商用壓水堆生產(chǎn)14C的技術(shù)可行性

徐 敏，張浩然，郭治鵬，程和平,易 璇

(中國核電工程有限公司，北京100840)

反應堆生產(chǎn)的主要放射性核素有30多種，大部分是多用途同位素生產(chǎn)堆生產(chǎn)的[1]。出于安全性和經(jīng)濟性的考慮，商用堆生產(chǎn)同位素或放射性源，是在不影響反應堆安全性的前提下，對反應堆進行適當?shù)母脑欤瑢崿F(xiàn)同位素或放射性源的生產(chǎn)。秦山核電站三期的60Co源生產(chǎn)線是成功案例之一[2-3]。國內(nèi)現(xiàn)有大量的商用反應堆為商用堆同位素的規(guī)模化生產(chǎn)提供了條件，只要在商用堆上進行適當?shù)耐凰厣a(chǎn)技術(shù)改造，就可以形成相當?shù)纳a(chǎn)規(guī)模。

14C是碳的一種具有放射性的同位素，為β-衰變核素，半衰期5 730 a，被廣泛應用于呼氣檢測和標記化合物等醫(yī)療及生物醫(yī)藥行業(yè)，每年全球消耗量約7.4×1013Bq，具有可觀的市場經(jīng)濟效益，目前國際上只有俄羅斯能規(guī)模化生產(chǎn)。本文使用改進后的KASKAD程序包，以VVER型堆為研究對象，研究了輻照靶件生產(chǎn)14C核素的可行性。

1 輻照靶件

14N核素可以與中子發(fā)生(n，p)反應，生成14C。不管是快中子和熱中子，(n，p)反應的微觀截面非常小。與快中子(n，p)反應截面相比，熱中子(n，p)反應截面更大。在壓水堆中放置高純度的AlN粉末作為輻照靶件，由熱中子(n，p)反應生成14C。由于堆芯中的空間有限，能夠放置靶件的位置較少，從目標核素產(chǎn)額、堆芯中子注量率分布、靶件對堆芯的影響、靶件操作、靶件設(shè)計及制造工藝等多方面考慮，本文提出利用組件中導向管內(nèi)的空間生產(chǎn)14C。壓水堆組件中未放置控制棒導向管的管內(nèi)情況有2種：一種是裝入阻力塞；……