，该高能量伽马射线可用于放射疗法、设备灭菌和食品辐照。Co-60是在核反应堆中人工产生的钴的合成放射性同位素。有意的工业生产取决于单一同位素和单核性钴同位素Co-59的大块样品的中子活化。锕-225(Ac-225)通过钍-229衰变产生。Ac-225可用于核医学以治疗恶性肿瘤。钨-188(W-188)通过用热和高能中子辐照氧化钨而在核反应堆中产生。W-188用于产生铼-188(Re-188)，铼-188是一种高能β发射放射性同位素，其在核医学、肿瘤学、放射学和心脏病学的各种治疗应用中显示了效用。

期望的放射性同位素的产生速率取决于围绕靶材料(例如，Co-59、钍-229等)的中子的数量和能谱以及靶材料捕获能量范围内的中子的概率。这种现象的实例通过图1中所示的作为中子能量的函数的Co-59的中子“捕获截面”测量结果揭示。中子捕获截面示出为在0.025eV下约50靶(b)。中子捕获截面在大约107eV的中子能量下的捕获共振处显著增加，在那里增加到大约7000b。在U-235裂变中，最有可能的中子能量是0.73MeV。理想地，104eV或更低范围内的中子数需要最大化，以便最大化Co-60产生的速率。这可以通过简单地增加发生裂变的数量来完成。这可以通过增加存在于燃料中的U-235的量来实现。然而，该方法的经济成本大大增加了正在产生的放射性同位素的成本。

另一种方法是增加围绕靶材料的107eV中子的量，而不需要增加裂变速率。这可以通过用具有高中子对数能量损失(neutron lethargy)的最佳量的中子能量慢化材料包围靶材料，以及在具有较高能量的中子从靶区域扩散开之前减慢更多这些中子(其通常不会被Co-59靶所捕获)来实现。这有效地增加了处于期望能量范围内的裂变中子的数量，以使靶材料中的中子捕获最大化。优化Co-60靶周围的水的量和分布将允许控制靶周围的平均中子能谱以使Co-60产生速率最大化。相同的方法可用于增加其他期望的放射性同位素的产生速率。

实现围绕辐照靶的裂变中子能谱的期望移位的一种方式是改变靶和裂变产生的中子之间的中子能量慢化剂(诸如水)或具有低中子捕获截面和高中子散射截面的其他材料的量。水慢化剂中的氢在减慢高能中子方面非常有效，但不能捕获高能中子，因此它们根本不能与辐照靶材料相互作用。通过控制辐照靶的几何形状，可以在水冷和慢化的反应堆堆芯中实现对辐照靶周围水量的调节。除了水之外的材料诸如具有较小中子捕获截面的低原子序数金属物质(例如，锆、镍、石墨)还可以用于增加靶材料中的中子捕获。

通过本领域技术人员执行的计算已经表明，使用类似于套管流动塞或包含Co-59棒状块(slug)的可燃吸收棒的压水反应堆(PWR)燃料组件插入物来产生Co-60，可以用于产生商业上有价值量的Co-60。然而，在期望辐照周期结束时，在被辐照的材料中Co-60的当前辐照靶形状的以Ci/cm³为单位的预测比活度(SA)和每单位长度的Ci小于支持对当前应用实践有用的经济上有利的生产所需的。

发明内容

提供以下发明内容以便于理解所公开的实施方案所特有的创新特征中的一些创新特征，并且不旨在作为完整的描述。通过将整个说明书、权利要求书、摘要和附图作为一个整体，可以获得对实施方案的各个方面的全面理解。

本文描述了从设计成配合在常规反应堆(诸如PWR燃料组件)中存在的导向套管中的辐照靶产生最大量的期望的放射性同位素的装置和方法，这种装置和方法旨在有益于放射性同位素产生的经济性。

用于此目的的放射性同位素产生封装体可包括用于容纳靶材料和中子慢化剂中的一者的内容器、围绕内容器的用于容纳未被内容器容纳的靶材料和中子慢化剂中的一者的外容器、以及用于将靶材料与中子慢化剂隔离的包层。在各个方面，中子慢化剂可以是冷却剂诸如水。

在各个方面，内容器由包层材料的内壁限定。在各个方面，外容器被限定在包层材料的外壁与包层材料的内壁之间。封装体还可包括锁定构件，该锁定构件用于在核反应堆的燃料组件的插入部件内轴向接合相邻封装体。在各个方面，锁定构件可以安装在外容器上。在某些方面，锁定构件可以是快速断开式锁定构件。

封装体还可包括用于将内容器保持在外容器内的期望位置的支撑构件。支撑构件可以是支柱，支柱从包层材料的形成外容器的外壁延伸到包层材料的限定内容器的内壁。支柱优选地由这样的材料制成，该材料在核反应堆内的温度下膨胀以在外容器的外壁和内容器的内壁之间为支柱提供压力配合，并且在材料冷却到低于核反应堆内的温度时收缩。

在各个方面，内容器是圆柱体，并且外容器是与内容器的轴线同心的环形圆柱体。在某些方面，内圆柱体容纳中子慢化剂，并且环形圆柱体容纳用于辐照的靶材料。在某些方面，内圆柱体容纳用于辐照的靶材料，并且环形圆柱体容纳中子慢化剂。

本文描述了一种用于产生期望的放射性同位素的方法。该方法包括提供至少一个封装体，每个封装体具有内容器和围绕内容器的外容器，以及将内容器与外容器隔离的包层材料，将在辐照时将产生期望的放射性同位素的靶材料插入内容器或外容器中的一者中，用包层材料围绕靶材料以隔离封装体内的靶材料，将中子慢化剂插入剩余的内容器或外容器中没有插入靶材料的一个容器中，将具有填充有靶材料和中子慢化剂的内容器和外容器的至少一个封装体插入核燃料组件的插入部件中，辐照靶材料以从这种靶材料形成放射性同位素，以及从插入部件中移除封装体。

本文描述的模块化放射性同位素产生封装体允许针对靶捕获截面和最小反应堆燃料组件反应性降低优化中子能谱，并且具有调节包含在模块外包壳(envelope)中的总活度的能力。

附图说明

通过参考附图可以更好地理解本公开的特征和优点。

图1是作为中子能量(BNL-325)的函数的Co-59的中子捕获截面的曲线图的图像。

图2A-C示出了一组示例性的导向套管(A)，当导向套管被定位在燃料组件内时导向套管的顶视截面示意图(B)，以及用于插入导向套管中的套管塞指状物和放射性同位素产生封装体的示意图(C)。

图3A和图3B分别是具有外环形靶材料放置的示例性模块化放射性同位素产生封装体的示意性顶视图和侧视截面图。

图4A和图4B分别是具有中心放置的靶材料的示例性模块化放射性同位素产生封装体的示意性顶视图和侧视截面图。

图5是图4所示封装体的靶材料被插入图3所示封装体的填充有慢化剂的堆芯中的示意图。

具体实施方式

如本文所用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代，除非文中另有明确说明。

这里使用的方向短语，例如但不限于顶部、底部、左、右、下部、上部、前、后及其变型，应该与附图中所示的元件的取向相关，而不是对权利要求的限制，除非另有明确说明。

在包括权利要求在内的本申请中，除非另有说明，所有表示数量、值或特性的数字都应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，数字可以被解读为如同前面有字词“约”，即使术语“约”可能没有与数字一起明确出现。因此，除非有相反的指示，否则在以下描述中列出的任何数值参数可以根据人们试图在根据本公开的组合物和方法中获得的期望性质而变化。在最低程度上，丝毫没有将等同原则的应用限制于权利要求保护的范围的意思，至少应该根据所报告的数值的有效数位并通过应用惯常的四舍五入法来解释描述于本具体实施方式中的每个数值参数。

本文所列的任何数值范围旨在包括所有其中包含的子范围。例如，范围“1至10”旨在包括列出的最小值1与列出的最大值10之间(包括1和10)的所有子范围，也就是说，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。

参照图2A和图2B，核燃料组件46通常包括多个燃料棒48(为了清楚起见，在周边仅示出了几个棒，但是在使用中，这些棒将占据燃料组件空间的大部分)以及一组导向套管30。导向套管30是空管，其被提供用于保持反应堆(未示出)中使用的控制棒或堆芯中仪器。如图所示，每个导向套管30包括颈部38、中间节段32和锥形端34。若干个导向套管30悬挂在板40上，板本身通过压紧弹簧44悬挂在燃料组件46的上堆芯板42上。在图2B所示的图示中，在每个燃料组件46中有25个导向套管30。该数量可以根据诸如反应堆尺寸的因素而变化。

图2C示出了示例性套管塞指状物26的截面图，该套管塞指状物的尺寸被设计成配合在导向套管30内。塞指状物26包括外护套36、用于闭合指状物26的开口端的盖28和锥形封闭端24。塞指状物26旨在配合在导向套管30的内部中，因此指状物26的外部尺寸将等于或小于导向套管中间节段30的内径。中间节段32和尖端34之间的接合处或者中间节段32和颈部38之间的接合处可以打开，以便插入塞指状物26。

示例性放射性同位素产生封装体100(参见图4)被示出为定位在塞指状物26内。如果在反应堆运行期间没有塞指状物26插入燃料组件导向套管30中，导向套管将充满PWR中使用的中子慢化剂和冷却剂(诸如水)，其流量超过通过包括在燃料组件46中的燃料棒48的中子慢化剂和冷却剂流。塞指状物26阻挡这种流动，从而增加了燃料棒48中的中子慢化剂和冷却剂的流量。在塞指状物26内部包括辐照靶材料允许塞指状物26既发挥其预期功能又产生期望的放射性同位素。

虽然本领域技术人员将理解，可以使用各种不同几何形状的塞指状物26和放射性同位素产生封装体10、100，但是使用与传统燃料组件导向套管30相同的几何形状避免了对燃料组件机械设计进行任何修改的需要。这种方法大大降低了在商用轻水反应堆(LWR)设计中实施放射性同位素产生的相关成本。

图3A和图3B示出了用于插入塞指状物26中的模块化放射性同位素封装体10的示例性实施方案。所示每个封装体10包括内容器，诸如由内包层16限定的内圆柱体52。在该实施方案中的内圆柱体容纳中子慢化剂14和冷却剂，在各个方面，该慢化剂和冷却剂是水。围绕内圆柱体52的是外容器，诸如限定在内包层16和外包层18之间的外环形圆柱体54。在各个方面，内圆柱体52被定位成使得其轴线与外环形圆柱体54的轴线同心。在该实施方案中的环形圆柱体54容纳在核能发电循环期间待辐照的靶材料12。靶材料12将根据要产生的期望的放射性同位素而变化，并且可以选择用于产生期望的放射性同位素的合适靶材料。靶材料12可以呈任何合适的形式，包括但不限于固体块、粉末、粒料、球体或液体。在此实施方案中，容纳中子慢化剂和冷却剂的内容器的顶端和底端通到塞指状物内部，如图3中的开口端22所示。容纳靶材料的外容器的顶端和底端被外包层18的顶部延伸部和底部延伸部封闭，以将靶材料与中子慢化剂和冷却剂隔离。在各个方面，两个或更多个模块化封装体10可以轴向堆叠在塞指状物26内，并且可以通过锁定环或钉20或用于接合相邻封装体10的类似机构彼此连接。

图4A和图4B示出了放射性同位素产生封装体100的另选实施方案。封装体100包括内容器诸如容纳靶材料120的内圆柱体152和外容器诸如容纳PWR中的中子慢化剂140和冷却剂的环形圆柱体154。内包层160包围靶材料的顶部、底部和侧面，并将内圆柱体与环形圆柱体分离。外包层180包围环形圆柱体的侧面。如果辐照的靶材料是固体，则包层可以简单地沉积在靶材料上。如果靶材料是粉末、粒料、球体或液体，则包层形成靶材料的容器的壁，以将靶材料与中子慢化剂和冷却剂隔离。

支撑构件210将内圆柱体152支撑在环形圆柱体154内的适当位置。支撑构件可以是用于将内圆柱体152居中于环形圆柱体154内或刚性地机械支撑在环形圆柱体内或同时实现这两种情况的任何合适的装置。例如，支撑构件210可以是指状物或柱状结构，其从内包层160径向向外延伸，或者从外包层180径向向内延伸，以与相对的包层表面上的接合表面连接。另选地，支撑构件210可以由在核反应堆的典型温度下经历热膨胀以产生压力配合、但是在周围温度冷却时充分收缩以允许内圆柱体152从环形圆柱体154移除的材料制成。

在各个方面，两个或更多个模块化封装体100可以轴向堆叠在塞指状物26内，并且可以通过锁定环或钉200或用于接合相邻封装体100的类似机构彼此连接。

本文所述的用于产生放射性同位素(诸如Co-60)的封装体10或100设计通过最大化转换率来使伽马辐射发射强度最大化。例如，在内圆柱体52或环形圆柱体154中的可以是水的中子慢化剂冷却剂通过小孔50进入和离开塞指状物26的外护套36，该小孔分别在塞指状物26的顶部和底部穿透指状物26的外护套36和尖端24(参见图2C)。如上所述，封装体10/100的包含慢化剂和冷却剂的部分没有被盖住，因此在该部分中的封装体的顶部和底部对PWR套管塞指状物26内的液体慢化剂和冷却剂环境开放。

包层16和18以及包层160和180由防止靶材料12/120(诸如Co-60)从容纳靶材料的圆柱体浸出到容纳中子慢化剂的圆柱体中的材料制成。

最合适的材料将取决于靶材料和要产生的期望的放射性同位素。用于Co-60的示例性材料包括Ni和Zr。用于Ac-225和W-188的示例性材料包括Zr和不锈钢。用于包层的材料将取决于诸如靶材料相对于靶材料的辐照的耐腐蚀性以及避免将在包层中引起穿孔的化学反应的需要等因素。

环形圆柱体54/154的厚度与内圆柱体52/152的直径的比率可使用可商购获得的核设计工具来调节，诸如利用Advanced Nodal Code(ANCTM)进行反应堆堆芯分析的软件包或以商标

销售的类似包，本领域技术人员理解这些软件包用于计算使期望的放射性同位素的生产率最大化所需的尺寸。

封装体10或100的外径(在图3和图4中表示为Dm)的最大值等于塞指状物26的内径(ID)，如图2C所示。塞指状物26的ID的示例是6.1mm。封装体10/100中包含的辐照靶材料12/120的长度在图3和图4中示出为尺寸Lt。此长度由放射性同位素的最终用户的需求确定。例如，可以计算封装体10/100中每单位长度靶材料的特定应用所需的选定放射性同位素的辐照活度。出于下文更详细解释的原因，如图4中所示，内圆柱体152或容纳在内圆柱体152内的靶材料120的理想直径(Ds)小于或等于内圆柱体52的直径(Dc)，如图3中所示。

一个或多个封装体10和100可以一前一后地加载到塞指状物26的内部中。图3和图4分别示出了示例性的模块化封装体10和100，它们可以在塞指状物26的内部腔体中彼此间隔开，或者可以一个堆叠在另一个的顶部上。在各个方面，可以任选地提供将相邻封装体模块10或相邻封装体模块100机械接合在一起的装置，诸如锁紧环20或200，以例如使模块的机械振动导致塞指状物的外护套失效的可能性最小化。连接方法的类型的一个实例是使用直角回转快速断开设计。快速断开设计的许多实例是本领域已知的。模块10或100可以被接合，直到总长度和总活度满足最终用户的需求。

连接或堆叠的模块可以彼此间隔开并在指状物26内分开，以允许在辐照之后收获的模块封装体10或100适当地配合在用于将辐照的材料从生产反应堆运输到最终处理设施的装运容器内。可以使用任何合适的装置来将模块化封装体彼此分离，诸如从侧面保持封装体的支撑构件210，在外容器边缘上或接合机构20/200上(例如，边缘上的快速断开构件)以在塞指状物26内轴向分离相邻模块的安装件，或者本领域技术人员已知的类似机械附接件。附接或悬挂支撑件的合适设计将允许封装体10/100和靶材料12/120在低温下容易地取出，以便于在辐照材料处理设施中从封装体10/100移除靶材料。

在实践中，一个或多个封装体10模块将被放置在多个塞指状物26中的每个塞指状物中。装载有一个或多个封装体10的每个单塞指状物26将被插入导向套管30的中间节段32中。如图2B所示，导向套管阵列中的每个单独的导向套管30可以接纳塞指状物26，该塞指状物本身已经装载有一个或多个封装体10。在各个方面，导向套管阵列中只有一个或几个导向套管30需要用于容纳塞指状物26和封装体10。因此，较大数量的封装体10可以经由多个塞指状物26插入到一个或多个导向套管30中，并且暴露于核反应堆内的辐射以产生期望的放射性同位素。

另选地，一个或多个封装体100模块将被放置在多个塞指状物26中的每个塞指状物中。装载有一个或多个封装体100的每个单塞指状物26将被插入导向套管30的中间节段32中。如图2B所示，导向套管阵列中的每个单独的导向套管30可以接纳塞指状物26，该塞指状物本身已经装载有一个或多个封装体100。在各个方面，导向套管阵列中只有一个或几个导向套管30需要用于容纳塞指状物26和封装体100。因此，较大数量的封装体100可以经由多个塞指状物26插入到一个或多个导向套管30中，并且暴露于核反应堆内的辐射以产生期望的放射性同位素。

在第三另选方法中，一个或多个封装体10模块将被放置在一个或多个单塞指状物26中，并且一个或多个封装体100模块将被放置在一个或多个不同的单塞指状物26中。装载有一个或多个封装体10的塞指状物26和装载有一个或多个封装体100的塞指状物26将被插入到不同导向套管30的中间节段32中。如图2B所示，导向套管阵列中的每个单独的导向套管30可以接纳塞指状物26，该塞指状物本身已经装载有一个或多个封装体10或装载有一个或多个封装体100。在各个方面，导向套管阵列中只有一个或几个导向套管30需要用于容纳具有封装体10或100的塞指状物26。

在辐照后，必须从导向套管30移除封装体10/100和塞指状物26。导向套管将通过已知的方式从燃料组件46中取出。例如，通过移除尖端34和颈部38中的任一者或两者，可以打开取出的导向套管30的中间节段34。塞指状物26将从导向套管30移除，并且封装体10和100将从塞指状物26移除并运输到放射性同位素产生设施。在一个方面，可以通过将指状物26切割成适当长度以配合在运输容器中，从塞指状物26收获封装体10/100。在到达产生设施时，将从封装体移除辐照的靶材料，并且将通过已知技术将期望的放射性同位素与辐照的材料分离。

图5示出了可用于增加图3所示模块内包含的活度的示例性方法。该方法涉及辐照(例如，同时或顺序地)同一反应堆或不同反应堆堆芯中如图3和图4所示的模块。一旦期望的放射性同位素的水平已经达到期望的活度水平并且已被运输到处理设施，连接的封装体10或100模块可以被分离以产生单独的模块。例如包含在图4所示的模块中的封装体100的圆柱体152的内容物可被推出模块的中心并进入图3所示的封装体10的模块的圆柱体52中。在该程序中，内圆柱体152的直径将小于内圆柱体52的直径。通过围绕圆柱体52的底部的边缘和锁定环20，将防止接纳在圆柱体52中的材料完全穿过圆柱体52的底部。这将增加每单位长度的环形圆柱体54辐照封装体10模块的净活度和活度，使其基本上为封装体10和100两者的活度的总和。这种方法可用于以用户定义的轴向源强度分布构造管状辐照源，该用户定义的轴向源强度分布可能是使最终用户期望的辐射剂量分布最大化所需要的。

虽然封装体10和100已经被描述为具有内圆柱体和环形外圆柱体，但是也可以使用其他形状。圆柱体与现有燃料组件插入部件最佳地配合，但是所描述的与中子慢化剂的容器相邻(例如，被中子慢化剂的容器包围或定位在中子慢化剂的容器内)的容纳用于辐照的靶材料的容器(两个容器都容纳在可插入到用于核燃料组件的插入部件中，使得来自核反应堆的辐射可以被靶材料吸收以产生期望的放射性同位素)的概念不限于圆柱体，并且可以根据反应堆部件的几何形状而变化。

模块化封装体10/100的设计和相关联的方法允许产生最大量的期望的放射性同位素，而对燃料组件功率分布的干扰最小，并且对燃料组件浓缩的不利影响最小。本文所述的方法和封装体设计允许使用现有导向套管插入件设计在现有燃料组件内产生期望的放射性同位素。

本文描述的模块化放射性同位素产生封装体10/100允许针对靶捕获截面和最小反应堆燃料组件反应性降低优化中子能谱，并且具有调节包含在模块外包壳中的总活度的能力。

虽然模块化封装体10/100已经被描述为插入导向套管30中，但是它们可以另外地或另选地被安装到其他现有的燃料组件插入件(诸如湿环形可燃吸收组件)中。模块化封装体10/100设计为放射性同位素产品供应商提供了在源活度水平和源组件内的活度水平分布方面的产品灵活性的显著增加。

本文所述主题的各个方面在以下实施例中阐述。

实施例1-一种放射性同位素产生封装体，包括：内容器，所述内容器用于容纳靶材料和中子慢化剂中的一者；外容器，所述外容器围绕所述内容器，用于容纳所述靶材料和所述中子慢化剂中未被所述内容器容纳的一者；以及包层，所述包层用于将所述靶材料与所述中子慢化剂隔离。

实施例2-如实施例1所述的封装体，其中所述内容器由包层材料的内壁限定。

实施例3-如实施例1或2中任一项所述的封装体，其中所述外容器被限定在所述包层材料的外壁与所述包层材料的所述内壁之间。

实施例4-如实施例1至3中任一项所述的封装体，还包括用于轴向接合相邻封装体的锁定构件。

实施例5-如实施例4所述的封装体，其中所述锁定构件安装在所述外容器上。

实施例6-如实施例4或5中任一项所述的封装体，其中所述锁定构件是快速断开式锁定构件。

实施例7-如实施例1至6中任一项所述的封装体，还包括支撑构件，所述支撑构件用于将所述内容器保持在所述外容器内的期望位置。

实施例8-如实施例7所述的封装体，其中所述支撑构件是支柱，所述支柱从所述包层材料的形成所述外容器的外壁延伸到包层材料的限定所述内容器的内壁。

实施例9-如实施例7或8中任一项所述的封装体，其中所述支柱由这样的材料制成，所述材料在核反应堆内的温度下膨胀以在所述外容器的所述外壁和所述内容器的所述内壁之间为所述支柱提供压力配合，并且在所述材料冷却到低于核反应堆内的所述温度时收缩。

实施例10-如实施例7至9中任一项所述的封装体，其中所述内容器的所述期望位置在所述外容器内轴向居中。

实施例11-如实施例1至10中任一项所述的封装体，其中所述内容器是圆柱体，并且所述外容器是与所述内容器的轴线同心的环形圆柱体。

实施例12-如实施例11所述的封装体，其中所述内圆柱体容纳所述中子慢化剂，并且所述环形圆柱体容纳用于辐照的所述靶材料。

实施例13-如实施例11所述的封装体，其中所述内圆柱体容纳用于辐照的所述靶材料，并且所述环形圆柱体容纳所述中子慢化剂。

实施例14-一种用于产生期望的放射性同位素的方法，包括：提供至少一个封装体，每个封装体具有内容器和围绕所述内容器的外容器，以及将所述内容器与所述外容器隔离的包层材料；将在辐照时将产生所述期望的放射性同位素的靶材料插入所述内容器或所述外容器中的一者中；用所述包层材料围绕所述靶材料以隔离所述封装体内的所述靶材料；将中子慢化剂插入剩余的内容器或外容器中没有插入所述靶材料的一个容器中；将具有填充有靶材料和中子慢化剂的内容器和外容器的至少一个封装体插入核燃料组件的插入部件中；辐照所述靶材料以形成这种靶材料的所述放射性同位素；以及从所述插入部件中移除所述封装体。

实施例15-如权利要求14所述的方法，还包括：从所述封装体移除所述辐照的靶材料，以及将所述期望的放射性同位素与所述辐照的材料分离。

本文提及的所有专利、专利申请、出版物或其他公开材料通过引用整体并入本文，如同每个单独的参考文献分别明确地通过引用并入。据说以引用方式并入本文的所有参考文献和任何材料或其部分仅在并入的材料不与现有定义、陈述或本公开中阐述的其他公开材料冲突的程度上并入本文。因此，在必要的程度上，本文所述的公开内容取代通过引用并入本文的任何冲突材料，并且公开内容在本申请控制中明确阐述。

已经参考各种示例性和说明性实施方案描述了本发明。这里描述的实施方案被理解为提供了所公开的发明的各种实施方案的不同细节的说明性特征；因此，除非另有说明，否则应当理解，在可能的程度上，所公开的实施方案的一个或多个特征、元件、部件、组分、成分、结构、模块和/或方面可以与所公开的实施方案的一个或多个其他特征、元件、部件、组分、成分、结构、模块和/或方面组合、分离、互换和/或相对于它们重新排列，而不脱离所公开的本发明的范围。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对任何示例性实施方案进行各种替换、修改或组合。另外，本领域技术人员在阅读本说明书后，将认识到或能够仅使用常规实验来确定这里描述的本发明的各种实施方案的许多等同物。因此，本发明不受各种实施方案的描述的限制，而是受权利要求的限制。

Claims (15)

1.一种放射性同位素产生封装体，包括：

内容器，所述内容器用于容纳靶材料和中子慢化剂中的一者；

外容器，所述外容器围绕所述内容器，用于容纳所述靶材料和所述中子慢化剂中未被所述内容器容纳的一者；以及

包层，所述包层用于将所述靶材料与所述中子慢化剂隔离。

2.如权利要求1所述的封装体，其中所述内容器由包层材料的内壁限定。

3.如权利要求2所述的封装体，其中所述外容器被限定在所述包层材料的外壁与所述包层材料的所述内壁之间。

4.如权利要求1所述的封装体，还包括用于轴向接合相邻封装体的锁定构件。

5.如权利要求4所述的封装体，其中所述锁定构件安装在所述外容器上。

6.如权利要求4所述的封装体，其中所述锁定构件是快速断开式锁定构件。

7.如权利要求1所述的封装体，还包括支撑构件，所述支撑构件用于将所述内容器保持在所述外容器内的期望位置。

8.如权利要求7所述的封装体，其中所述支撑构件是支柱，所述支柱从所述包层材料的形成所述外容器的外壁延伸到包层材料的限定所述内容器的内壁。

9.如权利要求8所述的封装体，其中所述支柱由这样的材料制成，所述材料在核反应堆内的温度下膨胀以在所述外容器的所述外壁和所述内容器的所述内壁之间为所述支柱提供压力配合，并且在所述材料冷却到低于核反应堆内的所述温度时收缩。

10.如权利要求7所述的封装体，其中所述内容器的所述期望位置在所述外容器内轴向居中。

11.如权利要求1所述的封装体，其中所述内容器是圆柱体，并且所述外容器是与所述内容器的轴线同心的环形圆柱体。

12.如权利要求11所述的封装体，其中所述内圆柱体容纳所述中子慢化剂，并且所述环形圆柱体容纳用于辐照的所述靶材料。

13.如权利要求11所述的封装体，其中所述内圆柱体容纳用于辐照的所述靶材料，并且所述环形圆柱体容纳所述中子慢化剂。

14.一种用于产生期望的放射性同位素的方法，包括：

提供至少一个封装体，每个封装体具有内容器和围绕所述内容器的外容器，以及将所述内容器与所述外容器隔离的包层材料；

将在辐照时将产生所述期望的放射性同位素的靶材料插入所述内容器或所述外容器中的一者中；

用所述包层材料围绕所述靶材料以隔离所述封装体内的所述靶材料；

将中子慢化剂插入剩余的内容器或外容器中没有插入所述靶材料的一个容器中；

将具有填充有靶材料和中子慢化剂的内容器和外容器的至少一个封装体插入核燃料组件的插入部件中；

辐照所述靶材料以形成这种靶材料的所述放射性同位素；以及

从所述插入部件中移除所述封装体。

15.如权利要求14所述的方法，还包括：

从所述封装体移除所述辐照的靶材料，以及将所述期望的放射性同位素与所述辐照的材料分离。

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