RU183971U1

RU183971U1 - TARGET FOR ACCUMULATION OF THE LUTETIA-177 ISOTOP

Info

Publication number: RU183971U1
Application number: RU2018116177U
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Новиков; Алексей Валентинович Беринцев; Валерий Викторович Швецов; Вячеслав Александрович Родионов; Александр Алексеевич Штанько; Александр Сергеевич АЛЕКСЕЕВ; Владимир Михайлович Рыжов; Вячеслав Викторович Светухин; Валерий Викторович Сапунов; Марина Анатольевна Предеина
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2018-10-11

Abstract

Полезная модель относится к атомной промышленности и может быть использована при изготовлении изделий различной конструкции для наработки радио изотопов в облучательных устройствах, преимущественно трубчатых, ядерных реакторов.The utility model relates to the nuclear industry and can be used in the manufacture of products of various designs for the production of radio isotopes in irradiation devices, mainly tubular, nuclear reactors.

Мишень для накопления изотопа лютеция-177, загерметизированная с помощью сварки, содержит оболочку из алюминиевого сплава трубчатого сечения с размещенной внутри нее кварцевой ампулой, содержащей нитрат лютеция-176. Оболочка из алюминиевого сплава представляет собой цилиндрический стакан с посадочным местом под торцевую цилиндрическую заглушку, внешняя поверхность дна которого выполнена с цилиндрическим наконечником, диаметром, меньшим, чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие, а внутренняя поверхность дна выполнена округлой или конической. К оболочке кольцевым сварочным швом приварена торцевая цилиндрическая заглушка с цилиндрическим наконечником, диаметром, меньшим, чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие. На внешней и внутренней поверхности цилиндрического стакана, ниже посадочного места заглушки предусмотрены кольцевые проточки, расположенные напротив друг друга и имеющие глубину, равную четверти толщины стенки цилиндрического стакана.The target for the accumulation of the lutetium-177 isotope, sealed by welding, contains a shell of an aluminum alloy of tubular section with a quartz ampule containing lutetium-176 nitrate inside. The shell of aluminum alloy is a cylindrical glass with a seat for the end cylindrical plug, the outer surface of the bottom of which is made with a cylindrical tip, a diameter smaller than the diameter of the shell in which there is a transverse hole, and the inner surface of the bottom is made round or conical. An end cylindrical plug with a cylindrical tip with a diameter smaller than the diameter of the shell in which there is a transverse hole is welded to the shell with an annular weld. On the outer and inner surfaces of the cylindrical cup, below the seat of the plug, annular grooves are provided, located opposite each other and having a depth equal to a quarter of the wall thickness of the cylindrical cup.

Технический результат: ускорение процесса вскрытия мишени и извлечения кварцевой ампулы, а также обеспечение вскрытия мишени без помощи режущего инструмента.

Effect: accelerating the process of opening the target and extracting the quartz ampoule, as well as ensuring the opening of the target without the help of a cutting tool.

Description

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, касается, в частности, конструкций облучательных устройств ядерных реакторов и может быть использована для облучения мишеней с лютецием или другим веществом для получения радиоактивных изотопов, применяемых при изготовлении радиофармпрепаратов для диагностики и терапии в медицине.The utility model relates to the field of nuclear energy, relates, in particular, to the designs of irradiating devices for nuclear reactors and can be used to irradiate targets with lutetium or another substance to produce radioactive isotopes used in the manufacture of radiopharmaceuticals for diagnosis and therapy in medicine.

Основными задачами проектирования и разработки облучательных устройств ядерных реакторов являются обеспечение исключения риска выхода радионуклидов в теплоноситель реактора; ускорение и облегчение процесса сборки, разборки, транспортировки облучательного устройства; облегчение процесса разборки и транспортировки облучаемой мишени.The main tasks of the design and development of irradiation devices for nuclear reactors are to ensure that the risk of the release of radionuclides into the reactor coolant is eliminated; acceleration and facilitation of the assembly, disassembly, transportation of the irradiation device; facilitating the process of disassembling and transporting the irradiated target.

В настоящее время широко используются различные облучательные устройства для облучения исходных материалов в ядерных реакторах (В.А.Цыканов, Б.В.Самсонов «Техника облучения в реакторах с высоким нейтронным потоком. М., Атомиздат, 1993.). Практически все они содержат мишени - герметичные контейнеры с целевыми облучаемыми материалами, помещенными в оболочки для исключения риска выхода радионуклидов в теплоноситель реактора. Currently, various irradiation devices are widely used to irradiate starting materials in nuclear reactors (V. A. Tsykanov, B. V. Samsonov “Irradiation Technique in High Neutron Flux Reactors. M., Atomizdat, 1993.). Almost all of them contain targets — airtight containers with target irradiated materials placed in shells to eliminate the risk of radionuclides entering the reactor coolant.

Известна ампула облучательного устройства ядерного реактора (патент РФ №2342716, опубликовано 27.12.2008). Ампула состоит из корпуса и двух приваренных к нему крышек. Ампула заполнена таблетками из кобальта-59 и проставышами из циркониевого сплава в виде пружинящих колец. В гнездах крыши ампулы установлены пружины для прижатия проставышей к таблеткам в направлении продольной оси ампулы. Данная ампула облучательного устройства предназначена для облучения целевого материала, спрессованного в виде таблеток, не имеет внутреннего контейнера, что повышает риск выхода радионуклидов в теплоноситель реактора. Кроме того, извлечение облученного материала из ампулы требует дополнительного режущего инструмента, что в условиях высокого уровня ионизирующего излучения повышает трудоемкость и стоимость работ.Known ampoule of the irradiation device of a nuclear reactor (RF patent No. 2342716, published December 27, 2008). The ampoule consists of a body and two covers welded to it. The ampoule is filled with cobalt-59 tablets and zirconium alloy spacers in the form of spring rings. Springs are installed in the nests of the ampoule roof to press the spacers against the tablets in the direction of the longitudinal axis of the ampoule. This ampoule of an irradiation device is designed to irradiate the target material, compressed in the form of tablets, does not have an internal container, which increases the risk of radionuclides entering the reactor coolant. In addition, the extraction of irradiated material from the ampoule requires an additional cutting tool, which, in conditions of a high level of ionizing radiation, increases the complexity and cost of work.

Известна мишень для накопления Мо-99 (патент РФ на полезную модель № 141375, опубликовано 10.06.2014), содержащая оболочку, сердечник и торцевые заглушки. Торцевые заглушки содержат цилиндрические полости, а оболочка обжата на сердечнике до контакта с ним, при этом мишень содержит кольцевую проточку на поверхности посадочного места заглушек в оболочку, выполняемую перед сваркой. Задачей этого технического решения является повышение работоспособности и надежности мишени при ее облучении в активной зоне ядерного реактора. Для решения данной задачи используют мишень для накопления Мо-99, содержащую оболочку, цельнолитой сердечник и торцевые заглушки, при этом торцовые заглушки содержат цилиндрические полости, а оболочка плотно посажена сердечник до контакта с ним. Наличие цилиндрических полостей повышает надежность мишени т.к. позволяет создать необходимый свободный объем внутри мишени, который на стадии ее изготовления, последовательно вакуумируется и заполняется гелием. Наличие гелия позволяет проводить контроль герметичности изделия масс-спектрометрическим методом в полном объеме. Обеспечение условий отвода тепла, от разогревающегося при облучении в активной зоне ядерного реактора сердечника, путем плотной посадки оболочки на сердечник, повышает работоспособность мишени за счет улучшения теплофизических характеристик. На поверхности посадочного места заглушек в оболочке имеется кольцевая проточка, выполняемая перед сваркой. Наличие данной канавки позволяет в процессе сварки вытеснять в нее часть расплавленного металла корня шва вместе с оксидными пленками. Такой эффект позволяет повысить сплошность соединения, его качество и уменьшить количество брака до 2-3%.Known target for the accumulation of Mo-99 (RF patent for utility model No. 141375, published 06/10/2014), containing a shell, core and end caps. The end caps contain cylindrical cavities, and the shell is crimped onto the core until it comes into contact with it, and the target contains an annular groove on the surface of the seat of the plugs in the shell, which is performed before welding. The objective of this technical solution is to increase the efficiency and reliability of the target when it is irradiated in the core of a nuclear reactor. To solve this problem, a Mo-99 accumulation target is used, containing a shell, a solid core and end caps, while the end caps contain cylindrical cavities, and the shell is tightly seated core before contact with it. The presence of cylindrical cavities increases the reliability of the target since allows you to create the necessary free volume inside the target, which at the stage of its manufacture, is sequentially evacuated and filled with helium. The presence of helium allows you to control the tightness of the product by mass spectrometric method in full. Providing conditions for the removal of heat from the core heated by irradiation in the core of the nuclear reactor by tightly fitting the shell onto the core increases the target's performance by improving the thermal characteristics. On the surface of the seat of the plugs in the shell there is an annular groove, performed before welding. The presence of this groove allows during the welding process to displace part of the molten metal of the weld root into it along with oxide films. This effect allows to increase the continuity of the compound, its quality and reduce the amount of marriage to 2-3%.

Недостатком известных устройств, выбранных в качестве аналогов настоящей полезной модели, является необходимость дополнительных установок и операций для извлечения облученного материала. В результате, время получения готовой продукции после облучения увеличивается, что является критическим для короткоживущих изотопов.A disadvantage of the known devices selected as analogues of this utility model is the need for additional installations and operations for the extraction of irradiated material. As a result, the time for obtaining finished products after irradiation increases, which is critical for short-lived isotopes.

Задачей настоящей полезной модели является создание устройства, лишенного указанных недостатков.The objective of this utility model is to create a device devoid of these disadvantages.

Технический результат, заключается в ускорение процесса вскрытия мишени после облучения и извлечения кварцевой ампулы, а также обеспечение вскрытия мишени без помощи режущего инструмента.The technical result is to accelerate the process of opening the target after irradiation and extraction of the quartz ampoule, as well as ensuring the opening of the target without the help of a cutting tool.

Указанный технический результат достигается посредством создания мишени для накопления изотопа лютеция-177, содержащей оболочку из алюминиевого сплава трубчатого сечения с размещенной внутри нее кварцевой ампулой, содержащей высаженный на стенки ампулы порошок нитрата лютеция-176, загерметизированной с помощью сварки. При этом оболочка из алюминиевого сплава представляет собой цилиндрический стакан с посадочным местом под торцевую цилиндрическую заглушку, внешняя поверхность основания которого выполнена с цилиндрическим наконечником, диаметром меньшим чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие, а внутренняя поверхность основания выполнена округлой или конической, к которому кольцевым сварочным швом приварена торцевая цилиндрическая заглушка с цилиндрическим наконечником, диаметром меньшим чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие, при этом на внешней и внутренней поверхности цилиндрического стакана, ниже посадочного места заглушки имеются кольцевые проточки, расположенные напротив друг друга и имеющие глубину равную четверти толщины стенки цилиндрического стакана.The specified technical result is achieved by creating a target for the accumulation of the lutetium-177 isotope containing a shell of an aluminum alloy of tubular section with a quartz ampule placed inside it, containing lutetium-176 nitrate powder deposited on the ampule walls, sealed by welding. In this case, the shell of aluminum alloy is a cylindrical cup with a seat for the end cylindrical plug, the outer surface of the base of which is made with a cylindrical tip, a diameter smaller than the diameter of the shell in which there is a transverse hole, and the inner surface of the base is round or conical to An end cylindrical plug with a cylindrical tip with a diameter smaller than the diameter of the shell in which Xia transverse bore, wherein on the outer and inner surface of the cylindrical cup, below the seat there are annular plugs grooves disposed opposite one another and having a depth equal to a quarter of the cylindrical cup wall thickness.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическим материалом, фиг. 1. Мишень состоит из оболочки из алюминиевого сплава 1, и представляет собой цилиндрический стакан с посадочным местом под торцевую цилиндрическую заглушку 2, внешняя поверхность основания которого выполнена с цилиндрическим наконечником 3, диаметром меньшим чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие 4, а внутренняя поверхность основания выполнена округлой или конической, к которому кольцевым сварочным швом 5 приварена торцевая цилиндрическая заглушка 2 с цилиндрическим наконечником 6, диаметром меньшим чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие 7, при этом на внешней и внутренней поверхности цилиндрического стакана, ниже посадочного места заглушки имеются кольцевые проточки 8 и 9, расположенные напротив друг друга и имеющие глубину равную четверти толщины стенки цилиндрического стакана. Внутрь мишени помещена кварцевая ампула 10, содержащая высаженный на стенки ампулы порошок нитрата лютеция-176. Зазор между стенками ампулы и оболочки мишени выполнен минимальным, чтобы повысить работоспособность мишени путем улучшения теплофизических характеристик.The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic material, FIG. 1. The target consists of a shell of aluminum alloy 1, and is a cylindrical glass with a seat for the end cylindrical plug 2, the outer surface of the base of which is made with a cylindrical tip 3, a diameter smaller than the diameter of the shell, in which there is a transverse hole 4, and the inner the surface of the base is rounded or conical, to which an end cylindrical plug 2 with a cylindrical tip 6, with a diameter smaller than the diameter of both holes, in which there is a transverse hole 7, while on the outer and inner surface of the cylindrical glass, below the seat of the plug there are annular grooves 8 and 9, located opposite each other and having a depth equal to a quarter of the wall thickness of the cylindrical glass. A quartz ampule 10 containing lutetium-176 nitrate powder deposited on the walls of the ampule was placed inside the target. The gap between the walls of the ampoule and the target shell is made minimal to increase the performance of the target by improving the thermal characteristics.

Кольцевые проточки на внешней и внутренней поверхности цилиндрического стакана, ниже посадочного места заглушки, расположенные напротив друг друга и имеющие глубину равную четверти толщины стенки цилиндрического стакана, обеспечивают процесс вскрытия мишени после облучения. После облучения материал оболочки мишени становится более хрупким, что позволяет сломать цилиндрический стакан по кольцевым проточкам и извлечь ампулу. Ring grooves on the outer and inner surfaces of the cylindrical cup, below the seat of the plug, located opposite each other and having a depth equal to a quarter of the wall thickness of the cylindrical cup, provide the process of opening the target after irradiation. After irradiation, the target shell material becomes more fragile, which makes it possible to break the cylindrical glass along the annular grooves and extract the ampoule.

При этом, вскрытие можно осуществить при помощи манипуляторов.In this case, the autopsy can be carried out using manipulators.

Цилиндрические наконечники с отверстиями оболочки и заглушки служат для сборки мишеней в облучательное устройство (фиг.2), состоящее из 2-х и более мишеней 11 и утяжелителя 112. Соединение мишеней и утяжелителей происходит за счет переходника 13 (муфты или проволочной сцепки). Для помещения облучательного устройства в активную зону реактора используется подвес 14, выполненный из алюминиевой проволоки, диаметром 1 мм. Cylindrical tips with shell holes and plugs are used to assemble targets in an irradiating device (Fig. 2), consisting of 2 or more targets 11 and weighting material 112. The targets and weighting compounds are connected through an adapter 13 (coupling or wire coupling). To place the irradiation device in the reactor core, a suspension 14 made of aluminum wire with a diameter of 1 mm is used.

В результате выполнения программы облучения предлагаемой мишени изотоп лютеция-176 переходит в изотоп лютеция-177. Весь процесс происходит в герметичной кварцевой ампуле и герметичной алюминиевой оболочке, что обеспечивает исключение риска выхода радионуклидов в теплоноситель реактора.As a result of the irradiation program of the proposed target, the lutetium-176 isotope is converted to the lutetium-177 isotope. The whole process takes place in a sealed quartz ampoule and a sealed aluminum shell, which eliminates the risk of radionuclides entering the reactor coolant.

Таким образом, полезная модель обеспечивает ускорение процесса вскрытия мишени и извлечения кварцевой ампулы, а также обеспечивает вскрытие мишени без помощи режущего инструмента.Thus, the utility model accelerates the process of opening the target and extracting the quartz ampoule, and also provides the opening of the target without the help of a cutting tool.

Claims

The target for the accumulation of the lutetium-177 isotope, containing a shell of a tubular aluminum alloy with a quartz ampule inside, containing lutetium-176 nitrate, sealed by welding, characterized in that the shell of the aluminum alloy is a cylindrical glass with a seat for the end a cylindrical plug, the outer surface of the base of which is made with a cylindrical tip, a diameter smaller than the diameter of the shell, in which there is a transverse hole, and the inside the bottom surface of the base is rounded or conical, to which an end cylindrical plug with a cylindrical tip is welded with an annular weld, a diameter smaller than the diameter of the shell in which there is a transverse hole, while on the outer and inner surface of the cylindrical cup, below the seat of the plug there are annular grooves located opposite each other and having a depth equal to a quarter of the wall thickness of the cylindrical glass.