用于壓水堆制備放射源的新型阻流塞組件及放射性棒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種核反應(yīng)堆用組件，尤其涉及一種能生產(chǎn)放射性同位素的用于壓水堆制備放射源的新型阻流塞組件及放射性棒。
【背景技術(shù)】
[0002]放射性同位素廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和科研等各個領(lǐng)域。目前的同位素生產(chǎn)主要依賴于低功率的研宄用反應(yīng)堆或加速器，國內(nèi)生產(chǎn)一部分，間或從國外進口一部分，但依然貨源匱乏，難以滿足日益增長的需求。
[0003]常用的放射性同位素包括鈷-60、銫-137、銥-192等。以鈷放射性同位素為例，鈷-59在反應(yīng)堆內(nèi)輻照適當時間，鈷-59通過吸收一個中子，即可獲得高比活度的鈷-60。鈷-60是核技術(shù)應(yīng)用中最常用的放射性同位素，發(fā)射能量為1.17MeV和1.33MeV的γ射線或者0.315MeV的β射線，半衰期為5.27年。
[0004]壓水堆是技術(shù)成熟、運行安全、經(jīng)濟實用的堆型。國際上，壓水堆核電廠裝機總?cè)萘考s占所有核電廠各類反應(yīng)堆總和的60%以上；我國目前已經(jīng)投入商業(yè)運行和正在建造的核電機組中，壓水堆堆型占90%以上。怎么利用核電廠中的核反應(yīng)所產(chǎn)生的中子來生產(chǎn)放射性同位素，也成為核電技術(shù)人員所關(guān)注的問題。
[0005]上海核工程研宄設(shè)計院于2008年提出了利用重水堆鈷調(diào)節(jié)棒組件生產(chǎn)放射性同位素鈷的一項中國發(fā)明專利申請，其公開號為CN101252025A，發(fā)明名稱為:重水堆鈷調(diào)節(jié)棒組件；由于該技術(shù)應(yīng)用于重水堆中且束縛于其調(diào)節(jié)作用的調(diào)節(jié)棒上，因此存在以下缺陷:
[0006](I)調(diào)節(jié)棒作為調(diào)節(jié)堆芯反應(yīng)性的一種控制棒，當反應(yīng)堆工況發(fā)生變化而需要用調(diào)節(jié)棒進行調(diào)節(jié)時，不可避免地使該調(diào)節(jié)棒時常抽出或插入堆芯，對束縛有鈷的調(diào)節(jié)棒中的鈷靶件而言，存在輻照劑量不穩(wěn)定的現(xiàn)象；
[0007](2)用束縛有鈷的調(diào)節(jié)棒替代不銹鋼調(diào)節(jié)棒起到調(diào)節(jié)反應(yīng)性的功能，對反應(yīng)堆運行有影響，需對核特性、熱工、輻照安全等進行多項分析和合理設(shè)計，論證工作量大且復(fù)雜;
[0008](3)在重水堆中用束縛有鈷的調(diào)節(jié)棒替代不銹鋼調(diào)節(jié)棒，需要在束縛有鈷的調(diào)節(jié)棒周圍設(shè)置厚重的放射性屏蔽防護裝置，對生物起到屏蔽作用；
[0009](4)該技術(shù)僅適用于重水堆，國內(nèi)外核電廠使用重水堆的非常少，我國目前僅只有兩座，應(yīng)用范圍有限，使鈷放射源的生產(chǎn)數(shù)量受限，難以滿足醫(yī)用或工、農(nóng)業(yè)廣泛應(yīng)用市場的需求。
[0010]目前而言，壓水堆是技術(shù)成熟、運行安全、經(jīng)濟實用的堆型，國際上，壓水堆核電廠裝機總?cè)萘考s占所有核電廠各類反應(yīng)堆總和的60%以上；我國目前已經(jīng)投入商業(yè)運行和正在建造的核電機組中，壓水堆堆型占90 %以上。
[0011]基于上述因素考慮，本申請人希望在壓水堆中生產(chǎn)放射性同位素，并利用壓水堆使用廣泛的特點，來實現(xiàn)放射性同位素的大量生產(chǎn)，以滿足工業(yè)、農(nóng)業(yè)及醫(yī)用的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于提供一種既能限制反應(yīng)堆堆芯冷卻劑旁通流量，又能生產(chǎn)放射性同位素的新用于壓水堆制備放射源的新型阻流塞組件。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于提供一種在核反應(yīng)堆芯中吸收中子而生產(chǎn)放射性同位素的放射性棒。
[0014]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于壓水堆制備放射源的新型阻流塞組件，包括連接板及不銹鋼阻流塞棒，所述連接板具有安裝所述不銹鋼阻流塞棒的安裝部，所述安裝部呈分散分布，所述安裝部的數(shù)量為24，其中，還包括吸收中子而生產(chǎn)放射性同位素的放射性棒，所述放射性棒的數(shù)量為N，N < 24的自然數(shù)，所述放射性棒呈懸空的對應(yīng)安裝于N個安裝部上，剩余的安裝部上呈懸空的對應(yīng)安裝一所述不銹鋼阻流塞棒，所述放射性棒與所述不銹鋼阻流塞棒相互平行。
[0015]較佳地，所述放射性棒包括包殼管、放射性芯塊及彈性元件，所述放射性芯塊呈密封的封裝于所述包殼管內(nèi)，所述彈性元件設(shè)置于所述包殼管內(nèi)并恒將所述放射性芯塊偏壓于所述包殼管內(nèi)固定不動。
[0016]較佳地，所述包殼管呈中空結(jié)構(gòu)，所述中空結(jié)構(gòu)形成收容腔，所述放射性芯塊填充于所述收容腔下部，所述彈性元件收容于所述收容腔上部，所述收容腔充入氦氣。
[0017]較佳地，所述包殼管的上端藉由一上端塞密封，所述包殼管的下端藉由一下端塞密封。
[0018]較佳地，所述用于壓水堆制備放射源的新型阻流塞組件還包括中心導(dǎo)向筒，所述中心導(dǎo)向筒的上端呈上下滑動且彈性的卡設(shè)于一壓緊件的中心處，所述中心導(dǎo)向筒的下端與所述連接板固定連接。
[0019]較佳地，所述用于壓水堆制備放射源的新型阻流塞組件還包括銷釘，所述銷釘?shù)纳隙斯潭ㄓ谒鰤壕o件上，所述中心導(dǎo)向筒呈豎直開設(shè)有導(dǎo)向槽，所述銷釘?shù)南露顺噬舷禄瑒拥目ㄔO(shè)于所述導(dǎo)向槽內(nèi)。
[0020]較佳地，所述用于壓水堆制備放射源的新型阻流塞組件還包括螺旋彈簧，所述螺旋彈簧套設(shè)于所述中心導(dǎo)向筒外并位于所述壓緊件與所述連接板之間。
[0021]較佳地，所述連接板貫穿開設(shè)有流水孔。
[0022]較佳地，所述不銹鋼阻流塞棒的外徑與所述放射性棒的外徑相同。
[0023]較佳地，所述放射性芯塊呈圓球顆粒狀或圓柱體狀，其中圓球顆粒狀的放射性芯塊直徑小于8.74mm ;圓柱體狀的放射性芯塊直徑小于8.74mm，高度介于0.50mm-50.0Omm之間。
[0024]較佳地，放射性芯塊在所述包殼管內(nèi)的疊加高度介于100.00mm-4200.0Omm之間。
[0025]較佳地，所述放射性芯塊為鈷芯塊、銫芯塊、銥芯塊、鉬芯塊、氚芯塊、碳芯塊、鎳芯塊、鐵芯塊、砸芯塊、銻芯塊、鐿芯塊、銩芯塊、鉈芯塊、卦芯塊或钚芯塊。
[0026]較佳地，所述放射性芯塊的表面還包覆一層鍍鎳膜。
[0027]本發(fā)明提供的放射性棒，在核反應(yīng)堆芯中吸收中子而生產(chǎn)放射性同位素，其包括包殼管、放射性芯塊及彈性元件，所述放射性芯塊呈密封的封裝于所述包殼管內(nèi)，所述彈性元件設(shè)置于所述包殼管內(nèi)并恒將所述放射性芯塊偏壓于所述包殼管內(nèi)固定不動。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明將現(xiàn)有安裝于連接板上的部分不銹鋼阻流塞棒用放射性棒進行替換，從而形成新型阻流塞組件，并且替換不銹鋼阻流塞棒的放射性棒具有與不銹鋼阻流塞棒同樣的限制堆芯冷卻劑旁通流量的功能，同時該放射性棒還能生產(chǎn)放射性同位素，因此本發(fā)明的新型阻流塞組件不影響限制堆芯冷卻劑旁通流量的原始功能；并且本發(fā)明的新型阻流塞組件作為堆芯的固定式相關(guān)組件，不參與堆芯反應(yīng)性的調(diào)節(jié)，因而在制備放射性同位素的同時不影響反應(yīng)堆的安全運行；同時本發(fā)明的新型阻流塞組件中的放射性芯塊(即靶件)位于堆芯活性段內(nèi)，始終處于堆芯輻照區(qū)，輻照劑量穩(wěn)定，放射性同位素品質(zhì)高，利用壓水堆制備放射性同位素，可在確保堆芯安全的前提下，大幅提高中子的利用效率，從而使得本發(fā)明適用于大批已經(jīng)投入商業(yè)運行和正在建造的壓水堆核電廠主流堆型，放射性同位素生產(chǎn)批量大，經(jīng)濟效益顯著，能極大的滿足工業(yè)、農(nóng)業(yè)及醫(yī)用的需求。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明放射性棒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖