МИШЕНЬ ДЛЯ НАКОПЛЕНИЯ ИЗОТОПА ЛЮТЕЦИЯ-177

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, касается, в частности, конструкций облучательных устройств ядерных реакторов и может быть использована для облучения мишеней с лютецием или другим веществом для получения радиоактивных изотопов, применяемых при изготовлении радиофармпрепаратов для диагностики и терапии в медицине.
Основными задачами проектирования и разработки облучательных устройств ядерных реакторов являются обеспечение исключения риска выхода радионуклидов в теплоноситель реактора; ускорение и облегчение процесса сборки, разборки, транспортировки облучательного устройства; облегчение процесса разборки и транспортировки облучаемой мишени.
В настоящее время широко используются различные облучательные устройства для облучения исходных материалов 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 целевыми облучаемыми материалами, помещенными в оболочки для исключения риска выхода радионуклидов в теплоноситель реактора.
Известна ампула облучательного устройства ядерного реактора (патент РФ №2342716, опубликовано 27.12.2008). Ампула 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 крыши ампулы установлены пружины для прижатия проставышей к таблеткам в направлении продольной оси ампулы. Данная ампула облучательного устройства предназначена для облучения целевого материала, спрессованного в виде таблеток, 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.
Известна мишень для накопления Мо-99 (патент РФ на полезную модель № 141375, опубликовано 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. Задачей этого технического решения является повышение работоспособности и надежности мишени при ее облучении в активной зоне ядерного реактора. Для решения данной задачи используют мишень для накопления Мо-99, содержащую оболочку, цельнолитой сердечник и торцевые заглушки, при этом торцовые заглушки содержат цилиндрические полости, а оболочка плотно посажена сердечник до контакта с ним. Наличие цилиндрических полостей повышает надежность мишени т.к. позволяет создать необходимый свободный объем внутри мишени, который на стадии ее изготовления, последовательно вакуумируется и заполняется гелием. Наличие гелия позволяет проводить контроль герметичности изделия масс-спектрометрическим методом в полном объеме. Обеспечение условий отвода тепла, от разогревающегося при облучении в активной зоне ядерного реактора сердечника, путем плотной посадки оболочки на сердечник, повышает работоспособность мишени за счет улучшения теплофизических характеристик. На поверхности посадочного места заглушек в оболочке имеется кольцевая проточка, выполняемая перед сваркой. Наличие данной канавки позволяет в процессе сварки вытеснять в нее часть расплавленного металла корня шва вместе с оксидными пленками. Такой эффект позволяет повысить сплошность соединения, его качество и уменьшить количество брака до 2-3%.
Недостатком известных устройств, выбранных в качестве аналогов настоящей полезной модели, является необходимость дополнительных установок и операций для извлечения облученного материала. В результате, время получения готовой продукции после облучения увеличивается, что является критическим для короткоживущих изотопов.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства, лишенного указанных недостатков.
Технический результат, заключается в ускорение процесса вскрытия мишени после облучения и извлечения кварцевой ампулы, а также обеспечение вскрытия мишени без помощи режущего инструмента.
Указанный технический результат достигается посредством создания мишени для накопления изотопа лютеция-177, содержащей 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. При этом оболочка из алюминиевого сплава представляет собой цилиндрический стакан с посадочным местом под торцевую цилиндрическую заглушку, внешняя поверхность основания которого выполнена с цилиндрическим наконечником, диаметром меньшим чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие, а внутренняя поверхность основания выполнена округлой или конической, к которому кольцевым сварочным швом приварена торцевая цилиндрическая заглушка с цилиндрическим наконечником, диаметром меньшим чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие, при этом на внешней и внутренней поверхности цилиндрического стакана, ниже посадочного места заглушки имеются кольцевые проточки, расположенные напротив друг друга и имеющие  глубину равную четверти толщины стенки цилиндрического стакана.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическим материалом, фиг. 1.  Мишень состоит из оболочки из алюминиевого сплава 1, и представляет собой цилиндрический стакан с посадочным местом под торцевую цилиндрическую заглушку 2, внешняя поверхность основания которого выполнена с цилиндрическим наконечником 3, диаметром меньшим чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие 4, а внутренняя поверхность основания выполнена округлой или конической, к которому кольцевым сварочным швом 5 приварена торцевая цилиндрическая заглушка 2 с цилиндрическим наконечником 6, диаметром меньшим чем диаметр оболочки, в котором имеется поперечное отверстие 7, при этом на внешней и внутренней поверхности цилиндрического стакана, ниже посадочного места заглушки имеются кольцевые проточки 8 и 9, расположенные напротив друг друга и имеющие  глубину равную четверти толщины стенки цилиндрического стакана. Внутрь мишени помещена кварцевая ампула 10, содержащая высаженный на стенки ампулы порошок нитрата лютеция-176. Зазор между стенками ампулы и оболочки мишени выполнен минимальным, чтобы повысить работоспособность мишени путем улучшения теплофизических характеристик.
Кольцевые проточки на внешней и внутренней поверхности цилиндрического стакана, ниже посадочного места заглушки, расположенные напротив друг друга и имеющие глубину равную четверти толщины стенки цилиндрического 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.
При этом, вскрытие можно осуществить при помощи манипуляторов.
Цилиндрические наконечники с отверстиями оболочки и заглушки служат для сборки мишеней в облучательное устройство (фиг.2), состоящее из 2-х и более мишеней 11 и утяжелителя 112. Соединение мишеней и утяжелителей происходит за счет переходника 13 (муфты или проволочной сцепки). Для помещения облучательного устройства в активную зону реактора используется подвес 14, выполненный из алюминиевой проволоки, диаметром 1 мм.
В результате выполнения программы облучения предлагаемой мишени изотоп лютеция-176 переходит в изотоп лютеция-177. Весь процесс происходит в герметичной кварцевой ампуле и герметичной алюминиевой оболочке, что обеспечивает исключение риска выхода радионуклидов в теплоноситель реактора.
Таким образом, полезная модель обеспечивает ускорение процесса вскрытия мишени и извлечения кварцевой ампулы, а также обеспечивает вскрытие мишени без помощи режущего инструмента.