用于在重水反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置、转向器、用于在重水反应堆的堆芯中产生激活的探测器的设施以及重水反应堆的制作方法

本发明涉及用于在重水核反应堆、特别是candu反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置、转向器、用于在重水反应堆的堆芯中产生激活的探测器的设施以及重水反应堆。

背景技术：

1、重水型核电站、特别是candu加压重水反应堆在能够通过中子俘获来激活非铀基靶的宽共振范围内具有非常高的热中子通量和高水平的超热中子通量。这种中子俘获大大减少了为获得放射性同位素而产生的废物，也能够产生诸如mo-99或lu-177的大量的放射性同位素，以取代退役的老化研究反应堆的生产。

2、已经进行了多项研究，这些研究着眼于对主冷却剂回路的压力管内容纳的candu燃料元件进行修改，以包括允许产生同位素的辐照靶。这涉及使用在线加注燃料机器来插入和取回修改后的燃料元件，这会给反应堆带来操作风险，因为加注燃料功能会对操作单元施加限制，也可能增大因意外事件而导致的反应堆停堆的风险。修改后的燃料元件的使用还要求对核电站设计进行重大改变，以处理修改后的燃料元件并将燃料元件从乏燃料室中取出以进行同位素提取。

3、wo2016/207054a1描述了一种用于在重水型核电站中插入和取回靶的装置，该装置包括通过自由出入端口引入的引导管，该自由出入端口允许进入核反应堆的堆芯，例如观察端口，该出入端口位于核反应堆的反应性机构盖板上。引导管延伸到核反应堆的减速剂中，并容纳多个压力边界管，这些压力边界管旨在用于接收靶以便在核反应堆的堆芯中辐照靶。

4、然而，该装置并不完全令人满意。特别地，特别是由于分配器的y形几何形状包括在y的一个分支上的靶的入口/出口和在y的另一个分支上的用于将靶推出装置的气体的入口，该装置仅允许相对较小的弯曲半径或靶几何形状。因此它只适合接收直径相对较小的球形靶。考虑到在candu反应堆的该位置的紧密空间限制，这种设计不太可能用于具有较大直径的圆柱形靶，因为这会导致装置的尺寸明显更大。此外，该文献中描述的装置不能轻易整体地从反应性机构盖板的端口中提出。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种允许在重水反应堆的堆芯中插入和取回更多种类的探测器的装置，该装置易于操作并且更加紧凑。

2、为此目的，本发明涉及一种用于在重水核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置，该装置包括：

3、-多个探测器接收指状物，每个探测器接收指状物限定纵向轴线，并延伸到核反应堆的堆芯中，

4、每个探测器接收指状物被配置为用于接收多个探测器，以便在核反应堆的堆芯中辐照探测器，并且

5、每个探测器接收指状物具有双壁结构，该双壁结构包括内管和外管，在内管和外管之间限定有环形空间，该内管界定用于探测器运行的内部通道；以及-气动运送系统，其被配置为用于通过内管在第一方向上供应加压气体流以将探测器推入探测器接收指状物中，并且在与第一方向相反的第二方向上供应加压气体流以将探测器推出探测器接收指状物，

6、其中，

7、所述装置还包括头部，探测器接收指状物附接于该头部，该头部包括主体，对于每个探测器接收指状物，该主体限定用于接收来自气动运送系统的加压气体流的气体导管，每个气体导管具有通向相应的探测器接收指状物的内管和外管之间的环形空间的第一端以及连接到气体供应端口以连接到加压气体供应装置的第二端，不同的探测器接收指状物的气体导管彼此流体分离。

8、根据本发明的装置是有利的。实际上，由于从流体的角度看，探测器接收指状物彼此隔离，此外每个探测器接收指状物都有自己的用于加压气体的入口，因此可以独立地在这些不同的指状物中插入和移除探测器，这可以在不同激活时间产生不同类型同位素，或者可以在不同的探测器接收指状物中按时间顺序地产生相同的同位素，使得始终有激活的同位素可用。因此，该装置提高了关于制造激活的同位素的灵活性。

9、此外，所述装置的设计特别紧凑且坚固。因此，其特别适合用于如上所述的可用空间相对较小的重水反应堆、特别是candu反应堆的堆芯。特别地，由于所述装置例如可以包括六个探测器接收指状物，因此可以同时辐照较大量的探测器，从而提高生产率。

10、此外，根据本发明的装置允许插入比使用现有技术设施时可能的探测器大得多的探测器，特别是允许插入直径达12mm的圆柱形探测器。因此，该装置可提高生产率，因为在给定时间内可在该装置中产生更大量的同位素。

11、球形探测器和圆柱形探测器都可使用这一事实也提高了该装置的使用灵活性。

12、所述装置的紧凑而坚固的设计与现有技术装置相比也是有利的，因为它提高了抗震能力。

13、所述装置还可以包括单独地或根据任何技术上可能的组合采用的以下特征中的一个或多个：

14、-外管通过夹紧而附接于头部。

15、-主体包括上部和下部，该上部和下部彼此附接，特别是通过螺钉彼此附接，并且外管包括被夹紧在上部与下部之间的径向环形凸缘。

16、-所述装置还包括用于对每个内管的内部通道进行耐压密封的第一密封件和/或用于对内管和外管之间的环形空间进行耐压密封的第二密封件。

17、-气体供应端口以耐压密封的方式插入到气体导管中。

18、-气体导管包括第一导管部分，该第一导管部分从导管的第一端垂直于相应的探测器接收指状物的纵向轴线延伸。

19、-气体导管还包括垂直于第一导管部分延伸的第二导管部分，该第二导管部分包括通向第一导管部分的第一端和形成导管的第二端的第二端，导管的第二端位于头部的顶表面处。

20、-主体包括上部和下部，该上部和下部彼此附接，特别是通过螺钉彼此附接，气体导管形成于该上部中。

21、-对于每个探测器接收指状物，所述装置还包括连接端口，用于将探测器接收指状物连接到探测器处理系统，以将探测器运进和/或运出探测器接收指状物，连接端口与探测器接收指状物形成耐压密封的连接。

22、-所述装置还包括附接于头部的主体的提升手柄，用于整体提升所述装置。

23、-气动运送系统包括用于每个气体导管的专用气体供应管线，每个气体供应管线连接到对应的气体导管的气体供应端口。

24、根据另一个方面，本发明涉及一种转向器，用于选择性地将多个入口管中的一个入口管连接到唯一的一个出口管，每个入口管旨在连接到相应的探测器接收指状物，该探测器接收指状物旨在用于接收探测器以在核反应堆的堆芯中辐照探测器，所述转向器包括：

25、-n个入口端口，n为大于或等于3的整数，每个入口端口包括入口管接头，该入口管接头包括连接到对应的入口管的入口端；

26、-包括出口管接头的唯一的一个出口端口，该出口管接头包括连接到出口管的出口端，

27、-包括入口端和出口端的连接管，该连接管的入口端连接到一个入口管接头的出口端，该连接管的出口端连接到出口管接头的入口端，连接管连接的入口端口为有效入口端口，其余的入口端口为无效入口端口；

28、其中，

29、入口管接头的入口端被配置为与入口管形成耐压密封的连接，并且入口管接头的出口端被配置为与连接管的入口端形成耐压密封的连接；并且

30、入口管接头布置在圆的至少一部分上，出口管接头布置成对准沿着转向器的垂直于圆的平面的纵向方向获得的圆的中心。

31、根据本发明的转向器是特别有利的。实际上，由于可以在不必增加用于处理位于核反应堆的堆芯外部的探测器的系统部件的数量的情况下使用位于核反应堆的堆芯中的多个探测器接收指状物(例如六个探测器接收指状物)，因此该转向器可以提高辐照能力。此外，由于连接的耐压密封性(特别是在入口侧)，转向器被集成到安全壳边界中，从而可以避免使用安全壳穿透阀。事实上，通常，安全壳穿透阀位于安全壳边界处以防止泄漏时主流体离开安全壳。对于根据本发明的转向器，由于该转向器的连接是耐压密封的，因此不存在主流体在转向器处离开安全壳的风险。

32、该转向器还可以包括单独地或根据任何技术上可能的组合采用的以下特征中的一个或多个：

33、-转向器还包括多个封闭塞子，所述封闭塞子插入到无效入口端口的入口管接头的出口端中，以便以耐压密封的方式封闭这些入口管接头。

34、该特征有助于使转向器成为安全壳外壳的一部分。实际上，由于所有无效入口端口都以耐压密封的方式被封闭，因此没有泄漏时主流体通过这些无效入口离开安全壳的风险。

35、-出口管接头的入口端被配置为与连接管的出口端形成耐压密封的连接，并且出口管接头的出口端被配置为与出口管形成耐压密封的连接。

36、-连接管能在n个位置之间位移，每个位置与连接管的入口端与n个入口管接头中的一个入口管接头的出口端的连接以及连接管的出口端与出口管接头的入口端的连接相对应，其中，在每个位置，连接管连接的入口端口为有效入口端口，其余的入口端口为无效入口端口。

37、-连接管被配置为能在n个位置之间手动位移。

38、-出口管接头由出口支撑结构支撑，所述出口支撑结构能沿着转向器的纵向方向平移地位移。

39、-转向器还包括检测器，该检测器被配置为检测哪一个入口端口是有效入口端口。

40、-检测器包括入口插头插座系统，该入口插头插座系统包括：

41、-每个入口端口的入口插座，该入口插座布置在入口端口的入口管接头处，以及

42、-附接于连接管的入口端的入口插头，

43、检测器被配置为使得，当入口插头插入到一个入口端口的入口插座中时，生成指示对应的入口端口为有效入口端口的信号。

44、-插头插座系统被配置为使得入口插头只能被插入到连接管的入口端所连接的入口端口的入口插座中。

45、-入口插头通过柔性连接杆(例如链条或绳索)连接到连接管，柔性连接杆的长度被选择为使得入口插头只能被插入到连接管的入口端所连接的入口端口的入口插座中。

46、-将入口插头插入到入口插座中被配置为使电路闭合，该电路的闭合导致生成指示入口插座所在的入口端口为有效入口端口的信号。

47、-检测器还被配置为检测到达入口插座的电缆的电线的断裂。

48、-该转向器还包括出口插头插座系统，该出口插头插座系统包括：

49、-布置在出口端口的出口管接头处的出口插座，以及

50、-附接于连接管的出口端的出口插头，

51、该出口插头旨在插入到出口插座中。

52、-出口管连接到衰变站和探测器供应单元中的一者或两者，衰变站用于接收在核反应堆的堆芯中、特别是在探测器接收指状物中辐照后的探测器。

53、-核反应堆是重水反应堆，特别是candu反应堆。

54、本发明还涉及一种用于在重水核反应堆、特别是candu反应堆的堆芯中产生激活的探测器的设施，该设施包括：

55、-如上所述的用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置，该装置延伸到核反应堆的堆芯中并且旨在用于接收探测器以便在核反应堆的堆芯中辐照探测器；

56、-探测器供应系统，其被配置为用于将未激活的探测器供应到用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置，

57、-衰变站，其被配置为用于从用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置接收在核反应堆的堆芯中被辐照过的探测器，

58、-用于从设施中排出探测器的探测器排出系统，该探测器排出系统的入口连接到衰变站；以及

59、-探测器驱动系统，其被配置为用于将探测器运送通过设施，该探测器驱动系统优选为气动系统。

60、本发明还涉及一种用于在重水核反应堆、特别是candu反应堆的堆芯中产生激活的探测器的设施，该设施包括：

61、-用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置，该装置延伸到核反应堆的堆芯中并且旨在用于接收探测器以便在核反应堆的堆芯中辐照探测器；

62、-探测器供应系统，其被配置为用于将未激活的探测器供应到用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置；

63、-衰变站，其被配置为用于从用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置接收在核反应堆的堆芯中被辐照过的探测器，

64、-用于从设施中排出探测器的探测器排出系统，该探测器排出系统的入口连接到衰变站；

65、-如上所述的转向器，该转向器的每个入口端口连接到用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置的探测器接收指状物，并且转向器的出口端口连接到衰变站和探测器供应系统中的一者或两者；以及

66、-探测器驱动系统，其被配置为将探测器运送通过设施，该探测器驱动系统优选为气动系统。

67、根据该设施的特定实施方式，用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置是如上所述的装置。

68、本发明还涉及一种重水反应堆，其包括：

69、-排管容器，其容纳多个排管容器管，每个排管容器管容纳燃料元件，重水减速剂流动通过排管容器；

70、-位于排管容器上方的反应性机构盖板，该反应性机构盖板包括至少一个端口，例如观察端口，以及

71、-如上所述的设施。

72、根据重水反应堆的特定实施方式：

73、-用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置为如上所述的装置，用于在核反应堆的堆芯中使探测器进行辐照的装置通过反应性机构盖板的端口竖直向下延伸到排管容器中。

74、-重水反应堆还包括插入到反应性机构盖板的端口中的引导管，所述装置的探测器接收指状物被插入到引导管中，并且所述装置的头部压在引导管的顶表面上。

75、-重水反应堆是candu型反应堆。