СПОСОБ НАРАБОТКИ КОБАЛЬТА-60 В ЯДЕРНОМ КАНАЛЬНОМ РЕАКТОРЕ
METHOD TO RECOVER COBALT-60 IN NUCLEAR CHANNEL-TYPE REACTOR

Изобретение относится к области регулирования внутриреакторных процессов, касается, в частности, регулирования скорости накопления изотопа кобальта-60 в дополнительных поглотителях с кобальтом, и может быть использовано при решении практических вопросов, направленных на увеличение скорости накопления изотопа кобальта-60 в ядерном канальном реакторе.
В настоящее время во всем мире ядерные реакторы канального типа широко используются для производства различной радиоизотопной продукции. Широко известно, например, производство радиоактивных изотопов в реакторах Candy. Одним из основных направлений производства радиоизотопной продукции на реакторах РБМК-1000 является наработка радионуклида кобальта-60 в многоцелевых дополнительных поглотителях с кобальтом. Дополнительные поглотители с кобальтом установлены в часть технологических каналов активной зоны реактора РБМК-1000. Основная их задача - снижение парового коэффициента реактивности. Места установки дополнительных поглотителей выбраны, исходя из оптимизации процессов управления реактором и минимизации влияния устанавливаемых устройств друг на друга, и корректировке не подлежат. Кроме того, расположение внедряемых в активную зону дополнительных поглотителей должно быть наиболее симметричным в плане реактора с целью наименьшего искажения радиального распределения поля энерговыделения. С точки же зрения оптимизации накопления кобальта-60 все дополнительные поглотители с кобальтом-59 желательно размещать в местах с наибольшей плотностью потока тепловых нейтронов в центральной зоне реактора. Однако не менее пяти изделий из сорока на каждом реакторе, в силу специфики размещения дополнительных поглотителей, эксплуатируются не в центральной зоне, а в периферийной зоне, что уменьшает скорость накопления кобальта-60 в этих изделиях в среднем от 12 до 15%. На такую же величину ухудшается количество конечной продукции. В настоящее время существуют несколько способов увеличения скорости накопления кобальта-60 в различных реакторах: это и «затепление» спектра нейтронов специальными конструкциями облучательных устройств (Опыт наработки радионуклида Со-60 в быстром натриевом реакторе БН-600 большой мощности. Конверсия в машиностроении №3, 2000 г.), (Вестник Radntcy-Euroasia №1 (8) М., 1994 г.), и изменение расположения кобальтовых мишеней в облучательных устройствах. (Облучательное устройство ядерного реактора канального, патент РФ №2218621)
Ближайшим аналогом заявки на изобретение является патент РФ №105064. Согласно патенту дополнительные поглотители с помещенным кобальтом-60 извлекаются из реактора и заменяются на «свежие» дополнительные поглотители с кобальтом-59. Облученные дополнительные поглотители поступают на разборку, для извлечения кобальтового материала и утилизацию. Таким образом, для дополнительного поглотителя с кобальтом-59 осуществляется цикл: склад - реактор - выгрузка - переработка - отправка наработанного кобальта-60 заказчику - утилизация ТРО. Приемлемым уровнем удельной активности для большинства покупателей кобальта-60 является уровень в 60 Ки/г и выше.
Недостатком данного технического решения является то, что кобальт-60, нарабатываемый в дополнительных поглотителях, находящихся в периферийной зоне реактора (за пределами 0,75 радиуса активной зоны), имеет сниженное на 12-15% накопление радиоактивности по отношению к кобальту-60, наработанному в центральной зоне. На фиг.1 изображен график средней скорости накопления кобальта-60 в центральной зоне реактора, а на фиг.2 - график средней скорости накопления кобальта-60 в периферийной зоне.
Задача, решаемая предлагаемым техническим решением, заключается в достижении во всех дополнительных поглотителях расчетных параметров активности кобальта-60 свыше 60 Ки/г.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе наработки кобальта-60 в ядерном канальном реакторе путем облучения дополнительных поглотителей с кобальтом-59, включающем выполнение операций на реакторе по загрузке и выгрузке дополнительных поглотителей из технологических каналов, предложено, дополнительные поглотители с кобальтом-59 первоначально загружать в технологические каналы периферийной зоны реактора, выдерживать в течение 300-600 эффективных суток, затем перегружать в технологические каналы центральной зоны реактора и выдерживать в течение 1550-1600 эффективных суток.
Перегрузка дополнительного поглотителя из периферийной зоны в центральную зону и установка на его место нового дополнительного поглотителя осуществляется при достижении времени работы в периферийной зоне в пределах до 600 эффективных суток с последующим дооблучением в центральной зоне реактора до 1550-1600 эффективных суток. Так как количество дополнительных поглотителей в периферийной части активной зоны не превышает 20% от общего количества дополнительных поглотителей, установленных в реактор, то возможность указанных перестановок при достижении стационарного режима облучения существует всегда. Таким образом, для дополнительного поглотителя с кобальтом-59, установленного изначально в периферийную зону, осуществляется цикл: склад - периферийная зона реактора - центральная зона реактора - переработка - отправка кобальта-60 заказчику - утилизация ТРО, который позволяет увеличить общий объем товарного кобальта-60 и получать во всех дополнительных поглотителях кобальт-60 гарантированного качества (свыше 60 Ки/г). На фиг.3 изображен график средней скорости накопления кобальта-60 в дополнительном поглотителе, переставленным после облучения в течение 600 эффективных суток в периферийной зоне, в центральную зону.