一種用于輻照生產(chǎn)裂變制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于靶件制備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于輻照生產(chǎn)裂變

A process for producing fission by irradiation

The invention belongs to the technical field of target preparation, and discloses a method for producing fission by irradiation

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種用于輻照生產(chǎn)裂變99Mo的低濃鈾鈾箔靶件
本專利技術(shù)屬于靶件制備
，具體涉及一種用于輻照生產(chǎn)裂變99Mo的低濃鈾鈾箔靶件。
技術(shù)介紹
99mTc藥物是現(xiàn)代核醫(yī)學(xué)中應(yīng)用最廣泛的放射性診斷藥物，該核素一般是由人工放射性核素99Mo衰變得到，半衰期為66h。生產(chǎn)99Mo有多種途徑，但是主要的途徑是反應(yīng)堆輻照235U通過裂變反應(yīng)生成99Mo和其他產(chǎn)物，其中99Mo占裂變產(chǎn)物的6.1％(質(zhì)量百分比)。鈾靶(235U)入堆后在熱中子的作用下會(huì)發(fā)生裂變反應(yīng)，反應(yīng)截面為586b。裂變反應(yīng)方程式為：235U+n→236U+99Mo+134Sn+3n利用高濃鈾(HEU)大規(guī)模生產(chǎn)裂變99Mo是目前全球99Mo的主要來(lái)源，常規(guī)的高濃鈾靶件為彌散體狀，輻照后對(duì)鈾進(jìn)行溶解和化學(xué)處理。但由于高濃鈾是核武器材料，其使用受到核不擴(kuò)散條約(NPT)的限制。為了防止核擴(kuò)散，近年國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)和美國(guó)欲積極推動(dòng)應(yīng)用低濃鈾(LEU)生產(chǎn)裂變99Mo的技術(shù)，將使之成為全球裂變生產(chǎn)99Mo的主要方式。低濃鈾靶件與高濃鈾靶件生產(chǎn)裂變99Mo的主要區(qū)別在于：若生產(chǎn)同樣量的99Mo，低濃鈾靶件中鈾的含量為高濃鈾靶件的5～6倍；低濃鈾靶件裂變產(chǎn)物中239Pu含量增加20～30倍，并且鋁的含量也大大增加，給后續(xù)制靶解靶工作及如何保證99Mo的產(chǎn)率和純度帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。因此，目前急需一種能夠提高輻照效率，減少自屏蔽，后續(xù)解靶簡(jiǎn)單的低濃鈾鈾箔靶件。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(一)專利技術(shù)目的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種解靶溶靶簡(jiǎn)單、輻照效率高且能減少放射性污染的低濃鈾鈾箔靶件。(二)技術(shù)方案為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案如下：一種用于輻照生產(chǎn)裂變99Mo的低濃鈾鈾箔靶件，該靶件為“三明治”式結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)靶筒、外靶筒和鈾箔；所述鈾箔位于內(nèi)靶筒和外靶筒之間；所述內(nèi)靶筒的內(nèi)徑不變，外壁為設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，錐度為1:160；所述鈾箔包裹于內(nèi)靶筒外側(cè)，鈾箔的厚度為120～150μm，鈾箔的內(nèi)外表面均鍍了一層裂變反沖保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度為12～18μm；所述外靶筒的外徑不變，內(nèi)壁設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，外靶筒的內(nèi)徑及內(nèi)壁錐度分別與內(nèi)靶筒的外徑及外壁錐度相適配。優(yōu)選地，所述內(nèi)靶筒和外靶筒的材質(zhì)為Al、Mg或Zr。優(yōu)選地，所述內(nèi)靶筒和外靶筒的材質(zhì)為Al，外靶筒和內(nèi)靶筒最薄端的壁厚為0.8～2mm。優(yōu)選地，所述裂變反沖保護(hù)層的材質(zhì)為Ni，該材質(zhì)是通過電鍍的方式鍍?cè)阝櫜稀?yōu)選地，所述鈾箔在鍍裂變反沖保護(hù)層前后均進(jìn)行熱力性能處理，其中鍍裂變反沖保護(hù)層前在400～500℃的高溫爐中進(jìn)行熱處理2～3小時(shí)，鍍裂變反沖保護(hù)層后在700℃的高溫爐中熱處理2～3小時(shí)。(三)有益效果本專利技術(shù)提供的鈾箔靶件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且便于解靶溶靶、輻照效率高，還能減少放射性污染。申請(qǐng)人通過將內(nèi)靶筒的內(nèi)徑設(shè)計(jì)成內(nèi)徑不變的結(jié)構(gòu)便于后續(xù)擠脹桿擠脹。尤其是將內(nèi)靶筒的外壁設(shè)計(jì)成1:160錐度的錐形結(jié)構(gòu)便于靶件輻照時(shí)散熱、減少內(nèi)應(yīng)力及內(nèi)外靶筒之間更容易緊密貼合，更重要的是便于輻照后解靶操作，內(nèi)外靶筒的錐形結(jié)構(gòu)使得解靶時(shí)無(wú)需對(duì)靶件進(jìn)行切割，直接利用推桿從內(nèi)靶筒外徑小的一端將內(nèi)靶筒和鈾箔推出即可，保證了鈾箔的完整性避免了切割對(duì)鈾箔造成損害及帶來(lái)的放射性污染。附圖說(shuō)明圖1是外靶筒結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是擠脹前的內(nèi)靶筒；圖3是擠脹后的內(nèi)靶筒；圖4是擠脹后靶件裝配示意圖；圖5是擠脹器結(jié)構(gòu)示意圖。其中1是底座；2是限位導(dǎo)軌；3是靶件基座；4是擠脹桿末端固定基座；5是靶件芯套；6是芯套上蓋；7是靶件；8是擠脹桿；9是擠脹桿基座；10是擠脹桿驅(qū)動(dòng)部分。圖6是擠脹桿結(jié)構(gòu)示意圖；其中11是前端固定段；12是擠壓迎角段；13是擠脹段；14是螺紋段。圖7是低濃鈾鈾箔靶件結(jié)構(gòu)示意圖；其中15是內(nèi)靶筒；16是鈾箔；17是外靶筒。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)做進(jìn)一步闡述。實(shí)施例1一種用于輻照生產(chǎn)裂變99Mo的低濃鈾鈾箔靶件，該靶件為“三明治”式結(jié)構(gòu)，如圖7所示，包括內(nèi)靶筒15、外靶筒17和鈾箔16；所述鈾箔16位于內(nèi)靶筒和外靶筒之間；所述內(nèi)靶筒15的內(nèi)徑不變，外壁為設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，錐度為1:160；所述鈾箔包裹于內(nèi)靶筒外側(cè)，鈾箔的厚度為150μm，鈾箔的內(nèi)外表面均鍍了一層裂變反沖保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度為15μm；所述外靶筒的外徑不變，內(nèi)壁設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，外靶筒的內(nèi)徑及內(nèi)壁錐度分別與內(nèi)靶筒的外徑及外壁錐度相適配；所述內(nèi)靶筒和外靶筒的材質(zhì)為Al，外靶筒和內(nèi)靶筒最薄端的壁厚為0.8mm。所述裂變反沖保護(hù)層的材質(zhì)為Ni，該材質(zhì)是通過電鍍的方式鍍?cè)阝櫜稀１緦?shí)施例中外靶筒結(jié)構(gòu)如圖1所示，其參數(shù)為：外徑Φ30mm,粗端內(nèi)徑Ф28.4mm，細(xì)端內(nèi)徑Ф26.4mm；擠脹前內(nèi)靶筒的參數(shù)為：粗端外徑Ф28mm，細(xì)端外徑Ф26mm，內(nèi)徑Ф24mm，因脹靶時(shí)兩端的損壞及后續(xù)的加工，預(yù)留鋁筒長(zhǎng)度體240mm。加工鈾箔并鍍裂變反沖防護(hù)層：對(duì)厚度為150μm的鈾箔進(jìn)行熱力性能處理，放置到高溫爐中，加熱400℃～500℃，持續(xù)2個(gè)小時(shí)以上，自然冷卻，使鈾箔最大限度蠕變定型，以使鈾箔在后續(xù)的輻照過程中，盡量減小蠕變變形，以保證裂變反沖防護(hù)鍍層的粘接牢固。鈾箔熱處理完成后，電鍍鎳作為裂變反沖防護(hù)層，厚度15μm，鍍膜完成后的鈾箔，總厚度180μm。放置到高溫爐中，加熱至700℃，熱力性能處理2小時(shí)，以使鍍膜后鈾箔最大限度蠕變定型。將鍍好Ni膜的鈾箔(U-Ni金屬箔)，包裹在加工好的內(nèi)靶筒上，插入加工好的外鋁管中，用模具將其固定；使用擠脹器對(duì)該靶件進(jìn)行擠脹，該擠脹器如圖5所示，包括底座1、固定組件及驅(qū)動(dòng)組件；其中底座1的材質(zhì)為鉻軸承鋼，底座1上設(shè)有限位導(dǎo)軌2，該限位導(dǎo)軌2上帶有能精確定位的刻度，固定組件、驅(qū)動(dòng)組件與底座1固定連接；所述固定組件包括靶件基座3及擠脹桿末端固定基座4，其中靶件基座3上方設(shè)置有靶件芯套5和芯套上蓋6；所述靶件芯套5位于靶件基座3上設(shè)置的凹槽內(nèi)，其中靶件芯套5為可開合的空心圓柱形結(jié)構(gòu)，靶件7位于靶件芯套5內(nèi)且該芯套的內(nèi)徑與靶件7的外徑相匹配；芯套上蓋6覆蓋于靶件芯套5上方，芯套上蓋6的內(nèi)徑與靶件芯套5外徑匹配且芯套上蓋6與靶件基座3固定連接；所述擠脹桿末端固定基座4位于靶件基座3的一側(cè)，擠脹桿末端固定基座4內(nèi)設(shè)置有固定孔；所述驅(qū)動(dòng)組件包括擠脹桿8、擠脹桿基座9及擠脹桿驅(qū)動(dòng)部分10，其中擠脹桿8的屈服強(qiáng)度不小于1200N/mm2，硬度不小于1150HU，本實(shí)施例中材質(zhì)為碳鋼，驅(qū)動(dòng)部分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)；擠脹桿8包括一體化的螺紋段14、擠脹段13及前端固定段11，擠脹段13和前端固定段11之間還設(shè)置有一體化的擠壓迎角段12；所述擠脹段13和前端固定段11均為柱狀；擠壓迎角段12為錐狀，入迎角為30°，其與前端固定段11相連接的一端的直徑小于與擠脹段13一端連接的直徑；其中前端固定段11的一端位于擠脹桿末端固定基座4內(nèi)設(shè)置的固定孔內(nèi)；擠脹段13的外徑大于內(nèi)靶筒的內(nèi)徑3％～5％，前端固定段11、擠壓迎角段12的外徑小于內(nèi)靶筒的內(nèi)徑；所述擠脹桿8、靶件7及固定孔的軸心在同一水平線上。所述擠脹桿基座9、靶件基座3及擠脹桿末端固定基座4的材質(zhì)為碳鋼。使用擠脹器反復(fù)擠脹至內(nèi)靶筒-Ni-U金屬箔-外靶筒所有接觸面均勻緊密接觸且膨脹量突破內(nèi)鋁筒原幾本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于輻照生產(chǎn)裂變

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于輻照生產(chǎn)裂變99Mo的低濃鈾鈾箔靶件，其特征在于，該靶件為“三明治”式結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)靶筒、外靶筒和鈾箔；所述鈾箔位于內(nèi)靶筒和外靶筒之間；所述內(nèi)靶筒的內(nèi)徑不變，外壁為設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，錐度為1:160；所述鈾箔包裹于內(nèi)靶筒外側(cè)，鈾箔的厚度為120～150μm，鈾箔的內(nèi)外表面均鍍了一層裂變反沖保護(hù)層，該保護(hù)層的厚度為12～18μm；所述外靶筒的外徑不變，內(nèi)壁設(shè)計(jì)為錐形結(jié)構(gòu)，外靶筒的內(nèi)徑及內(nèi)壁錐度分別與內(nèi)靶筒的外徑及外壁錐度相適配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低濃鈾鈾箔靶件，其特征在于，所述內(nèi)靶筒和外...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于寧文，羅志福，鄧新榮，向?qū)W琴，梁積新，沈亦佳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)原子能科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京,11