一种自带屏蔽功能的多层靶件的制作方法

1.本发明涉及核技术领域，尤其涉及一种自带屏蔽功能的多层靶件。


背景技术：

2.放射性同位素生产是研究试验堆主要用途之一。利用反应堆提供的中子场，将含制备同位素材料的靶件放置于堆内试验孔道进行辐照，生产所需的放射性同位素。在生产靶件的辐照过程中，需要一定能谱的中子用于得到最好的辐照效果生产最多的同位素产物。对于某些特种放射性同位素产品生产，由于试验孔道中子能谱偏软，因此通常选用一定的材料作为屏蔽层，适当硬化孔道中子能谱，在一定程度上提高同位素生产的转化率，同时降低靶件的发热量，改善靶件热工安全性能。
3.常用的中子屏蔽材料有水、石墨、聚乙烯、混凝土、不锈钢等低原子序数或含氢量高的材料。这些材料占用的空间大，在一定的空间内，屏蔽效果有限，需要大量的屏蔽材料才能实现预期的屏蔽效果。
4.其中对于同位素生产靶件而言，一般情况下，放入特定的尺寸辐照孔道中进行辐照生产，辐照孔道的空间一般都有限。为了中子的经济性考虑，采用一种在限定空间内中子屏蔽效果更好，空间利用率更高、同位素产量更高的方案，对靶件的制造、生产、后处理都能带来极大益处。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：提供一种自带屏蔽功能的多层靶件，中子屏蔽效果更好，节约辐照中子管空间，而且实现了靶件辐照后废物少，便于后处理。
6.本发明提供了一种自带屏蔽功能的多层靶件，包括：至少两层靶管，各个靶管同心设置，靶管下端由连接件固定连接为整体；
7.所述靶管的内外包壳之间填充芯体；
8.所述靶管的上端由上压紧件进行压紧固定。
9.优选地，包括2～5层靶管。
10.优选地，包括2层或3层靶管。
11.优选地，包括2层靶管时，外层靶管内填充的芯体长度大于内层靶管内填充的芯体长度。
12.优选地，所述外层靶管内填充的芯体与内层靶管内填充的芯体为不同的同位素原料。
13.优选地，不同靶管之间的间隙≥1mm。
14.优选地，最外层的靶管的芯体为中子能谱要求不高的同位素。
15.优选地，所述上压紧件中心为压紧头，两端为多爪结构；所述多爪结构上有相应的凸台与靶管的上端凹槽对应，同时压紧头在轴向上固定靶管；
16.所述连接件使用下托上压的结构将不同靶管连接起来；所述连接件具有多爪结
构，所述多爪结构上有相应的凸台与靶管的下端凹槽对应，在轴向上固定靶管。
17.优选地，包括3层靶管时，外层靶管内填充的芯体长度大于中层靶管内填充的芯体长度，中层靶管内填充的芯体长度大于内层靶管内填充的芯体长度。
18.优选地，三个靶管内填充的芯体为不同的同位素原料。
19.与现有技术相比，本发明的自带屏蔽功能的多层靶件，具有如下有益效果：
20.(1)将中子能谱要求不高的同位素应用于外层靶管，相比直接单独用屏蔽层，对于靶件整体而言有更好的中子经济性，减少了单纯结构材料的放射性产物。
21.(2)经过计算对于中子能谱偏软的水冷同位素孔道，通过计算及验证，对外层靶管和内层靶管采用不同芯块的方案，可提高同位素的转化率。同时，多层结构间的间隙有利于冷却剂带走靶件的发热量，改善靶件热工安全性能。
22.(3)对于空间有限的辐照孔道而言，本发明采用的方案相比起传统的不锈钢屏蔽方案而言，由于提高了孔道内的空间利用率，在产量上具有绝对的优势。
附图说明
23.图1表示一实施例的自带屏蔽功能的多层靶件的结构示意图；
24.图2表示另一实施例的自带屏蔽功能的多层靶件的结构示意图；
25.图中：
26.1-靶管，2-连接件，3-上压紧件，4-外层靶管，5-内层靶管，6-中层靶管，7-辐照孔道。
具体实施方式
27.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明的限制。
28.本发明的实施例公开了一种自带屏蔽功能的多层靶件，如图1所示，包括：至少两层靶管1，各个靶管1同心设置，靶管1下端由连接件2固定连接为整体；
29.所述靶管1的内外包壳之间填充芯体；
30.所述靶管1的上端由上压紧件3进行压紧固定。
31.所述多层靶件优选地包括2～5层靶管。不同层的靶管之间的间隙≥1mm。外层的靶管与内层的靶管的芯块材料不一致，外层的靶管对内层的靶管起一定屏蔽作用。多层靶件的层数以辐照生产所需的实际情况而定。
32.优选地，所述多层靶件包括2层或3层靶管1。
33.包括2层靶管时，外层靶管4内填充的芯体长度大于内层靶管5内填充的芯体长度。
34.所述外层靶管4内填充的芯体与内层的靶管内填充的芯体为不同的同位素原料。根据辐照孔道7本身所具有的中子能谱来协同设计。
35.上压紧件3中心为压紧头，两端为多爪结构；所述多爪结构上有相应的凸台与外层靶管4与内层靶管5的上端凹槽对应，同时压紧头在轴向上固定外层靶管4和内层靶管5。
36.连接件2使用下托上压的结构将外层靶管4与内层靶管5连接起来；所述连接件2具有多爪结构，所述多爪结构上有相应的凸台与外层靶管4与内层靶管5的下端凹槽对应，在轴向上固定靶管。整个靶件能够顺利的放入对应的辐照孔道7中。
37.外层靶管4在辐照过程中，辐照孔道7中的中子穿过外层靶管4，得到足够的硬化后，在进入内层靶管5时可以达到内层靶管5中装料合适的中子能量，内层靶管5中的同位素原料裂变产生指定的产物，并产生热量，孔道中的冷却剂从下至上或者从上至下流过靶件带出热量。内外靶管中，同位素原料芯块的具体厚度需要视辐照孔道与靶管所需的中子能量而定。根据水冷孔道中子分布的具体情况，以及靶管功率的分布情况，可以设计外层靶管芯体的长度，使其超过内层靶管芯体的长度，以期在内层靶管两端达到更好屏蔽效果，使得内层靶管的功率峰值相比与不延长时更为平整。
38.包括3层靶管时，外层靶管4内填充的芯体长度大于中层靶管6内填充的芯体长度，中层靶管6内填充的芯体长度大于内层靶管5内填充的芯体长度。
39.三个靶管内填充的芯体为不同的同位素原料。
40.上压紧件3中心为压紧头，两端为多爪结构；所述多爪结构上有相应的凸台与外层靶管4、中层靶管6与内层靶管5的上端凹槽对应，同时压紧头在轴向上固定靶管。
41.连接件2使用下托上压的结构将外层靶管4、中层靶管6与内层靶管5连接起来；所述连接件2具有多爪结构，所述多爪结构上有相应的凸台与外层靶管4、中层靶管6与内层靶管5的下端凹槽对应，在轴向上固定靶管。整个靶件能够顺利的放入对应的辐照孔道7中。
42.最外层的靶管的芯体为中子能谱要求不高的同位素。
43.本发明主要提供一种对内层靶管具有屏蔽功能的多层靶件结构，实现靶件辐照后废物少，便于后处理，以及节约辐照中子管空间。可用于特定的多种同位素生产靶件等领域的中子屏蔽。整体方案简单、易于生产，连接可靠，组装容易，便于自动化生产制造。
44.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的自带屏蔽功能的多层靶件进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
45.实施例1
46.如图1所示，所述的多层靶件具有两个靶管，包括外层靶管4、内层靶管5、连接件2。外层靶件4中装入同位素生产原料a，内层靶件5中装入同位素生产原料b，芯块元素及装量根据辐照孔道7本身所具有的中子能谱来协同设计。
47.上压紧件3中心为压紧头，两端为多爪结构；所述多爪结构上有相应的凸台与外层靶管4与内层靶管5的上端凹槽对应，同时压紧头在轴向上固定靶管。
48.连接件2使用下托上压的结构将外层靶管4与内层靶管5连接起来；所述连接件2具有多爪结构，所述多爪结构上有相应的凸台与外层靶管4与内层靶管5的下端凹槽对应，在轴向上固定靶管。整个靶件能够顺利的放入对应的辐照孔道7中。
49.外层靶管4在辐照过程中，辐照孔道7的中子穿过外层靶管4，得到足够的慢化后，在进入内层靶管时可以达到内层靶管5中装料合适的中子能量，内层靶管5中的同位素原料裂变产生指定的产物，并产生热量，辐照孔道7中的冷却剂从下至上或者从上至下流过靶件带出热量。
50.实施例2
51.如图2所示，所述的多层靶件具有三个靶管，包括外层靶管4、中层靶管6、内层靶管5、连接件2。外层靶管4中装入同位素生产原料a，中层靶管6中装入同位素生产原料b，内层靶管5中装入同位素生产原料c，芯块元素及装量根据辐照孔道7本身所具有的中子能谱来协同设计。
52.上压紧件3中心为压紧头，两端为多爪结构；所述多爪结构上有相应的凸台与外层靶管4、中层靶管6与内层靶管5的上端凹槽对应，同时压紧头在轴向上固定靶管。
53.连接件2使用下托上压的结构将外层靶管4、中层靶管6与内层靶管5连接起来；所述连接件2具有多爪结构，所述多爪结构上有相应的凸台与外层靶管4、中层靶管6与内层靶管5的下端凹槽对应，在轴向上固定靶管。整个靶件能够顺利的放入对应的辐照孔道7中。
54.外层靶管4在辐照过程中，辐照孔道7中的中子穿过外层靶管4，得到足够的硬化后，在进入中层靶管6及内层靶管5时可以达到内层靶管5中装料合适的中子能量，内层靶管5中的同位素原料裂变产生指定的产物，并产生热量，孔道中的冷却剂从下至上或者从上至下流过靶件带出热量。
55.以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
56.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。