способ извлечения полученных в результате облучения целевых компонентов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ извлечения полученных в результате облучения целевых компонентов, заключающийся в том, что мишень, снабженную на обоих концах штуцерами с мембранами, герметично подключают непосредственно в проточную линию технологической схемы, затем с помощью штуцеров толкателей разрушают мембраны, объединяя тем самым внутренние полости оболочки и технологической схемы, пропускают через оболочку мишени жидкие или газообразные реагенты для извлечения целевых компонентов, затем оболочку с оставшимися в ней продуктами отсоединяют от технологической линии и закрывают с обоих концов герметичными резьбовыми заглушками для временного или постоянного хранения.

2. Устройство для извлечения полученных в результате облучения целевых компонентов, состоящее из оболочки с облученным материалом, содержащее штуцеры-толкатели, герметично закрепленные на ней с обоих концов, выполненные в виде цилиндрических патрубков с глухими мембранами внутри, резьбой на наружной поверхности и канавками на торцевых поверхностях для размещения в них упругих прокладок, а подсоединяющие элементы проточной линии технологической схемы имеют толкатели для разрушения мембран, приводимые в действие накидными гайками.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что внутри оболочки установлены фильтры, устраняющие унос сыпучего облученного материала.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в оболочку с непористым облученным материалом вставлен цилиндрический вставыш, имеющий на наружной поверхности каналы, обеспечивающие проток реагентов через внутреннюю полость.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оболочка содержит герметичную ампулу с газообразным облученным материалом и разгерметизирующие ампулу иглы, установленные на мембранах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области атомной промышленности, в частности к технологиям производства радиоизотопов из облученных делящихся материалов, а также стабильных химических элементов

Извлечение целевых радиоизотопов из облученной мишени известным способом (патент США №№4039697, 4094953, 4701308) предполагает последовательное проведение следующих основных технологических операций:

- предварительное вскрытие мишени с помощью резки на отдельные фрагменты или механическое удаление оболочки с помощью специального оборудования;

- растворение облученного материала в растворах минеральных кислот или щелочей или в расплавах солей в аппаратах-растворителях;

- химическую переработку по извлечению отдельных радионуклидов сорбционным, экстракционным, осадительным, электрохимическим методом.

При облучении мишеней совместно с целевыми радиоизотопами образуются побочные радиоизотопы, которые могут обладать значительной летучестью при нормальных условиях.

Недостатками известных способов извлечения ценных компонентов является механическое вскрытие мишени с помощью резки на отдельные фрагменты или удаление оболочки с помощью специального оборудования; растворение обличенного материала в аппаратах-растворителях.

Эти способы требуют разработки специального оборудования, позволяющего проводить разделку мишеней дистанционно без выброса летучих соединений (Хе, Kr, J₂ и др.) в атмосферу защитной камеры. Кроме того, облученный материал после разгерметизации оболочки загружают в специальный аппарат-растворитель. Осуществление загрузки облученного материала в реактор-растворитель также требует специального оборудования, которое бы исключало контакт облученного материала с атмосферой защитной камеры.

Известно, что для получения целевых радиоизотопов используют устройство-мишень, состоящие из герметичной оболочки, и заключенного в нее облучаемого материала» из делящихся или стабильных химических элементов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, по которому в качестве аппарата-растворителя используется оболочка мишени [G.F.Vandegrif, J.L. Sndgrove, S. Aase et.al. "Converting Targets and Proces» for Fission-Product Mo-99 from high - and - low - enriched Uranium." - Proceeding Meeting, 1998 RERTR, Sao. Paulo, Brazil, 18-23, October 1998]. Мишень состоит из оболочки, выполненной из нержавеющей стали, и внутренней трубки, между которыми укладывают уран-металлическую фольгу. Оба конца мишени закрывают пробками и герметично заваривают.

После облучения верхний конец мишени отрезают, извлекают внутреннюю трубку так, чтобы фольга осталась внутри оболочки. Для растворения урана оболочку заполняют раствором азотной кислоты, а потом переливают в аппарат для химического выделения целевых компонентов.

Недостатками вышеизложенного является необходимость разгеметизации мишени путем резки и возможностью выброса при этом летучих радионуклидов (Xe, Kr, J₂ и др.) в объем защитной камеры. Кроме того, для осуществления операций в условиях дистанционного обслуживания требуется применение сложного технологического оборудования.

Задачей настоящего изобретения является упрощения процесса, сокращение технологических операций и исключение возможности загрязнения защитной камеры радиоактивными веществами.

Указанные недостатки устраняются тем, что извлечение целевых компонентов проводят непосредственно из устройства-мишени, снабженного на обоих концах штуцерами с мембранами, которое герметично подсоединяют в технологическую схему переработки облученного материала, объединяют внутренние полости устройства и технологической схемы, разрушая с помощью специальных толкателей мембраны, пропускают через устройство соответствующие реагенты, которые позволяют селективно выделять компоненты облученного материала, отсоединяют устройство с оставшимися в ней продуктами от технологической линии и закрывают с обоих концов герметичными резьбовыми заглушками для временного или постоянного хранения.

Предлагаемый способ извлечения целевых компонентов из облученной мишени исключает операции разделки устройства-мишени на специальном оборудовании, загрузку облученного материала в аппарат-растворитель, поэтому нет необходимости в механизмах резки мишеней или снятия оболочки ее, в аппарате-растворителе и в оборудовании, ограждающем соприкосновение облученного материала с атмосферой защитной камеры.

Предлагаемый способ выделения целевых компонентов реализован с помощью устройства, состоящего из оболочки, содержащей во внутренней полости облученный материал на основе делящихся или стабильных химических элементов со штуцерами в виде цилиндрических патрубков с глухими мембранами внутри, резьбой на наружной поверхности и канавками на торцевых поверхностях для размещения в них упругих прокладок, а подсоединяющие элементы проточной линии технологической схемы имеют толкатели для разрушения мембран, приводимые в действие накидными гайками.

При использовании металлического или газообразного облучаемого материала во внутренней полости оболочки используют специальные приспособления в виде канавок, вставышей или игл для обеспечения протока реагентов.

Устройство (фиг. 1) состоит из оболочки 1 и двух глухих штуцеров 2, которые имеют резьбу 3, канавки 4 для размещения прокладок 5, мембран 6. Вовнутрь оболочки закладывают облучаемый материал 7, фиксируемый, например, металлокерамическими фильтрами 8, закрепленными в процессе сварки деталей мишени.

Для обслуживания устройства в процессе транспортирования и в технологическом цикле облучения на резьбы 3 наворачивают гайки 9.

Для включения устройства в технологическую схему, как аппарат, используют накидные гайки 10 и подвижные штуцера-толкатели 11, поступательное движение штуцеров-толкателей обеспечивают вращаемые накидные гайки по резьбе глухих штуцеров мишени. При начальном движении штуцеров-толкателей, например, металлические прокладки с ромбовидным сечением создают уплотнение мишени и технологической внутренней полости от внешней среды. При последующем поступательном движении штуцеров-толкателей происходит разрушение мембран ими и объединение внутренних полостей мишени и технологической схемы, а ромбовидные прокладки обеспечивают герметичность при достаточном поступательном движении штуцеров-толкателей относительно глухих штуцеров мишени.

Прокладки, штуцера-толкатели, накидные гайки входят в состав технологического оборудования. Глухие гайки 12 используются для герметизации оболочки мишени в процессе утилизации балластного материала мишени.

На фиг. 2 изображено устройство с металлическим облучаемым материалом. Металлический облучаемый материал фиксируют глухим вставышем 2, на боковой поверхности которого имеются поперечные и продольные каналы 3, обеспечивающие проток технологических газов и жидкостей.

На фиг. 3 изображено устройство с газообразным облучаемым материалом, который заключен в герметичный корпус ампулы 2. Проток технологических газов через корпус ампулы мишени обеспечивают иглы 3, размещенные на мембранах, которые разрушают корпус ампулы в процессе объединения внутренних полостей мишени с технологическим объемом.

Таким образом, способ вскрытия облученного устройства, а затем извлечение целевых компонентов из предлагаемой конструкции позволяет устранить соприкосновение облученного материала с атмосферой защитной камеры, устраняет необходимость механизма резки оболочек мишеней, позволяет использовать оболочку мишени как аппарат-(дегазатор, окислитель, растворитель), а также как герметичный контейнер для временного или постоянного хранения утилизированных балластных материалов.