Источник нейтронов на основе калифорния-252 для контроля работы атомного реактора

 

Изобретение относится к области ядерной техники. Сущность изобретения: источник нейтронов на основе калифорния-252 для контроля работы атомного реактора содержит капсулы и сердечник, полученный путем фиксации калифорния-252 в пористой заготовке из платины или оксида алюминия. Капсулы выполнены из стали, коррозионно-устойчивой к воздействию жидкого натрия и сохраняющей свои геометрические и прочностные характеристики при повреждающей дозе облучения в ядерном реакторе более 30 смещений на атом. Преимущества изобретения заключаются в том, что материал капсул источника устойчив к воздействию жидкого натрия, сохраняет геометрические размеры и прочностные характеристики при облучении нейтронами. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относятся к ядерной технике и преимущественно может быть использовано при изготовлении источников нейтронного излучения на основе актиноидных элементов, в том числе и для контроля работы реактора.

В связи с постоянно повышающимися требованиями по безопасности атомных реакторов существует необходимость контроля параметров нейтронного потока при наборе первоначальной загрузки реактора, вывода его из подкритичного состояния в процессе перегрузки топлива и контроля мощности в процессе эксплуатации. Эти параметры контролируются по изменению потока нейтронов датчиками, установленными в контрольных точках реактора. Начальная калибровка этих датчиков должна проводиться по источнику нейтронов, установленному в центре активной зоны реактора.

Этот источник должен иметь классы прочности не ниже С(Е)66546 в соответствии с классификацией по международному стандарту ИО 2919-80 (ГОСТ 25926-90).

Материал капсул источника должен быть устойчив к воздействию жидкого натрия при температуре 400-500°С и сохранять геометрические размеры и прочностные характеристики при повреждающей дозе, обусловленной интенсивным облучением нейтронами, не менее 50 смещений на атом.

Известен источник нейтронов на основе калифорния-252 (патент США №3640888), состоящий из активного сердечника, который получают остекловыванием элемента излучателя, и капсулы, в которую он помещается и герметизируется. Активная часть содержит не более 30 мкг калифорния. Капсулу изготавливают из коррозионно-стойкой стали типа 12Х18Н10Т.

Источник не нашел широкого применения, т.к. в процессе эксплуатации происходит радиационное разрушение стекла, а при нарушении герметичности оболочки возможна миграция радиоактивного элемента в окружающую среду.

Известен источник нейтронов (патент США № 3787321), активную часть которого получают путем распыления соли нитрата калифорния-252 на холодной поверхности конденсатора и последующими операциями, связанными с формированием сердечника в таблетку. Активная часть такого источника содержит не более 200 мкг на 1 см длины.

Вышеперечисленные источники нейтронов имеют высокие классы прочности С(Е)66546 по ISO-2919-80, но недостаточно высокое содержание калифорния-252.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является источник нейтронов, содержащий активную часть и две оболочки. Активную часть получают путем пропитки пористой матрицы раствором калифорния-252 и последующей фиксацией элемента-излучателя термообработкой (патент РФ №2097856). Сердечник содержит до 500 мкг/мм³ излучателя. Капсулы изготавливают из стали 12Х18Н10Т.

Источник с такой активной частью обеспечивает поток нейтронов (≥10⁹ с^-1), что достаточно для постоянного контроля работы атомного реактора.

Капсулы источника нейтронов, взятого за прототип, как и всех других, описанных в аналогах, выполнены из сталей, сохраняющих свои прочностные характеристики при повреждающей дозе облучения не более 30 смещений на атом.

Предлагаемый источник нейтронов, пригодный для работы в активной зоне ядерного реактора, содержит две капсулы, изготовленные из коррозионно-устойчивой к воздействию жидкого натрия и сохраняющей свои геометрические и прочностные характеристики при повреждающей дозе облучения в ядерном реакторе более 50 смещений на атом и сердечник, загерметизированный в капсуле, который изготавливают путем пропитки пористой заготовки из оксида алюминия или платины раствором калифорния-252, фиксации его термообработкой при температуре 800-1200°С.

В качестве материала капсул используют ферритно-мартенситную сталь, например 1Х13М2БФР, либо сталь аустенитного класса с повышенным сопротивланием радиационному распуханию ЭП172 (08Х16Н15МЗБР) или ЧС68 (03Х16Н15М2Г2ТФР).

Эти стали обладают большим сопротивлением к радиационному распуханию и радиационной ползучести, сохраняют свои механические свойства и геометрические размеры элементов конструкции при повреждающей дозе облучения в ядерном реакторе до 140 смещений на атом.

На чертеже показан источник нейтронов калифорния-252, где 1 - внешняя капсула, 2 - активный сердечник, 3 - внутренняя капсула, 4 - пробка.

Формула изобретения

1. Источник нейтронов на основе калифорния-252 для контроля работы атомного реактора, содержащий капсулы и сердечник, полученный путем фиксации калифорния-252 в пористой заготовке из платины или оксида алюминия, а капсулы выполнены из стали, коррозионно-устойчивой к воздействию жидкого натрия и сохраняющей свои геометрические и прочностные характеристики при повреждающей дозе облучения в ядерном реакторе более 30 смещений на атом.

2. Источник по п.1, в котором в качестве материала капсулы используют ферритно-мартенситные стали.

3. Источник по п.1, в котором в качестве материала капсулы используют аустенитные стали ЭП-172 (08Х16Н15МЗБР) или ЧС-68 (03Х16Н15М2Г2ТФР).

РИСУНКИ

Рисунок 1