RU2198440C1 - Method for producing gamma-ray source core - Google Patents

Method for producing gamma-ray source core Download PDF

Info

Publication number
RU2198440C1
RU2198440C1 RU2001119813/06A RU2001119813A RU2198440C1 RU 2198440 C1 RU2198440 C1 RU 2198440C1 RU 2001119813/06 A RU2001119813/06 A RU 2001119813/06A RU 2001119813 A RU2001119813 A RU 2001119813A RU 2198440 C1 RU2198440 C1 RU 2198440C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tube
core
rod
capsule
irradiated
Prior art date
Application number
RU2001119813/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.П. Каляго
В.Г. Шевченко
В.И. Лебедев
Л.В. Шмаков
В.П. Московский
А.Н. Комов
Original Assignee
Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И.Ленина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И.Ленина filed Critical Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им. В.И.Ленина
Priority to RU2001119813/06A priority Critical patent/RU2198440C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2198440C1 publication Critical patent/RU2198440C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Abstract

FIELD: nuclear technology and power engineering; nuclear power reactors. SUBSTANCE: method is proposed to use capsules of irradiating assemblies of nuclear reactors to build up target radionuclides and to produce active cores of gamma-ray sources. Core that has cylindrical tube and cylindrical rod of diameter fitting inner diameter of tube is separately irradiated in reactor and upon irradiation they are placed together in common can. Capsule opened upon irradiation with cylindrical tube is proposed to be used as active core can to receive cylindrical rod extracted from other irradiated capsule whereupon capsule with combined components is encapsulated. Tube and rod are proposed to be made of same material such as metal cobalt; in order to enhance yield of gamma-quanta of produced active core cobalt surface in tube should amount to 0.8-0.9 of its surface in rod. In addition a number of separately activated tubes inserted one into other as well as separately irradiated fragments of mentioned components, such as bushings, rings, half- cylinders, and the like, are proposed to be used in core assembly process to produce source of high specific activity due to additional unlocking of material being irradiated. Capsules used for irradiating active core components are proposed to be made of material whose neutron capture sectional area is smaller than that of cobalt. EFFECT: enhanced total activity of source core, facilitated procedure of material irradiation, reduced material input. 6 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области ядерной технологии, касается, в частности, конструкции капсул облучательных сборок для ядерных энергетических реакторов и может быть использовано для наработки целевых радионуклидов и изготовления активных сердечников для закрытых источников гамма-излучения. The invention relates to the field of nuclear technology, relates, in particular, to the design of capsules of irradiation assemblies for nuclear power reactors and can be used to produce target radionuclides and manufacture active cores for sealed sources of gamma radiation.

Известно, что конструкция типового источника гамма-излучения для промышленных установок [1, 2] представляет собой герметичную металлическую оболочку, в которой размещена капсула (одна или несколько) с облученным кобальтовым материалом (ОКМ), которая является активным сердечником источника. Основными технико-экономическими параметрами источника, определяющими его спрос на мировом рынке, являются величина общей активности и его стоимость, которая на 50-75% определяется стоимостью работ, выполняемых в горячей камере по переработке ОКМ и изготовлению из него готового изделия - источника гамма-излучения. Производительность технологии изготовления в горячей камере источника и главной его части - активного сердечника зависит в основном от совокупности свойств и характеристик применяемого ОКМ: габаритных размеров, формы, физического состояния, количества единичных облученный элементов, из которых составляется активный сердечник, и других параметров, определяющих его технологичность. It is known that the design of a typical source of gamma radiation for industrial plants [1, 2] is a sealed metal shell in which a capsule (one or more) with irradiated cobalt material (OKM) is placed, which is the active core of the source. The main technical and economic parameters of the source, which determine its demand in the world market, are the total activity and its cost, which is 50-75% determined by the cost of the work performed in the hot chamber for processing OKM and making the finished product from it - a gamma radiation source . The performance of the manufacturing technology in the hot chamber of the source and its main part, the active core, depends mainly on the combination of properties and characteristics of the applied OKM: overall dimensions, shape, physical condition, the number of single irradiated elements that make up the active core, and other parameters that determine it manufacturability.

Анализ конструкций активных сердечников типовых источников гамма-излучения [1, 2, 4], применяемых в настоящее время в промышленных установках, показывает, что сердечники выполнены из ОКМ в виде металлических дисков (таблеток), размеры которых малы (диаметр около 6 мм и толщина 1-2 мм), а способы изготовления активных сердечников, основанные на переработке "дискового" ОКМ, имеют низкие технико-экономические показатели. Снижение количества и трудоемкости технологических операций по изготовлению активного сердечника источника в горячей камере возможно при использовании более технологичного, чем набор дисков, ОКМ с минимальным числом элементов, что имеет место, к примеру, в способе изготовления активного сердечника источника, описанном в литературе [3], который выполнен в виде втулки из одного материала и вставленного в нее цилиндра из другого материала или композиции из этих материалов. Однако активный сердечник, изготовленный по этому способу, имеет ряд недостатков. Одновременное облучение в составе одной мишени (капсулы) двух различных материалов (европия и кобальта) с различными физическими характеристиками приводит к тому, что резко снижается уровень наработки Со-60 из-за сильной экранировки его изотопами европия, т.к. сечение захвата нейтронов у европия-154 (7700 барн) значительно больше, чем у кобальта-60 (36 барн). Это приводит к тому, что активность такого комбинированного сердечника определяется в основном активностью изотопов европия, а кобальт-60 в такой конструкции используется неэффективно, хотя именно он определяет одну из главных характеристик источника гамма-излучения - значение γ-постоянной, которое у кобальта-60 большее, чем у европия. Analysis of the designs of active cores of typical sources of gamma radiation [1, 2, 4], currently used in industrial plants, shows that the cores are made of OKM in the form of metal disks (tablets), whose dimensions are small (diameter about 6 mm and thickness 1-2 mm), and methods for manufacturing active cores based on the processing of "disk" OKM have low technical and economic indicators. Reducing the number and complexity of technological operations for the manufacture of an active source core in a hot chamber is possible using a more technological than a set of disks, OKM with a minimum number of elements, which occurs, for example, in the method of manufacturing an active source core described in the literature [3] , which is made in the form of a sleeve of one material and inserted into it a cylinder of another material or composition of these materials. However, an active core made by this method has several disadvantages. Simultaneous irradiation of two different materials (europium and cobalt) with different physical characteristics in the same target (capsule) leads to a sharp decrease in the level of Co-60 production due to the strong screening of it with europium isotopes, because The neutron capture cross section for europium-154 (7700 barn) is significantly larger than for cobalt-60 (36 barn). This leads to the fact that the activity of such a combined core is mainly determined by the activity of europium isotopes, and cobalt-60 is used inefficiently in this design, although it determines one of the main characteristics of the gamma radiation source - the value of the γ-constant, which is cobalt-60 more than europium.

Учитывая специфические физико-химические свойства облучаемого материала, в случае нарушения герметизации облученной капсулы активного сердечника с европием произойдет значительное радиоактивное загрязнение оборудования камеры, т. к. оксид европия - это летучий порошок (неконтролируемо распространяющийся в камере), который удалить с загрязненного оборудования камеры до приемлемых уровней даже при самой тщательной и многократной дезактивации будет практически невозможно. А большой период полураспада изотопов европия (до 16 лет) обусловит повышенный "пожизненно" (с точки зрения срока службы оборудования камеры) уровень радиационной обстановки в камере и, следовательно, определит большие дозовые нагрузки на оборудование и ремонтный персонал, увеличенный ремонтный период и пр. Considering the specific physicochemical properties of the irradiated material, in the case of a violation of the sealing of the irradiated capsule of the active core with europium, there will be significant radioactive contamination of the chamber equipment, since europium oxide is a volatile powder (uncontrolled in the chamber) that can be removed from the contaminated chamber equipment acceptable levels even with the most thorough and repeated decontamination will be almost impossible. And the long half-life of europium isotopes (up to 16 years) will lead to an increased "lifetime" (in terms of the life of the camera equipment) level of radiation in the chamber and, therefore, will determine large dose loads on equipment and repair personnel, an extended repair period, etc.

Эти обстоятельства накладывают дополнительные повышенные требования к обеспечению герметичности капсулы активного сердечника источника как на период его эксплуатации (три периода полураспада - 48 лет), так и во время последующего длительного хранения после снятия с эксплуатации при утилизации (пять периодов - 80 лет). Кроме того, способ характеризует сложная и небезопасная (оксид европия - высокотоксичное вещество) технология изготовления стартовой мишени (сердечника), необходимость одновременного приготовления двух материалов в виде шихты, наличие парка дозирующего, специального сварочного (сварка или пайка металлического кобальта) и прессового оборудования для приготовления требуемой композиции и конфигурации элементов мишени. These circumstances impose additional increased requirements to ensure the tightness of the capsule of the active source core both for the period of its operation (three half-lives - 48 years) and during subsequent long-term storage after decommissioning during disposal (five periods - 80 years). In addition, the method is characterized by a complex and unsafe (europium oxide is a highly toxic substance) manufacturing technology of the starting target (core), the need for simultaneous preparation of two materials in the form of a charge, the presence of a dosing park, special welding (welding or soldering of cobalt metal) and press equipment for preparation desired composition and configuration of target elements.

Наиболее близким аналогом заявляемому способу изготовления активного сердечника источника гамма-излучения является способ, описанный в литературе [4] , заключающийся в том, что в облучаемую капсулу (мишень) помещают собранные в сплошной столб полнотелые диски (таблетки). Капсулу закрывают крышкой, герметизируют сваркой и затем в составе облучательного устройства размещают в активной зоне реактора. После облучения капсулы в реакторе она вскрывается с одного или с двух сторон, торцы капсулы развальцовываются и с помощью манипуляторов горячей камеры и специальной оснастки из капсулы извлекаются диски, например, с Со-60. Эта операция является наиболее "грязной" и трудоемкой, т.к. длительный период облучения дисков в реакторе приводит к их радиационному распуханию и заклиниванию в капсуле, что препятствует их свободному извлечению. Затем измеряется активность наработанного радионуклида Со-60 в каждом диске, после чего оператор в соответствии с подготовленной схемой загрузки в новую капсулу вручную по одному диску (иногда вперемежку с неактивными прокладками для обеспечения требуемой равномерности активности по длине капсулы) набирает активный сердечник источника. Таким образом, активный сердечник, изготовленный по этому способу, представляет собой сплошной столб облученных дисков, размещенных в другой (новой) капсуле, поскольку в процессе извлечения дисков из облученной капсулы, в которой они облучались в реакторе, в силу указанных выше причин она приходит в негодность и ее дальнейшее использование исключено. The closest analogue to the claimed method of manufacturing an active core of a gamma radiation source is the method described in the literature [4], which consists in placing full-bodied disks (tablets) assembled into a continuous column in an irradiated capsule (target). The capsule is closed with a lid, sealed by welding and then placed in the reactor core as part of the irradiation device. After irradiation of the capsule in the reactor, it is opened from one or both sides, the ends of the capsule are expanded and, using the hot chamber manipulators and special equipment, disks are removed from the capsule, for example, from Co-60. This operation is the most "dirty" and time-consuming, because a long period of irradiation of the disks in the reactor leads to their radiation swelling and jamming in the capsule, which prevents their free extraction. Then, the activity of the accumulated Co-60 radionuclide is measured in each disk, after which the operator, in accordance with the prepared scheme for manually loading one disk into one new capsule (sometimes interspersed with inactive pads to ensure the required uniformity of activity along the length of the capsule), receives the active source core. Thus, the active core made by this method is a continuous column of irradiated disks placed in another (new) capsule, because during the extraction of disks from the irradiated capsule in which they were irradiated in the reactor, for the above reasons, it comes into unsuitability and its further use is excluded.

Недостатками ближайшего аналога являются:
- недостаточная удельная и полная активность сердечника, т.к. плотное расположение облучаемого материала (ОМ) в объеме облучаемой капсулы приводит к блокировке внутренних ядер материала мишени его внешними слоями, в результате чего поток тепловых нейтронов в центральной области материала мишени оказывается значительно меньше по сравнению потоком, падающим на мишень;
- нерациональное использование стартового материала, т.к. в результате действия эффектов блокировки в центральной осевой области столба дисков накопление целевого радионуклида практически не происходит даже при длительном облучении. И, таким образом, эта часть ОМ не представляет коммерческой ценности, а за счет своей массы является по существу "разбавителем" накопленной общей активности в капсуле;
- большая продолжительность и низкая производительность технологического процесса изготовления активного сердечника по данному способу вследствие низкой технологичности ОМ, т.к. габаритные размеры дисков малы, а все операции осуществляются в условиях горячей камеры с помощью простой оснастки и исключительно вручную (манипуляторами).
The disadvantages of the closest analogue are:
- insufficient specific and full core activity, because the dense arrangement of the irradiated material (OM) in the volume of the irradiated capsule leads to the blocking of the inner nuclei of the target material by its outer layers, as a result of which the flux of thermal neutrons in the central region of the target material is much smaller compared to the flux incident on the target;
- irrational use of starting material, because as a result of the action of blocking effects in the central axial region of the disk column, the accumulation of the target radionuclide practically does not occur even after prolonged exposure. And, thus, this part of OM is not of commercial value, but due to its mass is essentially a “diluent” of the accumulated total activity in the capsule;
- long duration and low productivity of the technological process of manufacturing an active core according to this method due to the low manufacturability of OM, because the overall dimensions of the disks are small, and all operations are carried out in a hot chamber using simple equipment and exclusively manually (by manipulators).

В силу большой ответственности, напряженности и кропотливости проведения операций по изготовлению одного сердечника их продолжительность в реальных условиях сильно зависит от квалификации оператора и, в лучшем случае, составляет несколько часов. Это вызывает большие дозовые нагрузки на оборудование камеры (смотровые системы, элементы герметизации узлов и др.), сокращающие срок его эксплуатации. Due to the great responsibility, tension, and laboriousness of carrying out operations for manufacturing one core, their duration in real conditions strongly depends on the skill of the operator and, in the best case, is several hours. This causes large dose loads on the camera equipment (viewing systems, sealing elements, etc.), which shorten its life.

Задачи, решаемые изобретением:
- повышение полной активности сердечника источника за счет получения ОМ с большей удельной активностью и компактного его размещения в капсуле активного сердечника,
- повышение технологичности ОМ с целью сокращения количества и продолжительности операций, выполняемых в условиях горячей камеры при изготовлении активного сердечника источника.
The tasks solved by the invention:
- increasing the total activity of the source core by obtaining OM with a higher specific activity and its compact placement in the capsule of the active core,
- improving the manufacturability of OM in order to reduce the number and duration of operations performed in a hot chamber in the manufacture of an active source core.

- экономия стартового материала. - saving starting material.

Сущность изобретения состоит в том, что в заявляемом способе изготовления активного сердечника источника гамма-излучения, включающем раздельное капсульное облучение элементов сердечника в активной зоне ядерного реактора и последующее совмещение их в герметичном чехле, предложено сердечник, состоящий из цилиндрической трубки и цилиндрического стержня, имеющего диаметр, сопрягаемый с внутренним диаметром трубки, облучать в реакторе раздельно, а после облучения совмещать друг с другом в одном герметичном чехле. В качестве чехла активного сердечника предлагается использовать вскрываемую после облучения капсулу с цилиндрической трубкой, в полость которой помещают цилиндрический стержень, извлеченный из другой облученной капсулы, а затем капсулу с совмещенными элементами герметизируют. Кроме того, предлагается облучать трубку и стержень, размеры которых связаны следующим соотношением:

Figure 00000002

где Δ - толщина стенки трубки, мм;
d - диаметр стержня, мм.The essence of the invention lies in the fact that in the inventive method of manufacturing an active core of a gamma radiation source, including separate capsular irradiation of core elements in the active zone of a nuclear reactor and their subsequent combination in an airtight case, a core is proposed consisting of a cylindrical tube and a cylindrical rod having a diameter mating with the inner diameter of the tube, irradiate separately in the reactor, and after irradiation combine with each other in one sealed case. It is proposed to use a capsule with a cylindrical tube, which is opened after irradiation, as a cover for the active core, into the cavity of which a cylindrical rod is removed from another irradiated capsule, and then the capsule with combined elements is sealed. In addition, it is proposed to irradiate the tube and the rod, the dimensions of which are related by the following ratio:
Figure 00000002

where Δ is the tube wall thickness, mm;
d is the diameter of the rod, mm

Предлагается также трубку и стержень изготавливать из одного материала, например металлического кобальта, а с целью повышения величины выхода гамма-квантов у изготовленного активного сердечника плотность кобальта в трубке должна составлять 0,8-0,9 от его плотности в стержне. Кроме того, предлагается в процессе сборки сердечника использовать ряд раздельно активированных трубок, вставленных одна в другую, а также использовать раздельно облученные фрагменты указанных элементов (например, втулки, кольца, полуцилиндры и др. ), что позволяет получить источник с повышенной удельной активностью за счет дополнительной разблокировки ОМ. Капсулы, в которых облучают элементы активного сердечника, предлагается изготавливать из материала, имеющего сечение захвата нейтронов меньше, чем у кобальта. It is also proposed that the tube and the rod be made of one material, for example, cobalt metal, and in order to increase the gamma-ray yield of the manufactured active core, the cobalt density in the tube should be 0.8-0.9 of its density in the rod. In addition, it is proposed in the process of core assembly to use a number of separately activated tubes inserted one into the other, and also to use separately irradiated fragments of these elements (for example, bushings, rings, half cylinders, etc.), which makes it possible to obtain a source with increased specific activity due to additional unlock OM. Capsules in which elements of the active core are irradiated are proposed to be made of a material having a neutron capture cross section less than that of cobalt.

Преимущества заявляемого способа изготовления активного сердечника источника гамма-излучения заключаются в том, что облучению в реакторе подвергаются не маленькие диски (таблетки), из которых после облучения, извлечения из капсулы и сортировки необходимо набирать активный сердечник, а всего два элемента: цилиндрическая трубка и цилиндрический стержень с диаметром, равным внутреннему диаметру трубки. Совмещение этих элементов, достаточно протяженных по длине, простых по форме и удобных в обращении в условиях горячей камеры, в сравнении с набором столба из большого количества мелких дисков, выполняется значительно проще, быстрее и без особого напряжения оператора. The advantages of the proposed method for manufacturing the active core of the gamma radiation source are that the irradiation in the reactor is not small discs (tablets), of which after irradiation, extraction from the capsule and sorting it is necessary to collect the active core, but only two elements: a cylindrical tube and a cylindrical a rod with a diameter equal to the inner diameter of the tube. The combination of these elements, quite long in length, simple in shape and easy to handle in a hot chamber, in comparison with a set of columns from a large number of small disks, is much simpler, faster and without much operator stress.

Благодаря предложенной конфигурации элементов активного сердечника значительно сокращается количество и продолжительность ранее трудоемких сборочных операций, упрощается технология его изготовления, снижаются требования к уровню квалификации оператора. Становится возможным применение робототехники и автоматики, обеспечивается высокая скорость переработки ОМ и повышение, в конечном итоге, производительности изготовления источников в 5-10 раз. Толщина стенки трубки и диаметр стержня выбираются из условий наработки в них требуемой удельной активности накапливаемого радионуклида за устанавливаемый период облучения и получения полной активности сердечника. Поэтому размеры трубки - толщина стенки Δ и диаметр стержня d должны быть связаны между собой следующим соотношением:

Figure 00000003

где Δ - толщина стенки трубки, мм;
d - диаметр стержня, мм.Thanks to the proposed configuration of the active core elements, the number and duration of previously labor-intensive assembly operations are significantly reduced, the technology of its manufacture is simplified, and the requirements for the level of skill of the operator are reduced. It becomes possible to use robotics and automation, a high processing speed of OM is ensured, and ultimately, the production efficiency of sources is increased by 5-10 times. The wall thickness of the tube and the diameter of the rod are selected from the conditions of operating in them the required specific activity of the accumulated radionuclide for a set period of irradiation and obtaining the full activity of the core. Therefore, the dimensions of the tube - wall thickness Δ and the diameter of the rod d should be interconnected by the following ratio:
Figure 00000003

where Δ is the tube wall thickness, mm;
d is the diameter of the rod, mm

Расчеты, приведенные в таблице (применительно к наработке Со-60 в реакторе типа РБМК-1000), показывают, что при одинаковых условиях облучения мишеней величина полной активности сердечника, содержащего два раздельно облученных активных элемента (трубку и стержень), превышает полную активность сердечника аналога (вариант 1) на 28%, при этом экономия массы стартового материала достигает 15%. Изготовление элементов активного сердечника из одного материала - кобальта, а также применение для изготовления трубки материала, имеющего плотность 0,8-0,9 от плотности стержня, позволяет снизить экранирующее действие стенки трубки на выход гамма-квантов из стержня и тем самым повысить эффективность использования наработанной в нем активности Со-60. А применение для изготовления капсулы материала, имеющего сечение захвата нейтронов меньше, чем у кобальта-60, например циркония (0,18 барн), позволяет снизить уровень возмущения нейтронного потока в облучательном объеме реактора и тем самым обеспечить наилучшие физические условия наработки в реакторе радионуклида Со-60 с максимально возможной удельной активностью. The calculations given in the table (in relation to the operating time of Co-60 in a RBMK-1000 type reactor) show that under the same conditions of target irradiation, the total activity of the core containing two separately irradiated active elements (tube and rod) exceeds the total activity of the analog core (option 1) by 28%, while the saving in starting material mass reaches 15%. The manufacture of active core elements from one material - cobalt, as well as the use of a material with a density of 0.8-0.9 of the density of the rod for the manufacture of the tube, reduces the screening effect of the tube wall on the output of gamma rays from the rod and thereby increase the efficiency of use Co-60 activity accumulated in it. And the use of a material with a neutron capture cross section less than that of cobalt-60, such as zirconium (0.18 barn) for capsule manufacturing, allows to reduce the level of neutron flux perturbation in the irradiation volume of the reactor and thereby provide the best physical conditions for the production of Co radionuclide in a reactor -60 with the highest possible specific activity.

Примеры предлагаемых конструкций капсул с элементами активного сердечника иллюстрируются на фиг.1, 2, 3, где на фиг.1 представлен продольный разрез конструкции капсулы с цилиндрической трубкой, на фиг.2 - продольный разрез конструкции капсулы с цилиндрическим стержнем, на фиг.3 представлен продольный разрез конструкции финальной капсулы с активным сердечником, выполненным по предлагаемому способу. Как видно, одна часть радиоактивируемого материала мишени (один элемент сердечника) выполнена в виде цилиндрической трубки из металлического кобальта (поз. 2, фиг.1, 3), а вторая часть радиоактивируемого материала мишени (второй элемент сердечника) выполнена в виде цилиндрического стержня (поз. 9, фиг.2, 3) также из металлического кобальта, который имеет диаметр, равный внутреннему диаметру цилиндрической трубки, но выполненный с минусовым допуском для обеспечения последующего совмещения с трубкой. В чехол капсулы 1 вставлена металлическая трубка 2, имеющая центральное осевое отверстие 3. Трубка может быть изготовлена из отрезка трубы металлического кобальта-59 подходящего типоразмера (сортамента) или в виде втулки, имеющей разрезную боковую поверхность вследствие сворачивания кобальтового листа или ленты на соответствующем стержне-оправке с последующим его удалением. К чехлу капсулы с двух сторон приварены круговым швом 6 аргонно-дуговой сваркой верхняя 4 и нижняя 5 крышки. В каждой крышке с внешней стороны выполнены технологические углубления 7, имеющие диаметр, равный или несколько больший, чем внутренний диаметр вставленной в капсулу трубки. У чехла капсулы с цилиндрическим стержнем (см. фиг. 2) крышки 8 не имеют технологических углублений, что дает возможность в условиях защитной камеры легко отличить капсулу со стержнем от капсулы с трубкой. Стержень 9 из металлического кобальта-59 размещен в чехле капсулы свободно без дистанционирующих вкладышей. Стержень может быть изготовлен одним из известных способов: проточкой заготовки на токарном станке, прокаткой проволоки до заданных размеров с последующей нарезкой отрезков нужной длины либо из отрезка проволоки с диаметром подходящего стандартного сортамента. Examples of the proposed capsule designs with active core elements are illustrated in FIGS. 1, 2, 3, where FIG. 1 shows a longitudinal section through the structure of the capsule with a cylindrical tube, FIG. 2 shows a longitudinal section through the structure of the capsule with a cylindrical rod, FIG. 3 shows a longitudinal section of the design of the final capsule with an active core made by the proposed method. As you can see, one part of the radioactive material of the target (one core element) is made in the form of a cylindrical tube made of cobalt metal (item 2, figures 1, 3), and the second part of the radioactive material of the target (second element of the core) is made in the form of a cylindrical rod ( Pos. 9, FIGS. 2, 3) also made of cobalt metal, which has a diameter equal to the inner diameter of the cylindrical tube, but made with a minus tolerance to ensure subsequent alignment with the tube. A metal tube 2 having a central axial hole 3 is inserted into the capsule cover 1. The tube can be made of a segment of cobalt-59 metal pipe of a suitable size (assortment) or in the form of a sleeve having a split side surface due to folding of the cobalt sheet or tape on the corresponding rod - mandrel followed by its removal. The capsules are welded on both sides with a circular seam 6 by argon-arc welding, the upper 4 and lower 5 covers. Technological recesses 7 are made in each lid on the outside, having a diameter equal to or slightly larger than the inner diameter of the tube inserted into the capsule. In the case of the capsule with a cylindrical rod (see Fig. 2), the caps 8 do not have technological recesses, which makes it possible to easily distinguish the capsule with the rod from the capsule with the tube under the conditions of the protective chamber. The rod 9 of metal cobalt-59 is placed in the capsule cover freely without spacer liners. The rod can be made in one of the known ways: by grooving a workpiece on a lathe, rolling the wire to a predetermined size, followed by cutting lengths of the desired length, or from a length of wire with a diameter of a suitable standard assortment.

Разборку капсул обоих типов после облучения их в реакторе и изготовление активного сердечника осуществляют дистанционно в защитной камере, например, описанной в литературе [5], имеющей цепочку раздельных боксов и специальное оборудование. В капсулах, содержащих трубки, в одной из крышек через имеющееся в ней технологическое углубление 7 просверливается сквозное отверстие диаметром, равным диаметру вставленной в нее трубки и, таким образом, осуществляется доступ к ее центральному отверстию. Капсулы, содержащие стержни, вскрывается с помощью отрезного устройства (типа трубореза) путем выполнения на одной из крышек кольцевого надреза ниже сварного шва 6 (см. фиг.2, зона С). После удаления надрезанной крышки стержень извлекается из капсулы. Свободное расположение стержня внутри капсулы дает возможность операцию по его извлечению провести просто и быстро (например, методом опрокидывания, без применения сложной оснастки, как в случае с извлечением дисков. Затем в просверленное отверстие капсулы, в которой находится трубка, вставляется стержень 9. Операция может осуществляться вручную манипуляторами или с помощью автоматики. Этой операции предшествует программный расчет оптимального сочетания элементов будущего активного сердечника источника, исходя из его требуемой полной активности. Как видно (см. фиг.3), финальная капсула 1 заполнена комплектом элементов из ОКМ: трубкой 2 и вставленным в нее стержнем 9. После совмещения элементов сердечника в чехле капсулы в просверленное отверстие крышки 4 вставляется заранее приготовленная пробка 10, которая герметично приваривается к крышке круговым швом 11 аргонно-дуговой сваркой. В таком виде капсула готова к использованию как исходный основной конструкционный элемент для изготовления типового источника гамма-излучения. Dismantling of capsules of both types after irradiating them in a reactor and manufacturing an active core is carried out remotely in a protective chamber, for example, described in the literature [5], which has a chain of separate boxes and special equipment. In capsules containing tubes, in one of the lids, a through hole with a diameter equal to the diameter of the tube inserted into it is drilled through the technological recess 7 in it and, thus, access is made to its central hole. Capsules containing rods are opened using a cutting device (such as a pipe cutter) by making an annular cut on one of the covers below the weld 6 (see Fig. 2, zone C). After removing the incised lid, the rod is removed from the capsule. The free location of the rod inside the capsule allows the operation to remove it to be carried out simply and quickly (for example, by tipping, without the use of complex equipment, as is the case with removing the disks. Then, the rod 9 is inserted into the drilled hole of the capsule in which the tube is located). The operation can This operation is preceded by a software calculation of the optimal combination of elements of the future active core of the source, based on its required activity 1. As you can see (see figure 3), the final capsule 1 is filled with a set of elements from OKM: a tube 2 and a rod 9 inserted into it. After combining the core elements in the capsule cover, a pre-prepared stopper 10 is inserted into the lid 4, which hermetically welded to the lid with a circular seam by argon-arc welding 11. In this form, the capsule is ready for use as the initial main structural element for the manufacture of a typical source of gamma radiation.

Таким образом, применение предложенного способа изготовления активного сердечника источника гамма-излучения, а также конструкций стартовых мишеней, которые реализуют этот способ, позволяет:
- улучшить технико-экономические показатели технологии изготовления активных сердечников источников гамма-излучения в горячей камере за счет получения и переработки более технологичного ОМ,
- повысить на 28% полную активность сборного сердечника источника гамма-излучения за счет применения радиоактивируемого материала более разблокированной конфигурации и раздельного облучения его в реакторе, повысив тем самым удельную активность целевого радионуклида,
- экономить на 15% стартовый материал.
Thus, the application of the proposed method for manufacturing the active core of the gamma radiation source, as well as the designs of the starting targets that implement this method, allows you to:
- to improve the technical and economic indicators of the technology for the manufacture of active cores of gamma radiation sources in a hot chamber due to the production and processing of more technological OM,
- increase by 28% the full activity of the assembled core of the gamma radiation source due to the use of a radioactivated material of a more unlocked configuration and its separate irradiation in the reactor, thereby increasing the specific activity of the target radionuclide,
- Save up to 15% starting material.

Источники информации
1. Источники альфа-, бета-, гамма, и нейтронного излучения. Каталог. В/О "Изотоп", 1980 г.
Sources of information
1. Sources of alpha, beta, gamma, and neutron radiation. Catalog. V / O "Isotope", 1980

2. Источники закрытые с радионуклидом кобальта-60 типа ГИК. Технические условия ТУ 95.11052-82;
3. Патент RU 2035076, кл. 6 G 21 G 4/ 04, "Источник гамма-излучения с активным сердечником и способ его изготовления.
2. Sources closed with radionuclide cobalt-60 type GIC. Specifications TU 95.11052-82;
3. Patent RU 2035076, cl. 6 G 21 G 4/04, "Active core gamma radiation source and method for its manufacture.

4. Патент RU 2107957, кл. 6 G 21 С 7/1, "Поглотитель нейтронов ядерного реактора" (близкий аналог). 4. Patent RU 2107957, cl. 6 G 21 C 7/1, "Nuclear reactor neutron absorber" (close analogue).

5. Патент RU 2112288, кл 6 G 21 С 7/10, "Защитная камера". 5. Patent RU 2112288, class 6 G 21 C 7/10, "Protective chamber".

Claims (6)

1. Способ изготовления активного сердечника источника гамма-излучения, включающий раздельное капсульное облучение элементов сердечника в активной зоне ядерного реактора и последующее совмещение их в герметичном чехле, отличающийся тем, что в качестве элементов активного сердечника облучают цилиндрическую трубку и цилиндрический стержень с диаметром, сопрягаемым с внутренним диаметром трубки, а в качестве чехла используют вскрытую после облучения капсулу с трубкой, в полость которой помещают стержень, извлеченный из другой облученной капсулы, а затем капсулу с совмещенными элементами герметизируют. 1. A method of manufacturing an active core of a gamma radiation source, comprising separate capsular irradiation of core elements in the core of a nuclear reactor and their subsequent combination in a sealed case, characterized in that the cylindrical tube and the cylindrical rod with a diameter mating with the inner diameter of the tube, and as a cover use a capsule with a tube opened after irradiation, into the cavity of which a rod is removed from another capsule and the capsule is then sealed with the combined elements. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучают трубку, толщина стенки которой связана с диаметром стержня соотношением:
Figure 00000004

где Δ - толщина стенки трубки, мм;
d - диаметр стержня, мм.
2. The method according to claim 1, characterized in that the tube is irradiated, the wall thickness of which is related to the diameter of the rod by the ratio:
Figure 00000004

where Δ is the tube wall thickness, mm;
d is the diameter of the rod, mm
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что облучают трубку и стержень, которые выполнены из одного материала, например металлического кобальта. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the tube and the rod are irradiated, which are made of one material, for example, cobalt metal. 4. Способ по п.1, или 2 или 3, отличающийся тем, что плотность материала трубки составляет 0,8-0,9 от плотности материала стержня. 4. The method according to claim 1, or 2 or 3, characterized in that the density of the tube material is 0.8-0.9 of the density of the rod material. 5. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что капсулы, в которых облучают элементы активного сердечника, изготавливают из материала, сечение захвата нейтронов которого меньше, чем у материала элементов сердечника. 5. The method according to claim 1, or 2, or 3, or 4, characterized in that the capsules in which the elements of the active core are irradiated are made of a material whose neutron capture cross section is smaller than that of the material of the core elements. 6. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что при сборке активного сердечника используют ряд трубок с сопряженными диаметрами, расположенными на общем стержне. 6. The method according to claim 1, or 2, or 3, or 4, characterized in that when assembling the active core, a series of tubes with conjugated diameters located on a common rod are used.
RU2001119813/06A 2001-07-16 2001-07-16 Method for producing gamma-ray source core RU2198440C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001119813/06A RU2198440C1 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Method for producing gamma-ray source core

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001119813/06A RU2198440C1 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Method for producing gamma-ray source core

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2198440C1 true RU2198440C1 (en) 2003-02-10

Family

ID=20251795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001119813/06A RU2198440C1 (en) 2001-07-16 2001-07-16 Method for producing gamma-ray source core

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2198440C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2956944B1 (en) Nuclear reactor target assemblies and methods for producing isotopes, modifying materials within target material, and/or characterizing material within a target material
Konings et al. The EFTTRA-T4 experiment on americium transmutation
JP5118297B2 (en) Isotope generation method
CA2673687C (en) Segmented waste rods for handling nuclear waste and methods of using and fabricating the same
JP7042281B2 (en) Systems and processes for producing and recovering radioactive isotopes
Jarrett Isotope (gamma) radiation sources
US20240105354A1 (en) Modular radioisotope production capsules and related method
RU2198440C1 (en) Method for producing gamma-ray source core
Thiollay et al. FLUOLE-2: An experiment for PWR pressure vessel surveillance
DE102009044963A9 (en) Graphite matrix blocks with inorganic binder suitable for storage of radioactive waste and method of making the same
JP2002207098A (en) Method for treating radioactive solid waste
Knauer et al. Californium-252 production and neutron source fabrication
JP3825050B2 (en) Actinide combustion fuel elements
CA1321037C (en) Reinforced nuclear fuel element for cobalt capsules
RU2035076C1 (en) Source of gamma radiation provided with active core and method for manufacturing same
US20240006091A1 (en) Device for use in a fuel assembly of nuclear power plant, method for manufacturing a device and method for activating a material in a nuclear power plant
Baybarz et al. New Encapsulation Techniques for the Fabrication of Californium-252 Neutron Sources
Castanho et al. Design and development of a device for the opening of irradiated aluminum capsules in the IPEN IEA-R1 nuclear reactor
Boulogne Californium-252 Encapsulation at the Savannah River Laboratory
Chikshov et al. MAYAK Production Association “The fifty year old secret”
Klochkov et al. Utilization of europium-containing control rods by development of gamma-europium sources
JPH09101396A (en) Method for annihilating treatment of unnecessary nuclide using reactor
Dellamano et al. Management of Ir-192 Disused Sealed Sources with Long-Lived Radioactive Contaminants
RU2034347C1 (en) Process of manufacture of core of source of gamma radiation on base of radionuclides of europium
JPS6322559Y2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160717