УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАКОПЛЕНИЯ МОЛИБДЕНА-99 В ЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ

Заявляемое решение относится к ядерной технике и может быть использовано в составе активной зоны ядерного реактора для накопления Мо-99 и другой изотопной продукции.
Известно устройство, которое загружают в экспериментальный канал, размещенный в активной зоне исследовательского реактора. Оно содержит мишени для наработки изотопа Мо-99, имеющие форму пластины и состоящие из уран-алюминиевого сердечника и алюминиевой оболочки (Gavin Ball. "Status Update on Conversion to LEU Based Mo-99 Production in South Africa". Международная конференция RERTR, Сантьяго, Чили, 23-27 октября 2011).
К недостаткам устройства относятся:
конструкция устройства предусматривает возможность его размещения только в экспериментальном канале, для которого в активной зоне реактора существует незначительное количество облучательных позиций, что ограничивает общую производительность наработки продукта;
необходимость разработки и изготовления специального оборудования: экспериментальных каналов для размещения облучательных устройств, специального инструмента для проведения транспортных операций и т.д.
Известно устройство для накопления Мо-99 (Святкин М.Н., Ижутов А.Л., Клинов А.В. и др. Исследовательские ядерные реакторы. - Отчет об основных исследовательских работах, выполненных в 2011 г. - Димитровград: ОАО «ГНЦ НИИАР», 2012. С. 5-13,). Устройство состоит из несущей конструкции, содержащей центральный вытеснитель, соединенный с концевыми деталями, и 52 стержневых оребренных мишеней квадратного профиля размером 2,7 мм, размещенных по кольцу в два ряда вокруг центрального вытеснителя. Сердечник мишени выполнен в виде дисперсии интерметаллида урана, обогащенного по U-235 до 90%, в алюминиевой матрице. Массовая доля урана в сердечнике 41,5%, общее содержание U-235 в устройстве 53,3 г. Устройство для облучения нейтронами загружается в экспериментальный канал, установленный в активной зоне реактора.
Недостатками устройства являются:
конструкция устройства предусматривает возможность его размещения только в экспериментальном канале, для которого в активной зоне реактора существует незначительное количество облучательных позиций, что ограничивает общую производительность наработки продукта;
количество устройств, которые можно загрузить в активную зону, ограничено по параметрам ядерной безопасности (одновременно можно загружать не более 2-3 шт. );
необходимость разработки и изготовления специального оборудования: экспериментальных каналов для размещения облучательных устройств, специального инструмента для проведения транспортных операций и т.д.
Указанные недостатки устраняются в устройстве для накопления молибдена-99 в ядерном реакторе, состоящем из несущей конструкции, включающей в себя чехол, верхнюю и нижнюю концевые детали, и мишеней, причем чехол несущей конструкции представляет собой квадрат в поперечном сечении, а мишени размещены внутри несущей конструкции.
Предлагаемое исполнение устройства позволяет:
размещать устройство в любой ячейке активной зоны вместо штатной ТВС т.е. отпадает необходимость разработки и изготовления экспериментальных каналов для размещения устройств;
установка устройства вне экспериментального канала снижает его гидравлическое сопротивление, за счет большего расхода теплоносителя может быть обеспечена более высокая мощность устройства, что позволит увеличить производительность наработки целевого продукта в отдельном устройстве;
перегрузка устройства осуществляется инструментом для штатных ТВС, т.е. отпадает необходимость разработки и изготовления специального инструмента для проведения транспортных операций.
Мишени, устанавливаемые внутри несущей конструкции, могут быть выполнены в виде пластин, стержней или колец.
Для обеспечения возможности многократного использования устройства соединение чехла с верхней концевой деталью выполняется разборным.
На прилагаемом рисунке изображен пример исполнения устройства для накопления молибдена-99 в ядерном реакторе, представляющего собой квадрат в поперечном сечении, где:
1. - верхняя концевая деталь;
2. - чехол;
3. - мишень;
4. - нижняя концевая деталь.
Устройство собирается и работает следующим образом. На участке сборки в чехол (2), соединенный с нижней концевой деталью (4), устанавливают мишени (3) и соединяют с верхней концевой деталью (1). Устройство помещают в активную зону реактора, который выводят на мощность. После облучения в течение заданного времени реактор переводят в подкритическое состояние, выгружают устройство и с помощью контейнера перемещают его в защитную камеру. В ней дистанционно, с помощью манипуляторов, отсоединяют верхнюю концевую деталь (1), извлекают облученные мишени (3) и передают их на переработку. Свежие, необлученные мишени, устанавливают вместо извлеченных, присоединяют верхнюю концевую деталь (1) и передают устройство из защитной камеры на реактор. Далее цикл повторяется до исчерпания элементами устройства назначенного срока службы.