辐照靶处理系统

摘要

一种用于将辐照靶(16)插入核反应堆的堆芯(10)内的仪表管(14)中并从所述核反应堆的堆芯内的仪表管收回所述辐照靶的辐照靶处理系统(22)，所述系统包括：靶收回系统(38)，所述靶收回系统包括被构造成联接至靶储存容器(42)和排气系统(44)的靶出口(40)；靶插入系统(46)，所述靶插入系统包括靶填充装置(84)、靶保留管(86)和联接至所述靶填充装置(84)、所述靶保留管(86)和所述靶收回系统(38)的靶分流器(88)，并且还包括位于所述靶保留管(86)上的靶供应接头(96)，其中，所述靶供应接头(96)被构造成连接至所述仪表管(14)；和输送气体供应系统(48)，所述输送气体供应系统(48)包括第一供气管(102)、第二供气管(104)和联接至第一和第二供气管(102，104)的输送气体供应接头(106)，其中，第一供气管(102)联接至所述靶收回系统(38)的出口(40)且第二供气管(104)被构造成联接至用于将气体供应到所述仪表管(14)的接头(108)。所述靶收回系统(38)、所述靶插入系统(46)和所述输送气体供应系统(48)安装在可移动支撑件(52)上。

权利要求

1.一种用于将辐照靶(16)插入核反应堆的堆芯(10)内的仪表管(14)中并从所述核反应堆的堆芯内的仪表管收回所述辐照靶的辐照靶处理系统(22)，所述系统包括：靶收回系统(38)，所述靶收回系统包括被构造成联接至靶储存容器(42)和排气系统(44)的靶出口(40)；

靶插入系统(46)，所述靶插入系统包括靶填充装置(84)、靶保留管(86)和联接至所述靶填充装置(84)、所述靶保留管(86)和所述靶收回系统(38)的靶分流器(88)，并且还包括位于所述靶保留管(86)上的靶供应接头(96)，其中，所述靶供应接头被构造成连接至所述仪表管(14)；和输送气体供应系统(48)，所述输送气体供应系统包括第一供气管(102)、第二供气管(104)和联接至所述第一供气管(102)和所述第二供气管(104)的输送气体供应接头(106)，其中，所述第一供气管(102)联接至所述靶收回系统(38)的出口(40)且所述第二供气管(104)被构造成联接至用于将气体供应到所述仪表管(14)的接头(108)；以及其中，所述靶收回系统(38)、所述靶插入系统(46)和所述输送气体供应系统(48)安装在可移动支撑件(52)上。

2.如权利要求1所述的靶处理系统，其中，所述靶收回系统(38)包括排出管(54)，所述排出管具有用于阻挡所述辐照靶(16)移动到所述出口(40)中的锁定元件(56)。

3.如权利要求2所述的靶处理系统，其中，所述排出管(54)形成为倒U形的形状。

4.如权利要求2所述的靶处理系统，其中，所述排出管(54)包括用来确定靶的活性的传感器(78)。

5.如权利要求2所述的靶处理系统，其中，所述靶收回系统(38)包括可移动地配置在所述排出管(54)上以用于将磁性靶与非磁性靶分开的磁体(80)。

6.如权利要求2所述的靶处理系统，其中，所述排出管(54)连接至用于释放被阻挡的辐照靶(16)的振动器(82)。

7.如权利要求1所述的靶处理系统，其中，所述出口(40)包括联接至第一供气管(102)和所述排气系统(44)的球阀(60)。

8.如权利要求1所述的靶处理系统，其中，所述靶插入系统(46)包括适于容纳从所述仪表管(14)收回的所有辐照靶的靶保留管(86)。

9.如权利要求8所述的靶处理系统，其中，所述靶保留管(86)包括上升管部分(90)和位于所述上升管部分(90)的上端用于阻挡所述辐照靶(16)移动到所述仪表管(14)中的锁定元件(92)。

10.如权利要求8所述的靶处理系统，其中，所述靶保留管(86)包括用来确定靶的活性、靶的输送时间、靶的数量和靶的磁性质中的至少一种的传感器(94)。

11.如权利要求1所述的靶处理系统，其中，所述输送气体供应系统(48)包括连接至所述输送气体供应接头(106)的压缩气瓶。

12.如权利要求1所述的靶处理系统，其中，所述第一供气管(102)包括第一截止阀(112)，且所述第二供气管(104)包括第二截止阀(114)。

13.如权利要求7所述的靶处理系统，其中，排气管(62)连接至所述球阀(60)和所述排气系统(44)，并且包括位于所述球阀(60)下游的截止阀(66)。

14.如权利要求1所述的靶处理系统，其中，所述第一供气管(102)和所述第二供气管(104)均包括定向控制阀。

15.如权利要求14所述的靶处理系统，其中，所述定向控制阀是3/2定向控制阀。

16.如权利要求14所述的靶处理系统，其中，所述第一供气管(102)中的所述定向控制阀将所述第一供气管(102)连接至所述出口(40)和通到所述排气系统(44)的排气管(62)。

17.如权利要求14所述的靶处理系统，其中，所述第二供气管(104)中的所述定向控制阀将所述第二供气管(104)连接至通到所述排气系统(44)的旁路管道(68)和所述第一供气管(102)。

18.如权利要求1至17中任一项所述的靶处理系统，还包括用来监测和控制系统部件的操作的仪表和控制单元(24)。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的辐照靶处理系统(22)的用途，所述用途是用于对具有用于产生放射性核素的现有仪表管(14)的或者在反应堆的堆芯内或附近具有适于插入靶接收管的开口的反应堆进行升级。

20.如权利要求19所述的用途，其中，所述开口是CANDU反应堆的可视端口。

21.根据权利要求1至18中任一项所述的辐照靶处理系统(22)的用途，所述用途是用于将辐照靶(16)插入多个仪表管(14)中的预定一个仪表管中并且从所述多个仪表管中的预定一个仪表管收回所述辐照靶。

说明书

辐照靶处理系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种辐照靶处理系统，特别地涉及一种用于将辐照靶插入核反应堆的堆芯内的仪表管中并从所述核反应堆的堆芯内的仪表管收回所述辐照靶的系统。

背景技术

[0002] 放射性核素用于科学技术的各个领域，也用于医疗目的。这些放射性核素在研究用反应堆或回旋加速器中产生。然而，因为先前用于放射性核素的商业生产的设备数量是有限的且预计会减少，所以希望提供替代的生产场地。

[0003] 通过将固态球形探头引入到穿过反应堆的堆芯的仪表管中来测量商业核反应堆的堆芯内的中子通量密度等。因此，建议商业核反应堆的仪表管应在当反应堆处于发电运行中时被用于生产放射性核素。特别地，可以使用商业核反应堆的气动小球测量系统的一个或多个仪表管，且可以修改和/或补充小球测量系统的现有部件以使得在反应堆运行期间能够有效生产放射性核素。

[0004] EP 2093773A2表明：通常用于容纳中子探测器的现有仪表管可以用来在商业核反应堆的正常运行期间产生放射性核素。特别地，将球形辐照靶线性地推入仪表管中且将其从仪表管中线性地移除。基于反应堆的堆芯的轴向中子通量分布，确定反应堆的堆芯中的靶的最佳位置和暴露时间。驱动齿轮系统用于移动和保持在仪表管中的辐照靶。

[0005] US 2013/0177118A1公开了一种系统，其允许在不需要直接人机交互或中止发电活动的情况下，使辐照靶在核反应堆中受到辐照且沉积在可收获的构造中。该系统包括可进入的端点，其储存所需要的生产的同位素以用于处理和/或运送。穿透路径可以提供通过反应堆安全壳中的进入屏障并到达反应堆容器中的仪表管的入口。该系统还包括分流器、驱动机构、分度器和收获桶，它们都可以位于建在核电站内的安全壳的内部。桶管提供了用于使辐照靶离开分流器的路径，且可以包括对通过桶管离开的被激活的辐照靶的精确个数、总量或活性进行检测的一个或多个计数器。排气管线连接至桶管，该排气管线允许用来驱动辐照靶的气动流体安全地离开该系统。桶管可以基于靶的性质而与多个储存桶一起使用。一个或多个止动件可以插入桶管中希望的位置以分出一定组群的辐照靶。

[0006] US 2013/0177125A1涉及一种用于管理进入核反应堆的辐照靶和仪表的系统，该系统包括：连接核反应堆的进入屏障外部的起始点与延伸到进入屏障内部的核反应堆中的仪表管的穿透路径，其中，穿透路径可由至少一个辐照靶穿过，其中，穿透路径包括至少一个仪表路径和与仪表路径不同的至少一个辐照靶路径中的一者以及至少一个共用路径；和选择器，该选择器被构造成将仪表路径和辐照靶路径中的仅一者与共用路径连接以便形成穿透路径。选择器包括与至少一个电机联接的选择模块，并且根据其位置提供数个不同路径。基于选择模块的垂直定位，仪表路径和辐照靶路径中的仅一者可以与通到仪表管的共用路径对齐且通向它。

[0007] US 2013/0170927A1公开了用于在运行中的商业核反应堆的仪表管中生产放射性同位素的装置和方法。在运行期间，将辐照靶插入仪表管中且从仪表管中将其移除，并且将其转换成放射性同位素。收获桶和/或桶管可以配备有对移动到收获桶中的辐照靶的性质进行计数或测量的靶计数器。辐照靶还可以包括所有其它靶之间的位于已知位置的跟踪靶，其由与所有其它靶不同的材料制成且允许辐照靶的跟踪和定位。叉件、分隔器、转台和分拣器的数种组合可以用来为辐照靶创造独特的装载和收获路径。

[0008] US 2013/0315361A1也涉及在运行中的商业核反应堆的多个仪表管中生产放射性同位素的装置和方法。在核反应堆的运行期间，将辐照靶插入多个仪表管中且从多个仪表管中将其移除，并将其转换成放射性同位素。分度器被设置为通过使通到各仪表管的穿透路径可进入来将辐照靶选择性地引导至核反应堆内的多个仪表管中的一个仪表管。分度器还可以选择性地允许来自多个仪表管的辐照靶进入通到进入屏障外部的收获点的单个/组合穿透路径。定位辐照靶被设置为将其它辐照靶适当地定位在核堆芯内或附近的希望位置。定位靶可以由便宜的惰性材料或由磁性材料制成，且可以借助于磁性闩锁来保持在仪表管中。经过辐照后，靶从仪表管中释放出来进入收获桶，且定位靶由于其标记或物理性质而可以从收获桶中分拣出来。

[0009] 常规的气动小球测量系统在现有技术中是已知的，并且例如在GB 1324380A和US 3263081A中被公开。

[0010] 上述的放射性核素产生系统需要永久性地安装在反应堆设备中的用于处理被激活的辐照靶的结构。然而，安装上述永久性的放射性核素产生系统将涉及高成本。此外，系统可能需要选择一个或多个特定仪表管用于放射性核素的产生。这些仪表管将不再可用于堆芯内的中子通量或其它反应堆条件的测量。此外，反应堆的堆芯内的中子通量将根据反应堆的负载和运行状况而变化。因此，被选择用于放射性核素的产生的特定仪表管处的中子通量可能不足，从而造成长久的停工期，或者放射性核素的产生可能需要延长的过程时间。

[0011] 此外，由于从仪表管收回的被激活的辐照靶的高活性且因为反应堆安全壳内的空间有限，所以难以处理靶。特别地，含有放射性核素的被激活的靶必须填充和储存在设置有重型辐射屏蔽物的容器中。然而，用于可移动的堆芯内探测器(TIP：Traversing Incore Probe)系统和/或气动小球测量系统的腔室不具有用于包装和运输这些重型容器的任何结构。在反应堆安全壳中设置额外的水闸以用于处理被激活的靶和被屏蔽的容器也会太昂贵。

发明内容

[0012] 本发明的目的是提供一种用于从插入核反应堆的堆芯的仪表管(例如，商业核反应堆的气动小球测量系统或可移动的堆芯内探测器(TIP)系统的仪表管等)中或者CANDU反应堆的可视端口中的辐照靶产生放射性核素的系统，其允许在反应堆运行期间有效且经济地生产放射性核素。

[0013] 特别地，本发明的目的是提供一种用于将辐照靶插入核反应堆的仪表管中且从所述核反应堆的仪表管收回所述辐照靶的系统，其允许以降低的成本容易处理辐照靶，且另一个目的是提供一种用于处理辐照靶的系统，其可以用于反应堆安全壳的可进入区域中的现有结构内。

[0014] 由如下所述的辐照靶处理系统实现了上述目的。在可以彼此独立组合的如下特征中表明了本发明的有益和有利的实施方案。

[0015] 在第一方面，本发明提供了一种用于将辐照靶插入核反应堆的堆芯内的仪表管中并从所述核反应堆的堆芯内的仪表管收回所述辐照靶的辐照靶处理系统，所述系统包括：

[0016] 靶收回系统，所述靶收回系统包括被构造成联接至靶储存容器和排气系统的靶出口；

[0017] 靶插入系统，所述靶插入系统包括靶填充装置、靶保留管和联接至所述靶填充装置、所述靶保留管和所述靶收回系统的靶分流器，并且还包括位于所述靶保留管上的靶供应接头，其中，所述靶供应接头被构造成连接至所述仪表管；和

[0018] 输送气体供应系统，所述输送气体供应系统包括第一供气管、第二供气管和联接至第一和第二供气管的输送气体供应接头，其中，第一供气管联接至所述靶收回系统的出口且第二供气管被构造成联接至仪表管气体供应接头；

[0019] 其中，所述靶收回系统、所述靶插入系统和所述输送气体供应系统安装在可移动支撑件上。

[0020] 根据本发明，移动系统用于处理发电运行期间的商业核反应堆的现有气动小球测量系统或其它堆芯内测量系统的一个或多个仪表管中的辐照靶，或者用于处理反应堆的位于反应堆压力容器内部或附近的开口(例如，CANDU反应堆的可视端口等)中插入的新型管中的辐照靶。移动系统允许利用气动力和重力将辐照靶安全地插入各种仪表管中且从各种仪表管中收回被激活的辐照靶。移动靶处理系统包括用于将系统部件联接至仪表管和外部排气系统以及任选的连接至外部气体供应的连接接口。移动靶处理系统还可以包括允许将特定数量的辐照靶卸载到屏蔽辐射的储存容器中，同时向其排放有限的气溶胶的机构。

[0021] 本发明提供了一种简单且成本有效的用于处理用于产生放射性核素的辐照靶的系统。如果需要生产人造的放射性核素(以及在当需要生产人造的放射性核素时)，那么靶处理系统的必要部件设置在移动支撑件上，并且这些必要部件可以连接至现有的气动小球测量系统或任何其它堆芯内测量系统，或者可以连接至插入反应堆的位于反应堆压力容器的内部或附近的开口(例如，CANDU反应堆的可视端口等)中的新型管。因此，仅需要对现有的堆芯内测量系统进行小的修改。根据反应堆的状态和反应堆的堆芯的特定的仪表管处的实际中子通量状况，为了放射性核素产生的目的，靶处理系统也允许在特定的仪表管之间进行选择和改变。因此，本发明能够以低成本对可购得的用于产生放射性核素的仪表管进行升级，而不需要永久地安装放射性核素产生系统。因为如果不需要产生放射性核素，那么可以将系统储存在反应堆安全壳的外部，所以在安全壳内需要较少空间。移动系统也更容易满足例如针对地震事件的稳定性等安全要求。

[0022] 根据所述辐照靶处理系统的优选实施方案，所述靶收回系统包括排出管，所述排出管具有用于阻挡所述辐照靶移动到所述出口中的锁定元件。优选地，锁定元件包括锁定销。

[0023] 靶收回系统的排出管被构造成从延伸到核反应堆的堆芯内且任选地延伸通过核反应堆的堆芯的仪表管中接收被激活的辐照靶。更优选地，所述排出管具有倒U形的管部分，其可以用于分配和卸载特定数量的辐照靶。排出管的倒U形的部分形成顶点，该顶点将排出管分成接近出口的第一部分和通到仪表管的第二部分。

[0024] 优选地，锁定元件设置在邻近出口的排出管第一部分中以阻挡被激活的辐照靶从排出管移出。

[0025] 从仪表管中收回且传送到排出管中的被激活的辐照靶通过锁定元件保持在排出管中，并且通过顶点分成待从排出管中释放的预定数量的被激活的靶和待被保持在排出管或靶保留管中的其它数量的被激活的靶。多个被屏蔽的储存容器中的一个可以优选在设置在出口自由端的接头处联接至出口。当打开锁定元件时，预定数量的被激活的靶可以在重力驱动下离开排出管，并且被收集在被屏蔽的储存容器中。离开排出管的被激活的靶的数量由排出管第一部分中的靶列的长度来确定。

[0026] 因为仅具有预定较低活性的预定数量的被激活的靶从靶收回系统中释放且被储存在被屏蔽的容器中，所以可以使用具有较少辐射屏蔽物的更小容器，这些容器易于在反应堆安全壳内手动地或者借助于现有处理结构来运输。

[0027] 优选地，所述排出管包括用来确定靶的活性的传感器。设置传感器允许确定被激活的辐照靶和与之相对的定位靶的存在，且还允许控制运行时间和监测从排出管中释放的被激活的靶的数量。

[0028] 仍优选地，所述靶收回系统包括优选可移动地配置在所述排出管上以用于将磁性靶与非磁性靶分开的至少一个磁体。更优选地，磁体可以用来选择在排出管中的被激活的辐照靶且将被激活的辐照靶与定位靶分开。定位靶由惰性材料制成且可以用来实现辐照靶在核反应堆的堆芯中的适当的轴向定位。最优选地，辐照靶和定位靶中的一种是铁磁性的而辐照靶和定位靶中的另一种是非磁性的或顺磁性的。

[0029] 至少一个磁体可以选自永磁体和螺线管。优选地，至少一个磁体沿着排出管第一部分可移动，以便选择性地将铁磁性靶暴露于磁场且将铁磁性靶保留在排出管中。

[0030] 所述排出管可以连接至用于释放被阻挡的辐照靶的振动器。这便于被激活的辐照靶的安全处理，并且还能够清除排出管的颗粒物。

[0031] 优选地，所述靶收回系统的出口包括联接至第一供气管和所述排气系统的球阀。球阀被构造成用于将气体排放到排出管的外部，并且用于在重力的作用下通过出口将被激活的辐照靶从排出管中释放到储存容器中。设置用于将气体排放到排出管外部的球阀保证了：在靶输送和从排出管收回期间，没有放射性气溶胶释放到反应堆安全壳中。

[0032] 优选地，排气管连接至球阀和排气系统，并且包括球阀下游的截止阀。更优选地，排气管包括用于将出口的球阀联接至排气系统的接头。

[0033] 根据本发明的辐照靶处理系统的靶插入系统包括靶填充装置、靶保留管和联接至靶填充装置、靶保留管和靶收回系统的靶分流器。

[0034] 靶填充装置被构造成提供待被插入仪表管中的辐照靶和任选的定位靶的源。优选地，靶填充装置包括用于手动插入的漏斗以及包含多个辐照靶和/或定位靶的筒中的一种。更优选地，筒连接至气体供应，该筒可以通过阀来打开和关闭以自动插入新靶。筒可以通过可控阀来连接至气动供气系统。这能够使靶自动插入在仪表管中。在从仪表管中收回被激活的靶前，将包含还未被激活的辐照靶的筒安装到处理系统。

[0035] 优选地，靶分流器被构造成在从靶填充装置至保留管的通路与从保留管至排出管的通路之间进行选择。

[0036] 优选地，所述靶保留管适于容纳插入所述仪表管中或从所述仪表管收回的所有辐照靶。

[0037] 更优选地，保留管以螺旋管的形状来配置，其中，螺旋管的与靶分流器相对的下端通到仪表管或反应堆的堆芯。

[0038] 仍更优选地，所述靶保留管包括上升管部分和位于所述上升管部分的上端用于阻挡辐照靶移动到仪表管中的锁定元件。这使靶处理期间的仪表管的损坏风险最小化。

[0039] 仍更优选地，所述靶保留管包括用来确定靶的活性、靶的输送时间、靶的数量和靶的磁性质中的至少一种的传感器。

[0040] 靶插入系统还包括位于靶保留管上的靶供应接头，其中，靶供应接头被构造成连接至仪表管。优选地，靶供应接头配置在保留管的邻近位于保留管的上升管部分的上端的锁定元件的自由端。

[0041] 输送气体供应系统的第一供气管联接至靶收回系统的出口，并且被构造成供应加压气体，该加压气体用于将被激活的辐照靶从排出管输送到保留管中且用于将辐照靶从保留管输送到用于产生放射性核素的仪表管中。

[0042] 输送气体供应系统的第二供气管被构造成联接至仪表管供气接头，并且用来将加压气体提供到仪表管以用于从仪表管中收回被激活的辐照靶且将被激活的辐照靶传送到保留管和/或排出管中。

[0043] 优选地，所述输送气体供应系统包括连接至所述输送气体供应接头的压缩气瓶。可选择地，输送气体供应接头可以联接至外部的加压气体源，例如现有的气动小球测量系统的气体供应等。

[0044] 优选地，第一和第二供气管包括截止阀，其可以用来阻挡到辐照靶处理系统的任何气体供应且也可以用来在靶插入操作与靶收回操作之间进行选择。

[0045] 可选择地，第一和第二供气管可以均包括定向控制阀，优选3/2定向控制阀。优选地，第一供气管中的定向控制阀将第一供气管连接至所述出口和通到所述排气系统的排气管。优选地，第二供气管中的定向控制阀被构造成将第二供气管连接至通到所述排气系统的旁路管道和第一供气管。

[0046] 所述辐照靶处理系统还可以包括接口，其联接至用于监测和控制系统部件的操作的仪表和控制单元和/或在线堆芯监测系统。

[0047] 在另一方面，本发明涉及一种辐照靶处理系统的用途，所述用途是用于对具有延伸到反应堆的堆芯中且任选地延伸通过反应堆的堆芯以用于产生放射性核素的或者位于反应堆的堆芯附近的其中中子通量仍足以产生放射性核素的至少一个仪表管的现有商业核电反应堆进行升级。因此，本发明提供了用于产生放射性核素的容易的改造方案，其成本低且对包含在商业核电反应堆中的被证明是安全的现有测量系统进行最小修改。

[0048] 优选地，辐照靶处理系统用来将辐照靶插入多个仪表管中的选定的一个仪表管中并且从所述多个仪表管中的选定的一个仪表管中收回所述辐照靶。更优选地，辐照靶处理系统用来在产生放射性核素的第一个步骤中将辐照靶插入多个仪表管中的选定的一个仪表管中并且从所述多个仪表管中的选定的一个仪表管中收回所述辐照靶，并且用来在产生放射性核素的后续步骤中将辐照靶插入多个仪表管中的另外一个仪表管中并且从所述多个仪表管中的另外一个仪表管中收回所述辐照靶。

附图说明

[0049] 从以下对优选实施方案的说明和其中类似的元件由类似的附图标记来表示的附图中可更明显地看出本发明的进一步的特征和优点。仅通过举例的方式给出优选的实施方案，并且优选的实施方案的目的不是限制从随附的权利要求中明显得出的本发明的范围。

[0050] 在附图中，

[0051] 图1示出了放射性核素产生系统设置的示意图；

[0052] 图2示出了部分填充有辐照靶且部分填充有定位靶的仪表管；

[0053] 图3示出了本发明的靶处理系统的示意图；

[0054] 图4示出了靶收回子系统的示意图；

[0055] 图5示出了用于靶收回子系统的球阀的示意图；

[0056] 图6示出了靶分流器的示意图；以及

[0057] 图7示出了靶处理系统的替代设置。

具体实施方式

[0058] 本发明设想：商业核反应堆可以用于在反应堆运行期间生产人造的放射性同位素或放射性核素。特别地，可以对包括延伸到商业反应堆的反应堆的堆芯中和/或延伸通过商业反应堆的反应堆的堆芯的仪表管的常规气动小球测量系统或其它测量系统进行修改和/或补充以使得当反应堆处于能量产生模式时能够有效且高效地生产放射性核素。

[0059] 例如，商业气动小球测量系统或可移动的堆芯内探测器(TIP)系统的其中一些导管用来将辐照靶引导到反应堆的堆芯的仪表管中且用来引导被激活的辐照靶从反应堆的堆芯离开。通过将辐照靶定位在反应堆的堆芯的预定区域中来最优化靶的激活，该预定区域具有足以将辐照靶中的母体材料完全转换成需要的放射性核素的中子通量。

[0060] 可以通过由惰性材料制成的定位靶以及按顺序排列定位靶和辐照靶以便在仪表管中形成一列靶来实现辐照靶的适当定位，在一列靶中，辐照靶位于反应堆的堆芯的预先计算出的最佳轴向位置，且其它位置由惰性定位靶占据或空着。优选地，辐照靶和惰性靶具有不同的磁性质。惰性靶可以由对辐照靶材料不产生任何影响的稳定的磁性材料制成。

[0061] 图1图示了商业核电站内的放射性核素产生系统的基本设置。与研究用反应堆完全不同，商业核反应堆的用途是生产电力。商业核反应堆通常具有100+兆瓦电的额定功率。

[0062] 示例性实施方案中所述的放射性核素产生系统的基础源于用来测量核反应堆的堆芯内的中子通量密度的常规气动小球测量系统。多个气动小球按照线性顺序配置，从而在仪表管中形成气动小球的列。气动小球是基本上球形或圆形的探头，但是可以具有例如椭球体或圆柱体等其它形式，条件是它们能够移动通过测量系统的管道。气动小球测量系统包括气动操作的驱动系统，其被构造成将气动小球插入延伸到反应堆的堆芯内且穿过反应堆的堆芯的整个轴向长度的仪表管中，并且在激活后将气动小球从仪表管中移除。

[0063] 本发明的放射性核素产生系统可以建造为与常规的气动小球测量系统的未经修改的仪表管连接的独立系统。本发明的辐照靶处理系统包括放射性核素产生系统的大多数部件，这些部件设置在可移动支撑件上且仅在靶插入和收回期间临时附接至仪表管。因此，不需要对现有气动小球测量系统进行永久性修改。

[0064] 参照图1，商业核反应堆包括与穿过核反应堆的堆芯10的至少一个仪表管14连接的一个或多个导管12。导管12被构造成允许将气动小球以及辐照靶16和任选的定位靶18(参见，图2)插入仪表管14中且将它们从仪表管14中移除。

[0065] 商业核反应堆的气动小球测量系统适于处理具有圆形、圆柱形、椭圆形或球形形状且具有与气动小球测量系统的仪表管14的空隙相当的直径的辐照靶16。优选地，靶16、18的直径为1至3mm，优选为约1.7mm。

[0066] 导管12穿透反应堆的进入屏障20且联接至一个或多个仪表管14。优选地，仪表管14穿透核反应堆的压力容器盖，使得仪表管14从上至下延伸过反应堆的堆芯10的基本上整个轴向长度。仪表管14的在反应堆的堆芯10的底部处的端部是封闭的和/或设置有止动件使得插入仪表管14中的辐照靶16形成一列，在该列中，各靶16位于反应堆的堆芯10中的预定轴向位置。

[0067] 优选地，一个或多个湿度传感器(未示出)可以设置在导管12上以检测主冷却剂或任何其它液体的任何进入。应理解的是，仪表管14与核反应堆的堆芯中的燃料元件周围的主冷却剂直接接触。湿度传感器可以基于被修改为用于测量电阻的火花塞。

[0068] 根据优选的实施方案，商业核反应堆是压水反应堆。更优选地，仪表管14是例如EPRTM或SiemensTM PWR核反应堆等压水反应堆(PWR：pressurized water reactor)的常规气动小球测量系统的仪表管。

[0069] 然而，本领域技术人员将认识到本发明不限于PWR反应堆的气动小球测量系统的使用。而是，也可以使用沸水反应堆(BWR：boiling water reactor)的可移动的堆芯内探测器系统的仪表管、CANDU反应堆的可视端口和重水反应堆中的温度测量和/或中子通量通道。

[0070] 如图1所示，导管12连接至辐照靶处理系统22，该辐照靶处理系统被构造成以预定的线性顺序将辐照靶16和任选的定位靶18插入仪表管14中，并且从仪表管14中收回被激活的辐照靶16和定位靶18，从而保留靶的线性顺序。

[0071] 辐照靶处理系统22是气动操作的，其允许使用例如氮气或空气等加压气体对辐照靶16和任选的定位靶18进行快速且被证明是安全的处理。

[0072] 靶处理系统22包括靶收回系统，靶收回系统被构造成从仪表管14中接收被激活的辐照靶16和任选的定位靶18，并且将预定数量的被激活的辐照靶传送到屏蔽辐射的储存容器中。下文参照图3更详细地说明靶收回系统。

[0073] 进一步参照图1，仪表和控制单元(ICU：instrumentation and control unit)24连接至靶处理系统22以及在线堆芯监测系统26以用于控制辐照靶16的激活。优选地，ICU 24也连接至气动小球测量系统的故障监测系统28以用于报告任何系统错误。

[0074] 根据优选的实施方案，堆芯监测系统26与仪表和控制单元24被构造成使得通过考虑反应堆的实际状态，特别是当前的中子通量、燃料燃耗、反应堆功率和/或负载，来最优化用于将辐照靶16转换成需要的放射性核素的激活过程。因此，可以计算最佳轴向辐照位置和辐照时间以获得最佳结果。然而，是在气动小球测量系统的ICU 24中还是由气动小球测量系统的堆芯监测系统26进行实际的计算并不重要。

[0075] ICU 24经由接口连接至在线堆芯监测系统26软件。该软件被构造成根据实际的中子通量来在线计算靶需要的辐照时间。靶处理系统22由ICU 24操作。用于靶激活的启动/停止信号在这两个系统之间交换。ICU 24还连接至靶处理系统22的包括传感器在内的机械部件。常规气动小球测量系统的在线堆芯监测系统26(例如，可从ArevaTM获得的POWERTRAX/STM堆芯监测软件系统)能够提供用于计算放射性核素的有效产生所需要的最佳激活条件的基本上所有相关输入数据。

[0076] 优选地，堆芯监测系统26向仪表和控制单元24提供的信息包括下列信息中的至少一种：中子通量(来自堆芯外或堆芯内的探测器)、来自现有气动小球测量系统的激活值、燃耗、反应堆功率、负载、棒位置、流量、入口温度、压力以及时间同步。将关于反应堆的越多信息考虑为输入数据，最佳轴向辐照位置和辐照时间的计算结果将越精确。前面提到的参数可以包括实时值和任意衍生值，如在预定时段内的发展。

[0077] 从堆芯监测系统26获得的信息也可以用在ICU 24中以计算其它参数，例如选定的仪表管14中的限定各自靶列的实际长度的辐照靶16的数量，以及各个辐照靶16和任选的定位靶18在靶列内的位置等。ICU 24和/或操作员基于计算结果操作靶处理系统22的机械部件。

[0078] 在优选的实施方案中，ICU 24被构造成使得靶处理系统22的阀的操作是至少部分自动的以实现靶处理系统的安全且可靠的操作。

[0079] 更优选地，仪表和控制单元24可以被构造成特别是在靶处理系统22将辐照靶16和/或定位靶18每次插入后自动控制导管12内的压力。

[0080] 优选地，在操作员站经由处理单元来监测和控制放射性核素产生系统的操作。处理单元可以安装在控制柜室(未示出)中的单独控制柜中。处理单元配备有显示装置，且尤其允许控制靶处理系统22的阀的特定参数。

[0081] 在操作员站，可以监测辐照期间的辐照靶16的状况和剩余的辐照时间。当仪表管14中的一组靶16的辐照时间达到计算的时间时，消息提示操作员开始针对选定的仪表管14的收回和收获处理。

[0082] 在将辐照靶16和定位靶18每次插入仪表管14中后，以全自动的方式检查和管理管内的压力。ICU 24也还收集表示某些系统状况的数字信号。特别地，湿度传感器的信号允许进行例如主冷却剂进入仪表管14系统中等泄漏监测。

[0083] 气动小球测量系统的负载柜可以适于为靶处理系统22的部件(包括阀和控制柜中的处理单元)提供电力。具有适当保险丝的附加功率变换器可以安装在负载柜中。也可以使用设置于控制柜室中的附加的24伏电源。

[0084] 参照图2，仪表管14或其它气动小球管道穿透反应堆压力容器的盖。仪表管14从上至下延伸通过反应堆的堆芯10的基本上整个轴向长度上。辐照靶16和任选的定位靶18以线性顺序插入仪表管14中以形成靶列，在靶列中，靶16、18分别位于预定的轴向位置。仪表管14包括位于管顶部的与靶处理系统22联接的进气口30。

[0085] 可选择地，例如，如果沸水反应堆的TIP系统连接至靶处理系统22，那么也可以将靶从位于反应堆的堆芯10底部的干井插入仪表管14中。在这种情况下，设置有用于将辐照靶16和定位靶18保留在仪表管14中的额外工件。

[0086] 辐照靶16由非裂变材料制成，并且包括用于产生放射性核素的合适前体材料，该放射性核素用于医疗和/或其它目的。更优选地，辐照靶由前体材料构成，该前体材料一旦通过暴露于运行中的商业核反应堆的堆芯中存在的中子通量而激活，就转换成希望的放射性核素。有用的前体材料是Mo-98、Yb-176和Lu-176，它们分别转换成Mo-99和Lu-177。然而，应理解的是，本发明不限于使用特定的前体材料。

[0087] 定位靶18由在运行中的核反应堆的堆芯10的条件下基本上不被激活的惰性材料制成。优选地，定位靶能够由便宜的惰性材料制成，并且可以具有与辐照靶不同的磁性质。优选地，定位靶18可以在经过短的衰减时间后再被使用，使得进一步减少放射性废物的量。

[0088] 为了用于常规气动小球测量系统，辐照靶16和定位靶18具有圆形的形状，优选球形或圆柱形的形状，使得靶可以通过加压气体(例如，空气或氮气等)和/或在重力的作用下光滑地滑动通过气动小球测量系统的导管12且可以在气动小球测量系统的导管12中容易被引导。

[0089] 根据优选的实施方案，定位靶18和辐照靶16具有不同的磁性质。优选地，定位靶18或辐照靶16具有磁吸引性。更优选地，辐照靶16和定位靶18中的一种是铁磁性的，而辐照靶16和定位靶18中的另一种是非磁性的或顺磁性的。更优选地，定位靶18由包括铁素体不锈钢或铁素体在内的如铁或铁合金等铁磁性材料制成。

[0090] 借助于在线堆芯监测系统26，可以确定仪表管14的其中中子通量对于生产放射性核素来说是过低的部分32、36以及其中中子通量在所需的辐照靶要求以上且因此足以用于生产所希望的放射性核素的部分34。

[0091] 为了消除昂贵辐照靶16的任何浪费，优选地，将定位靶18设置且定位在辐照管14的中子通量密度对于放射性核素的产生来说过低的下端部分32中。

[0092] 根据图2所示的实施方案，辐照靶16位于定位靶18之上并且通过定位靶18保持在辐照管14的中心部分34的适当位置，如ICU 24和/或在线堆芯监测系统26所确定的，在中心部分34中的中子通量足以将辐照靶完全转换成希望的放射性核素。

[0093] 根据本发明的优选实施方案，仪表管14的上部部分36空着。

[0094] 在商业压水反应堆中，仪表管的对放射性核素的产生有用的部分34通常延伸过约3至4米，且端部部分32、36延伸过0.5至1米。根据核燃料负载，对于辐照靶14的激活有用的部分34在堆芯中的位置可以变化。这些值可以根据反应堆的类型和反应堆的实际运行状态而变化，并且对于沸水反应堆、重水反应堆和CANDU反应堆来说将分别是不同的。

[0095] 在另一个实施方案(未示出)中，仪表管14中的辐照靶16中的一个或多个可以通过一个或多个定位靶18来彼此分开，从而限定辐照靶子部分。优选地，辐照靶子部分中的辐照靶16具有相同或不同的材料性质。更优选地，相邻子部分中的辐照靶16的用于产生放射性核素的前体材料不同。该实施方案使得在一步操作中能够生产不同的放射性核素。

[0096] 辐照靶16借助于便宜的定位靶18而在商业核反应堆的仪表管14中最佳地定位提供了在反应堆运行期间的有效且经济的放射性核素的生产，且也避免了由于不完全的靶激活而造成的核废物的产生。

[0097] 图3示意性地示出了本发明的辐照靶处理系统22。

[0098] 具体地，靶处理系统22包括：靶收回系统38，该靶收回系统具有被构造成联接至核电站的靶储存容器42和排气系统44的靶出口40；靶插入系统46，该靶插入系统被构造成将辐照靶16插入仪表管14中且将被激活的辐照靶16从仪表管14引导至靶收回系统38；和输送气体供应系统48，该输送气体供应系统被构造成联接至加压气体的源50且将靶处理系统22内的靶16、18驱动到反应堆的堆芯10内的仪表管14中以及将靶16、18从反应堆的堆芯10内的仪表管14中驱赶出来。

[0099] 靶收回系统38、靶插入系统46和输送气体供应系统48安装在可移动支撑件52上。可移动支撑件52可以是能够在核反应堆安全壳内部的可进入区域内移动的任何可移动系统。优选地，可移动支撑件52包括手推车，或者机动或电驱动推车。

[0100] 靶收回系统38的出口40连接至排出管54，该排出管具有用于阻挡被激活的辐照靶16移动到出口40中的锁定元件56。锁定元件56可以是磁或机械操作的限制元件，优选为穿过排出管54的销。

[0101] 排出管54被构造成接收激活完成后被驱赶出仪表管的辐照靶16。辐照靶16和/或定位靶18的线性顺序在排出管54中得到保留。

[0102] 出口40位于排出管54的邻近锁定元件56的自由端，并且具有用于与多个储存容器42中的一个联接的出口接头58。储存容器42被构造成接收从仪表管14收回的被激活的辐照靶16。优选地，储存容器42具有屏蔽物以使操作员暴露于来自被激活的辐照靶16的辐射的可能性最小化。

[0103] 球阀60配置在靶收回系统38的出口40中。球阀60被构造成用于将气体从排出管54排出，且用于在重力的作用下将被激活的辐照靶16从排出管54通过出口40释放到储存容器42中。排气管62连接至球阀60，并且设置有用于联接至核电站的外部排气系统44的排气管接头64。排气管62还包括位于球阀60下游的截止阀66。

[0104] 排气管62也可以包括可以配备有另一个截止阀70的旁路68。旁路管道用来在当辐照靶16被驱动进入仪表管14中时提供压力补偿。在这种情况下，打开截止阀70，且关闭球阀60和截止阀66。

[0105] 排出管54形成为倒U形的形状，从而形成顶点72，该顶点将排出管54分成接近出口40的第一部分74以及与靶插入系统46和仪表管14连接的第二部分76。

[0106] 锁定元件56设置在出口40附近的排出管第一部分74中以阻挡被激活的辐照靶16移出排出管54。

[0107] 用于确定靶的活性或其它靶参数的传感器78设置在邻近锁定元件56的排出管第一部分74上。传感器78可以具有准直器，并且用于确定被激活的辐照靶16和与之相对的未被激活的定位靶18的存在。此外，传感器78可以用于辐照靶16的充分激活的质量控制，且用于被激活的靶16从仪表管14至锁定元件56的运行时间控制以便指示维护需求。传感器78也可以用来检测因此待被分配进入输送垫片的被激活的辐照靶的数量。优选地，传感器78可以在辐照靶16中检测到足量活性后触发球阀60使之关闭以便防止被激活的靶进一步插入储存容器42中。

[0108] 至少一个磁体80可移动地配置在排出管第一部分74上以用于将磁性靶与非磁性靶分开。更优选地，磁体80可以用来选择排出管54中的被激活的辐照靶16且用来将其与定位靶18分开。至少一个磁体80可以选自永磁体和螺线管。优选地，至少一个磁体80沿着排出管第一部分74可移动以便选择性地将铁磁性靶暴露于磁场且将铁磁性靶保留在排出管54中。

[0109] 排出管54可以连接至振动器82，该振动器用于释放被阻挡的辐照靶16和/或用来移除例如磨屑等颗粒物。优选地，振动器82在顶点72附近与排出管54接合。

[0110] 排出管第二部分76将靶收回系统38连接至靶插入系统46。靶插入系统46包括靶填充装置84、靶保留管86和靶分流器88。

[0111] 靶分流器88经由排出管第二部分76联接至靶收回系统38。靶填充装置84被构造成提供待被插入仪表管14中的辐照靶16和/或定位靶18的源，并且也联接至靶分流器88。靶填充装置84可以包括配备有振动器或搅拌器且包含辐照靶或定位靶的漏斗，或者可以包括包含预先配置的靶列的筒(未示出)。

[0112] 靶保留管86适于容纳插入仪表管14中或从仪表管14收回的所有辐照靶16。靶保留管86在其一个端部包括上升管部分90和位于上升管部分90的上端用于阻挡辐照靶16移动到仪表管14中的锁定元件92。在与上升管部分90相对的端部，靶保留管86连接至靶分流器88。

[0113] 靶分流器88被构造成开关，其用来在从靶填充装置84至保留管86的通路与从保留管86至排出管54的通路之间进行选择。

[0114] 一个或多个传感器94可以设置在靶保留管86上，优选设置在上升管部分90上以确定靶的活性、靶的输送时间、靶的数量和靶的磁性质中的至少一种。

[0115] 优选地，一个或多个传感器94被设置用于监测辐照靶16和任选的定位靶18的出现及其穿过导管12且进入和离开仪表管14的运行时间。测量原理可以基于对在当辐照靶16和/或定位靶18经过用于测量输送时间和转换成放射性核素的完全度的传感器94时的磁通量的变化的检测。仍优选地，在靶经过传感器94的同时，传感器94用来监测在移除处理期间所有辐照靶16都离开了仪表管14。此外或作为替代选择，传感器94可以是用于检测辐照靶16和/或定位靶18的辐射剂量的活性传感器。

[0116] 靶供应接头96设置在靶保留管86的与靶分流器88相对的接近上升管部分90中的锁定元件92的端部。靶供应接头96被构造成与通到仪表管14的导管12的开口98联接。导管12的开口98形成在气动小球测量系统的导管的端部，其适于接收气动小球以及辐照靶16并将其引导至反应堆的堆芯10内的仪表管14中。连接管100可以用来提供靶供应接头96与气动小球测量系统的导管开口98之间的通路。

[0117] 输送气体供应系统48包括第一供气管102、第二供气管104以及与第一供气管102和第二供气管104联接的输送气体供应接头106。

[0118] 输送气体供应系统48的第一供气管102联接至靶收回系统38的出口40，并且被构造成供应加压气体，该加压气体用于将被激活的辐照靶16从排出管54输送到保留管86中且用于将辐照靶16从保留管86输送到用于产生放射性核素的仪表管14中。第一供气管102连接至位于球阀60上游的邻近排出管54的锁定元件56的出口40。

[0119] 输送气体供应系统48的第二供气管104具有被构造成与气动小球测量系统的阀组110联接的接头108，并且用来将加压气体提供到仪表管14的进气口30以用于将被激活的辐照靶16从仪表管14中吹出且将被激活的辐照靶16传送到保留管86和/或排出管54中。

[0120] 输送气体供应接头106被构造成用于连接至加压气体的源50(例如，压缩气瓶等)或核电站的外部加压气体供应(例如，现有气动小球测量系统的气体供应等)。

[0121] 截止阀112、114设置在第一供气管102和第二供气管104中，该截止阀112、114用来阻挡向辐照靶处理系统22的任何气体供应且也可以用来在靶插入操作与靶收回操作之间切换。

[0122] 辐照靶处理系统22还包括电子接口116，其联接至用于监测和控制系统部件的操作的仪表和控制单元24和/或堆芯监测系统26。

[0123] 图4更详细地图示了靶收回系统38。排出管54形成为倒U形的形状，并且包括排出管第一部分74、排出管第二部分76和形成在排出管第一部分74与排出管第二部分76的结合处的顶点72。顶点72是排出管54的最高点。排出管第一部分74和排出管第二部分76从顶点72向下指向。排出管54的其它外形是可以的，条件是形成在排出管第一部分74与排出管第二部分76之间的顶点72具有足够小的半径以将排出管第一部分74和排出管第二部分76中的靶列彼此有效分开。

[0124] 锁定元件56与顶点72之间的距离d1对应于排出管第一部分74中的靶列的高度。排出管第二部分76与形成为螺旋管的保留管86连通使得排出管第二部分76中的靶因此可以具有比排出管第一部分74中的全体靶列更高的质量。质量差有助于顶点72的效应，并且便于不需要使用任何其它机械工件，在重力作用下就把靶分开。

[0125] 进气口120在锁定元件56的下游位于出口40中，其中，进气口120联接至第一供气管102以用于将加压气体供应到排出管54中。加压气体可以从安装的气瓶供应来，使得靶处理系统22可以作为独立系统来操作，而无需对常规气动小球测量系统进行实质修改。

[0126] 出口40配置在排出管第一部分74的与顶点72相对的自由端，且排出管第二部分76联接至提供朝向保留管86和仪表管14的通路的分流器88。

[0127] 出口40包括球阀60，其用于促进被激活的辐照靶16释放到储存容器42中且用于消除气溶胶(aerosol)的产生。排气管62将球阀60连接至核电站的外部排气系统44。截止阀66设置在排气管62中，使得需要时可以将靶处理系统22与排气系统44分开。

[0128] 如图5a所示，球阀60被构造成提供其中被激活的辐照靶16可以在重力的作用下流过球阀60进入与出口40连接的储存容器42的打开位置。此外，球阀60提供经由排气管62通到排气系统44的打开通路。图5b示出了当将辐照靶16从排出管54输送回到保留管86或从保留管86输送到反应堆的堆芯10内的仪表管14中时使用的处于关闭位置的球阀60。在这种情况下，关闭截止阀66以将辐照靶处理系统22与排气系统44分开。为了维护工作，处于关闭位置的球阀60也使得能够使用加压气体，优选使用氮气，对系统22进行净化。在这种情况下，打开截止阀66，且将净化气体泄放到排气系统44中。

[0129] 图6是用于靶插入系统46中的靶分流器88的断面图。靶分流器88包括圆柱形外壳122，其具有位于圆柱形外壳122的相对的两端的盖体124、126。可移动活塞128设置在外壳
122的内部，并且凭借延伸通过盖体124且接合在活塞128的凹部132中的活塞杆130来操作。
活塞杆130通过法兰固定至盖体124上。活塞杆130可以通过电、机械或气压驱动来操作。

[0130] 活塞128抵抗收容在设置在盖体126内的凹部138中的弹簧136偏置。因此，活塞128可以通过致动活塞杆130而在两个位置之间移动，其中，活塞128在第一位置邻接盖体124且在第二位置邻接盖体126。

[0131] 活塞128设置有延伸穿过活塞128的两个径向孔140、142。外壳122在其侧边区域中具有两个开口144、146，两个开口144、146彼此相邻且当活塞128处于第一或第二位置时，两个开口144、146可以交替地与活塞128中的径向孔140、142对齐。与外壳中的两个开口144、146相对地，设置有单个开口148，当活塞128处于第一位置时，开口148与活塞128中的一个径向孔140对齐，且当活塞128处于第二位置时，开口148与另一个孔142对齐。

[0132] 因此，活塞128在第一与第二位置之间的移动提供了在两个不同通路之间的切换。当用于靶插入系统46中时，单个开口148连接至靶保留管86。与单个开口相对的一个开口
146连接至靶填充装置，且另一个开口144连接至排出管。

[0133] 密封圈150设置在盖体124、126与外壳122之间和法兰134与盖体124之间以提供外壳122的气密密封。一对波纹管152被设置成进一步将活塞杆130压紧密封在外壳122上。活塞128与外壳122之间的空隙适于充当减小外壳122内部的压力的节气阀，并且适于防止被阻挡的通路内的压力增大。设置在盖体126中的通气口154也用来减小外壳122内部的压力。通气口154可以连接至排气系统(未示出)。

[0134] 图7示出了图3的辐照靶处理系统22的替代设置，其中，截止阀66和112被替换为3/2定向控制阀156，且截止阀70和114被替换为3/2定向阀158。

[0135] 气体源50是现有气动小球测量系统的阀组，且输送气体供应接头106被构造成连接至阀组。

[0136] 定向控制阀156将第一供气管102连接至出口40和通到外部排气系统44的排气管62。定向控制阀158将第二供气管104连接至第一供气管102和通到排气系统44的旁路管道
68。

[0137] 靶填充装置84被构造成填充有辐照靶16和/或定位靶18的筒，靶填充装置84经由包含阀162的气体供应线160连接至气体源50。为了开始新的放射性核素产生周期，包含辐照靶和/或定位靶的筒可以在从反应堆的堆芯10内的仪表管14收回被激活的辐照靶之前安装到系统上，且打开阀162以便将辐照靶16和/或定位靶18从填充装置84气动地驱动到反应堆的堆芯10内的仪表管14中。

[0138] 下面更详细地说明本发明的辐照靶处理系统22的操作。

[0139] 通过将辐照靶处理系统22从储存设备移动至反应堆安全壳内的希望进入点来开始放射性核素产生过程。

[0140] 通过球阀60和排气管62来将靶出口40联接至外部排气系统44。根据反应堆的状态和选定的仪表管14处的中子通量状况，选择多个仪表管14中的一个用于产生放射性核素。将靶供应接头96联接至通到选定的仪表管14的导管12的开口98。

[0141] 此外，将输送气体供应接头106连接至加压气体的源50(例如，气瓶等)，且通过接头108和气动小球测量系统的阀组110来将第二供气管104连接至仪表管14的进气口30。

[0142] 通过在重力或来自气体源50的加压气体的作用下将来自靶填充装置84的辐照靶16和/或定位靶传送到保留管86中来将这些靶插入仪表管14中。靶分流器88处于在填充装置84与保留管86之间提供打开通路的位置。通过第一供气管102和排出管54来吹送加压气体，以将靶16、18驱赶出保留管86且插入仪表管14中。在该步骤中，第一供气管102中的截止阀112是打开的且第二供气管104中的截止阀114是关闭的。此外，排气管中的球阀60和截止阀66处于关闭位置。旁路管道68中的截止阀70是打开的以允许导管12内的压力补偿。

[0143] 当反应堆处于发电运行中时，辐照靶16通过暴露于核反应堆的堆芯10内的中子通量来激活以将辐照靶16的前体材料转换成希望的放射性核素。

[0144] 定位靶18和辐照靶16以预先计算的线性顺序配置在仪表管14中，使得定位靶18将辐照靶16保持在反应堆的堆芯10内的预定轴向位置。辐照靶16的最佳轴向位置通过ICU 24和/或在线堆芯监测系统26来计算，并且对应于在预定时段内足以将辐照靶16完全转换成放射性核素的中子通量密度。仪表管14中的剩余位置由将辐照靶16保持在适当位置的定位靶18占据。

[0145] 优选地，将辐照靶16定位在反应堆的堆芯10内的仪表管14的中心部分34中，且优选地，将定位靶18定位在仪表管14的端部部分32中，即，在其中中子通量密度不足以完全激活辐照靶16的反应堆的堆芯10的下部(参见，图2)。如图2所示，上部部分36中的位于辐照靶16上方的空间可以空着。

[0146] 将辐照靶16在仪表管14中激活如由在线堆芯监测系统26以及仪表和控制系统24所确定的足以将辐照靶的前体材料完全转换成需要的放射性核素的一时间段。实现前体材料的完全转换的时间依赖于反应堆的类型和状态、中子通量状况、前体材料的类型以及本领域技术人员已知的各种其它参数，并且可以是从几小时至几天的范围，或者直到活性饱和。完全转换表示提供适合用于辐照靶16的医疗或工业应用的放射性核素含量的前体材料的转换率。

[0147] 在完成辐照靶16的激活和转换成希望的放射性核素之后，再次操作靶处理系统22来促使定位靶18和被激活的辐照靶16从仪表管14离开并进入保留管86中且进一步进入排出管54中。通过第二供气管104和接头108来将诸如氮气或空气等加压气体传送到仪表管14的进气口30中来将加压气体供应到仪表管14的进气口30中。在该步骤中，靶分流器88处于在排出管54与保留管86之间提供打开通路的位置。第一供气管102中的截止阀112是关闭的，且第二供气管104中的截止阀114是打开的。球阀60仍处于关闭位置，且排气管62中的截止阀66是打开的以使任何气溶胶都离开辐照靶处理系统22且进入排气系统44。

[0148] 优选地，在从仪表管14收回被激活的辐照靶16之前，将具有适当的辐射屏蔽物的储存容器42联接至出口40。

[0149] 将定位靶18和辐照靶16在仪表管14中的线性顺序保持在排出管54中，使得辐照靶16位于接近排出管54的出口40的位置。定位靶18位于排出管54和/或保留管86中的靶列的远端。

[0150] 此时，通过提供用于靶16、18的止动件且防止被激活的辐照靶16和定位靶18离开排出管54的锁定元件56来阻塞排出管54。

[0151] 然后，关闭第二供气管104中的截止阀114，且使辐照靶处理系统22中的压力释放到排气系统44中。

[0152] 使进入排出管54中的辐照靶16越过在排出管第一部分74与排出管第二部分76之间的结合处形成的顶点72来传送。预定数量的被激活的辐照靶16位于接近出口40的排出管第一部分74中。排出管第一部分74中的辐照靶16的数量直接对应于锁定元件56与顶点72之间的排出管第一部分74的长度。

[0153] 然后，打开球阀60和锁定元件56以便在重力的作用下，释放位于顶点72一侧的排出管第一部分74中的预定数量的被激活的辐照靶16且将靶16传送到与出口40联接的被屏蔽的储存容器42中。排气管62中的截止阀66仍是打开的，使得将任何气溶胶都排放到排气系统44中。旁路管道68中的截止阀70和第二供气管104中的截止阀114是关闭的。

[0154] 其它数量的被激活的辐照靶16和定位靶18不能在重力的作用下通过顶点且保持在排出管54中，或可以流回到保留管86中。关闭球阀60和锁定元件56，且通过第一供气管102和排出管54来传送加压气体，以将靶16、18驱赶回到保留管86中。在该步骤中，第一供气管102中的截止阀112是打开的，且球阀60处于关闭位置。靶分流器88仍处于在排出管54与保留管86之间提供打开通路的位置中。关闭位于保留管86端部的锁定元件92以防止被激活的辐照靶16再进入反应堆的堆芯10内的仪表管14中。

[0155] 为了移除容器42，位于出口40处的球阀60保持关闭以提供对排出管54的出口40的压紧密封，且手动地或者借助于自动处理装置来移除被屏蔽的储存容器42。

[0156] 然后，将空的储存容器42联接至出口40，且为了从保留管86中分配和收获更多数量的被激活的辐照靶16，以通过将加压气体供应到进气口30来促使靶16、18从保留管86离开开始，重复上述过程的步骤。

[0157] 当位于保留管86或排出管54上的传感器94、78指示在排出管第一部分74中存在定位靶18和辐照靶16时，将定位靶18和/或被激活的辐照靶16暴露于磁场以将定位靶18或者被激活的辐照靶16保留在排出管第一部分74中且通过出口40将被激活的辐照靶16和定位靶18中的另一种从排出管第一部分74释放到储存容器42或适于接收定位靶的中间储存容器(未示出)中。

[0158] 为了将辐照靶16与定位靶18分开且从排出管第一部分74中选择性地移除辐照靶16，使磁体80沿着排出管第一部分74的纵轴移动且配置为邻近铁磁性的定位靶18，使得接近出口40的一个或多个定位靶18关联到且暴露于磁体80的磁场。

[0159] 然后，打开锁定元件56，且在重力的作用下将非磁性的辐照靶16从排出管第一部分74中释放出来并且将其传送到储存容器42中以用于进一步处理和/或运送到应用场地。通过由磁体80产生的磁场的作用来将磁性的定位靶18保持在排出管第一部分74中。

[0160] 在将辐照靶16与定位靶18分开且将辐照靶16收获在储存容器42中后，将出口40联接至中间储存容器，关掉磁场，且在重力的作用下将定位靶18输送到中间容器以在短的衰减时期之后进一步使用。使用通过第二供气管104供应的加压气体，可以促使保持在排出管第二部分76和/或保留管86中的定位靶18离开排出管54进入中间储存容器中。

[0161] 可选择地，通过关闭位于出口40处的球阀60且通过第一供气管102来将加压气体吹送到位于出口处的进气口56中，可以将一些或全部定位靶18驱动回到保留管86或仪表管14中。

[0162] 如果磁性靶位于非磁性靶的上游且通过磁体80来保持在接近锁定元件56的排出管第一部分74中，那么也可以使用上述程序。然后，在磁性靶保持在排出管第一部分74中的同时，借助于加压气体使位于磁性靶下游的非磁性靶越过顶点72驱动回到保留管86中。

[0163] 然后，可以通过将新制的辐照靶16和/或定位靶18插入仪表管14中来开始新的放射性核素产生周期。

[0164] 在优选的实施方案中，通过将第二供气管104和靶供应接头96联接至延伸到反应堆的堆芯内的多个仪表管14中的另一个仪表管来改变用于产生放射性核素的仪表管14，且使用这另一个仪表管14来进行产生放射性核素的第二步骤。然后，用于产生放射性核素的第一步骤的仪表管14可以用于中子通量测量。因此，可以获得关于反应堆状态和中子通量状况的更可靠的信息。

[0165] 应理解的是，如果相反地定位靶18是非磁性的且辐照靶16是铁磁性的，那么上述的靶分配和收获过程也可适用。

[0166] 根据本发明的放射性核素产生方法和靶处理系统22也可以用于不具有常规气动小球测量系统而是使用其它仪表用于堆芯内测量的核电站。本发明的靶处理系统不需要安装仅用于产生放射性核素的额外仪表管、导管等，而是被设置为可以与现有的堆芯内测量设备连接的独立系统。用于这种应用的可能的反应堆类型包括压水反应堆、沸水反应堆、重水反应堆和加拿大氘化铀(CANDU：CANada Deuterium Uranium)反应堆。