RU2267180C2

RU2267180C2 - Method of extraction of the target components gained as a result of irradiation and a device for its realization

Info

Publication number: RU2267180C2
Application number: RU2004102921/06A
Authority: RU
Inventors: Г.И. Маслаков (RU); Г.И. Маслаков; В.Г. Маслаков (RU); В.Г. Маслаков; нников Ю.Ф. Овс (RU); Ю.Ф. Овсянников; Г.П. Попков (RU); Г.П. Попков; В.Т. Филимонов (RU); В.Т. Филимонов
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2005-12-27
Also published as: RU2004102921A

Abstract

FIELD: nuclear engineering; methods and devices for extraction of the target components gained as a result of irradiation.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of nuclear engineering. The method of extraction of the target components gained as a result of irradiation consists, that the target supplied on its both ends with the unions with diaphragms is hermetically connected directly into a flow-through link of a process flowsheet. Then by means of the unions of the pusher rods they destroy the diaphragms so integrating the internal cavities of the shell and the process flowsheet. First gate through the shell of the target the liquid or reactants for extraction of the target components. Then the shell with the left in it products disconnect from the processing line and shut from its ends by the sealing threaded stops for temporary or constant storing. The device for extraction of the target components gained as the result of the irradiation consists of a shell with the irradiated material and contains the unions - pusher rods hermetically fixed on it from both ends and made in the form of cylindrical branch pipes with the blind diaphragms inside, the threading on the outer surface and flutes on the butt surfaces for placement in them of elastic process flowsheets. The connecting elements of the flow line of the process flowsheet have the pushers for destruction of the diaphragms actuated by the sleeve nuts. The advantages of the invention consist in simplification of the process, reduction of the processing operations and exclusion of pollution of the protective chamber by the radioactive substances.

EFFECT: the invention ensures simplification of the process, reduction of the processing operations and exclusion of pollution of the protective chamber by the radioactive substances.

5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области атомной промышленности, в частности к технологиям производства радиоизотопов из облученных делящихся материалов, а также стабильных химических элементовThe invention relates to the field of the nuclear industry, in particular to technologies for the production of radioisotopes from irradiated fissile materials, as well as stable chemical elements

Извлечение целевых радиоизотопов из облученной мишени известным способом (патент США №№4039697, 4094953, 4701308) предполагает последовательное проведение следующих основных технологических операций:The extraction of the target radioisotopes from the irradiated target in a known manner (US patent No. 4039697, 4094953, 4701308) involves the sequential conduct of the following main technological operations:

- предварительное вскрытие мишени с помощью резки на отдельные фрагменты или механическое удаление оболочки с помощью специального оборудования;- preliminary opening of the target by cutting into individual fragments or mechanical removal of the shell using special equipment;

- растворение облученного материала в растворах минеральных кислот или щелочей или в расплавах солей в аппаратах-растворителях;- dissolving the irradiated material in solutions of mineral acids or alkalis or in molten salts in apparatus-solvents;

- химическую переработку по извлечению отдельных радионуклидов сорбционным, экстракционным, осадительным, электрохимическим методом.- chemical processing for the extraction of individual radionuclides by the sorption, extraction, precipitation, electrochemical method.

При облучении мишеней совместно с целевыми радиоизотопами образуются побочные радиоизотопы, которые могут обладать значительной летучестью при нормальных условиях.When targets are irradiated, secondary radioisotopes are formed together with the target radioisotopes, which can have significant volatility under normal conditions.

Недостатками известных способов извлечения ценных компонентов является механическое вскрытие мишени с помощью резки на отдельные фрагменты или удаление оболочки с помощью специального оборудования; растворение обличенного материала в аппаратах-растворителях.The disadvantages of the known methods for extracting valuable components is the mechanical opening of the target by cutting into individual fragments or removing the shell using special equipment; dissolution of exposed material in solvent apparatuses.

Эти способы требуют разработки специального оборудования, позволяющего проводить разделку мишеней дистанционно без выброса летучих соединений (Хе, Kr, J₂ и др.) в атмосферу защитной камеры. Кроме того, облученный материал после разгерметизации оболочки загружают в специальный аппарат-растворитель. Осуществление загрузки облученного материала в реактор-растворитель также требует специального оборудования, которое бы исключало контакт облученного материала с атмосферой защитной камеры.These methods require the development of special equipment that allows cutting targets remotely without the release of volatile compounds (Xe, Kr, J ₂ , etc.) into the atmosphere of the protective chamber. In addition, the irradiated material after depressurization of the shell is loaded into a special solvent apparatus. The loading of irradiated material into a solvent reactor also requires special equipment that would prevent contact of the irradiated material with the atmosphere of the protective chamber.

Известно, что для получения целевых радиоизотопов используют устройство-мишень, состоящие из герметичной оболочки, и заключенного в нее облучаемого материала» из делящихся или стабильных химических элементов.It is known that to obtain the target radioisotopes use the target device, consisting of a sealed shell, and enclosed in it irradiated material "from fissile or stable chemical elements.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, по которому в качестве аппарата-растворителя используется оболочка мишени [G.F.Vandegrif, J.L. Sndgrove, S. Aase et.al. "Converting Targets and Proces» for Fission-Product Mo-99 from high - and - low - enriched Uranium." - Proceeding Meeting, 1998 RERTR, Sao. Paulo, Brazil, 18-23, October 1998]. Мишень состоит из оболочки, выполненной из нержавеющей стали, и внутренней трубки, между которыми укладывают уран-металлическую фольгу. Оба конца мишени закрывают пробками и герметично заваривают.Closest to the proposed is a method in which the target shell is used as a solvent apparatus [G.F. Vandegrif, J.L. Sndgrove, S. Aase et.al. "Converting Targets and Proces" for Fission-Product Mo-99 from high - and - low - enriched Uranium. " - Proceeding Meeting, 1998 RERTR, Sao. Paulo, Brazil, 18-23, October 1998]. The target consists of a shell made of stainless steel and an inner tube, between which a uranium metal foil is placed. Both ends of the target are corked and sealed.

После облучения верхний конец мишени отрезают, извлекают внутреннюю трубку так, чтобы фольга осталась внутри оболочки. Для растворения урана оболочку заполняют раствором азотной кислоты, а потом переливают в аппарат для химического выделения целевых компонентов.After irradiation, the upper end of the target is cut off, the inner tube is removed so that the foil remains inside the shell. To dissolve the uranium, the shell is filled with a solution of nitric acid, and then poured into the apparatus for the chemical isolation of the target components.

Недостатками вышеизложенного является необходимость разгеметизации мишени путем резки и возможностью выброса при этом летучих радионуклидов (Xe, Kr, J₂ и др.) в объем защитной камеры. Кроме того, для осуществления операций в условиях дистанционного обслуживания требуется применение сложного технологического оборудования.The disadvantages of the foregoing are the need to unseat the target by cutting and the possibility of emission of volatile radionuclides (Xe, Kr, J ₂ , etc.) into the volume of the protective chamber. In addition, the implementation of operations in remote servicing requires the use of sophisticated technological equipment.

Задачей настоящего изобретения является упрощения процесса, сокращение технологических операций и исключение возможности загрязнения защитной камеры радиоактивными веществами.The objective of the present invention is to simplify the process, reduce technological operations and eliminate the possibility of contamination of the protective chamber with radioactive substances.

Указанные недостатки устраняются тем, что извлечение целевых компонентов проводят непосредственно из устройства-мишени, снабженного на обоих концах штуцерами с мембранами, которое герметично подсоединяют в технологическую схему переработки облученного материала, объединяют внутренние полости устройства и технологической схемы, разрушая с помощью специальных толкателей мембраны, пропускают через устройство соответствующие реагенты, которые позволяют селективно выделять компоненты облученного материала, отсоединяют устройство с оставшимися в ней продуктами от технологической линии и закрывают с обоих концов герметичными резьбовыми заглушками для временного или постоянного хранения.These disadvantages are eliminated by the fact that the extraction of the target components is carried out directly from the target device, equipped with fittings with membranes at both ends, which are hermetically connected to the technological scheme for processing the irradiated material, the internal cavities of the device and the technological scheme are combined, destroying using special pushers, through the device, appropriate reagents that selectively isolate the components of the irradiated material, disconnect the device from it became products from the production line and is closed at both ends sealed by threaded plugs for temporary or permanent storage.

Предлагаемый способ извлечения целевых компонентов из облученной мишени исключает операции разделки устройства-мишени на специальном оборудовании, загрузку облученного материала в аппарат-растворитель, поэтому нет необходимости в механизмах резки мишеней или снятия оболочки ее, в аппарате-растворителе и в оборудовании, ограждающем соприкосновение облученного материала с атмосферой защитной камеры.The proposed method for extracting target components from an irradiated target excludes the operations of cutting the target device on special equipment, loading the irradiated material into a solvent apparatus, therefore, there is no need for mechanisms for cutting targets or removing its shell, in a solvent apparatus and equipment protecting the contact of the irradiated material with the atmosphere of a protective chamber.

Предлагаемый способ выделения целевых компонентов реализован с помощью устройства, состоящего из оболочки, содержащей во внутренней полости облученный материал на основе делящихся или стабильных химических элементов со штуцерами в виде цилиндрических патрубков с глухими мембранами внутри, резьбой на наружной поверхности и канавками на торцевых поверхностях для размещения в них упругих прокладок, а подсоединяющие элементы проточной линии технологической схемы имеют толкатели для разрушения мембран, приводимые в действие накидными гайками.The proposed method for isolating the target components is implemented using a device consisting of a shell containing irradiated material in the internal cavity based on fissile or stable chemical elements with fittings in the form of cylindrical tubes with blind membranes inside, threads on the outer surface and grooves on the end surfaces for placement in of elastic gaskets, and connecting elements of the flow line of the technological scheme have pushers for membrane destruction, driven by aykami.

При использовании металлического или газообразного облучаемого материала во внутренней полости оболочки используют специальные приспособления в виде канавок, вставышей или игл для обеспечения протока реагентов.When using metallic or gaseous irradiated material in the inner cavity of the shell, special devices are used in the form of grooves, inserts or needles to provide a flow of reagents.

Устройство (фиг. 1) состоит из оболочки 1 и двух глухих штуцеров 2, которые имеют резьбу 3, канавки 4 для размещения прокладок 5, мембран 6. Вовнутрь оболочки закладывают облучаемый материал 7, фиксируемый, например, металлокерамическими фильтрами 8, закрепленными в процессе сварки деталей мишени.The device (Fig. 1) consists of a shell 1 and two blind fittings 2, which have a thread 3, grooves 4 for accommodating gaskets 5, membranes 6. Inside the shell lay irradiated material 7, fixed, for example, by ceramic-metal filters 8, fixed during welding target details.

Для обслуживания устройства в процессе транспортирования и в технологическом цикле облучения на резьбы 3 наворачивают гайки 9.To service the device during transportation and in the irradiation process cycle, nuts 9 are screwed onto threads 3.

Для включения устройства в технологическую схему, как аппарат, используют накидные гайки 10 и подвижные штуцера-толкатели 11, поступательное движение штуцеров-толкателей обеспечивают вращаемые накидные гайки по резьбе глухих штуцеров мишени. При начальном движении штуцеров-толкателей, например, металлические прокладки с ромбовидным сечением создают уплотнение мишени и технологической внутренней полости от внешней среды. При последующем поступательном движении штуцеров-толкателей происходит разрушение мембран ими и объединение внутренних полостей мишени и технологической схемы, а ромбовидные прокладки обеспечивают герметичность при достаточном поступательном движении штуцеров-толкателей относительно глухих штуцеров мишени.To include the device in the technological scheme, as a device, use union nuts 10 and movable nozzles-pushers 11, the translational movement of the nozzles-pushers provide rotary union nuts on the thread of the blind fittings of the target. During the initial movement of the push-fittings, for example, metal gaskets with a diamond-shaped cross-section create a seal of the target and the technological internal cavity from the external environment. With the subsequent translational movement of the pusher nozzles, the membranes are destroyed by them and the internal cavities of the target and the technological circuit are combined, and diamond-shaped gaskets provide tightness with sufficient translational movement of the pusher nozzles relative to the deaf nozzle of the target.

Прокладки, штуцера-толкатели, накидные гайки входят в состав технологического оборудования. Глухие гайки 12 используются для герметизации оболочки мишени в процессе утилизации балластного материала мишени.Gaskets, push fittings, union nuts are part of the process equipment. The blind nuts 12 are used to seal the target shell during the disposal of the ballast material of the target.

На фиг. 2 изображено устройство с металлическим облучаемым материалом. Металлический облучаемый материал фиксируют глухим вставышем 2, на боковой поверхности которого имеются поперечные и продольные каналы 3, обеспечивающие проток технологических газов и жидкостей.In FIG. 2 shows a device with metal irradiated material. The metal irradiated material is fixed with a deaf insert 2, on the lateral surface of which there are transverse and longitudinal channels 3, providing a flow of process gases and liquids.

На фиг. 3 изображено устройство с газообразным облучаемым материалом, который заключен в герметичный корпус ампулы 2. Проток технологических газов через корпус ампулы мишени обеспечивают иглы 3, размещенные на мембранах, которые разрушают корпус ампулы в процессе объединения внутренних полостей мишени с технологическим объемом.In FIG. 3 shows a device with a gaseous irradiated material, which is enclosed in a sealed ampoule body 2. The flow of process gases through the target ampoule body is provided by needles 3 located on membranes that destroy the ampoule body in the process of combining the internal cavities of the target with the process volume.

Таким образом, способ вскрытия облученного устройства, а затем извлечение целевых компонентов из предлагаемой конструкции позволяет устранить соприкосновение облученного материала с атмосферой защитной камеры, устраняет необходимость механизма резки оболочек мишеней, позволяет использовать оболочку мишени как аппарат-(дегазатор, окислитель, растворитель), а также как герметичный контейнер для временного или постоянного хранения утилизированных балластных материалов.Thus, the method of opening the irradiated device, and then removing the target components from the proposed design, eliminates the contact of the irradiated material with the atmosphere of the protective chamber, eliminates the need for a mechanism for cutting target shells, allows the target shell to be used as an apparatus (degasser, oxidizer, solvent), and as a sealed container for temporary or permanent storage of recycled ballast materials.

Claims

1. The method of extraction of the target components obtained as a result of irradiation, which consists in the fact that the target, equipped with fittings with membranes at both ends, is hermetically connected directly to the flow line of the technological scheme, then the membranes are destroyed with the help of pusher fittings, thereby combining the internal shell cavities and technological scheme, liquid or gaseous reagents are passed through the target’s shell to extract the target components, then the shell with the remaining products in it is disconnected from the technological chemical line and closed at both ends with sealed threaded plugs for temporary or permanent storage.

2. A device for extracting the target components obtained as a result of irradiation, consisting of a shell with irradiated material, containing push fittings sealed on it at both ends, made in the form of cylindrical nozzles with blind membranes inside, thread on the outer surface and grooves on the end surfaces for placement of elastic gaskets in them, and connecting elements of the flow line of the technological scheme have pushers for the destruction of membranes, driven by union nuts.

3. The device according to claim 2, characterized in that filters are installed inside the shell to eliminate the entrainment of bulk irradiated material.

4. The device according to claim 2, characterized in that a cylindrical insert is inserted into the shell with non-porous irradiated material, having channels on the outer surface that allow reagents to flow through the inner cavity.

5. The device according to claim 2, characterized in that the shell contains a sealed ampoule with gaseous irradiated material and depressurizing ampoule needles mounted on the membranes.