Область изобретения
Изобретение относится к системе обработки облучаемых мишеней, и прежде всего, к системе для введения облучаемых мишеней в трубу контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне ядерного реактора и извлечения их оттуда.
Уровень техники
Радиоактивные нуклиды используют в различных областях техники и науки, а также в медицинских целях. Такие радионуклиды производят в исследовательских реакторах или циклотронах. Однако, поскольку количество установок для коммерческого производства радионуклидов уже является ограниченным и, как ожидают, будет сокращаться, желательным является предусмотрение альтернативных мест производства.
Плотность нейтронного потока в активной зоне коммерческого ядерного реактора измеряют, среди прочего, путем введения прочных сферических датчиков в проходящие через активную зону реактора трубы контрольно-измерительной аппаратуры. Поэтому было предложено использование труб контрольно-измерительной аппаратуры коммерческих ядерных реакторов для получения радионуклидов во время работы реактора в энергогенерирующем режиме. Прежде всего, могут быть использованы одна или несколько труб контрольно-измерительной аппаратуры измерительной системы «Aeroball» коммерческого ядерного реактора, и существующие компоненты шаровой измерительной системы могут быть изменены и/или добавлены для обеспечения возможности эффективного производства радионуклидов во время работы реактора.
ЕР 2093773 А2 предполагает, что существующие трубы контрольно-измерительной аппаратуры, обычно используемые для размещения нейтронных датчиков, могут быть использованы для производства радионуклидов во время нормального функционирования коммерческого ядерного реактора. Прежде всего, сферические облучаемые мишени линейно выдвигают в трубы контрольно-измерительной аппаратуры и удаляют из них. В зависимости от осевого профиля нейтронного потока активной зоны реактора выявляют оптимальное положение и выдержку мишеней в активной зоне реактора. Приводную систему используют для перемещения и удержания облучаемых мишеней в трубах контрольно-измерительной аппаратуры.
US 2013/0177118 А1 описывает систему, которая обеспечивает облучение облучаемых мишеней в ядерном реакторе и их депонирование в приемной конфигурации без прямого взаимодействия с человеком или прекращения энергопроизводящей деятельности. Система включает в себя доступные конечные пункты, в которых требуемые произведенные изотопы сохраняют для обработки и/или отгрузки. Проход проникновения может обеспечивать доступ через ограничитель доступа в защитной оболочке реактора, а затем - к трубе контрольно-измерительной аппаратуры в корпусе ядерного реактора. Кроме того, система содержит устройство отклонения, приводной механизм, индексатор и приемный защитный контейнер, причем все компоненты могут быть расположены в здании защитной оболочки ядерного реактора в ядерной установке. Труба приемного защитного контейнера обеспечивает проход для облучаемых мишеней для прохождения из устройства отклонения, и может включать в себя один или несколько счетчиков излучения, которые измеряют точное число, количество или активность активированных облучаемых мишеней, которые выходят из трубы защитного контейнера. К трубе защитного контейнера присоединена выпускная линия, которая позволяет используемой для перемещения облучаемых мишеней пневматической текучей среде безопасно выходить из системы.
Труба защитного контейнера, в зависимости от свойств мишеней, может быть использована с несколькими защитными контейнерами хранения. Один или несколько стопоров могут быть введены в трубу защитного контейнера в требуемых положениях для отделения конкретного количества облучаемых мишеней.
US 2013/0177125 А1 описывает систему для администрирования доступа облучаемых мишеней и контрольно-измерительного оборудования к ядерному реактору, причем система содержит: проход проникновения, соединяющий исходный пункт вне ограничителя доступа ядерного реактора с простирающейся в ядерном реакторе внутри от ограничителя доступа трубой контрольно-измерительной аппаратуры, причем проход проникновения обеспечивает возможность прохождения по нему по меньшей мере одной облучаемой мишени, и причем проход проникновения включает в себя один из числа по меньшей мере одного прохода для контрольно-измерительного оборудования и по меньшей мере одного прохода для облучаемой мишени, отличного от прохода для контрольно-измерительного оборудования, а также по меньшей мере один общий проход, и переключающее устройство, которое для образования прохода проникновения выполнено для соединения только одного из числа прохода для контрольно-измерительной аппаратуры и прохода для облучаемой мишени с общим проходом. Переключающее устройство включает в себя переключающий блок, соединенный по меньшей мере с одним двигателем, и обеспечивающий, в зависимости от его положения, несколько различных проходов. В зависимости от вертикального расположения переключающего блока только один из числа прохода для контрольно-измерительного оборудования и прохода для облучаемой мишени может быть выровнен с направленным к трубе контрольно-измерительной аппаратуры совместно используемым проходом, и быть открытым к нему.
US 2013/0170927 А1 описывает устройства и способы изготовления радиоизотопов в трубах контрольно-измерительной аппаратуры работающих коммерческих ядерных реакторов. Облучаемые мишени вводят в трубы контрольно-измерительной аппаратуры и удаляют из них во время работы, и тем самым, преобразуют их в радиоизотопы. Приемный защитный контейнер и/или труба защитного контейнера могут быть оборудованы счетчиком излучения мишеней, который подсчитывает или измеряет свойства перемещающихся в приемный защитный контейнер облучаемых мишеней. Облучаемые мишени, кроме того, могут включать в себя расположенную в известном положении среди всех других мишеней мишень отслеживания, которая изготовлена из отличного от всех других мишеней материала, и которая позволяет отслеживать или локализировать местонахождение облучаемых мишеней. Несколько комбинаций разветвителей, сепараторов, поворотных столов и сортировщиков могут быть использованы для создания уникальных загрузочных и приемных проходов для облучаемых мишеней.
US 2013/0315361 A1 также относится к устройствам и способам изготовления радиоизотопов в нескольких трубах контрольно-измерительной аппаратуры работающих коммерческих ядерных реакторов. Облучаемые мишени вводят в трубы контрольно-измерительной аппаратуры и удаляют из них, преобразуя их в радиоизотопы во время работы ядерного реактора. Индексатор предусмотрен для избирательного направления облучаемых мишеней к одной из нескольких труб контрольно-измерительной аппаратуры в пределах ядерного реактора путем открывания доступа к ведущему к отдельной трубе контрольно-измерительной аппаратуры проходу проникновения. Кроме того, индексатор может избирательно позволять облучаемым мишеням из нескольких труб контрольно-измерительной аппаратуры поступление в единственный/объединенный проход проникновения, ведущий к приемным пунктам за пределами ограничителя доступа. Позиционирующие облучаемые мишени предусмотрены для должного позиционирования других облучаемых мишеней в требуемых положениях в пределах ядерной активной зоны или вблизи нее. Позиционирующие мишени могут быть изготовлены из недорогого инертного материала или из магнитного материала, и могут быть удержаны в трубе контрольно-измерительной аппаратуры посредством магнитного замка. После облучения мишени высвобождают из трубы контрольно-измерительной аппаратуры в приемный защитный контейнер, причем позиционирующие мишени могут быть отсортированы из приемного защитного контейнера за счет их маркировок или физических свойств.
Обычные измерительные системы «Aeroball» являются известными из уровня техники и описаны, например, в GB 1324380 А и US 3263081 А.
Вышеупомянутые системы производства радионуклидов требуют конструкций для обработки активированных облучаемых мишеней, которые стационарно установлены в реакторных установках. Однако монтаж таких постоянных систем производства радионуклидов связан с высокими затратами. Кроме того, такие системы для производства радионуклидов могут потребовать выделения одной или нескольких конкретных труб контрольно-измерительной аппаратуры. Эти трубы контрольно-измерительной аппаратуры более не являются доступными для измерения в активной зоне нейтронного потока или других состояний реактора. Кроме того, нейтронный поток в активной зоне реактора изменяется в зависимости от нагрузки реактора и условий его работы. Поэтому, нейтронный поток в выбранной для производства радионуклидов конкретной трубе контрольно-измерительной аппаратуры может оказаться недостаточным, что приводит к большим длительностям простоев, или производство радионуклидов может потребовать большой длительности производственного цикла.
Кроме того, вследствие высокой активности извлеченных из труб контрольно-измерительной аппаратуры активированных облучаемых мишеней и вследствие ограниченности пространства в пределах защитной оболочки реактора, обработка мишеней является затруднительной. Прежде всего, включающие в себя радиоактивные нуклиды активированные мишени должны быть загружены и сохранены в контейнерах, которые оснащены тяжелой экранировкой от излучения. Однако камеры для Traversing Incore Probe (системы перемещающейся внутризонной ионизационной камеры) (TIP) и/или измерительной системы «Aeroball» не имеют каких-либо конструкций для упаковки и транспортировки таких тяжелых контейнеров. Предусмотрение дополнительных водяных затворов в защитной оболочке реактора для обработки активированных мишеней и экранированных контейнеров также является слишком дорогостоящим.
Сущность изобретения
Целью изобретения является обеспечение системы для производства радионуклидов из облучаемых мишеней, вводимых в трубу контрольно-измерительной аппаратуры активной зоны ядерного реактора, такую как труба контрольно-измерительной аппаратуры измерительной системы «Aeroball» или системы перемещающейся внутризонной ионизационной камеры (TIP) коммерческого ядерного реактора, или смотровое отверстие канадского тяжеловодного уранового ядерного реактора, что обеспечивает эффективное и экономичное производство радионуклида во время работы реактора.
Прежде всего, целью изобретения является обеспечение системы для введения облучаемых мишеней в трубу контрольно-измерительной аппаратуры ядерного реактора и извлечения их оттуда, что обеспечивает легкую обработку облучаемых мишеней с уменьшенными затратами, а другой целью является обеспечение системы для обработки облучаемых мишеней, которая может быть использована в пределах существующих конструкций в доступных областях защитной оболочки реактора.
Вышеупомянутые цели достигнуты системой обработки облучаемых мишеней по п. 1 формулы изобретения. Выгодные и целесообразные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах, которые являются независимо сочетаемыми друг с другом.
В первом аспекте изобретение обеспечивает систему обработки облучаемых мишеней для введения облучаемых мишеней в трубу контрольно-измерительной аппаратуры ядерного реактора и извлечения их оттуда, причем система содержит:
систему извлечения мишеней, которая содержит выходной канал мишеней, выполненный для соединения с контейнером для хранения мишеней и с выпускной системой,
систему введения мишеней, которая содержит устройство закладки мишеней, трубу удержания мишеней и устройство отклонения мишеней, соединенное с устройством закладки мишеней, трубой удержания мишеней и с системой извлечения мишеней, и, кроме того, содержит узел подачи мишеней на трубе удержания мишеней, причем узел подачи мишеней выполнен для соединения с трубой контрольно-измерительной аппаратуры, и
систему подачи транспортирующего газа, которая содержит первую трубу подачи газа, вторую трубу подачи газа и узел подачи транспортирующего газа, соединенный с первой и второй трубами подачи газа, причем первая труба подачи газа соединена с выходным каналом системы извлечения мишеней, а вторая труба подачи газа выполнена для соединения с узлом для подачи газа в трубу контрольно-измерительной аппаратуры, и
причем система извлечения мишеней, система введения мишеней и система подачи транспортирующего газа установлены на подвижной опоре.
Согласно изобретению мобильную систему используют для обработки облучаемых мишеней в одной или нескольких трубах контрольно-измерительной аппаратуры уже существующей измерительной системы «Aeroball» или другой измерительной системы в активной зоне коммерческого ядерного реактора во время энергогенерирующего режима работы, или в новых трубах, введенных в отверстия реактора внутри или в окрестности корпуса высокого давления ядерного реактора, такие как смотровые отверстия канадского тяжеловодного уранового ядерного реактора. Мобильная система обеспечивает надежное введение облучаемых мишеней в различные трубы контрольно-измерительной аппаратуры и извлечение активизированных облучаемых мишеней из них с помощью пневматической подачи и силы тяжести. Мобильная система обработки мишеней содержит соединительные интерфейсы для соединения компонентов системы с трубами контрольно-измерительной аппаратуры, а также с внешней системой выпуска воздуха и, факультативно, с внешней подачей газа. Мобильная система обработки мишеней, кроме того, может содержать механизм, который обеспечивает разгрузку с ограниченной эмиссией аэрозолей конкретного количества облучаемых мишеней в экранированный от излучения контейнер для хранения.
Изобретение обеспечивает простую и эффективную по затратам систему для обработки облучаемых мишеней для производства радионуклидов. Важные компоненты системы обработки мишеней предусмотрены на мобильной опоре и могут быть соединены с существующей измерительной системой «Aeroball» или с любой другой измерительной системой в активной зоне, или с новыми трубами, введенными в отверстия реактора внутри или в окрестности корпуса высокого давления ядерного реактора, такими как смотровые отверстия канадского тяжеловодного уранового ядерного реактора, если и в то время, когда требуется производство искусственных радиоактивных нуклидов.
Соответственно, являются необходимыми только незначительные модификации уже существующих в активной зоне измерительных систем. Система обработки мишеней также обеспечивает выбор и замену конкретных труб контрольно-измерительной аппаратуры в целях производства радионуклидов, в зависимости от статуса реактора и фактических условий нейтронного потока в активной зоне реактора в конкретной трубе контрольно-измерительной аппаратуры. Таким образом, изобретение обеспечивает модернизацию доступных труб контрольно-измерительной аппаратуры для производства радионуклидов с низкими затратами без потребности в постоянном монтаже системы производства радионуклидов. В пределах защитной оболочки уменьшена потребность в свободном пространстве, поскольку при отсутствии потребности в каком-либо производстве радионуклидов, система может быть сохранена вне защитной оболочки реактора. Мобильные системы также с большей легкостью выполняют требования техники безопасности, такие как требования к устойчивости при сейсмических событиях.
Согласно предпочтительному варианту осуществления системы обработки облучаемых мишеней система извлечения мишеней содержит разгрузочную трубу, имеющую блокирующий элемент для блокирования перемещения облучаемых мишеней в выходной канал. Предпочтительно, блокирующий элемент содержит стопорный палец.
Разгрузочная труба системы извлечения мишеней выполнена для получения активированных облучаемых мишеней из трубы контрольно-измерительной аппаратуры, простирающейся в активной зоне ядерного реактора и, факультативно, через нее. Более предпочтительно, разгрузочная труба имеет П-образную трубную секцию, которая может быть использована для порционирования и разгрузки конкретного количества облучаемых мишеней. П-образная секция разгрузочной трубы образует вершину, делящую разгрузочную трубу на близкую к выходному каналу первую секцию и ведущую к трубе контрольно-измерительной аппаратуры вторую секцию.
Предпочтительно, блокирующий элемент предусмотрен в смежной выходному каналу первой секции разгрузочной трубы для блокирования перемещения активированных облучаемых мишеней из разгрузочной трубы.
Извлеченные из трубы контрольно-измерительной аппаратуры и поступившие в разгрузочную трубу активированные облучаемые мишени удерживаются в разгрузочной трубе посредством блокирующего элемента и разделены посредством вершины на предопределенное количество, которое подлежит разгрузке из разгрузочной трубы, и на другое количество активированных мишеней, которое подлежит сохранению в разгрузочной трубе или в трубе удержания мишеней. Один из нескольких экранированных контейнеров для хранения может быть соединен с выходным каналом, предпочтительно, на предусмотренном на свободном конце выходного канала узле. Когда блокирующий элемент открыт, предопределенное количество активированных мишеней может покинуть под действием силы тяжести разгрузочную трубу, и быть принятым в экранированном контейнере для хранения. Покидающее разгрузочную трубу количество активированных мишеней задано длиной колонны мишеней в первой секции разгрузочной трубы.
Поскольку только предопределенное количество активированных и имеющих заранее заданный нижний уровень активности мишеней выпускают из системы извлечения мишеней и сохраняют в экранированном контейнере, могут быть использованы намного меньшие контейнеры с меньшей экранировкой излучения, которые могут быть легко транспортированы в пределах защитной оболочки реактора либо вручную, либо посредством существующего подъемно-транспортного оборудования.
Предпочтительно, разгрузочная труба содержит датчик для выявления активности мишеней. Предусмотрение датчика позволяет выявлять присутствие активированных облучаемых мишеней среди позиционирующих мишеней и, кроме того, позволяет управлять временем выполнения и осуществлять мониторинг количества разгружаемых из разгрузочной трубы активированных мишеней.
Также предпочтительно, система извлечения мишеней для отделения магнитных мишеней от немагнитных мишеней содержит по меньшей мере один магнит, предпочтительно подвижно размещенный на разгрузочной трубе. Более предпочтительно, магнит может быть использован для выборки и отделения активированных облучаемых мишеней от позиционирующих мишеней в разгрузочной трубе. Позиционирующие мишени изготовлены из инертного материала и могут быть использованы для достижения надлежащего осевого расположения облучаемых мишеней в активной зоне ядерного реактора. Наиболее предпочтительно, один тип из облучаемых мишеней и позиционирующих мишеней является ферромагнитным, тогда как другой тип из облучаемых мишеней и позиционирующих мишеней - немагнитным или парамагнитным.
По меньшей мере один магнит может быть выбран из числа постоянного магнита и соленоида. Предпочтительно, по меньшей мере один магнит является подвижным вдоль первой секции разгрузочной трубы таким образом, что он избирательно подвергает ферромагнитные мишени действию магнитного поля и сохраняет ферромагнитные мишени в разгрузочной трубе.
Разгрузочная труба может быть соединена с вибратором для высвобождения заблокированных облучаемых мишеней. За счет этого облегчена безопасная обработка активированных облучаемых мишеней и, кроме того, обеспечена очистка разгрузочной трубы от твердых частиц.
Выходной канал системы извлечения мишеней, предпочтительно, содержит шаровой клапан, соединенный с первой трубой подачи газа и с выпускной системой. Шаровой клапан выполнен для выпуска газа из разгрузочной трубы, и для освобождения под действием силы тяжести активированных облучаемых мишеней из разгрузочной трубы через выходной канал в контейнер для хранения. Предусмотрение шарового клапана для выпуска газа из разгрузочной трубы гарантирует предотвращение освобождения каких-либо радиоактивных аэрозолей в защитную оболочку реактора во время транспортировки и извлечения мишеней из разгрузочной трубы.
Предпочтительно, с шаровым клапаном и с выпускной системой соединена газовыпускная труба, которая содержит отсечной клапан ниже по потоку от шарового клапана. Более предпочтительно, газовыпускная труба включает в себя узел для соединения шарового клапана выходного канала с выпускной системой.
Система введения мишеней системы обработки облучаемых мишеней согласно изобретению содержит устройство закладки мишеней, трубу удержания мишеней и устройство отклонения мишеней, соединенное с устройством закладки мишеней, трубой удержания мишеней и с системой извлечения мишеней.
Устройство закладки мишеней выполнено для обеспечения источника подлежащих введению в трубу контрольно-измерительной аппаратуры облучаемых мишеней и, факультативно, позиционирующих мишеней. Предпочтительно, устройство закладки мишеней содержит либо воронку для ручного введения, либо обойму, включающую в себя несколько облучаемых мишеней и/или позиционирующих мишеней. Более предпочтительно, обойма соединена с подачей газа, которая для введения новых мишеней может быть автоматически открыта и закрыта посредством клапана. Обойма может быть соединена с пневматической системой подачи газа посредством управляемого клапана. За счет этого обеспечено автоматическое введение мишеней в трубу контрольно-измерительной аппаратуры. Включающую в себя пока еще неактивированные облучаемые мишени обойму монтируют к системе обработки до извлечения активированных мишеней из трубы контрольно-измерительной аппаратуры.
Устройство отклонения мишеней, предпочтительно, выполнено для выбора между проходом от устройства закладки мишеней к трубе удержания и проходом от трубы удержания к разгрузочной трубе.
Предпочтительно, труба удержания мишеней приспособлена для размещения всех облучаемых мишеней, введенных в трубу контрольно-измерительной аппаратуры или извлеченных из нее.
Более предпочтительно, труба удержания размещена в виде спирали, причем нижняя оконечность спирали, напротив устройства отклонения мишеней, направлена к трубе контрольно-измерительной аппаратуры или к активной зоне реактора.
Еще более предпочтительно, труба удержания мишеней для блокирования перемещения облучаемых мишеней в трубу контрольно-измерительной аппаратуры содержит восходящую трубную секцию и блокирующий элемент на верхнем конце восходящей трубной секции. За счет этого минимизирована опасность повреждения трубы контрольно-измерительной аппаратуры во время обработки мишеней.
Еще более предпочтительно, труба удержания мишеней содержит датчик для выявления по меньшей мере одного из таких параметров, как активность мишеней, время транспортировки мишеней, количество мишеней и магнитные свойства мишеней.
Система введения мишеней, кроме того, содержит узел подачи мишеней на трубе удержания мишеней, причем узел подачи мишеней выполнен для соединения с трубой контрольно-измерительной аппаратуры. Предпочтительно, узел подачи мишеней размещен на свободном конце трубы удержания, смежном блокирующему элементу на верхнем конце восходящей трубной секции трубы удержания.
Первая труба подачи газа системы подачи транспортирующего газа соединена с выходным каналом системы извлечения мишеней и выполнена для поставки сжатого газа для транспортировки активированных облучаемых мишеней из разгрузочной трубы в трубу удержания, а также для транспортировки облучаемых мишеней из трубы удержания в трубу контрольно-измерительной аппаратуры для производства радионуклидов.
Вторая труба подачи газа системы подачи транспортирующего газа выполнена для соединения с узлом подачи газа трубы контрольно-измерительной аппаратуры и используется для обеспечения сжатого газа к трубе контрольно-измерительной аппаратуры для извлечения активированных облучаемых мишеней из трубы контрольно-измерительной аппаратуры и для проведения активированных облучаемых мишеней в трубу удержания и/или разгрузочную трубу.
Предпочтительно, система подачи транспортирующего газа содержит соединенный с узлом подачи транспортирующего газа баллон сжатого газа. Альтернативно, узел подачи транспортирующего газа может быть соединен с внешним источником сжатого газа, таким как подача газа существующей измерительной системы «Aeroball».
Предпочтительно, первая и вторая труба подачи газа содержит отсечной клапан, который может служить для блокирования какой-либо подачи газа к системе обработки облучаемых мишеней, и который может также быть использован для выбора между операциями по введению мишеней и по извлечению мишеней.
Альтернативно, каждая из числа первой и второй труб подачи газа может содержать распределительный клапан, предпочтительно распределительный клапан 3/2. Предпочтительно, распределительный клапан в первой трубе подачи газа соединяет первую трубу подачи газа с выходным каналом и с ведущей к выпускной системе выпускной трубой. Распределительный клапан во второй трубе подачи газа, предпочтительно, выполнен для соединения второй трубы подачи газа с ведущим к выпускной системе и к первой трубе подачи газа перепускным трубопроводом.
Система обработки облучаемых мишеней, кроме того, может содержать интерфейс, который для мониторинга и управления работой компонентов системы соединен с блоком управления контрольно-измерительного оборудования и/или с системой непрерывного мониторинга активной зоны.
В другом аспекте изобретение относится к применению системы обработки облучаемых мишеней для модернизации существующего коммерческого ядерного энергетического реактора, имеющего по меньшей мере одну трубу контрольно-измерительной аппаратуры, простирающуюся в активной зоне реактора и, факультативно, через нее, для производства радионуклидов, или которая расположена поблизости от активной зоны реактора там, где нейтронный поток все еще является достаточным для производства радионуклидов. Тем самым, изобретение обеспечивает легкоосуществимое решение по модификации для производства радионуклидов с низкими затратами и с минимальными модификациями проверенных на безопасность существующих систем измерения, уже встроенных в коммерческие энергетические ядерные реакторы.
Предпочтительно, систему обработки облучаемых мишеней используют для введения облучаемых мишеней в выбранную из нескольких трубу контрольно-измерительной аппаратуры и извлечения их оттуда. Более предпочтительно, систему обработки облучаемых мишеней используют для введения облучаемых мишеней в выбранную из нескольких трубу контрольно-измерительной аппаратуры и извлечения их оттуда на первом этапе производства радионуклидов, и используют для введения облучаемых мишеней в другую из нескольких трубу контрольно-измерительной аппаратуры и извлечения их оттуда на последующем этапе производства радионуклидов.
Краткое описание чертежей
Кроме того, признаки и преимущества изобретения предстают более очевидными из последующего описания предпочтительных вариантов и из сопровождающих чертежей, причем одинаковые элементы представлены одинаковыми ссылочными обозначениями. Предпочтительные варианты приведены исключительно в качестве иллюстрации, и не предназначены для ограничения объема изобретения, что является очевидным из приложенной формулы изобретения.
На чертежах:
Фиг. 1 показывает схематический эскиз установки системы производства радионуклидов,
Фиг. 2 показывает трубу контрольно-измерительной аппаратуры, заполненную частично облучаемыми мишенями и частично -позиционирующими мишенями,
Фиг.3 показывает схематический эскиз системы обработки мишеней настоящего изобретения,
Фиг. 4 показывает схематический эскиз подсистемы извлечения мишеней,
Фиг. 5 показывает схематический эскиз используемого в подсистеме извлечения мишеней шарового клапана,
Фиг. 6 показывает схематический эскиз устройства отклонения мишеней, и Фиг. 7 показывает альтернативную схему системы обработки мишеней. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления Изобретение основано на той предпосылке, что коммерческий ядерный реактор может быть использован для получения искусственных радиоизотопов или радионуклидов во время работы реактора. Прежде всего, обычные измерительные системы «Aeroball» или другие измерительные системы, содержащие трубы контрольно-измерительной аппаратуры, простирающиеся в активной зоне реактора коммерческого реактора и/или через нее, могут быть модифицированы и/или дооснащены для обеспечения возможности эффективного и действенного производства радионуклидов, когда реактор находится в режиме генерации энергии.
Некоторые направляющие трубы, например коммерческой измерительной системы «Aeroball» или системы перемещающейся внутризонной ионизационной камеры (TIP), используют для направления облучаемых мишеней в трубу контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне реактора и для выведения активированных облучаемых мишеней из активной зоны реактора. Активация мишеней оптимизирована путем расположения облучаемых мишеней в заданных областях активной зоны реактора, имеющих нейтронный поток, достаточный для полного преобразования исходного материала в облучаемых мишенях в требуемый радионуклид.
Надлежащее расположение облучаемых мишеней может быть достигнуто посредством изготовленных из инертного материала позиционирующих мишеней и такого управления последовательностью позиционирующих мишеней и облучаемых мишеней, которое образует колонну мишеней в трубе контрольно-измерительной аппаратуры, причем облучаемые мишени занимают в активной зоне реактора предварительно вычисленное оптимальное осевое положении, а другие положения заняты инертными позиционирующими мишенями или остаются пустыми. Предпочтительно, облучаемые мишени и инертные мишени имеют различные магнитные свойства. Инертные мишени могут быть изготовлены из стабильного магнитного материала, который не оказывает какого-либо влияния на материал облучаемой мишени.
Фиг. 1 показывает базовую схему системы производства радионуклидов на коммерческой атомной электростанции. В противоположность исследовательскому реактору, целью коммерческого ядерного реактора является производство электроэнергии. Коммерческие ядерные реакторы, как правило, имеют номинальную мощность более 100 мегаватт электрической энергии.
Основа описанной в типовых вариантах осуществления системы производства радионуклидов получена из обычной измерительной системы «Aeroball», используемой для измерения плотности нейтронного потока в активной зоне ядерного реактора. Несколько пневмоприводных шаров (aeroballs) размещены в линейном порядке, образуя тем самым колонну пневмоприводных шаров в трубе контрольно-измерительной аппаратуры. Пневмоприводные шары по существу являются сферическими или круглыми датчиками, но могут иметь и другие формы, такие как эллипсоиды или цилиндры, при условии их способности к перемещению через трубопроводы измерительной системы.
Измерительная система с пневмоприводными шарами включает в себя приводную систему пневматического действия, которая выполнена для введения пневмоприводных шаров в трубу контрольно-измерительной аппаратуры, простирающуюся через активную зону реактора по всей ее осевой протяженности, и для удаления пневмоприводных шаров из трубы контрольно-измерительной аппаратуры после активации.
Система производства радионуклидов настоящего изобретения может быть построена как автономная система, которая связана с неизмененной трубой контрольно-измерительной аппаратуры обычной измерительной системы «Aeroball». Система обработки облучаемых мишеней настоящего изобретения включает в себя большинство компонентов системы производства радионуклидов, которые предусмотрены на подвижной опоре, и которые только временно присоединяют к трубе контрольно-измерительной аппаратуры во время введения и извлечения мишеней. Тем самым не требуется какой-либо постоянной модификации существующей измерительной системы «Aeroball».
Как показано на фиг. 1, коммерческий ядерный реактор содержит одну или несколько направляющих труб 12, соединенных по меньшей мере с одной трубой 14 контрольно-измерительной аппаратуры, проходящей через активную зону 10 ядерного реактора. Направляющая труба 12 выполнена для обеспечения введения в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры и удаления оттуда пневмоприводных шаров, а также облучаемых мишеней 16 и, факультативно, позиционирующих мишеней 18 (см. фиг. 2).
Измерительная система «Aeroball» коммерческого ядерного реактора приспособлена для обработки облучаемых мишеней 16, имеющих круглую, цилиндрическую, эллиптическую или сферическую форму, и имеющих диаметр, соответствующий просвету трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры измерительной системы «Aeroball». Предпочтительно, диаметр мишеней 16, 18 находится в диапазоне 1-3 мм, предпочтительно, составляет примерно 1,7 мм.
Направляющие трубы 12 проходят через ограничитель доступа реактора, и соединены с одной или несколькими трубами 14 контрольно-измерительной аппаратуры. Предпочтительно, труба 14 контрольно-измерительной аппаратуры проникает через крышку корпуса высокого давления ядерного реактора, причем труба 14 контрольно-измерительной аппаратуры простирается от вершины до основания, по существу по всей осевой длине активной зоны 10 реактора. Конец трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры у основания активной зоны 10 реактора закрыт и/или оснащен стопором таким образом, что введенные в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры облучаемые мишени 16 образуют колонну, причем каждая мишень 16 находится в предопределенном осевом положении в активной зоне 10 реактора.
Предпочтительно, на направляющих трубах 12 могут быть предусмотрены один или несколько датчиков влажности (не показаны) для обнаружения какого-либо поступления первичного теплоносителя или любой другой жидкости. Подразумевается, что трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры находятся в прямом контакте с окружающим топливные элементы в активной зоне ядерного реактора первичным теплоносителем. Датчики влажности могут быть основаны на модифицированных для измерения электрического сопротивления свечах зажигания.
Согласно предпочтительному варианту осуществления коммерческий ядерный реактор является реактором с водой под давлением. Более предпочтительно, трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры являются таковыми обычной измерительной системы «Aeroball» для реактора с водой под давлением (PWR), такого как ядерный реактор EPR™ или Siemens™ PWR.
Однако, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что изобретение не ограничено использованием измерительной системы «Aeroball» для реактора PWR. В значительной степени, также является возможным использование труб контрольно-измерительной аппаратуры системы перемещающейся внутризонной ионизационной камеры кипящего водяного реактора (BWR), смотровых отверстий канадского тяжеловодного уранового ядерного реактора, а также каналов для измерения температуры и/или нейтронного потока в тяжеловодном реакторе.
Как показано на фиг. 1, направляющие трубы 12 соединены с системой 22 обработки облучаемых мишеней, выполненной для введения облучаемых мишеней 16 и, факультативно, позиционирующих мишеней 18 в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры в заданном линейном порядке, и для извлечения активированных облучаемых мишеней 16 и позиционирующих мишеней 18 из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры при сохранении, тем самым, линейного порядка мишеней.
Система 22 обработки облучаемых мишеней функционирует действием пневматики, что обеспечивает быструю и проверенную на безопасность обработку облучаемых мишеней 16 и, факультативно, позиционирующих мишеней 18 с использованием сжатого газа, такого как азот или воздух.
Система 22 обработки мишеней содержит систему извлечения мишеней, выполненную для получения активированных облучаемых мишеней 16 и, факультативно, позиционирующих мишеней 18 из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры, и для передачи предопределенного количества активированных облучаемых мишеней в экранированный от излучения контейнер для хранения. Система извлечения мишеней описана более подробно ниже, как показано на фиг. 3.
Вновь обращаясь к фиг. 1, для управления активацией облучаемых мишеней 16 контрольно-измерительный и управляющий блок (ICU) 24 соединен с системой 22 обработки мишеней, а также с системой 26 непрерывного мониторинга активной зоны.
Предпочтительно, для сообщения о любых ошибках системы, ICU 24 также соединен с системой 28 контроля неисправностей измерительной системы «Aeroball».
Согласно предпочтительному варианту осуществления система 26 мониторинга активной зоны и контрольно-измерительный и управляющий блок 24 выполнены таким образом, что процесс активации для преобразования облучаемых мишеней 16 к требуемому радионуклиду оптимизирован за счет учета реального состояния реактора, прежде всего, действующего нейтронного потока, глубины выгорания топлива, мощности реактора и/или загрузки. Тем самым, для достижения оптимальных результатов могут быть вычислены оптимальное осевое положение облучения и время облучения. Однако не является существенным, выполняется ли фактическое вычисление в ICU 24, или посредством системы 26 мониторинга активной зоны измерительной системы «Aeroball».
ICU 24 соединен с программным обеспечением системы 26 непрерывного мониторинга активной зоны через интерфейс. Программное обеспечение выполнено для непрерывного вычисления необходимого времени облучения для мишеней в зависимости от фактического нейтронного потока. Системой 22 обработки мишеней управляет ICU 24. Обе системы обмениваются между собой сигналами запуска/останова для активации мишеней. Кроме того, ICU 24 соединен с механическими компонентами системы 22 обработки мишеней, включая сюда датчики. Система 26 непрерывного мониторинга активной зоны обычной измерительной системы «Aeroball», такая как поставляемая компанией Areva™ программная система мониторинга активной зоны POWERTRAX/S™, является способной к обеспечению по существу всех соответствующих входных данных для вычисления оптимальных условий активации, необходимых для эффективного производства радионуклидов.
Предпочтительно, обеспечиваемая от системы 26 мониторинга активной зоны в контрольно-измерительный и управляющий блок 24 информация включает в себя по меньшей мере один из следующих параметров: нейтронный поток (от датчиков в активной зоне или за ее пределами), значения активации от существующей измерительной системы «Aeroball», глубина выгорания, мощность реактора, загрузка, положение (положения) стержней, расход, входная температура, давление и временная синхронизация. Чем больше информации по реактору учтено в качестве входных данных, тем более точными являются результаты вычисления оптимального осевого положения облучения и времени облучения. Указанные выше параметры могут включать в себя значения в реальном времени и любые производные, такие как развитие событий за предопределенный промежуток времени.
Полученная от системы 26 мониторинга активной зоны информация может также быть использована в ICU 24 для вычисления других параметров, таких как количество облучаемых мишеней 16 в выбранной трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры, что выявляет фактическую длину соответствующей колонны мишеней, а также положения отдельных облучаемых мишеней 16 и, факультативно, позиционирующих мишеней 18 в пределах колонны мишеней.
На основании результатов вычислений, ICU 24 и/или оператор воздействуют на механические компоненты системы 22 обработки мишеней.
В предпочтительном варианте ICU 24 выполнен таким образом, что для достижения безопасной и надежной работы системы обработки мишеней эксплуатация клапанов системы 22 обработки мишеней является, по меньшей мере, частично автоматизированной.
Более предпочтительно, контрольно-измерительный и управляющий блок 24 может быть выполнен для автоматического управления давлением в направляющих трубах 12, прежде всего, после каждого введения посредством системы 22 обработки мишеней облучаемых мишеней 16 и/или позиционирующих мишеней 18.
Функционирование системы производства радионуклидов, предпочтительно, отслеживают и управляют им на рабочей станции оператора посредством блока обработки данных. Блок обработки данных может быть установлен в отдельном шкафу управления в помещении шкафа управления (не показано). Блок обработки данных оборудован дисплеем и, среди прочего, позволяет управлять конкретными параметрами клапанов системы 22 обработки мишеней.
На рабочей станции оператора могут быть отслежены состояние облучаемых мишеней 16 в процессе облучения и остающееся время облучения. Когда время облучения комплекта мишеней 16 в трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры достигает значения расчетного времени, сообщение побуждает оператора к началу процесса извлечения и приема по отношению к выбранной трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры.
После каждого введения облучаемых мишеней 16 и позиционирующих мишеней 18 в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры давление в трубе проверяют и регулируют полностью автоматизированным способом. Кроме того, ICU 24 собирает другие цифровые сигналы, отображающие конкретные состояния системы. Прежде всего, сигналы датчиков влажности позволяют подвергать мониторингу утечку, такую как поступление первичного теплоносителя в систему 14 трубы контрольно-измерительной аппаратуры.
Силовой шкаф измерительной системы «Aeroball» может быть приспособлен для обеспечения электроэнергией компонентов системы 22 обработки мишеней, включая сюда клапаны и блок обработки данных в шкафу управления. В силовом шкафу может быть установлен дополнительный инвертирующий усилитель мощности, имеющий соответствующие плавкие предохранители. Также является возможным использование дополнительного источника на 24 вольта, предусмотренного в помещении шкафа управления.
Как показано на фиг. 2, труба 14 контрольно-измерительной аппаратуры или другой трубопровод «Aeroball» пронизывает крышку корпуса высокого давления ядерного реактора. Труба 14 контрольно-измерительной аппаратуры простирается от вершины до основания по существу по всей осевой длине активной зоны 10 реактора. Облучаемые мишени 16 и, факультативно, позиционирующие мишени 18 вставляют в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры в линейном порядке для образования колонны мишеней, причем каждая мишень 16, 18 расположена в предопределенном осевом положении. Труба 14 контрольно-измерительной аппаратуры содержит на вершине трубы входной газовый канал, который соединен с системой 22 обработки мишеней.
Альтернативно, также является возможным введение мишеней в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры со стороны сухого колодца у основания активной зоны 10 реактора, когда с системой 22 обработки мишеней соединена, например, система TIP кипящего водяного реактора. В этом случае предусмотрены дополнительные средства для удержания облучаемых мишеней 16 и позиционирующих мишеней 18 в трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры.
Облучаемые мишени 16 изготовлены из неделящегося материала и содержат прекурсорный материал, подходящий для производства радионуклидов, которые подлежат использованию в медицинских и/или других целях. Более предпочтительно, облучаемые мишени состоят из прекурсорного материала, который преобразуют к требуемому радионуклиду в результате активации посредством воздействия присутствующего в активной зоне работающего коммерческого ядерного реактора нейтронного потока. Полезными прекурсорными материалами являются Мо-98, Yb-176 и Lu-176, которые преобразуют к Мо-99 и Lu-177, соответственно. Подразумевается, однако, что изобретение не ограничено использованием конкретного прекурсорного материала.
Позиционирующие мишени 18 изготовлены из инертного материала, который по существу не является активируемым в условиях активной зоны 10 работающего ядерного реактора. Предпочтительно, позиционирующие мишени могут быть изготовлены из недорогих инертных материалов, и могут иметь отличные от облучаемых мишеней магнитные свойства. Предпочтительно, позиционирующие мишени 18 могут быть вновь использованы по истечении краткого времени выдерживания, что дополнительно уменьшает объем радиоактивных отходов.
Для использования в обычной измерительной системе «Aeroball» облучаемые мишени 16 и позиционирующие мишени 18 имеют круглую форму, предпочтительно, сферическую или цилиндрическую форму таким образом, что мишени имеют возможность гладкого проскальзывания, и могут быть легко направлены в направляющих трубах 12 измерительной системы «Aeroball» посредством сжатого газа, такого как воздух или азот, и/или под действием силы тяжести.
Согласно предпочтительному варианту осуществления позиционирующие мишени 18 и облучаемые мишени 16 имеют различные магнитные свойства. Предпочтительно, либо позиционирующие мишени 18, либо облучаемые мишени 16 являются магнитно-притягиваемыми. Более предпочтительно, одни из облучаемых мишеней 16 и позиционирующих мишеней 18 являются ферромагнитными, тогда как другие из облучаемых мишеней 16 и позиционирующих мишеней 18 являются немагнитными или парамагнитными. Еще более предпочтительно, позиционирующие мишени 18 изготовлены из ферромагнитного материала, такого как железо или черные металлы, включая сюда ферритовую нержавеющую сталь или феррит.
При помощи системы 26 непрерывного мониторинга активной зоны является возможным выявление секций 32, 36 трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры, в которых нейтронный поток является слишком слабым для получения радионуклидов, и секций 34, где нейтронный поток превышает необходимую для облучаемой мишени потребность, и таким образом, является достаточным для получения требуемых радионуклидов.
С целью устранения каких-либо отходов дорогостоящих облучаемых мишеней 16, позиционирующие мишени 18, предпочтительно, обеспечивают и размещают в секцию 32 на нижнем конце облучающей трубы 14, где присутствует слишком низкая для производства радионуклидов плотность нейтронного потока.
Согласно показанному на фиг. 2 варианту осуществления облучаемые мишени 16 размещены выше, и удержаны на месте посредством позиционирующих мишеней 18 в центральной секции 34 облучающей трубы 14, где нейтронный поток является достаточным для полного преобразования облучаемых мишеней в требуемые радионуклиды, как выявлено ICU 24 и/или системой 26 непрерывного мониторинга активной зоны.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения верхняя секция 36 трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры сохранена пустой.
В коммерческом реакторе с водой под давлением пригодная для производства радионуклидов секция 34 трубы контрольно-измерительной аппаратуры, в большинстве случаев, простирается на 3-4 метра, а концевые секции 32, 36 простираются на 0,5 метра - 1 метр. В зависимости от загрузки ядерного топлива, пригодная для активации облучаемых мишеней 14 секция 34 может изменять свое положение в активной зоне. Эти значения могут изменяться в зависимости от типа реактора и статуса режима работы реактора, и являются отличными для кипящих водяных реакторов, тяжеловодных реакторов и канадских тяжеловодных урановых ядерных реакторов, соответственно.
В другом варианте осуществления (не показан), одна или несколько из облучаемых мишеней 16 в трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры могут быть отделены друг от друга посредством одной или нескольких позиционирующих мишеней 18, что тем самым задает подсекции облучаемых мишеней. Облучаемые мишени 16 в подсекциях облучаемых мишеней, предпочтительно, имеют одинаковые или различные свойства материала. Более предпочтительно, облучаемые мишени 16 в смежных подсекциях отличаются в отношении используемого для производства радионуклидов прекурсорного материала. Этот вариант осуществления обеспечивает производство различных радионуклидов в ходе одноэтапной операции.
Оптимальное расположение облучаемых мишеней 16 посредством недорогих позиционирующих мишеней 18 в трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры коммерческого ядерного реактора обеспечивает способ эффективного и экономичного производства радионуклидов во время работы реактора, а также предотвращает производство ядерных отходов вследствие неполной активации мишеней.
Система 22 обработки облучаемых мишеней настоящего изобретения схематично показана на фиг. 3.
Конкретно, система 22 обработки мишеней содержит систему 38 извлечения мишеней, имеющую выходной канал 40 мишеней, выполненный для соединения с контейнером 42 для хранения мишеней и с выпускной системой 44 атомной электростанции, систему 46 введения мишеней, выполненную для введения облучаемых мишеней 16 в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры и для направления активированных облучаемых мишеней 16 из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры к системе 38 извлечения мишеней, и систему 48 подачи транспортирующего газа, выполненную для соединения с источником 50 сжатого газа и для приведения в движение мишеней 16, 18 в пределах системы 22 обработки мишеней в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне 10 реактора и из нее.
Система 38 извлечения мишеней, система 46 введения мишеней и система 48 подачи транспортирующего газа установлены на подвижной опоре 52.
Подвижная опора 52 может быть представлена любой подвижной системой, которая является способной к перемещению в доступной области внутри защитной оболочки ядерного реактора. Предпочтительно, подвижная опора 52 содержит ручную тележку, либо моторизованную или электроприводную тележку.
Выходной канал 40 системы 38 извлечения мишеней соединен с разгрузочной трубой 54, имеющей блокирующий элемент 56 для блокирования перемещения активированных облучаемых мишеней 16 в выходной канал 40. Блокирующий элемент 56 может быть представлен ограничительным элементом магнитного или механического действия, предпочтительно, пересекающим разгрузочную трубу 54 пальцем.
Разгрузочная труба 54 выполнена для получения перемещенных по окончанию активации из трубы контрольно-измерительной аппаратуры облучаемых мишеней 16. Линейный порядок облучаемых мишеней 16 и/или позиционирующих мишеней 18 сохраняется в разгрузочной трубе 54.
Выходной канал 40 расположен на свободном конце разгрузочной трубы 54 смежно блокирующему элементу 56, и имеет узел 58 выходного канала для соединения с одним из нескольких контейнеров 42 для хранения. Контейнер 42 для хранения выполнен для получения извлеченных из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры активированных облучаемых мишеней 16. Контейнер 42 для хранения, предпочтительно, имеет экранировку для уменьшения воздействия на оператора излучения от активированных облучаемых мишеней 16.
На выходном канале 40 системы извлечения мишеней 38 размещен шаровой клапан 60. Шаровой клапан 60 выполнен для выгрузки газа из разгрузочной трубы 54 и для высвобождения активированных облучаемых мишеней 16 из разгрузочной трубы 54 через выходной канал 40 в контейнер 42 для хранения под действием силы тяжести. Газовыпускная труба 62 соединена с шаровым клапаном 60 и оснащена узлом 64 газовыпускной трубы для соединения с внешней выпускной системой 44 атомной электростанции. Кроме того, газовыпускная труба 62 содержит отсечной клапан 66 ниже по потоку от шарового клапана 60.
Газовыпускная труба 62 может также содержать перепускную перемычку 68, которая может быть оборудована другим отсечным клапаном 70. Перепускной трубопровод служит для обеспечения компенсации давления при перемещении облучаемых мишеней 16 в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры. В этом случае, отсечной клапан 70 открыт, а шаровой клапан 60 и отсечной клапан 66 закрыты.
Разгрузочная труба 54 имеет П-образную форму и образует вершину 72, которая делит разгрузочную трубу 54 на первую секцию 74 поблизости от выходного канала 40 и вторую секцию 76, соединенную с системой 46 введения мишеней и трубой 14 контрольно-измерительной аппаратуры.
Блокирующий элемент 56 предусмотрен в первой секции 74 разгрузочной трубы поблизости от выходного канала 40 для блокирования перемещения активированных облучаемых мишеней 16 из разгрузочной трубы 54.
Датчик 78 для выявления активности мишеней или других параметров мишеней предусмотрен в первой секции 74 разгрузочной трубы, смежной блокирующему элементу 56. Датчик 78 может иметь коллиматор, и служит для выявления присутствия активированных облучаемых мишеней 16 среди неактивированных позиционирующих мишеней 18. Кроме того, датчик 78 может быть использован для контроля качества в аспекте достаточной активации облучаемых мишеней 16, и для управления во время прохождения активированных мишеней 16 от трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры к блокирующему элементу 56 с целью указания на требования по обслуживанию. Датчик 78 также может быть использован для обнаружения количества активированных облученных мишеней, подлежащих соответствующему порционированию в транспортные защитные контейнеры. Предпочтительно, датчик 78 может приводить в действие шаровой клапан 60 для его закрытия после того, как в облученных мишенях 16 был измерен достаточный объем активности таким образом, что предотвращается дальнейшее введение активированных мишеней в контейнер 42 для хранения.
На первой секции 74 разгрузочной трубы для отделения магнитных мишеней от немагнитных мишеней подвижно размещен по меньшей мере один магнит 80. Более предпочтительно, магнит 80 может быть использован для выбора и отделения активированных облучаемых мишеней 16 от позиционирующих мишеней 18 в разгрузочной трубе 54. По меньшей мере один магнит 80 может быть выбран из числа постоянного магнита и соленоида. Предпочтительно, по меньшей мере один магнит 80 способен к перемещению вдоль первой секции 74 разгрузочной трубы таким образом, что он избирательно подвергает ферромагнитные мишени действию магнитного поля и удерживает ферромагнитные мишени в разгрузочной трубе 54.
Разгрузочная труба 54 может быть соединена с вибратором 82 для высвобождения заблокированных облучаемых мишеней 16 и/или для удаления твердых частиц, таких как абразивная пыль. Предпочтительно, вибратор 82 соединен с разгрузочной трубой 54 в окрестности ее вершины 72.
Вторая секция 76 разгрузочной трубы соединяет систему 38 извлечения мишеней с системой 46 введения мишеней. Система 46 введения мишеней содержит устройство 84 закладки мишеней, трубу 86 удержания мишеней и устройство 88 отклонения мишеней.
Устройство 88 отклонения мишеней соединено с системой 38 извлечения мишеней через вторую секцию 76 разгрузочной трубы. Устройство 84 закладки мишеней выполнено для обеспечения источника облучаемых мишеней 16 и/или позиционирующих мишеней 18, которые подлежат введению в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры, и также соединено с устройством 88 отклонения мишеней. Устройство 84 закладки мишеней может содержать либо воронку, оборудованную вибратором или перемешивателем, и содержащую облучаемые мишени или позиционирующие мишени, либо обойму, содержащую заранее подготовленную колонну мишеней (не показано).
Труба 86 удержания мишеней приспособлена для размещения всех введенных в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры или извлеченных оттуда облучаемых мишеней 16. На одном ее конце труба 86 удержания мишеней содержит восходящую трубную секцию 90 и блокирующий элемент 92 на верхнем конце восходящей трубной секции 90 для блокирования перемещения облучаемых мишеней 16 в трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры. На своем противоположном восходящей трубной секции 90 конце труба 86 удержания мишеней соединена с устройством 88 отклонения мишеней.
Устройство 88 отклонения мишеней выполнено в качестве переключателя для выбора между проходом из устройства 84 закладки мишеней к трубе 86 удержания и проходом от трубы 86 удержания к разгрузочной трубе 54.
В трубе 86 удержания мишеней и, предпочтительно, в восходящей трубной секции 90 один или несколько датчиков 94 могут быть предусмотрены для выявления по меньшей мере одного из таких параметров, как активность мишеней, время транспортировки мишеней, количество мишеней и магнитные свойства мишеней.
Предпочтительно, один или несколько датчиков 94 предусмотрены для контроля присутствия и времени прохождения облучаемых мишеней 16 и, факультативно, позиционирующих мишеней 18, проходящих через направляющие трубы 12 в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры и из нее. Принцип измерения может быть основан на измерении изменения магнитного потока по мере того, как облучаемые мишени 16 и/или позиционирующие мишени 18 проходят мимо датчиков 94 для измерения времени транспортировки и для измерения степени завершенности преобразования в радиоактивные нуклиды. Также предпочтительно, датчики 94 используют для контроля выхода облучаемых мишеней 16 из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры во время процесса удаления в то время, когда мишени проходят мимо датчиков 94. Кроме того, или в качестве альтернативы, датчик 94 может быть представлен датчиком активности, используемым для обнаружения дозы излучения облучаемых мишеней 16 и/или позиционирующих мишеней 18.
На конце трубы 86 удержания мишеней, противоположном устройству 88 отклонения мишеней, и расположенному поблизости от блокирующего элемента 92 в восходящей трубной секции 90 предусмотрен узел 96 подачи мишеней. Узел 96 подачи мишеней выполнен для соединения с отверстием 98 направляющей трубы 12, которое направлено к трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры. Отверстие 98 направляющей трубы 12 выполнено на конце направляющей трубы измерительной системы «Aeroball», которая приспособлена для получения и направления пневмоприводных шаров, равно как облучаемых мишеней 16 к трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне 10 реактора. Соединительная труба 100 может быть использована для обеспечения прохода между узлом 96 подачи мишеней и отверстием 98 направляющей трубы измерительной системы «Aeroball».
Система 48 подачи транспортирующего газа содержит первую трубу 102 подачи газа, вторую трубу 104 подачи газа и узел 106 подачи транспортирующего газа, соединенный с первой и второй трубами 102, 104 подачи газа.
Первая труба 102 подачи газа системы 48 подачи транспортирующего газа соединена с выходным каналом 40 системы 38 извлечения мишеней и выполнена для поставки сжатого газа для транспортировки активированных облучаемых мишеней 16 из разгрузочной трубы 54 в трубу 86 удержания, а также для транспортировки облучаемых мишеней 16 из трубы 86 удержания в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры для производства радионуклидов. Первая труба 102 подачи газа соединена с выходным каналом 40 выше по потоку от шарового клапана 60, смежного блокирующему элементу 56 разгрузочной трубы 54.
Вторая труба 104 подачи газа системы 48 подачи транспортирующего газа имеет узел 108, выполненный для соединения с клапанной батареей 110 измерительной системы «Aeroball», и используется для подведения сжатого газа к входному газовому каналу трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры для выдувания активированных облучаемых мишеней 16 из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры, и для направления активированных облучаемых мишеней 16 в трубу 86 удержания и/или в разгрузочную трубу 54.
Узел 106 подачи транспортирующего газа выполнен для соединения с источником 50 сжатого газа, таким как баллон сжатого газа или внешняя подача сжатого газа атомной электростанции, такая как подача газа существующей измерительной системы «Aeroball».
Отсечные клапаны 112, 114 предусмотрены в первой и второй трубах 102, 104 подачи газа и служат для блокирования какой-либо подачи газа к системе 22 обработки облучаемых мишеней, а также могут быть использованы для переключения между операциями по введению мишеней и по извлечению мишеней.
Система 22 обработки облучаемых мишеней, кроме того, содержит электронный интерфейс 116, который для контроля и управления функционированием компонентов системы соединен с контрольно-измерительным и управляющим блоком 24 и/или с системой 26 мониторинга активной зоны 26.
Фиг. 4 показывает систему извлечения мишеней 38 более подробно. Разгрузочная труба 54 выполнена в П-образном виде и содержит первую секцию 74 разгрузочной трубы, вторую секцию 76 разгрузочной трубы, а также вершину 72, образованную в месте соединения первой и второй секций 74, 76 разгрузочной трубы. Вершина 72 является самой высокой точкой разгрузочной трубы 54. Первая и вторая секции 74, 76 разгрузочной трубы направлены в нижнем направлении от вершины 72. Другие профили разгрузочной трубы 54 также являются возможными при том условии, что образованная между первой и второй секциями74, 76 разгрузочной трубы вершина 72 имеет радиус, который является в достаточной мере малым для эффективного отделения друг от друга колонн мишеней в первой и второй трубных секциях 74, 76.
Расстояние d1 между блокирующим элементом 56 и вершиной 72 соответствует высоте колонны мишеней в первой секции 74 разгрузочной трубы. Вторая секция 76 разгрузочной трубы сообщается с выполненной в виде спирали трубой 86 удержания таким образом, что мишени во второй секции 76 разгрузочной трубы могут, поэтому, иметь большую массу, чем полная масса колонны мишеней в первой секции 74 разгрузочной трубы. Разность масс оказывает содействие эффекту вершины 72 и облегчает разделение мишеней под действием силы тяжести без использования каких-либо дополнительных механических средств.
Входной газовый канал 120 расположен ниже по потоку от блокирующего элемента 56 в выходном канале 40, причем входной газовый канал 120 соединен с первой трубой 102 подачи газа для поставки сжатого газа в разгрузочную трубу 54. Сжатый газ может быть поставлен от газового баллона, установленного таким образом, что система 22 обработки мишеней способна к функционированию в качестве автономной системы без существенной модификации обычной измерительной системы «Aeroball».
Выходной канал 40 размещен на противоположном вершине 72 свободном конце первой секции 74 разгрузочной трубы, а вторая секция 76 разгрузочной трубы соединена с устройством 88 отклонения, обеспечивая проход к трубе 86 удержания и трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры.
Выходной канал 40 содержит шаровой клапан 60 для облегчения освобождения активированных облучаемых мишеней 16 в контейнер 42 для хранения и для предотвращения образования аэрозолей. Газовыпускная труба 62 соединяет шаровой клапан 60 с внешней выпускной системой 44 атомной электростанции. Отсечной клапан 66 предусмотрен в газовыпускной трубе 62 таким образом, что система 22 извлечения мишеней может быть, при желании, отделена от выпускной системы 64.
Как показано на фиг. 5А, шаровой клапан 60 выполнен для обеспечения открытого положения, в котором активированные облучаемые мишени 16 могут проходить через шаровой клапан 60 под действием силы тяжести в соединенный с выходным каналом 40 контейнер 42 для хранения. Кроме того, шаровой клапан 60 обеспечивает открытый проход к выпускной системе 44 через газовыпускную трубу 62. Фиг. 5Б показывает шаровой клапан 60 в закрытом положении, которое используют при транспортировке облучаемых мишеней 16 от разгрузочной трубы 54 обратно в трубу 86 удержания или от трубы 86 удержания в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне 10 реактора. В этом случае, отсечной клапан 66 закрывают для отделения системы 22 обработки облучаемых мишеней от выпускной системы 44. Шаровой клапан 60 в закрытом положении также позволяет производить очистку системы 22 с помощью сжатого газа, предпочтительно азота, в рамках работ по техническому обслуживанию. В этом случае, отсечной клапан 66 открывают, и продувочный газ направляют в выпускную систему 44.
Фиг. 6 является поперечным разрезом используемого в системе 46 введения мишеней устройства 88 отклонения мишеней. Устройство 88 отклонения мишеней содержит цилиндрический корпус 122, имеющий крышки 124, 126 на противостоящих концах цилиндрического корпуса 122. В корпусе 122 предусмотрен подвижный поршень 128, который приводят в действие посредством штока 130 поршня, который простирается через крышку 124 и зацепляет в выемку 132 в поршне 128. Шток 130 поршня прикреплен к крышке 124 посредством фланца. Шток 130 поршня может быть приведен в действие электрическим, механическим или пневматическим способом.
Поршень 128 действует против пружины 136, размещенной в выемке 138, предусмотренной в крышке 126. Таким образом, поршень 128, путем приведения в действие штока 130 поршня, может быть перемещен между двумя положениями, причем поршень 128 примыкает к крышке 124 в первом положении и примыкает к крышке 126 во втором положении.
Поршень 128 оснащен двумя простирающимися через поршень 128 радиальными расточками 140, 142. Корпус 122 в его боковой области имеет два отверстия 144, 146, которые являются смежными друг другу, и которые могут быть поочередно приведены к выравниванию с радиальными расточками 140, 142 в поршне 128, когда поршень 128 находится в первом или во втором положении. Напротив этих двух отверстий 144, 146 в корпусе предусмотрено единственное отверстие 148, которое находится в выравнивании с одной из радиальных расточек 140 в поршне 128, когда поршень 128 находится в первом положении, и находится в выравнивании с другой из расточек 142, когда поршень 128 находится во втором положении.
Поэтому перемещение поршня 128 между первым и вторым положениями обеспечивает переключение между двумя различными проходами. При использовании в системе 46 введения мишеней единственное отверстие 148 соединено с трубой 86 удержания мишеней. Одно из отверстий 146 напротив единственного отверстия соединено с устройством закладки мишеней, а другое из отверстий 144 соединено с разгрузочной трубой.
Уплотнительные кольца 150 предусмотрены между крышками 124, 126 и корпусом 122, а также между фланцем 134 и крышкой 124 для обеспечения герметично-плотного закупоривания корпуса 122. Пара гофрированных чехлов 152 предусмотрена для дополнительного непроницаемого под давлением уплотнения штока 130 поршня по отношению к корпусу 122. Зазор между поршнем 128 и корпусом 122 приспособлен для действия в качестве ограничителя, снижающего давление в корпусе 122 и предотвращающего рост давления в заблокированном проходе. Предусмотренное в крышке 126 вентиляционное отверстие 154 также используют для снижения давления в корпусе 122. Вентиляционное отверстие 154 может быть соединено с выпускной системой (не показана).
Фиг. 7 показывает альтернативную представленной на фиг. 3 схему системы 22 обработки облучаемых мишеней, в которой отсечные клапаны 66 и 112 заменены на 3/2 распределительный клапан 156, а отсечные клапаны 70 и 114 заменены на 3/2 распределительный клапан 158.
Источником 50 газа является клапанная батарея существующей измерительной системы «Aeroball», а узел 106 подачи транспортирующего газа выполнен для соединения с клапанной батареей.
Распределительный клапан 156 соединяет первую трубу 102 подачи газа с выходным каналом 40 и с выпускной трубой 62, которая ведет к внешней выпускной системе 44. Распределительный клапан 158 соединяет вторую трубу 104 подачи газа с первой трубой 102 подачи газа и с перепускным трубопроводом 68, который ведет в выпускную систему 44.
Устройство 84 закладки мишеней выполнено в виде заполненной облучаемыми мишенями 16 и/или позиционирующими мишенями 18 обоймы, которая соединена с источником 50 газа через содержащую клапаны 162 линию 160 подачи газа. При запуске нового цикла производства радионуклидов включающая в себя облучаемые мишени и/или позиционирующие мишени обойма может быть установлена на системе до извлечения активированных облучаемых мишеней из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне 10 реактора, а клапан 162 открыт для пневматического приведения к перемещению облучаемых мишеней 16 и/или позиционирующих мишеней 18 от устройства 84 закладки в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне 10 реактора.
Функционирование соответствующей изобретению системы 22 обработки облучаемых мишеней ниже описано теперь более подробно.
Процесс производства радионуклидов начинают путем перемещения системы 22 обработки облучаемых мишеней со склада к требуемой точке доступа в пределах реакторной защитной оболочки.
Выходной канал 40 мишеней соединяют с внешней выпускной системой 44 через шаровой клапан 60 и газовыпускную трубу 62. Одну из нескольких труб 14 контрольно-измерительной аппаратуры выбирают для производства радионуклидов в зависимости от состояния реактора и условий нейтронного потока в выбранной трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры. Узел 96 подачи мишеней соединяют с отверстием 98 направляющей трубы 12, ведущей к выбранной трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры.
Кроме того, узел 106 подачи транспортирующего газа соединяют с источником 50 сжатого газа, таким как газовый баллон, а вторую трубу 104 подачи газа соединяют с входным газовым каналом трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры через узел 108 и клапанную батарею ПО измерительной системы «Aeroball».
Облучаемые мишени 16 и/или позиционирующие мишени 18 от устройства 84 закладки мишеней вводят в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры путем прохождения мишеней в трубу 86 удержания под действием силы тяжести или действием сжатого газ из источника 50 газа. Устройство 88 отклонения мишеней имеет возможность обеспечения открытого прохода между устройством 84 закладки и трубой 86 удержания. Мишени 16,18 удаляют из трубы 86 удержания и вводят в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры путем вдувания сжатого газа через первую трубу 102 подачи газа и разгрузочную трубу 54. На этом этапе отсечной клапан 112 в первой трубе 102 подачи газа открыт, а отсечной клапан 114 во второй трубе 104 подачи газа закрыт. Кроме того, шаровой клапан 60 и отсечной клапан 66 в газовыпускной трубе находятся в закрытом положении. Отсечной клапан 70 в перепускном трубопроводе 68 открыт для обеспечения компенсации давления в направляющей трубе 12.
Облучаемые мишени 16 активируют воздействием нейтронного потока в активной зоне ядерного реактора для преобразования прекурсорного материала облучаемой мишени 16 в требуемый радионуклид при нахождении реактора в энергогенерирующем режиме работы.
Позиционирующие мишени 18 и облучаемые мишени 16 размещены в трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры в предварительно вычисленном линейном порядке таким образом, что позиционирующие мишени 18 удерживают облучаемые мишени 16 в заданном осевом положении в активной зоне 10 реактора. Оптимальное осевое положение облучаемых мишеней 16 вычислено посредством ICU 24 и/или системы 26 непрерывного мониторинга активной зоны, и соответствует плотности нейтронного потока, достаточной для полного преобразования облучаемых мишеней 16 в радионуклиды на протяжении заданного промежутка времени. Остальные положения в трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры заняты позиционирующими мишенями 18, которые удерживают облучаемые мишени 16 на их местах.
Предпочтительно, облучаемые мишени 16 размещены в центральной секции 34 трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне 10 реактора, а позиционирующие мишени 18, предпочтительно, размещены в концевой секции 32 трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры, то есть в нижней части активной зоны реактора, где плотность нейтронного потока является недостаточной для полной активации облучаемых мишеней 16 (см. фиг. 2). Как показано на фиг. 2, пространство выше облучаемых мишеней 16 в верхней секции 36 может оставаться пустым.
Облучаемые мишени 16 активируют в трубе 14 контрольно-измерительной аппаратуры в течение промежутка времени, достаточного для полного преобразования прекурсорного материала облучаемых мишеней в требуемый радионуклид, как это выявляется посредством системы 26 непрерывного мониторинга активной зоны и контрольно-измерительного и управляющего блока 24. Время для достижения полного преобразования прекурсорного материала зависит от типа и состояния реактора, условий нейтронного потока, типа прекурсорного материала и от других различных известных специалистам в данной области техники параметров, и может колебаться от нескольких часов до дней, или до насыщения по активности. Полное преобразование означает такую степень преобразования прекурсорного материала, которая обеспечивает содержание радионуклида, подходящее для медицинского или промышленного применения облучаемых мишеней 16.
По окончании активации облучаемых мишеней 16 и преобразования в требуемый радионуклид система 22 обработки мишеней вновь действует для принуждения позиционирующих мишеней 18 и активированных облучаемых мишеней 16 к выходу из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры в трубу 86 удержания, и далее, в разгрузочную трубу 54. Сжатый газ, такой как азот или воздух подают во входной газовый канал трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры путем прохождения сжатого газа через вторую трубу 104 подачи газа и узел 108 во входной газовый канал трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры. На этом этапе устройство 88 отклонения мишеней имеет возможность обеспечения открытого прохода между разгрузочной трубой 54 и трубой 86 удержания. Отсечной клапан 112 в первой трубе 102 подачи газа закрыт, а отсечной клапан 114 во второй трубе 104 подачи газа открыт. Шаровой клапан 60 все еще находится в закрытом положении, а отсечной клапан 66 в газовыпускной трубе 62 открыт для обеспечения выпуска каких-либо аэрозолей из системы 22 обработки облучаемых мишеней и их поступления в выпускную систему 44.
Контейнер 42 для хранения с соответствующей экранировкой от излучения соединяют с выходным каналом 40, предпочтительно, до извлечения активированных облучаемых мишеней 16 из трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры.
Линейный порядок позиционирующих мишеней 18 и облучаемых мишеней 16 в трубе контрольно-измерительной аппаратуры 14 сохранен в разгрузочной трубе 54 таким образом, что облучаемые мишени 16 расположены поблизости от выходного канала 40 разгрузочной трубы 54. Позиционирующие мишени 18 расположены на дальнем конце колонны мишеней в разгрузочной трубе 54 и/или трубе 86 удержания.
В это время разгрузочная труба 54 заблокирована блокирующим элементом 56 для обеспечения стопора для мишеней 16, 18 и для предотвращения выхода активированных облучаемых мишеней 16 и позиционирующих мишеней 18 из разгрузочной трубы 54.
Затем закрывают отсечной клапан 114 во второй трубе 104 подачи газа, и сбрасывают давление из системы обработки облучаемых мишеней в выпускную систему 44.
Входящие в разгрузочную трубу 54 облучаемые мишени 16 проходят через вершину 72, образованную на соединении между первой и второй секциями 74, 76 разгрузочной трубы. Предопределенный объем активированных облучаемых мишеней 16 расположен в первой, ближней к выходному каналу 40, секции 74 разгрузочной трубы. Количество облучаемых мишеней 16 в первой секции 74 разгрузочной трубы прямо пропорционально соответствует длине первой секции 74 разгрузочной трубы между блокирующим элементом 56 и вершиной 72.
Шаровой клапан 60 и блокирующий элемент 56 затем открывают для выпуска предопределенного количества расположенных на одной стороне от вершины 72 в первой секции 74 разгрузочной трубы активированных облученных мишеней 16 и для передачи под действием силы тяжести мишеней 16 в соединенный с выходным каналом 40 экранированный контейнер 42 для хранения. Отсечной клапан 66 в газовыпускной трубе 62 все еще остается открытым таким образом, что какие-либо аэрозоли выходят в выпускную систему 44. Отсечной клапан 70 в перепускном трубопроводе 68 и отсечной клапан 114 во второй трубе 104 закрыты.
Другое количество активированных облучаемых мишеней 16 и позиционирующих мишеней 18 не может пройти через вершину и остается сохраненным в разгрузочной трубе 54, или может быть возвращено обратно в трубу 86 удержания под действием силы тяжести. Шаровой клапан 60 и блокирующий элемент 56 закрывают, и мишени 16, 18 отводят обратно в трубу 86 удержания за счет направления сжатого газа через первую трубу 102 подачи газа и разгрузочную трубу 54. На этом этапе отсечной клапан 112 в первой трубе 102 открыт, а шаровой клапан 60 находится в закрытом положении. Устройство 88 отклонения мишеней все еще имеет возможность обеспечения открытого прохода между разгрузочной трубой 54 и трубой 86 удержания. Блокирующий элемент 92 на конце трубы 86 удержания закрывают для предотвращения возвращения активированных облучаемых мишеней 16 в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне 10 реактора.
Для удаления контейнера 42 шаровой клапан 60 на выходном канале 40 остается закрытым для обеспечения непроницаемого под давлением закупоривания выходного канала 40 относительно разгрузочной трубы 54, и экранированный контейнер 42 для хранения удаляют либо вручную, либо посредством автоматизированного загрузочно-разгрузочного устройства.
Пустой контейнер 42 для хранения затем соединяют с выходным каналом 40 и, для порционирования и приема дальнейших объемов активированных облучаемых мишеней 16 из трубы 86 удержания, повторяют вышеупомянутые технологические этапы, начиная с принуждения мишеней 16, 18 к выходу из трубы 86 удержания за счет поставки сжатого газа к входному газовому каналу 30.
Когда датчики 78, 94 на трубе 86 удержания или разгрузочной трубе 54 указывают на присутствие позиционирующих мишеней 18 и облучаемых мишеней 16 в первой секции 74 разгрузочной трубы, позиционирующие мишени 18, и/или активированные облучаемые мишени 16 подвергают воздействию магнитного поля для удержания либо позиционирующих мишеней 18, либо активированных облучаемых мишеней 16 в первой секции 74 разгрузочной трубы, и для освобождения другой фракции из числа активированных облучаемых мишеней 16 или позиционирующих мишеней 18 из первой секции 74 разгрузочной трубы через выходной канал 40 в контейнер 42 для хранения или в промежуточный контейнер для хранения, приспособленный для получения позиционирующих мишеней (не показан).
Для отделения облучаемых мишеней 16 от позиционирующих мишеней 18 и для избирательного удаления облучаемых мишеней 16 из первой секции 74 разгрузочной трубы, магниты 80 перемещают вдоль продольной оси первой секции 74 разгрузочной трубы и размещают смежно ферромагнитным позиционирующим мишеням 18 таким образом, что одна или несколько ближайших к выходному каналу 40 позиционирующих мишеней 18 оказываются связанными с магнитным полем магнита 80 и подвергнуты его воздействию.
В этом случае блокирующий элемент 56 открывают, и немагнитные облучаемые мишени 16 выпускают из первой секции 74 разгрузочной трубы под действием силы тяжести, и передают в контейнер 42 для хранения для последующей обработки и/или для отправки на место применения. Магнитные позиционирующие мишени 18 сохраняют в первой секции 74 разгрузочной трубы действием генерируемого магнитами 64 магнитного поля.
После отделения облучаемых мишеней 16 от позиционирующих мишеней 18 и приема их в контейнере 42 для хранения, выходной канал 40 соединяют с промежуточным контейнером для хранения, магнитное поле выключают, и позиционирующие мишени 18 передают в промежуточный контейнер под действием силы тяжести для дальнейшего использования по истечении краткого времени выдерживания. Сохраняемые во второй секции 76 разгрузочной трубы, и/или трубы 86 удержания позиционирующие мишени 18 могут быть принуждены к выходу из разгрузочной трубы 54 в промежуточный контейнер для хранения с использованием поставляемого через вторую трубу 104 подачи газа сжатого газа.
Альтернативно, некоторые или все позиционирующие мишени 18 могут быть отведены в трубу 86 удержания или трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры посредством закрывания шарового клапана 60 на выходном канале 40 и выдувания сжатым газом через первую трубу 102 подачи газа во входной газовый канал 56 на выходном канале.
Эта процедура также может быть использована в том случае, когда магнитные мишени размещены выше по потоку от немагнитных мишеней и удержаны магнитами 80 в первой секции 102 разгрузочной трубы поблизости от блокирующего элемента 56. В этом случае, расположенные ниже по потоку от магнитных мишеней немагнитные мишени получают посредством сжатого газа перемещение через вершину 72 обратно в трубу 86 удержания, в то время как магнитные мишени остаются в первой секции 102 разгрузочной трубы.
В этом случае может быть начат новый цикл производства радионуклидов путем введения новых облучаемых мишеней 16 и/или позиционирующих мишеней 18 в трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры.
В предпочтительном варианте осуществления используемую для производства радионуклидов трубу 14 контрольно-измерительной аппаратуры заменяют посредством соединения второй трубы 104 подачи газа и узлом 96 подачи мишеней с другой из нескольких простирающихся в активной зоне реактора труб 14 контрольно-измерительной аппаратуры, и второй этап производства радионуклидов выполняют с помощью другой трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры. В этом случае, использованная для первого этапа производства радионуклидов трубы 14 контрольно-измерительной аппаратуры может быть использована для измерения нейтронного потока. Таким образом, может быть получена более достоверная информация относительно состояния реактора и условий нейтронного потока.
Подразумевается, что вышеупомянутое порционирование мишеней и процесс их приема также являются применимыми в обратном порядке, когда позиционирующие мишени 18 являются немагнитными, а облучаемые мишени 16 являются ферромагнитными.
Способ производства радионуклидов и система 22 обработки мишеней согласно изобретению могут также быть применены на атомной электростанции, имеющей обычную измерительную систему «Aeroball», но использующей другое контрольно-измерительное оборудование для измерений внутри активной зоны. Система обработки мишеней настоящего изобретения не требует монтажа дополнительных труб контрольно-измерительной аппаратуры, направляющих труб и т.п. только для производства радионуклидов, но предусмотрена как автономная система, которая может быть соединена с существующими в активной зоне измерительными средствами. Возможные типы реакторов для такого применения включают в себя реакторы с водой под давлением, кипящие водяные реакторы, тяжеловодные реакторы и CANDU (канадские тяжеловодные урановые) реакторы.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| УСТАНОВКА И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АКТИВИРОВАННЫХ МИШЕНЕЙ ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ В ТРУБНОЙ СИСТЕМЕ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА | 2020 |
|
RU2804065C1 |
| СИСТЕМА ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ | 2015 |
|
RU2679404C1 |
| ОБЛУЧАЕМАЯ МИШЕНЬ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА РАДИОИЗОТОПОВ, СПОСОБ ПОДГОТОВКИ И ПРИМЕНЕНИЕ ОБЛУЧАЕМОЙ МИШЕНИ | 2016 |
|
RU2701505C2 |
| Клапанный блок для очищаемой и/или пропускающей твердые тела трубопроводной системы и распределительная трубопроводная система | 2018 |
|
RU2798863C2 |
| СПОСОБ ПЕРЕГРУЗКИ И КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ РЕАКТОРА С ЖИДКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2001 |
|
RU2186429C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА УГЛЕРОД-14 И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2000 |
|
RU2170967C1 |
| СПОСОБ ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ТОПЛИВНЫХ СБОРОК ВОДО-ВОДЯНОГО РЕАКТОРА ПРИ ЕГО ПЕРЕГРУЗКЕ И СИСТЕМА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА | 2017 |
|
RU2669015C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПА МОЛИБДЕН-99 | 2018 |
|
RU2703994C1 |
| Способ контроля плотности потока тепловых нейтронов и устройство для его осуществления | 2022 |
|
RU2787139C1 |
| ИСТОЧНИК ПРОТОНОВ ИЛИ НЕЙТРОНОВ ВЫСОКОЙ ЭНЕРГИИ | 2008 |
|
RU2496285C2 |
Изобретение относится к системе обработки облучаемых мишеней. Предусмотрено введение облучаемых мишеней (16) в трубу (14) контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне (10) ядерного реактора и для извлечение их оттуда, причем система содержит: систему (38) извлечения мишеней, которая содержит выходной канал (40) мишеней, выполненный для соединения с контейнером (42) для хранения мишеней и с выпускной системой (44), систему (46) введения мишеней, которая содержит устройство (84) закладки мишеней, трубу (86) удержания мишеней и устройство (88) отклонения мишеней, соединенное с устройством (84) закладки мишеней, трубой (86) удержания мишеней и системой (38) извлечения мишеней. Кроме того, предусмотрен узел (96) подачи мишеней на трубе (86) удержания мишеней, причем узел подачи мишеней выполнен для соединения с трубой (14) контрольно-измерительной аппаратуры, и систему (48) подачи транспортирующего газа, которая содержит первую трубу (102) подачи газа, вторую трубу (104) подачи газа и узел (106) подачи транспортирующего газа, соединенный с первой и второй трубами (102, 104) подачи газа, причем первая труба (102) подачи газа соединена с выходным каналом (40) системы извлечения (38) мишеней, а вторая труба (104) подачи газа выполнена для соединения с узлом (108) для подачи газа в трубу (14) контрольно-измерительной аппаратуры. Техническим результатом является возможность выбора и замены труб контрольно-измерительной аппаратуры, что устраняет необходимость в постоянном монтаже системы производства радионуклидов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Система (22) обработки облучаемых мишеней для введения облучаемых мишеней (16) в трубу (14) контрольно-измерительной аппаратуры в активной зоне (10) ядерного реактора и для извлечения их оттуда, причем система содержит:
- систему (38) извлечения мишеней, которая содержит выходной канал (40) мишеней, выполненный для соединения с контейнером (42) для хранения мишеней и с выпускной системой (44),
- систему (46) введения мишеней, которая содержит устройство (84) закладки мишеней, трубу (86) удержания мишеней и устройство (88) отклонения мишеней, соединенное с устройством (84) закладки мишеней, трубой (86) удержания мишеней и системой (38) извлечения мишеней, и, кроме того, содержит узел (96) подачи мишеней на трубе (86) удержания мишеней, причем узел подачи мишеней выполнен для соединения с трубой (14) контрольно-измерительной аппаратуры, и
- систему (48) подачи транспортирующего газа, которая содержит первую трубу (102) подачи газа, вторую трубу (104) подачи газа и узел (106) подачи транспортирующего газа, соединенный с первой и второй трубами (102, 104) подачи газа, причем первая труба (102) подачи газа соединена с выходным каналом (40) системы извлечения (38) мишеней, а вторая труба (104) подачи газа выполнена для соединения с узлом (108) для подачи газа в трубу (14) контрольно-измерительной аппаратуры, и
причем система (38) извлечения мишеней, система (46) введения мишеней и система (48) подачи транспортирующего газа установлены на подвижной опоре (52).
2. Система обработки мишеней по п. 1, причем система (38) извлечения мишеней содержит разгрузочную трубу (54), имеющую блокирующий элемент (56) для блокирования перемещения облучаемых мишеней (16) в выходной канал (40).
3. Система обработки мишеней по п. 2, причем разгрузочная труба (54) выполнена П-образной.
4. Система обработки мишеней по п. 2 или 3, причем разгрузочная труба (54) содержит датчик (78) для выявления активности мишеней.
5. Система обработки мишеней по одному из пп. 1-4, причем система (38) извлечения мишеней содержит подвижно размещенный на разгрузочной трубе (54) магнит (80) для отделения магнитных мишеней от немагнитных мишеней.
6. Система обработки мишеней по одному из пп. 2-5, причем разгрузочная труба (54) соединена с вибратором (82) для высвобождения заблокированных облучаемых мишеней (16).
7. Система обработки мишеней по одному из пп. 1-6, причем выходной канал (40) содержит соединенный с первой трубой (102) подачи газа и с выпускной системой (44) шаровой клапан (60).
8. Система обработки мишеней по одному из пп. 1-7, причем система (46) введения мишеней содержит трубу (86) удержания мишеней, выполненную для размещения всех извлеченных из трубы (14) контрольно-измерительной аппаратуры облучаемых мишеней.
9. Система обработки мишеней по п. 8, причем труба (86) удержания мишеней содержит восходящую трубную секцию (90) и блокирующий элемент (92) на верхнем конце восходящей трубной секции (90) для блокирования перемещения облучаемых мишеней (16) в трубу (14) контрольно-измерительной аппаратуры.
10. Система обработки мишеней по п. 8 или 9, причем труба (86) удержания мишеней содержит датчик (94) для выявления по меньшей мере одного из таких параметров, как активность мишеней, время транспортировки мишеней, количество мишеней и магнитные свойства мишеней.
11. Система обработки мишеней по одному из пп. 1-10, причем система (48) подачи транспортирующего газа содержит баллон сжатого газа, соединенный с узлом (106) подачи транспортирующего газа.
12. Система обработки мишеней по одному из пп. 1-11, причем первая и вторая труба подачи газа содержит отсечной клапан (112, 114).
13. Система обработки мишеней по одному из пп. 7-12, причем с шаровым клапаном (60) и с выпускной системой (44) соединена газовыпускная труба (62), которая содержит отсечной клапан (66) ниже по потоку от шарового клапана (60).
14. Система обработки мишеней по одному из пп. 1-11, причем каждая из первой и второй труб подачи газа содержит распределительный клапан, предпочтительно распределительный клапан 3/2.
15. Система обработки мишеней по п. 14, причем распределительный клапан в первой трубе (102) подачи газа соединяет первую трубу подачи газа с выходным каналом (40) и с ведущей к выпускной системе (44) выпускной трубой (62).
16. Система обработки мишеней по п. 14 или 15, причем распределительный клапан во второй трубе (104) подачи газа соединяет вторую трубу (104) подачи газа с перепускным трубопроводом (68), ведущим к выпускной системе (44) и к первой трубе (102) подачи газа.
17. Система обработки мишеней по одному из пп. 1-16, которая, кроме того, содержит контрольно-измерительный и управляющий блок (24) для отслеживания функционирования компонентов системы и управления ими.
18. Применение системы (22) обработки мишеней по одному из пп. 1-17 для модернизации реактора для производства радионуклидов, имеющего существующие трубы (14) контрольно-измерительной аппаратуры или имеющего отверстия в активной зоне реактора или вблизи нее, подходящие для введения принимающих мишени труб.
19. Применение по п. 18, причем отверстия являются смотровыми отверстиями канадского тяжеловодного уранового ядерного реактора.
20. Применение системы (22) обработки облучаемых мишеней по одному из пп. 1-17 для введения облучаемых мишеней (16) в предварительно заданную из нескольких трубу (14) контрольно-измерительной аппаратуры и извлечения их оттуда.
| WO 2013177118 A2, 28.11.2013 | |||
| US 20130315361 A1, 28.11.2013 | |||
| РЕВОЛЬВЕР | 1993 |
|
RU2093773C1 |
| НЕЙТРОНОПРОИЗВОДЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОЯДЕРНОЙ УСТАНОВКИ | 2002 |
|
RU2228553C2 |
