[发明专利]放射性核素生成系统和用于产生放射性核素的方法

说明书

一种从核反应堆中的照射靶产生放射性核素的方法，其使用商业核反应堆的至少一个仪表管道系统(12)。照射靶(16)和虚拟靶(18)被插入仪表指状物(14)中，并且所述照射靶(16)通过暴露于核反应堆芯体(10)内的中子束而被激活从而形成所需的放射性核素。所述虚拟靶(18)将所述照射靶(16)保持在所述反应堆芯体内的预定轴向位置处，该位置对应于预先计算出来的足以将所述照射靶(16)转变为所述放射性核素的中子束密度。将所述虚拟靶(18)和已激活的所述照射靶(16)分离的步骤包括：将所述虚拟靶(18)和/或已激活的所述照射靶(16)暴露于磁场中，以使所述虚拟靶(18)和已激活的所述照射靶(16)中的一者保留在所述仪表管道系统(12)中，且使所述虚拟靶(18)和已激活的所述照射靶(16)中的另一者从所述仪表管道系统(12)中释放。本发明还提供了适用于上述方法的装置。

技术领域

本发明涉及放射性核素生成系统和用于从商业核反应堆芯体中的照射靶产生放射性核素的方法。

背景技术

放射性核素被用在各种科技领域中，也被用于医疗用途。通常，放射性核素是在研究用反应堆或回旋加速器(cyclotron)中被产生的。但是，由于放射性核素的商业生产用的设施数量已经是有限的，而且预计还会减少，因此人们期望提供替代的生产地点。

专利文献EP 1 667 166 A2涉及一种在轻水动力反应堆(light waterpowerreactor)中产生同位素的方法，其中，反应堆内的一个或多个靶可以在中子束下被照射以产生一个或多个同位素。这些靶可以被组装到一个或多个燃料棒束内的燃料棒的管部中，所述一个或多个燃料棒束将会在给定的停用时间下被装载到反应堆芯体中。反应堆中的动力操作对燃料棒束进行照射从而产生所期望的同位素，例如一个或多个具有所期望比活度(specific activity)的放射性同位素或具有所期望浓度的稳定同位素。

特别地通过将实心球形探测器引入到穿过商业核反应堆芯体的仪表管道(instrumentation tube)中，来测量该商业核反应堆芯体的中子束密度。因此，曾经有人建议商业核反应堆的仪表管道应该被用于生产放射性核素。

例如，专利文献EP 2 093 773 A2中提出如下建议：传统地被用来容纳中子检测器的现有仪表管道可被用来在商业核反应堆的正常运行期间内产生放射性核素。具体地，球形照射靶按线性顺序而被推入仪表管道中和从这些仪表管道中被移除。基于反应堆芯体的轴向中子束分布轮廓，来确定各靶在反应堆芯体中的最佳位置和暴露时间。传动齿轮系统被用来使照射靶在仪表管道内移动和将照射靶保持在仪表管道内。

专利文献US 2013/0315361 A1也涉及用于在运行的商业核反应堆的多个仪表管道中产生放射性同位素的装置和方法。照射靶被插入多个仪表管道中和从所述多个仪表管道中被移除，并且这些照射靶在核反应堆的运行期间内被转变为放射性同位素。提供了对照射靶的定位过程，以将其他照射靶适当地定位在核反应堆芯体内的期望位置处或核反应堆芯体附近的期望位置处。定位靶可以由廉价的惰性材料制成或由磁性材料制成，并且可以借助于磁性锁(magnetic latch)而被保持在仪表管道中。在照射后，各靶从仪表管道中被传送到收集桶中，并且定位靶可以利用它们的标记或物理特性而从收集桶中被分选出来。

专利文献WO 2014/107218 A2公开了一种保持组件，其包括例如叉子等制约结构，以便选择性地阻挡照射靶通过通道和在仪表管道中进/出的运动。采用定位靶来支撑照射靶。定位靶可以是铁磁性的。基于诸如定位靶等磁性部件的存在，定位检测器被用来操作制约叉子。

专利文献CA 2 792 593 A2描述了用于在运行的商业核反应堆的仪表管道中产生放射性同位素的装置和方法。在运行期间内，照射靶被插入到仪表管道中和从仪表管道中被移除，并且被转变为放射性同位素。照射靶还可包括位于所有其他靶之间的已知位置处的跟踪靶，该跟踪靶由与所有其他靶不同的材料制造而成，并且该跟踪靶允许对照射靶进行跟踪或定位。例如，第一个和最后一个照射靶可由能够被磁传感器跟踪的铁磁材料制成，或者可以由会转变成能够被辐射传感器检测到的另一不同同位素产物的材料制成。