Пристрій для опромінення експериментальних зразків гамма-квантами

Пристрій для опромінення експериментальних зразків гамма-квантами, що містить ємність, виконану як циліндр з вмонтованим усередині центральним каналом і заповнену водою, і гратку з отворами для розміщення і центрування тепловиділяючих уранових збірок, який відрізняється тим, що в ньому додатково установлена напрямна гратка, при цьому в обох ґратках виконано шість отворів з рівномірним кроком 100 мм по колу навколо центрального каналу, при цьому в кожному отворі розміщені в один шар тепловиділяючі збірки з однаково високим ступенем вигоряння ядерного палива і великою тривалістю витримки їх після роботи в реакторі, що забезпечує мінімальну КІЛЬКІСТЬ ядерного палива для одержання опромінювача оптимальної потужності дози з великим ресурсом, рівномірним азимутальним полем моноенергетичних гамма-квантів з енергією потужності 0,662 мегават у середині центрального каналу в умовах 4-тт геометри, де розміщені експериментальні зразки і детектори супроводу Винахід відноситься до галузі ядерної енергетики, а точніше до установок для опромінення експериментальних зразків гаммаквантами Відомими опромінювачами гамма-квантів є експериментальні пристрої ядерних реакторів у стояночному режимі у відсутності нейтронів (Дослідний ядерний реактор ДР-100 /Ю М Булкін і ш АС СРСР №227932 опубл 1968 Бюл №30 с 184) Недоліком експериментальних пристроїв ядерних реакторів є поліенергетичний характер гамма-квантів і наявність серед них фотонів з енергією рівною і вищою 1,67МеВ, коли можливі фотоядерні реакції, в результаті яких в експериментальних зразках можуть генеруватися радіонукліди, наявність яких за умовами експерименту неприпустима У цих умовах виділення моноенергетичних гамма-квантів у реакторному спектрі неможливо Найбільш близьким по сукупності істотних ознак до пристрою, що заявляється, прийнятому як прототип, є пристрій для безпечного збереження опроміненого ядерного палива (О Ф Кондрацький та інш Деклараційний патент на винахід №39415А МКВ G 21С 19/33, Бюл №5 15 06 2001 р) Недоліком застосування багатошарової ядерної збірки, зібраної з декількох шарів тепловиділяючих уранових збірок (ТВЗ), як опромінювача гамма-квантами, є непродуктивне використання ядерного палива Починаючи з другого шару, ядерне паливо не працює на підвищення потужності опромінювача, тому що гамма-кванти, випромінювані другим і наступним шарами, екранізуються першим шаром ТВЗ Це є наслідком того, що власна енергія гамма-квантів продуктів розподілу досить м'яка і не перевищує 1МеВ, а уран, що міститься в тепловиділяючих елементах (твелах) ТВЗ першого шару, є гарним екраном для гамма-квантів цих енергій Суттю ймовірного винаходу є розробка пристрою для опромінення експериментальних зразків моноенергетичними гамма-квантами максимальною потужністю дози при оптимальній ефективності використання гамма-квантів Поставлене завдання досягається тим, що пристрій виконаний у виді циліндра «нескінченних» розмірів, який заповнений водою, що виконує функції радіаційного захисту, а також відбивача для повернення частини гамма-квантів у центр опромінювача Сутність даного винаходу пояснюється схемою, приведеною на фіг 1, (О ю (О (О Де 1 - ємність, заповнена водою, 2 - центральний канал, 3 - направляючі ґратки, 4 - тепловиділяючі збірки У центрі ємності розміщена шорстка конструкція, що складається з центрального каналу і двох направляючих ґраток із шістьма отворами кожна, де розміщені тепловиділяючі збірки з рівномірним кроком 100мм по колу біля центрального каналу Пристрій, що заявляється, функціонує таким чином в центральний канал розміщують експериментальні зразки, та детектори супроводу з метою оцінки інтегральної дози гамма-квантів, одержуваної експериментальними зразками Ґратки служать для розміщення і центрування тепловиділяючих збірок (ТВЗ), які тривалий час відпрацювали у реакторі, бажано, до стану відпрацьованого ядерного палива ТВЗ розміщують в однакових умовах зберігання і протягом того ж самого часу Як правило, це ТВЗ, які витримані після роботи в реакторі не менше 1 року в сховищі відпрацьованого ядерного палива, що забезпечує азимутальну рівномірність поля гамма-квантів усередині центрального каналу В результаті утворюється ряд ланцюжків радіоактивного розпаду продуктів ділення урану, домінуючим між ними є ланцюжок осколка ділення 46656 йоду і продукту ділення, в КІНЦІ КІНЦІВ з А=137, що є стабільним 13і Хв(п,й + и 157 Ва (2,57 мий) 4 %/Г 92 %* \у -> 0,662 Мэв -б% ' 96% / * ь ш m ~+- 'і(24,4о) — • Хе(3 9шш) — > Cs(30,4года) S% " ' В а ^ Фактично, кінцевим продуктом ділення тут є цезій, що має великий період напіврозпаду (30,4 роки) який забезпечує великий ресурс опромінювача Крім того, він залишається майже єдиним випромінювачем гамма-квантів з ТВЗ, тому що за вищевказаний час витримки всі ІНШІ випромінювачі з інших ланцюжків розпадаються Таким чином, на експериментальні зразки в центральному каналі впливають тільки моноенергетичні гамма-кванти цезію з енергією 0,662МеВ в умовах 4-тт геометрії внутрішньої порожнини каналу Гамма-кванти з енергією в 0,662МеВ взаємодіють тільки з орбітальними електронами атомів Ядерний фотоефект виявляється і має місце тільки з енергією гамма-квантів 1,67МеВ і більш Тому зразки, що опромінюються у цій установці, не стають радіоактивними, що дуже важливо для біологічних зразків Розроблений пристрій для опромінення експериментальних зразків гамма-квантами відрізняється простотою конструкції і може бути впроваджений з мінімальними витратами на атомних реакторах ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71