[发明专利]一种溶液堆净堆

说明书

本发明公开了一种溶液堆净堆，功率为200kW，设置在堆容器外的堆芯为平底圆柱堆芯，堆芯芯体高径比为0.80～1.12，芯体直径为50～56cm；设置在堆容器内的燃料溶液为硝酸铀酰燃料溶液，其中硝酸铀酰浓度为40‑46gU/L，燃料溶液中²³⁵U富集度为50～90％。本发明通过对芯体和溶液燃料进行改进，能够将装载²³⁵U量降低到2.68～2.71Kg之间，大大降低了²³⁵U的装载量。

技术领域

本发明涉及核反应堆领域，具体涉及一种溶液堆净堆。

背景技术

随着核技术的发展，放射性同位素在工业、农业、医疗及科学研究等方面得到了广泛的应用。医用同位素在同位素应用中占据着重要的地位。近年来，新的同位素诊断和治疗制剂不断出现，对医用同位素的需求量也迅速扩大。为了及时、高效、稳定、较低成本的获得医用同位素，国内外尝试使用不同的反应堆或者辐照系统来进行医用同位素的生产。其中，溶液堆作为一种有潜力的堆型，可以用于方便地生产⁹⁹Mo、⁸⁹Sr、¹³¹I等多种核素，以满足日益增长的市场需要。

从上世纪40年代初到60年代，由于核能的迅速兴起，溶液堆的概念被提出。溶液堆是指使用易裂变燃料可溶盐的水溶液作为燃料的反应堆，与目前常见的固体燃料反应堆相比，慢化剂与燃料均匀混合是溶液堆较鲜明的特征。溶液堆内存在控制棒及冷却盘管等复杂结构，并且这些结构必须受到堆芯几何的限制，这将对全堆整体计算造成一定难度。

目前，医用同位素生产堆采用的燃料溶液为硝酸铀酰+轻水混合的水溶液，这种燃料溶液的缺陷在于：由于轻水对中子慢化的能力很强，堆芯很小，就已经达到了所需要的后备反应性，如果功率较高，则堆芯不能稳定运行，如果加大堆芯，则需要增加铀装量，还需增加吸收体以抑制后备反应性；若改为硝酸铀酰+重水，则由于重水对中子慢化的能力比轻水差，因而需要装大量的重水，造成堆芯体积太大，在提取同位素时，由于浓度低，吸附能力差，因而同位素产量低。

现有技术也有选择硝酸铀酰+重水+轻水作为燃料溶液的，如申请号为201110160629.9的专利公开了一种可减少堆芯铀装量的医用同位素生产堆，其采用浓度24～34g U/L的硝酸铀酰与体积为50～70％的重水和体积为30～50％的轻水混合的水溶液，堆芯反射层采用石墨做反射层。但是，该专利中采用的溶液铀浓度在对于减少堆芯铀装量而言是偏低的，采用石墨做反射层在减少铀装量及降低堆芯不均匀系数方面的效果没有铍做反射层明显，再有重水价格昂贵。

发明内容

本发明目的在于通过对燃料溶液和堆芯进行创新改进，提供一种既能够减少铀装载量，又能够降低溶液堆生产医用同位素过程产生的杂质，挺高提取率的溶液堆净堆。

本发明通过下述技术方案实现：

一种溶液堆净堆，功率为200kW，设置在堆容器外的堆芯为平底圆柱堆芯，堆芯芯体高径比为0.80～1.12，芯体直径为50～56cm；设置在堆容器内的燃料溶液为硝酸铀酰溶液，其中硝酸铀酰浓度为40-46gU/L，燃料溶液中²³⁵U富集度为50～90％。

硝酸铀酰浓度为42gU/L。

选择燃料溶液的体积为100～110L。

芯体直径为52～54cm。

采用铍做反射层，反射层厚度为25～30cm。

燃料溶液中²³⁵U富集度为90％。

堆芯芯体高径比为0.89～1.00。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：