Способ разделки отработавших радиевых источников ионизирующего излучения и его хранение

(51) 21 4/00 (2011.01) 21 9/28 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) В качестве изобретения предлагается способ разделки отработавших радиевых источников ионизирующего излучения и контейнер для хранения радиевых источников гамма-излучения. Способ разделки отработавших радиевых источников относится к области атомной техники и позволяет реализовать повторное использование отработавших источников в качестве гамма источников с контролируемым содержанием радия 226 и изготавливать жидкие мишени с извлеченным радием-226 для облучения в ядерном реакторе. Изобретение позволит снизить количество радиоактивных источников, находящихся на длительном хранении и требующих специальных мер обращения с ними, путем возврата в производственные процессы в виде гаммаисточников и мишеней для получения востребованных изотопов, таких как актиний-225 и актиний-227.(72) Уткелбаев Бекмухамед Джармухамедович Носов Сергей Юрьевич(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт атомной энергии Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный ядерный центр Республики Казахстан Министерства индустрии и новых технологий Республики Казахстан Акционерное общество Национальный инновационный фонд(54) СПОСОБ РАЗДЕЛКИ ОТРАБОТАВШИХ РАДИЕВЫХ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ЕГО ХРАНЕНИЕ Настоящее изобретение относится к области атомной техники, технологиям обращения с отработавшими радиевыми источниками для последующей трансмутации радия-226, либо возврата в промышленность в виде гаммаисточников с контролируемой активностью. Радий-226 - радиоактивный элемент, с периодом полураспада 1600 лет. В настоящее время практически со всех промышленных областей Республики Казахстан в Институт атомной энергии на хранение поступают отработавшие радиевые источники, которые требуют принятия специальных мер длительного хранения и обращения. Поэтому необходимо длительное содержание специального хранилища и горячей камеры и сложных технических приспособлений для работы с высокорадиоактивными материалами. Среди существующих видов работ с отработавшими источниками ионизирующего излучения процедура разделки (разрушения) с целью повторного использования радиоизотопа отсутствует, т.е. аналогов предлагаемого способа обращения с радиоактивным источником нет. В изобретении предлагается способ разделки радиевых гамма-источников. Извлеченный материал источника может быть использован для изготовления действующих радиевых источников и мишеней для последующей трансмутации радия 226, в частности мишени с радием-226 могут использоваться для получения других источников ионизирующего излучения, таких как актиний-227,актиний-225. В качестве изобретения представлены устройство для разрушения стеклянной ампулы с отработавшим радиевым источником и контейнер для хранения ампульных источников ионизирующего излучения (АИИИ). Существенным признаком настоящего изобретения является простое и безопасное обращение с альфа-активным долгоживущим источником,которое способствует возврату источника в работу, либо в качестве сырьевого материала для получения дорогостоящих и востребованных радиоизотопов. Также к существенному признаку можно отнести устройства, используемые при безопасной разделке источников. Техническим результатом данного изобретения являются повторное использование отработавших источников радия и мишени для облучения в ядерном реакторе. Данное изобретение направлено на решение задач снижения удельной активности радиоактивных отходов, требующих принятия специальных мер в обращении и длительного хранения, представляющих существенную угрозу безопасности окружающей среды. Техническим результатом изобретения является уменьшение количества долгоживущих радиоактивных отходов находящихся на долговременном хранении за счет продления срока эксплуатации отработавшего источника или его трансмутации и получении изотопов с меньшими,чем у радия-226 периодами распада. Отличительным признаком и преимуществом настоящего изобретения является повторное использование отработавших долгоживущих радиевых источников в виде гамма - источников,либо мишеней. Фиг.1. Устройство отработавшего радиевого источника Фиг.2. Устройство для разрушения ампульных источников Фиг.3. Контейнер для хранения АИИИ Фиг.4. Общий вид изготовленного контейнера с кантователем. Под отработавшим радиевым гамма-источником следует понимать источник, у которого истек срок эксплуатации и который поступил на длительное хранение. Отработавшие радиевые гамма-источники представляют собой соль бромида радия (1),помещенную насыпным путем в двойную стеклянную ампулу из безборного стекла Ц-32 (2). Стеклянная ампула помещается в латунный или металлический футляр с толщиной стенок 20,2 мм с ввинчивающейся крышкой (фиг.1). Способ разделки отработавших радиевых источников включает последовательность технологических операций и использование специальных устройств и приспособлений,участвующих в разделке ИИИ. В данном изобретении рассматриваются два устройства устройство для разрушения ампульного источника и контейнер хранения источников. Вскрытие металлического футляра со стеклянной ампулой производится в горячей камере, которая оборудована для работы с эманирующими веществами. В камере устанавливается изготовленный из оргстекла бокс,для выполнения операций по разрушению стеклянных ампул с радием. Перед разделкой ИИИ производится извлечение партии источников из хранилища, сортировка источников производится в условиях горячей камеры. Процедура изъятия стеклянной ампулы с радием заключается в следующих действиях из металлического футляра удаляется пломба, после чего последовательно извлекаются крышка,резиновый колпачок и стеклянная ампула. Далее стеклянная ампула помещается в специальное устройство для ее разрушения. Устройство для разрушения стеклянной ампулы(фиг.2) представляет собой герметичный фторопластовый стакан (2) с крышкой со встроенным концентратором нагрузки (1). На дно фторопластового стакана на специально изготовленные внутри стакана выступы помещается стеклянная ампула с источником (4), после чего в стакан заливается дистиллированная вода (3). Разрушение стеклянной ампулы происходит механическим способом при закручивании крышки со встроенным концентратором нагрузки. После разрушения стеклянной ампулы фторопластовый стакан плотно закрывается крышкой (1) и помещается в контейнер хранения АИИИ. Устройство предназначено для разрушения одной ампулы с радием, тем самым исключается возможность потери источника и опасности загрязнения альфа-нуклидом рабочего пространства. Конструктивно контейнер(фиг.3,а) представляет собой два взаимосвязанных металлических корпуса - внешнего (4) и внутреннего (1). Корпуса изготавливаются из нержавеющей стали (марка стали 12 Х 18 Н 1 ОТ). Расстояние между корпусами заливается свинцом для обеспечения защиты от ионизирующего излучения радиоактивных источников. Внутренний корпус (1) закрывается плотно прилегающей свинцовой пробкой(3). Внешний корпус закрывается металлической крышкой, в которой предусмотрен патрубок для вакуумирования и заполнения чехла аргоном (2). Кантователь (фиг.3,б) предназначен для выполнения операций по перегрузке и перемещению чехлов из радиационнозащитной камеры в ячейку хранилища и состоит из двух хомутов удерживающих чехол. Контейнер может использоваться как для длительного, так и для временного хранения при выполнении операций по разделке источников. В случае длительного хранения контейнер через патрубок заполняется аргоном, при выполнении работ по разделке ИИИ контейнер устанавливается на стапеле в горячей камере. Операции по извлечению радия из устройства осуществляются в радиохимическом вытяжном шкафу при соблюдении соответствующих мер безопасности при работе с эманирующими веществами. Препарат радия вымывается из устройства для разрушения дистиллированной водой в стеклянную посуду, после чего вымытый раствор проходит очистку от фрагментов стекла,оставшихся в устройстве после разрушения стеклянной ампулы, путем пропускания через фильтр. После извлечения, отфильтрованный от фрагментов стекла раствор соли, доводится до определенного объема и отбирается аликвота для определения объемной активности гаммаспектрометрическим методом. Далее раствор радия выпаривается на плите до сухого остатка, после чего вновь определяется активность препарата, а затем производится дозирование источника, путем взвешивания. Навеска препарата с контролируемой активностью насыпным путем помещается в металлический футляр. Металлический футляр имеет геометрические размеры стандартного гаммаисточника внутренний диаметр - 5,5 мм, длина 55 мм. Толщина стенки, а, следовательно, и наружный диаметр ампулы зависят от плотности металла. Для платиноиридиевого сплава (90 платины и 10 иридия) толщина стенки составляет 0,5 мм. Металлический футляр закрывается притертой пробкой, изготовленной из того же металла. Данным способом из отработавших радиевых источников можно изготавливать источники по активности, выраженной в граммах радия (Кюри) 0,001 10-4 10-5 10-6. Изготовление радиевой мишени выполняется в радиохимическом вытяжном шкафу при соблюдении соответствующих мер безопасности при работе с эманирующими веществами. После определения удельной активности раствор радиевой соли помещается в термостойкую химическую посуду и выпаривается до необходимого объема. После процедуры выпаривания определяется изотопный состав и активность целевого продукта гамма - спектрометрическим методом. После измерений раствор радиевой соли помещается в специальную кварцевую ампулу, предназначенную для облучения в реакторе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ разделки отработавших радиевых гамма-источников,включающий извлечение стеклянной ампулы с радием, размещение в устройстве для разрушения с следующими операциями по изготовлению радиевых источников с массой 0,001 10-4 10-5 10-6 г и жидких мишеней. 2. Способ хранения извлеченного материал,содержащего изотоп радия, на стадии изготовления радиевых гамма-источников осуществляют в контейнере со свинцовой защитой, состоящем из внешнего и внутреннего корпусов, изготовленных из нержавеющей стали, образующими полость,которую заливают свинцом, пробки свинцовой и крышки с патрубком для напуска аргона.