способ изготовления мишени для облучения в реакторе

Формула изобретения

Способ изготовления мишени для облучения в реакторе, заключающийся в том, что получают смесь исходного облучаемого элемента с порошком матрицы добавлением раствора облучаемого элемента в кислоте к порошку матрицы, перемешивают и прокаливают смесь до получения оксидных покрытий облучаемого элемента на поверхности порошка матрицы, засыпают полученную композицию в корпус мишени и герметизируют, а в качестве порошка матрицы используют кварцевый порошок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано для накопления и преобразования химических элементов в результате ядерных реакций.

Известен способ изготовления мишеней для облучения методом плавки и литья (пат. ФРГ 1343961, 1971), включающий приготовление сердечников алюмотермическим восстановлением оксидов ТПЭ с последующей разливкой в изложницы из графита.

Недостатком этого способа является многостадийность и сложность технологии, приводящие к большому количеству отходов.

Другой известный способ изготовления мишеней-накопителей (см. сб. "Теплофизические исследования-80", ФЭИ, 1982, с. 134-143; Давиденко В.А. и др. "Получение трансплутониевых элементов в реакторах СМ-2 и МИР", Ат. энергия, 1972, т. 33, вып. 4, с. 815-819) включает получение порошка оксидов ТПЭ термическим разложением их оксалатов, механическое смешение оксидов с порошком матрицы (алюминий) в необходимом соотношении, последующее прессование таблеток и вакуумную термообработку при t=600^oС.

Недостатками этого метода являются:

- значительная неравномерность распределения ТПЭ в объеме мишени, в связи с этим не одинаковый коэффициент депрессии для всей мишени;

- многостадийностъ технологии, приводящая к большим потерям целевого продукта.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовления мишеней для облучения, включающий смешивание исходного облучаемого элемента в виде органического экстракта с порошком матрицы (алюминия), прокаливание смеси до получения оксидных покрытий облучаемого элемента на поверхности порошка матрицы (алюминия), прессование из смеси таблеток, последующей отжиг их в вакууме, загрузка таблеток в корпус мишени и герметизация (В.М. Лебедев, В.М. Махин, В.М. Николаев и др. "Способ изготовления мишеней для облучения", а.с. 1299370 от 14.08.85, БИ 24, 1999 г.).

Этот способ позволяет получать мишени с равномерным распределением облучаемого элемента в объеме мишени (не менее 90%), но он имеет ряд недостатков:

- многостадийность технологии;

- необходимость освобождения от алюминия в процессе переработки мишеней делает технологию последующего извлечения целевого элемента сложной и тpyдоемкой и приводит к дополнительным потерям целевого элемента;

- незначительная емкость экстрагента по ТПЭ или РЗЭ не позволяет получать композицию с большим содержанием целевого элемента.

Задачей настоящего изобретения является упрощение технологии изготовления мишени для облучения и последующей ее переработки.

Эта задача достигается тем, что в способе изготовления мишеней для облучения, включающем приготовление смеси облучаемого элемента с порошком матрицы, прокаливание смеси до получения оксидных покрытий облучаемого элемента на поверхности порошка матрицы, смесь исходного облучаемого элемента с порошком матрицы получают добавлением к порошку матрицы раствора облучаемого элемента в кислоте (например, в азотной), перемешивают и прокаливают смесь до получения оксидных покрытий облучаемого элемента на поверхности порошка матрицы, засыпают полученную композицию в корпус мишени и герметизируют, а в качестве порошка матрицы используют кварцевый порошок, отмытый от растворимых в соляной кислоте примесей.

Отличительными признаками заявляемого способа являются использование при приготовлении смеси раствора облучаемого элемента в кислоте, а в качестве матрицы - кварцевого порошка.

Технология приготовления раствора облучаемого элемента в кислоте проще, чем технология приготовления экстракта, а растворимость облучаемого элемента в кислоте выше емкости экстрагента, что позволяет варьировать равномерную загрузку облучаемого элемента в мишень в большем диапазоне по сравнению с прототипом.

Освобождение растворенного полученного в результате облучения элемента от матрицы (кварцевый порошок) заключается в простом фильтровании раствора. При этом порошок матрицы остается на фильтре, а в раствор из кварцевого порошка за счет его химической инертности не переходят примесные элементы, мешающие дальнейшей переработке мишени.

Таким образом, отличительные признаки заявляемого решения дают возможность при относительной простоте точно дозировать облучаемый элемент в мишень и равномерно распределять его в объеме матрицы; после растворения облученного элемента в кислоте освобождаться от кварцевого порошка простым фильтрованием, не загрязняя раствор примесными элементами.

Пример

Необходимую по объему навеску кварцевого порошка засыпали в кварцевый или платиновый тигель. Туда же заливали приготовленный раствор нитрата европия с заданным количеством этого элемента, меченного Еu-152, объемная концентрация Еu в мишени составляла 0,3-0,5 г/см³. Смесь перемешивали до пастообразного состояния, помешали в печь и подвергали термической обработке. Полученный кварцевый порошок с нанесенным на него оксидом европия засыпали в корпус мишени. Корпус заполняли гелием и герметизировали. Равномерность распределения европия по объему и длине мишени контролировали по Еu-152 методом -сканирования. Она была более 95%, что видно на прилагаемом чертеже.