ОБЛУЧАТЕЛЬНАЯ СБОРКА ЯДЕРНОГО КАНАЛЬНОГО РЕАКТОРА

Полезная модель относится к области ядерной энергетики, касается в частности, конструкции облучательной сборки для ядерных канальных реакторов и может использоваться одновременно для производства гамма-источников из радиоактивного кобальта и облучения различных материалов с целью исследования их свойств.
В настоящее время широко используются радиоактивные источники, получаемые в процессе облучения исходных материалов в ускорителях (Вестник Radntcy-Euroasia №1 (7) М., 1993 г.) и ядерных реакторах (В.А.Цыканов, Б.В.Самсонов «Техника облучения материалов в реакторах с высоким нейтронным потоком.», М., Атомиздат, 1973 г.). Известны также экспериментальные конструкции звеньев облучательного устройства реактора БН-600, используемые для получения радиоактивного кобальт - 60. В данных конструкциях стартовый материал в виде таблеток помещен в ампулы из нержавеющей стали длиной 210 мм и диаметром 8,2×0,4 мм (В.В.Мальцев, А.И.Карпенко, И.А.Чернов, В.В.Головин. «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.). Кроме того, известно облучательное устройство ядерного реактора канального типа в котором кобальтовые диски установлены на ребре («Облучательное устройство ядерного реактора канального типа.», Патент РФ №2218621).
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является облучательная сборка ядерного канального реактора в виде стержня дополнительного поглотителя с кобальтом (СДПК) (Патент №2107957, кл. G21С 7/10). Поглотитель нейтронов содержит несущий элемент (стержень), на котором закреплены вверху и внизу по два пассивных звена, а между ними расположены технологические звенья с герметичными пеналами заполненными ампулами с радиоактивным кобальтовым материалом. Ампулы зафиксированы от выпадения фланцевыми стопорными прижимными пружинами. В связи увеличением во всем мире потребности в радиоактивных изотопах и сокращением количества реакторов в которых технологически возможно получение радиофарм-препаратов (Мо-99, 1-131 и др.), а также потребности в облучении небольших экспериментальных партий стартовых веществ, спрос на эти услуги постоянно растет. В реакторах РБМК-1000, кроме того, существует необходимость мониторинга спектров и потоков нейтронов, проходящих через графитовую кладку и металлоконструкции реактора. Одним из основных методов, используемых при оценке спектров и определении потоков нейтронов, является метод активационных индикаторов путем облучения малых количеств чистых веществ с последующим измерением их гамма-спектров и дальнейшим расчетам по гамма-спектрам параметров нейтронных потоков.
Недостатками ближайшего аналога являются невозможность получения в СДПК (одновременно с промышленным производством Со-60) других изотопов и проведения экспериментальных работ с малыми количествами различных веществ в одной облучательной сборке.
Задача, решаемая полезной моделью, состоит в реализации возможности получения одновременно с Со-60 других радиоактивных веществ и проведения экспериментальных работ по облучению малых количеств стартовых веществ в одной облучательной сборке.
Сущность данной полезной модели состоит в том, что в облучательной сборке ядерного канального реактора, состоящей из закрепленных последовательно на стержне технологических звеньев, включающих герметичные пеналы с герметичными ампулами, заполненными радиоактивируемым кобальтовым материалом и подвески, предложено, над технологическими звеньями разместить дополнительное звено, состоящее из герметичных пеналов с тандемно установленными внутри них герметичными ампулами, заполненными экспериментальными стартовыми материалами.
За счет установки в верхней части сборки технологических звеньев из герметичных пеналов, содержащих тандемно установленные герметичные ампулы, обеспечивается получение одновременно с Со-60 облучение малых количеств экспериментальных стартовых материалов.
На фиг.1-3 изображен продольный разрез облучательной сборки, а на фиг.4-7 - ее поперечные разрезы.
Облучательная сборка состоит из подвески 1, технологических звеньев 22 с радиоактивируемым кобальтовым материалом 16 и дополнительного звена 3, нанизанных на несущий стержень 4. Дополнительное звено 3 и звенья 22 на несущем стержне 4 фиксируются на направляющем конусе 7. Подвеска 1 соединена с несущим стержнем 4 при помощи втулки 5. Направляющий конус 7 посредством байонетного соединения соединен наконечником 8 с несущим стержнем 4. Палец 9 (фиг.1) расположенный на подвеске 1, предназначен для фиксации несущего стержня 4 в байонетном соединении, образуемым наконечником 8 и направляющим конусом 7 и предотвращает возможность самопроизвольного расцепления байонетного соединения в процессе эксплуатации и транспортировки сборки. Над дополнительным звеном 3 расположен пружинный прижим 10, помещенный в стакан 2, фиксирующий звенья 3 и 22 на несущем стержне 4 путем поджима к торцу конуса 7 при вхождении в него наконечника 8 и повороте конуса 7 на 90°. Технологические звенья 22 облучательной сборки состоят из центральной несущей трубы 11, к торцам которой приварены фигурные верхний 12 и нижний 13 фланцы с шестью отверстиями для установки герметичных пеналов 14. Пеналы содержат герметичные ампулы 15 с радиоактивируемым кобальтовым материалом 16, выполненным в виде дисков, покрытых слоем никеля. Для фиксации пеналов в звене используется фланцевый стопор 17, который приваривается к верхней части несущей трубы 11. В нижней части трубы 11 (фиг.6) имеются два паза 19, а в верхней (фиг.4) два выступа 18. При соединении дополнительного звена 3 и технологических звеньев 22 в облучательной сборке выступы 18 входят в пазы 19, что позволяет фиксировать звенья 3 и 22 от проворота относительно друг друга и стакана 2. На внутренней стороне несущей трубы звеньев 3 и 22 облучательной сборки выполнена кольцевая проточка 20, которая служит для захвата звеньев 3 и 22 при их транспортировке с помощью специальной оснастки. На несущем стержне 4 расположены втулки 21, служащие для центрирования на несущей трубе 11 звеньев 3 и 22 относительно несущего стержня 4. Дополнительное звено 3 отличается от технологических звеньев 22 с кобальтовым материалом, наличием набора герметичных пеналов 23, в которых тандемно размещены ампулы 24 с облучаемыми экспериментальными стартовыми материалами 25 (иод, молибден, теллур, углерод и др.) и проведения экспериментальных работ по мониторингу спектров и потоков нейтронов проходящих через графитовую кладку и металлоконструкции реактора и других материалов с целью исследования процессов модифицирования их свойств.
Разборку облучательной сборки после облучения в реакторе осуществляют дистанционно, в бассейне под защитным слоем воды и в защитной камере. Предварительно выгруженную из реактора в специальный пенал (на фиг. не показано) для разборки бассейна выдержки облучательную сборку, разбирают в следующей последовательности: удаляют палец 9. Затем, воздействуя на подвеску 1, сжимают пружинный прижим 10 и поворачивая подвеску 1 на 90°, выводят нижний конец несущего стержня 4 с наконечником 8 из байонетного соединения с конусом 7. После этого извлекают подвеску 1 с несущим стержнем 4, пружинным прижимом 10 и стаканом 2 и последовательно извлекают из специального пенала (на фиг. не показано) для разборки технологические звенья 22, дополнительное звено 3 и конус 7. Звенья 3 и 22 транспортируют в защитную камеру для извлечения из них ампул 24 с экспериментальными стартовыми материалами 25 и ампул 15 с кобальтовым материалом 16. Разборка звеньев производится следующим образом: отгибаются лепестки фланцевого стопора 17 и из фланцев 12 и 13 звена извлекаются пеналы 14 или 23. Пеналы 14 или 23 вскрывают и из них извлекают ампулы 15 с кобальтовым материалом 16 или ампулы 24 с радиоактивными экспериментальными материалами или препаратами 25. Извлеченные ампулы 15 помещают в специальные устройства для хранения и (или) транспортировки, а ампулы 24 с радиоактивными экспериментальными материалами или препаратами 25 используются в соответствии с их назначением. При необходимости извлечения облученного материала 25 из дополнительного звена 3 выполняются следующие технологические операции: из специального пенала для разборки (на фиг. не показано) извлекают дополнительное звено 3 и транспортируют в защитную камеру для извлечения материала 25. На место извлеченного звена 3, устанавливают новое звено. После этого облучательную сборку собирают в следующей последовательности: вставляют подвеску 1 с несущим стержнем 4, пружинным прижимом 10 и стаканом 2. После этого, воздействуя на подвеску 1, сжимают пружинный прижим 10 и, поворачивая подвеску 1 на 90°, вводят наконечник 8 несущего стержня 4 в байонетное соединение с конусом 7, после чего устанавливают и заваривают палец 9. Затем облучательную сборку вновь устанавливают в реактор.
Предложенное техническое решение позволит: получать совместно с промышленным производством Со-60 другие радиоактивные вещества и проводить экспериментальные работы по облучению стартовых материалов для проведения исследований по воздействию нейтронного облучения реакторов РБМК на конструкционные материалы.