RU105064U1

RU105064U1 - IRRADIAN ASSEMBLY OF THE NUCLEAR CHANNEL REACTOR

Info

Publication number: RU105064U1
Application number: RU2010148141/07U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Перегуда; Леонид Васильевич Шмаков; Константин Германович Кудрявцев; Евгений Константинович Горбунов; Алексей Анатольевич Кондратьев; Александр Никитич Фурсов
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2010-11-25
Publication date: 2011-05-27

Abstract

Облучательная сборка ядерного канального реактора, состоящая из закрепленных последовательно на стержне технологических звеньев, включающих герметичные пеналы с герметичными ампулами, заполненными радиоактивируемым кобальтовым материалом, и подвески, отличающаяся тем, что над технологическими звеньями размещено дополнительное звено, состоящее из герметичных пеналов с тандемно установленными внутри них герметичными ампулами, заполненными экспериментальными стартовыми материалами. Irradiation assembly of a nuclear channel reactor, consisting of technological links fixed in series on a rod, including sealed canisters with sealed ampoules filled with radioactivated cobalt material, and a suspension, characterized in that an additional link is placed above the technological links, consisting of sealed canisters with tandem installed inside them sealed ampoules filled with experimental starting materials.

Description

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, касается в частности, конструкции облучательной сборки для ядерных канальных реакторов и может использоваться одновременно для производства гамма-источников из радиоактивного кобальта и облучения различных материалов с целью исследования их свойств.The utility model relates to the field of nuclear energy, in particular, to the design of the irradiation assembly for nuclear channel reactors and can be used simultaneously for the production of gamma sources from radioactive cobalt and irradiation of various materials in order to study their properties.

В настоящее время широко используются радиоактивные источники, получаемые в процессе облучения исходных материалов в ускорителях (Вестник Radntcy-Euroasia №1 (7) М., 1993 г.) и ядерных реакторах (В.А.Цыканов, Б.В.Самсонов «Техника облучения материалов в реакторах с высоким нейтронным потоком.», М., Атомиздат, 1973 г.). Известны также экспериментальные конструкции звеньев облучательного устройства реактора БН-600, используемые для получения радиоактивного кобальт - 60. В данных конструкциях стартовый материал в виде таблеток помещен в ампулы из нержавеющей стали длиной 210 мм и диаметром 8,2×0,4 мм (В.В.Мальцев, А.И.Карпенко, И.А.Чернов, В.В.Головин. «Опыт наработки радионуклида Со-60 в быстром натриевом реакторе БН-600 большой мощности.» Конверсия в машиностроении №3, 2000 г.), (Вестник Radntcy-Euroasia №1 (8) М., 1994 г.). Кроме того, известно облучательное устройство ядерного реактора канального типа в котором кобальтовые диски установлены на ребре («Облучательное устройство ядерного реактора канального типа.», Патент РФ №2218621).Currently, radioactive sources obtained during the irradiation of starting materials in accelerators (Bulletin Radntcy-Euroasia No. 1 (7) M., 1993) and nuclear reactors (V.A. Tsykanov, B.V. Samsonov “Technique” are widely used. irradiation of materials in reactors with a high neutron flux. ”, M., Atomizdat, 1973). Also known are the experimental designs of the links of the BN-600 reactor irradiation device used to produce radioactive cobalt-60. In these designs, the starting material in the form of tablets is placed in 210-mm-thick stainless steel ampoules with a diameter of 8.2 × 0.4 mm (B. V.Maltsev, A.I. Karpenko, I.A. Chernov, V.V. Golovin. “Experience in producing Co-60 radionuclide in a high-power fast sodium reactor BN-600.” Conversion in mechanical engineering No. 3, 2000) , (Bulletin of Radntcy-Euroasia No. 1 (8) M., 1994). In addition, it is known that the irradiating device of a channel-type nuclear reactor in which cobalt disks are mounted on the rib ("The irradiating device of a channel-type nuclear reactor.", RF Patent No. 2218621).

Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является облучательная сборка ядерного канального реактора в виде стержня дополнительного поглотителя с кобальтом (СДПК) (Патент №2107957, кл. G21С 7/10). Поглотитель нейтронов содержит несущий элемент (стержень), на котором закреплены вверху и внизу по два пассивных звена, а между ними расположены технологические звенья с герметичными пеналами заполненными ампулами с радиоактивным кобальтовым материалом. Ампулы зафиксированы от выпадения фланцевыми стопорными прижимными пружинами. В связи увеличением во всем мире потребности в радиоактивных изотопах и сокращением количества реакторов в которых технологически возможно получение радиофарм-препаратов (Мо-99, 1-131 и др.), а также потребности в облучении небольших экспериментальных партий стартовых веществ, спрос на эти услуги постоянно растет. В реакторах РБМК-1000, кроме того, существует необходимость мониторинга спектров и потоков нейтронов, проходящих через графитовую кладку и металлоконструкции реактора. Одним из основных методов, используемых при оценке спектров и определении потоков нейтронов, является метод активационных индикаторов путем облучения малых количеств чистых веществ с последующим измерением их гамма-спектров и дальнейшим расчетам по гамма-спектрам параметров нейтронных потоков.The closest analogue of the claimed technical solution is the irradiation assembly of a nuclear channel reactor in the form of a rod of an additional absorber with cobalt (SDPK) (Patent No. 2107957, class G21C 7/10). The neutron absorber contains a supporting element (rod), on which two passive links are fixed at the top and bottom, and between them are technological links with sealed canisters filled with ampoules with radioactive cobalt material. Ampoules are fixed from falling out by flange lock clamping springs. Due to the worldwide increase in the need for radioactive isotopes and the reduction in the number of reactors in which it is technologically possible to obtain radiopharmaceuticals (Mo-99, 1-131, etc.), as well as the need for irradiation of small experimental batches of starting substances, the demand for these services constantly growing. In RBMK-1000 reactors, in addition, there is a need to monitor the spectra and fluxes of neutrons passing through graphite masonry and metal structures of the reactor. One of the main methods used in the evaluation of spectra and determination of neutron fluxes is the method of activation indicators by irradiating small quantities of pure substances with subsequent measurement of their gamma spectra and further calculations using the gamma spectra of the parameters of neutron fluxes.

Недостатками ближайшего аналога являются невозможность получения в СДПК (одновременно с промышленным производством Со-60) других изотопов и проведения экспериментальных работ с малыми количествами различных веществ в одной облучательной сборке.The disadvantages of the closest analogue are the impossibility of obtaining in the SDPK (simultaneously with the industrial production of Co-60) other isotopes and conducting experimental work with small amounts of various substances in one irradiation assembly.

Задача, решаемая полезной моделью, состоит в реализации возможности получения одновременно с Со-60 других радиоактивных веществ и проведения экспериментальных работ по облучению малых количеств стартовых веществ в одной облучательной сборке.The problem solved by the utility model is to realize the possibility of obtaining simultaneously with Co-60 other radioactive substances and conducting experimental work on the irradiation of small quantities of starting substances in one irradiation assembly.

Сущность данной полезной модели состоит в том, что в облучательной сборке ядерного канального реактора, состоящей из закрепленных последовательно на стержне технологических звеньев, включающих герметичные пеналы с герметичными ампулами, заполненными радиоактивируемым кобальтовым материалом и подвески, предложено, над технологическими звеньями разместить дополнительное звено, состоящее из герметичных пеналов с тандемно установленными внутри них герметичными ампулами, заполненными экспериментальными стартовыми материалами.The essence of this utility model is that in the irradiation assembly of a nuclear channel reactor, consisting of technological units fixed in series on the rod, including sealed canisters with sealed ampoules filled with radioactive cobalt material and pendants, it is proposed to place an additional unit consisting of technological links sealed canisters with tandem sealed ampoules inside them filled with experimental starting materials.

За счет установки в верхней части сборки технологических звеньев из герметичных пеналов, содержащих тандемно установленные герметичные ампулы, обеспечивается получение одновременно с Со-60 облучение малых количеств экспериментальных стартовых материалов.Due to the installation in the upper part of the assembly of technological units from sealed canisters containing tandem mounted sealed ampoules, it is possible to simultaneously produce small amounts of experimental starting materials simultaneously with Co-60.

На фиг.1-3 изображен продольный разрез облучательной сборки, а на фиг.4-7 - ее поперечные разрезы.Figure 1-3 shows a longitudinal section of the irradiation assembly, and figure 4-7 is its transverse sections.

Облучательная сборка состоит из подвески 1, технологических звеньев 22 с радиоактивируемым кобальтовым материалом 16 и дополнительного звена 3, нанизанных на несущий стержень 4. Дополнительное звено 3 и звенья 22 на несущем стержне 4 фиксируются на направляющем конусе 7. Подвеска 1 соединена с несущим стержнем 4 при помощи втулки 5. Направляющий конус 7 посредством байонетного соединения соединен наконечником 8 с несущим стержнем 4. Палец 9 (фиг.1) расположенный на подвеске 1, предназначен для фиксации несущего стержня 4 в байонетном соединении, образуемым наконечником 8 и направляющим конусом 7 и предотвращает возможность самопроизвольного расцепления байонетного соединения в процессе эксплуатации и транспортировки сборки. Над дополнительным звеном 3 расположен пружинный прижим 10, помещенный в стакан 2, фиксирующий звенья 3 и 22 на несущем стержне 4 путем поджима к торцу конуса 7 при вхождении в него наконечника 8 и повороте конуса 7 на 90°. Технологические звенья 22 облучательной сборки состоят из центральной несущей трубы 11, к торцам которой приварены фигурные верхний 12 и нижний 13 фланцы с шестью отверстиями для установки герметичных пеналов 14. Пеналы содержат герметичные ампулы 15 с радиоактивируемым кобальтовым материалом 16, выполненным в виде дисков, покрытых слоем никеля. Для фиксации пеналов в звене используется фланцевый стопор 17, который приваривается к верхней части несущей трубы 11. В нижней части трубы 11 (фиг.6) имеются два паза 19, а в верхней (фиг.4) два выступа 18. При соединении дополнительного звена 3 и технологических звеньев 22 в облучательной сборке выступы 18 входят в пазы 19, что позволяет фиксировать звенья 3 и 22 от проворота относительно друг друга и стакана 2. На внутренней стороне несущей трубы звеньев 3 и 22 облучательной сборки выполнена кольцевая проточка 20, которая служит для захвата звеньев 3 и 22 при их транспортировке с помощью специальной оснастки. На несущем стержне 4 расположены втулки 21, служащие для центрирования на несущей трубе 11 звеньев 3 и 22 относительно несущего стержня 4. Дополнительное звено 3 отличается от технологических звеньев 22 с кобальтовым материалом, наличием набора герметичных пеналов 23, в которых тандемно размещены ампулы 24 с облучаемыми экспериментальными стартовыми материалами 25 (иод, молибден, теллур, углерод и др.) и проведения экспериментальных работ по мониторингу спектров и потоков нейтронов проходящих через графитовую кладку и металлоконструкции реактора и других материалов с целью исследования процессов модифицирования их свойств.The irradiation assembly consists of a suspension 1, technological links 22 with radioactive cobalt material 16 and an additional link 3 strung on a support rod 4. An additional link 3 and links 22 on a support rod 4 are fixed on the guide cone 7. Suspension 1 is connected to the support rod 4 when the help of the sleeve 5. The guide cone 7 is connected by a bayonet connection with a tip 8 to the carrier rod 4. The finger 9 (Fig. 1) located on the suspension 1 is designed to fix the carrier rod 4 in the bayonet connection, arr zable tip 8 and the guide cone 7 and prevents inadvertent disengagement of bayonet connections during operation and transport assembly. Above the additional link 3 is a spring clip 10, placed in a glass 2, fixing the links 3 and 22 on the supporting rod 4 by pressing the end of the cone 7 when the tip 8 enters into it and the cone 7 is rotated 90 °. The technological links 22 of the irradiation assembly consist of a central carrier pipe 11, to the ends of which are curly upper 12 and lower 13 flanges with six holes for installing sealed canisters 14. Cases contain sealed ampoules 15 with radioactive cobalt material 16, made in the form of disks coated with a layer nickel. To fix the canisters in the link, a flange stopper 17 is used, which is welded to the upper part of the supporting pipe 11. There are two grooves 19 in the lower part of the pipe 11 (Fig. 6) and two projections 18 in the upper part (Fig. 4). When connecting an additional link 3 and the technological links 22 in the irradiation assembly, the protrusions 18 enter the grooves 19, which makes it possible to fix the links 3 and 22 from the rotation relative to each other and the cup 2. On the inner side of the supporting tube of the links 3 and 22 of the irradiation assembly, an annular groove 20 is made, which serves to capture links 3 and 22 pr and their transportation using special equipment. Sleeves 21 are located on the supporting rod 4, which serve to center the links 3 and 22 on the supporting pipe 11 relative to the supporting rod 4. The additional link 3 differs from the technological links 22 with cobalt material, the presence of a set of sealed canisters 23, in which ampoules 24 with irradiated are placed in tandem experimental starting materials 25 (iodine, molybdenum, tellurium, carbon, etc.) and experimental work on monitoring the spectra and fluxes of neutrons passing through graphite masonry and metal structures of the reactor and other materials in order to study the processes of modifying their properties.

Разборку облучательной сборки после облучения в реакторе осуществляют дистанционно, в бассейне под защитным слоем воды и в защитной камере. Предварительно выгруженную из реактора в специальный пенал (на фиг. не показано) для разборки бассейна выдержки облучательную сборку, разбирают в следующей последовательности: удаляют палец 9. Затем, воздействуя на подвеску 1, сжимают пружинный прижим 10 и поворачивая подвеску 1 на 90°, выводят нижний конец несущего стержня 4 с наконечником 8 из байонетного соединения с конусом 7. После этого извлекают подвеску 1 с несущим стержнем 4, пружинным прижимом 10 и стаканом 2 и последовательно извлекают из специального пенала (на фиг. не показано) для разборки технологические звенья 22, дополнительное звено 3 и конус 7. Звенья 3 и 22 транспортируют в защитную камеру для извлечения из них ампул 24 с экспериментальными стартовыми материалами 25 и ампул 15 с кобальтовым материалом 16. Разборка звеньев производится следующим образом: отгибаются лепестки фланцевого стопора 17 и из фланцев 12 и 13 звена извлекаются пеналы 14 или 23. Пеналы 14 или 23 вскрывают и из них извлекают ампулы 15 с кобальтовым материалом 16 или ампулы 24 с радиоактивными экспериментальными материалами или препаратами 25. Извлеченные ампулы 15 помещают в специальные устройства для хранения и (или) транспортировки, а ампулы 24 с радиоактивными экспериментальными материалами или препаратами 25 используются в соответствии с их назначением. При необходимости извлечения облученного материала 25 из дополнительного звена 3 выполняются следующие технологические операции: из специального пенала для разборки (на фиг. не показано) извлекают дополнительное звено 3 и транспортируют в защитную камеру для извлечения материала 25. На место извлеченного звена 3, устанавливают новое звено. После этого облучательную сборку собирают в следующей последовательности: вставляют подвеску 1 с несущим стержнем 4, пружинным прижимом 10 и стаканом 2. После этого, воздействуя на подвеску 1, сжимают пружинный прижим 10 и, поворачивая подвеску 1 на 90°, вводят наконечник 8 несущего стержня 4 в байонетное соединение с конусом 7, после чего устанавливают и заваривают палец 9. Затем облучательную сборку вновь устанавливают в реактор.Dismantling of the irradiation assembly after irradiation in the reactor is carried out remotely, in the pool under a protective layer of water and in a protective chamber. The irradiation assembly, previously unloaded from the reactor into a special case (not shown in Fig.) For disassembling the exposure pool, is disassembled in the following sequence: remove finger 9. Then, acting on suspension 1, compress spring clip 10 and turn suspension 1 by 90 °, withdraw the lower end of the carrier rod 4 with the tip 8 from the bayonet connection with the cone 7. Then remove the suspension 1 with the carrier rod 4, the spring clip 10 and the cup 2 and sequentially removed from a special case (not shown in Fig.) for times Orcs technological links 22, additional link 3 and cone 7. Links 3 and 22 are transported into a protective chamber for extraction of ampoules 24 with experimental starting materials 25 and ampoules 15 with cobalt material 16. The disassembly of the links is as follows: the petals of the flange stopper 17 are unbent and canisters 14 or 23 are removed from flanges 12 and 13 of the link. The canisters 14 or 23 are opened and ampoules 15 with cobalt material 16 or ampoules 24 with radioactive experimental materials or preparations 25 are removed. Recovered ampoules 15 are placed in special devices for storage and (or) transportation, and ampoules 24 with radioactive experimental materials or preparations 25 are used in accordance with their purpose. If it is necessary to remove the irradiated material 25 from the additional link 3, the following technological operations are carried out: from the special disassembly case (not shown in Fig.), The additional link 3 is removed and transported to the protective chamber to extract the material 25. A new link is installed in place of the removed link 3 . After that, the irradiation assembly is assembled in the following sequence: insert the suspension 1 with the supporting rod 4, the spring clip 10 and the cup 2. After that, acting on the suspension 1, compress the spring clip 10 and turning the suspension 1 through 90 °, introduce the tip 8 of the bearing rod 4 in a bayonet connection with a cone 7, after which finger 9 is installed and brewed. Then, the irradiation assembly is reinstalled in the reactor.

Предложенное техническое решение позволит: получать совместно с промышленным производством Со-60 другие радиоактивные вещества и проводить экспериментальные работы по облучению стартовых материалов для проведения исследований по воздействию нейтронного облучения реакторов РБМК на конструкционные материалы.The proposed technical solution will allow: to receive, together with the industrial production of Co-60, other radioactive substances and conduct experimental work on the irradiation of starting materials to conduct studies on the effect of neutron irradiation of RBMK reactors on structural materials.

Claims

The irradiation assembly of a nuclear channel reactor, consisting of technological units fixed in series on the rod, including sealed canisters with sealed ampoules filled with radioactive cobalt material, and pendants, characterized in that an additional unit consisting of sealed canisters with tandem mounted inside them is placed over the technological links sealed ampoules filled with experimental starting materials.