МИШЕНЬ ДЛЯ НАКОПЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ

Полезная модель относится к ядерной технике, а именно к облучательным устройствам атомных реакторов и может быть использована для получения радионуклидов, применяемых при изготовлении радиофармпрепаратов для диагностики и терапии в ядерной медицине.
В настоящее время широко используются различные облучательные устройства для активации исходных стабильных изотопов или их естественных смесей 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 исходными облучаемыми материалами, помещенными в герметичные оболочки для исключения риска выхода в окружающую среду получаемых радионуклидов в процессе получения целевого изотопа.
Известна ампула облучательного устройства ядерного реактора [RU 2342716 C1, МПК G21C7/10 (2006.01), G21G4/04 (2006.01), опубл. 27.12.2008], которая 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 крышки ампулы установлены пружины для прижатия проставышей к таблеткам в направлении продольной оси ампулы.
Данное устройство предназначено для облучения материнского материала, спрессованного в виде таблеток, и 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 и  повышает уровень загрязнения оборудования внутри защитного бокса, что в свою очередь приводит к повышению уровня радиационной опасности.
Известна мишень для накопления Mo-99 [RU 141375 U1, МПК G21G1/00 (2006.01), опубл. 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.
Недостатком такой мишени является необходимость режущего инструмента для извлечения облученного материала. В результате повышается уровень выбросов в окружающую среду радионуклидов как оболочки, так и целевого изотопа.
Известна мишень для накопления изотопа лютеция-177 [RU 183971 U1, МПК G21G1/00 (2006.01), опубл. 11.10.2018), выбранная в качестве прототипа, содержащая 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. Оболочка из алюминиевого сплава представляет собой цилиндрический стакан с посадочным местом под торцевую цилиндрическую заглушку. Внешняя поверхность основания стакана выполнена с  цилиндрическим наконечником, диаметром меньшим, чем диаметр оболочки. В  цилиндрическом наконечнике выполнено поперечное отверстие. Внутренняя поверхность основания выполнена округлой или конической. К посадочному месту стакана кольцевым сварочным швом приварена торцевая цилиндрическая заглушка с цилиндрическим наконечником, диаметром меньшим, чем диаметр оболочки. В этом цилиндрическом наконечнике тоже выполнено поперечное отверстие. На внешней и внутренней поверхности цилиндрического стакана ниже посадочного места заглушки выполнены кольцевые проточки, расположенные напротив друг друга и имеющие глубину равную четверти толщины стенки цилиндрического стакана.
Кольцевые проточки на внешней и внутренней поверхностицилиндрического 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. Однако эта мишень имеет совершенно гладкую поверхность, а процесс вскрытия мишени проводят при помощи манипуляторов. В этом случае необходимо сдавить устройство захватами манипулятора, чтобы не допустить проворачивание его вдоль его оси и обеспечить вертикальное положение устройства для исключения возможности выпадения ампулы из устройства в процессе слома цилиндрического стакана по кольцевым проточкам. При сжимании цилиндрического стакана может произойти его сминание, что приводит к невозможности извлечения кварцевой ампулы или к её разрушению и попаданию облученного материала мишени в объем горячей камеры, заражение её и системы вентиляции радиоактивными изотопами. Причем в условиях невозможности фиксации в вертикальном положении при  вскрытии облучательного устройства происходит самопроизвольное выпадение кварцевой ампулы из внутренней полости устройства и ее разрушение от удара при  падении на металлическую поверхность горячей камеры для работы с радиоактивными веществами.
Таким образом, эта мишень не обеспечивает необходимый уровень радиационной безопасности процесса вскрытия мишени и извлечения кварцевой ампулы, хотя и обеспечивает вскрытие мишени без помощи режущего инструмента.
Технический результат предложенной мишени для накопления целевых изотопов заключается в повышении уровня радиационной безопасности в процессе вскрытия кварцевой ампулы облучательного устройства.
Предложенная мишень для накопления целевых изотопов, также как в прототипе, содержит стакан из алюминиевого сплава, внутренняя поверхность основания которого выполнена округлой или конической под кварцевую ампулу с облучаемым исходным материнским веществом, с посадочным местом под торцевую цилиндрическую заглушку диаметром меньшим, чем внутренний диаметр стакана, причем внешняя поверхность основания и внешняя поверхность заглушки выполнены с цилиндрическими наконечниками, диаметром меньшим, чем диаметр стакана, в наконечниках выполнены поперечные отверстия, а на внешней поверхности стакана выполнена кольцевая проточка, расположенная ниже посадочного места заглушки, которая приварена к стакану.
В отличие от прототипа основание стакана выполнено монолитным, толщиной не менее 10 мм. Кольцевая проточка выполнена глубиной, равной половине толщины стенки стакана. Снаружи, монолитно с цилиндрическим стаканом, по обе стороны от кольцевой проточки, на равном расстоянии от неё, выполнены два одинаковых выступа в форме правильных шестиугольных призм высотой не менее 10 мм с внешними параллельными друг другу поверхностями граней и с расстоянием между противоположными гранями равным внешнему диаметру стакана.
В такой конструкции мишени основание стакана усилено, а выступы призмы выполняют роль утяжелителя. Мишень обеспечивает упрощение процесса вскрытия кварцевой ампулы после облучения, его надежность, в результате увеличивая уровень радиационной безопасности.
На фиг. 1 показана предлагаемая мишень для накопления изотопов.
Мишень для накопления изотопов содержит цилиндрический стакан 1 из алюминиевого сплава с монолитно выполненным утолщенным основанием 2, составляющим не менее 10 мм длины стакана. Внутренняя поверхность основания 2 выполнена округлой или конической. Внутри стакана 1 размещена кварцевая ампула с  облучаемым материалом в виде металла или химического соединения лютеция-176, иттербия-176, и самария-152 или стабильных изотопов других металлов. В посадочном месте стакана 1 кольцевым сварочным швом приварена цилиндрическая заглушка 3 диаметром меньшим, чем внутренний диаметр стакана 1.
Внешняя поверхность основания 2 и внешняя поверхность заглушки 3 выполнены с  расположенными на одной оси одинаковыми цилиндрическими наконечниками 4, диаметр которых меньше, чем диаметр стакана 1. В цилиндрических наконечниках 4 выполнены поперечные отверстия 5. На внешней поверхности стакана 1 ниже посадочного места заглушки 3 выполнена кольцевая проточка 6, глубина которой равна половине толщины стенки стакана 1. Снаружи, монолитно с цилиндрическим стаканом 1, по обе стороны от кольцевой проточки 6, на равном расстоянии от неё, выполнены два одинаковых выступа в форме правильной шестиугольной призмы 7 высотой не менее 10 мм, расстояние R между противоположными гранями которой равно внешнему диаметру стакана 1, с внешними параллельными друг другу поверхностями граней.
С помощью наконечников 5 с отверстиями возможна сборка двух и более мишеней в  облучательное устройство, при этом утолщенное основание стакана служит утяжелителем.
В результате выполнения программы облучения исходно стабильный изотоп переходит в радиоактивный. Процесс облучения происходит в герметичной кварцевой ампуле и герметичной мишени, что обеспечивает исключение риска выхода радионуклидов в теплоноситель реактора,
После облучения мишень помещают в электромеханическое устройство для вскрытия, где фиксируют в строго вертикальном положении в обойме с шестигранным профилем в верхней части. Устройство для вскрытия обеспечивает необходимое крутящее усилие, которое действует строго в области, усиленной шестиугольными призмами, производя разрывное действие стакана 1 из алюминиевого сплава вдоль кольцевой проточки 6. Нижняя часть цилиндрического стакана 1 с ампулой не подвергается каким-либо нагрузкам и не разрушается, сохраняя целостность ампулы, как при вскрытии, так и при извлечении ампулы с облученным веществом.