一种带伴随体的辐照靶组件及其使用方法与流程

1.本发明涉及放射性同位素生产领域，具体为一种带伴随体的辐照靶组件及其使用方法。


背景技术：

2.在利用核反应堆开展放射性同位素生产、材料嬗变和中子辐照试验等中子科学研究工作时，首先需要确保反应堆运行的安全。当待辐照材料具有较强的中子反应截面时，为确保反应堆运行的稳定安全，只能在反应堆停堆状态下完成反应堆内待辐照材料装卸，并再次启动反应堆开展辐照试验；启动与停堆过程是反应堆运行的关键环节，耗时长、人力投入大且具有不稳定性；但是针对一些短周期、连续性的中子辐照需求，往往需要进行频繁的反应堆启动与停堆操作，造成大量的时间、人力浪费，并具有一定风险性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种带伴随体的辐照靶组件及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的短周期、连续辐照试验导致的频繁的反应堆启动与停堆，反应堆工作人员工作负担大，反应堆的安全性和稳定性低等问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种带伴随体的辐照靶组件及其使用方法，包括：一种带伴随体的辐照靶组件，包括：辐照靶和伴随体，所述伴随体的顶端活动连接有辐照靶，其特征在于，所述辐照靶的外侧包裹有靶件外壳，所述辐照靶的内部包裹有待辐照材料，所述伴随体的外侧设置有壳体，且壳体的内部设置有中子吸收体，所述壳体的底端固定连接有下端板，所述壳体的顶端固定连接有上端板，所述上端板的顶端设置有吊运结构。
6.优选的，所述靶件外壳的外侧均匀设置有定位槽，且定位槽的顶端和底端均设置有导向槽，所述辐照靶顶端的中心位置处连接有靶体吊运钢丝。
7.优选的，所述中子吸收体由不锈钢或铪等中子吸收材料组成。
8.优选的，所述吊运结构为：连杆均匀固定在所述上端板的顶端，所述连杆上部设置有固定环，所述固定环的上部均匀连接有连接钢丝，且连接钢丝的上方固定有c型吊环，所述c型吊环的顶端均匀固定有组件吊运钢丝。
9.优选的，所述c型吊环一端设置有开口。
10.优选的，所述连杆与定位槽的位置相互匹配，所述连杆通过定位槽对辐照靶进行滑动限位。
11.优选的，所述连接钢丝和组件吊运钢丝分别设置有三组，且横截面呈三角形设计。
12.辐照靶反应性等效方法，
13.第一步、根据需求确定辐照靶的具体材料与结构，并先假定伴随体内中子收体的材料和结构尺寸；
14.第二步、分别计算辐照靶和伴随体插入反应堆的反应性价值δk
target
和δkfollow-up
；
15.第三步、如δk
follow-up
不等于δk
target
，则通过调整中子吸收体的材料类型和结构尺寸，重复计算伴随体的反应性价值δk
follow-up
，直至δk
follow-up
和δk
target
相等，此时中子吸收体的材料类型和结构尺寸已通过反应性等效方法确定。
16.一种带伴随体的辐照靶组件的使用方法，
17.第一步、在反应堆启动前，将辐照靶组件主体装入堆芯辐照孔道，此时辐照靶处于反应堆活性区内，下部伴随体部分或完全处于活性区外；在反应堆启动后，辐照靶开始接受中子辐照；
18.第二步、在辐照靶卸出时，通过靶体吊运钢丝和组件主体吊运钢丝将主体整体上提至辐照靶刚好离开反应堆活性区，伴随体进入活性区替代辐照靶抵消反应堆的反应性波动；
19.第三步、锁定主体吊运钢丝，通过靶体吊运钢丝进一步吊起辐照靶，使其与伴随体分离；通过c型吊环的开口，使辐照靶和主体吊运钢丝与主体分离；
20.第四步、分离后的辐照靶与靶体吊运钢丝在屏蔽水层下，通过反应堆水池转运并进行下一步处理；同时，更换新的辐照靶和靶体吊运钢丝；
21.第五步、新的辐照靶和靶体吊运钢丝通过c型吊环的开口进入主体内部；靶体吊运钢丝下放，通过新的辐照靶的导向槽，使连杆进入定位槽，新辐照靶回坐于伴随体的上端板上；
22.第六步、通过靶体吊运钢丝和主体吊运钢丝将主体整体下放，使新的辐照靶进入反应堆活性区，伴随体下移，完全或部分离开反应堆活性区；
23.第七步、在反应堆运行期间，重复第二至六步，实现不停堆的辐照靶装卸过程。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.通过在伴随体的内部设置有中子吸收体，利用中子吸收体抵消辐照靶移动对反应堆核特性的影响实现不停定的辐照靶装卸操作，提高反应堆开展辐照试验过程的运行稳定性，避免因短周期、连续性辐照操作导致的反应堆频繁停堆与启动，减轻反应堆运行工作压力，提升反应堆运行安全性。
附图说明
26.图1为本发明立体结构示意图；
27.图2为本发明辐照靶局部剖面结构示意图；
28.图3为本发明伴随体局部剖面结构示意图；
29.图4为本发明c型吊环局部结构示意图；
30.图5为实施例的带伴随体的辐照靶操作示意图。
31.图中：1、辐照靶；2、伴随体；3、c型吊环；4、连杆；5、固定环；6、靶体吊运钢丝；7、主体吊运钢丝；8、待辐照材料；9、靶件外壳；10、导向槽；11、定位槽；12、中子吸收体；13、壳体；14、上端板；15、下端板；16、连接钢丝；17、吊运结构。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种带伴随体的辐照靶组件，包括：包括辐照靶1和伴随体2，伴随体2的顶端活动连接有辐照靶1，其特征在于，辐照靶1的外侧包裹有靶件外壳9，靶件外壳9的外侧均匀设置有定位槽11，且定位槽11的顶端和底端均设置有导向槽10，辐照靶1顶端的中心位置处连接有靶体吊运钢丝6；
34.辐照靶1的内部包裹有待辐照材料8，伴随体2的外侧设置有壳体13，且壳体13的内部设置有中子吸收体12，中子吸收体12由不锈钢或铪等中子吸收材料组成；
35.壳体13的底端固定连接有下端板15，壳体13的顶端固定连接有上端板14，上端板14的顶端设置有吊运结构，吊运结构为：连杆4均匀固定在上端板14的顶端，连杆4上部设置有固定环5，固定环5的上部均匀连接有连接钢丝16，且连接钢丝16的上方固定有c型吊环3，c型吊环3的顶端均匀固定有组件吊运钢丝7；
36.c型吊环3一端设置有开口，便于对辐照靶1进行拆卸；
37.连杆4与定位槽11的位置相互匹配，连杆4通过定位槽11对辐照靶1进行滑动限位，使辐照靶1稳定的运行；
38.连接钢丝16设置有三组，连接钢丝16的横截面呈三角形设计，更好的对c型吊环3进行支撑；
39.辐照靶反应性等效方法，其特征在于：
40.第一步、根据需求确定辐照靶1的具体材料与结构，并先假定伴随体2内中子收体的材料和结构尺寸；
41.第二步、分别计算辐照靶1和伴随体2插入反应堆的反应性价值δk
target
和δk
follow-up
；
42.第三步、如δk
follow-up
不等于δk
target
，则通过调整中子吸收体12的材料类型和结构尺寸，重复计算伴随体2的反应性价值δk
follow-up
，直至δk
follow-up
和δk
target
相等，此时中子吸收体12的材料类型和结构尺寸已通过反应性等效方法确定；
43.一种带伴随体的辐照靶组件的使用方法，其特征在于：
44.第一步、在反应堆启动前，将辐照靶组件主体装入堆芯辐照孔道，此时辐照靶1处于反应堆活性区内，下部伴随体2部分或完全处于活性区外；在反应堆启动后，辐照靶1开始接受中子辐照；
45.第二步、在辐照靶1卸出时，通过靶体吊运钢丝6和组件主体吊运钢丝7将主体整体上提至辐照靶1刚好离开反应堆活性区，伴随体2进入活性区替代辐照靶1抵消反应堆的反应性波动；
46.第三步、锁定主体吊运钢丝7，通过靶体吊运钢丝6进一步吊起辐照靶1，使其与伴随体2分离；通过c型吊环3的开口，使辐照靶1和主体吊运钢丝7与主体分离；
47.第四步、分离后的辐照靶1与靶体吊运钢丝6在屏蔽水层下，通过反应堆水池转运并进行下一步处理；同时，更换新的辐照靶1和靶体吊运钢丝6；
48.第五步、新的辐照靶1和靶体吊运钢丝6通过c型吊环3的开口进入主体内部；靶体吊运钢丝6下放，通过新的辐照靶1的导向槽10，使连杆4进入定位槽11，新辐照靶1回坐于伴
随体2的上端板14上；
49.第六步、通过靶体吊运钢丝6和主体吊运钢丝7将主体整体下放，使新的辐照靶1进入反应堆活性区，伴随体2下移，完全或部分离开反应堆活性区；
50.第七步、在反应堆运行期间，重复第二至六步，实现不停堆的辐照靶1装卸过程。
51.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。