Производство молибдена-99 с использованием электронных пучков

Производство молибдена-99 с использованием электронных пучков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам, системам и устройству для производства молибдена-99. Более конкретно, настоящее изобретение относится к производству молибдена-99 из мишеней, содержащих молибден-100, с использованием мощных линейных ускорителей электронов.

Уровень техники

Технеций-99m (далее - ^99mTc) является одним из наиболее широко используемых радиоактивных индикаторов в диагностических процедурах ядерной медицины. ^99mTc повседневно используется для обнаружения различных форм рака, для электрокардиограмм сердца, снятых во время физических упражнений с нагрузкой, для определения плотности костей, для создания изображений выбранных органов и для других диагностических исследований. ^99mTc излучает легко обнаруживаемое гамма-излучение 140 кэВ и имеет период полураспада, приблизительно составляющий только 6 часов, таким образом, ограничивая действие радиации на пациентов. Вследствие очень короткого периода полураспада, медицинские центры, оборудованные ядерными медицинскими средствами, получают ^99mTc в результате атомного распада родительского изотопа молибдена-99 (далее - ⁹⁹Мо), используя генераторы ^99mTc. ⁹⁹Мо имеет относительно длинный период полураспада, составляющий 66 часов, который позволяет транспортировать этот изотоп по всему миру в медицинские центры из установок с ядерными реакторами, в которых крупномасштабное производство ⁹⁹Мо производится путем деления ядра высокообогащенного урана 235. Проблема ядерного получения ⁹⁹Мо состоит в том, что поставки этого материала по всему миру происходят из пяти ядерных реакторов, которые построены в 1960 годы и в настоящее время приближается окончание срока их службы. Почти две трети мировых поставок ⁹⁹Мо в настоящее время производится из двух реакторов: (1) национального исследовательского универсального реактора, находящегося в лаборатории Chalk River в Онтарио, Канада, и (2) ядерного реактора Petten в Нидерландах. В последние несколько лет имеется значительный дефицит ⁹⁹Мо вследствие запланированных или незапланированных остановок на обоих главных реакторах, производящих этот материал. Вследствие этого возник серьезный дефицит материала для медицинского оборудования, в пределах нескольких недель остановки реактора, что приводит к значительному уменьшению материала для медицинского диагностического тестирования, и также к увеличению производственной нагрузки на оставшиеся ядерные реакторы. Хотя оба реактора в настоящее время снова в активном состоянии, существует большая неопределенность во всем мире в отношении надежности долговременных поставок ⁹⁹Мо.

Сущность изобретения

Примеры вариантов осуществления настоящего изобретения относятся к устройству, системам и процессам для производства молибдена-99 (⁹⁹Мо) из молибдена-100 (¹⁰⁰Мо) путем облучения электронами с высокой энергией с помощью линейных ускорителей. Некоторые варианты осуществления изобретения относятся к системам для осуществления способов по настоящему изобретению. Некоторые варианты осуществления изобретения относятся к устройству, содержащему системы по настоящему изобретению.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретения будет описываться со ссылками на следующие чертежи, на которых:

Фиг. 1 - вид в перспективе, иллюстрирующий вариант системы по настоящему изобретению, показанной с установленным защитным экранирующим ограждением.

Фиг. 2 - вид в перспективе варианта системы, показанной на фиг. 1, в которой удалено защитное экранирующее ограждение.

Фиг. 3 - вид сбоку варианта системы, показанной на фиг. 2, с удаленным защитным экранирующим ограждением с линейным ускорителем системы.

Фиг. 4 - вид сверху варианта системы, показанной на фиг. 3.

Фиг. 5 - вид с торца фиг. 3, показанный со стороны линейного ускорителя.

Фиг. 6(A) - вид в перспективе, показывающий узел мишеней варианта системы с фиг. 2, частично освобожденный от защитного экранирующего ограждения, а фиг. 6(B) - вид в перспективе, показывающий открытый узел мишеней.

Фиг. 7 - вид сбоку узла перемещения мишеней (перпендикулярный электронному пучку, генерируемому линейным ускорителем).

Фиг. 8 - вид спереди узла перемещения мишеней, показывающий впускное отверстие для пучка тормозных фотонов, генерируемого из электронного пучка линейного ускорителя.

Фиг. 9 - вид сбоку в разрезе узла перемещения мишеней, показанного на фиг. 8.

Фиг. 10 - вид сверху в разрезе узла перемещения мишеней, показанного на фиг. 8, в месте соединения компонента стойки охлаждения и кожуха для канала пучка.

Фиг. 11 - вид сверху в разрезе узла перемещения мишеней, показанного на фиг. 8, на котором преобразователь энергии и держатель мишеней установлены в канале пучка.

Фиг. 12 - схематическая иллюстрация преобразования электронного пучка высокой энергии в поток тормозных фотонов для облучения множества мишеней ¹⁰⁰Мо.

Фиг. 13 - в увеличенном масштабе вид сбоку в разрезе с фиг. 9, показывающий установленные преобразователь энергии и держатель мишеней.

Фиг. 14 - в увеличенном масштабе вид сверху в разрезе с фиг. 11, показывающий установленные преобразователь энергии и держатель мишеней.

Фиг. 15(A) - вид в перспективе варианта держателя мишеней, фиг. 15(B) - вид сбоку в разрезе держателя мишеней.

Фиг. 16(A) - вид в перспективе сверху варианта трубки охлаждения, фиг. 16(B) - вид в перспективе снизу трубки охлаждения, и фиг. 16(C) - вид сбоку в разрезе трубки охлаждения.

Фиг. 17(A) и 17(B) показывают другой вариант трубки охлаждения по изобретению, установленной в узле мишеней с фиг. 9.

Фиг. 18(A) и 18(B) показывают трубку охлаждения с фиг. 17, зафиксированную на месте, в узле мишеней.

Фиг. 19 - вид в перспективе варианта устройства для перемещения молибдена с дистанционным управлением, установленного на защитном экранирующем ограждении секции узла мишеней варианта системы, изображенной на фиг. 1.

Фиг. 20 - вид в перспективе варианта основания опоры рамы для варианта устройства перемещения молибдена с дистанционным управлением, показанного на фиг. 19.

Фиг. 21 - вид в перспективе варианта поддона загрузочно-разгрузочного устройства, который взаимодействует с основанием для опоры рамы, показанным на фиг. 20.

Фиг. 22 - вид в перспективе варианта экранирующего контейнера, который может устанавливаться на поддон загрузочно-разгрузочного устройства, показанный на фиг. 21.

Фиг. 23 - другой вид в перспективе варианта устройства для перемещения молибдена с дистанционным управлением, показанного на фиг. 19.

Фиг. 24(A) - вид в перспективе варианта захватывающего компонента из устройства для перемещения молибден с дистанционным управлением, показанного на фиг. 19 и 23, показан в положении зацепления с крюком крана, а фиг. 24(B) - вид сбоку в разрезе варианта захватывающего компонента, когда он входит в зацепление с держателем молибденовых мишеней.

Фиг. 25 - вид в перспективе варианта опрокидывающейся стойки для соединения и отсоединения устройства для перемещения молибдена с дистанционным управлениям, показанной на фиг. 19 и 23, опрокидывающаяся стойка конфигурирована с возможностью вмещения и удерживания узла трубки охлаждения.

Фиг. 26 - горизонтальный вид в разрезе опрокидывающейся стойки, показанной на фиг. 25.

Осуществление изобретения

Варианты осуществления изобретения относятся к системам, устройству и процессам для производства ⁹⁹Мо из мишеней ¹⁰⁰Мо с использованием электронных пучков высокой энергии, генерируемых линейным ускорителем.

Линейный ускоритель частиц (часто называемый «линак» (linac)) является ускорителем частиц, который значительно увеличивает скорость заряженных субатомных частиц путем воздействия на заряженные частицы последовательностью колебательных электрических потенциалов вдоль линейного канала пучка. Генерирование электронных пучков ускорителем заряженных частиц в целом требует использования следующих элементов: (1) источник генерирования электронов, обычно это катод, (2) источник высокого напряжения для первоначальной инжекции электронов в (3) вакуумированную полую трубку, длина которой будет зависеть от требуемой энергии электронного пучка, (4) множество электрически изолированных цилиндрических электродов, расположенных вдоль длины трубки, (5) источник радиочастотной энергии для питания каждого из цилиндрических электродов, т.е. по одному источнику энергии на электрод, (6) множество квадрупольных магнитов, окружающих вакуумированную трубку, для фокусирования электронного пучка, (7) соответствующая мишень, и (8) система охлаждения для охлаждения мишени во время облучения электронным пучком. Линейные ускорители повседневно используются для различных целей, таких как генерирование рентгеновских лучей, а также для генерирования электронных пучков высокой энергии для радиационной терапии пациентов с раковыми заболеваниями.

Линейные ускорители также широко используются в качестве инжекторов Для ускорителей высокой энергии, таких как синхротроны, а также могут использоваться непосредственно для получения возможной наиболее высокой кинетической энергии для легких частиц, с тем чтобы использовать их в физике элементарных частиц, через тормозное излучение. Тормозное излучение - это электромагнитное излучение, генерируемое при торможении заряженной частицы, когда она отклоняется другой заряженной частицей, как правило, электрона под действием атомного ядра. Движущийся электрон теряет кинетическую энергию, которая преобразуется в фотон вследствие преобразования энергии. Тормозное излучение имеет непрерывный спектр, который становится более интенсивным, и пик интенсивности спектра смещается в направлении более высоких частот по мере увеличения изменения энергии ускоренных электронов.

Однако специалистам в данной области техники казалось, что использование электронных линейных ускорителей для генерирования фотонов высокой энергии через тормозное излучение для дальнейшего производства радиоизотопов через фотоядерную реакцию является неэффективным способом получения радиоизотопов, поскольку электромагнитные взаимодействия электронов с ядрами обычно являются значительно меньшими, чем сильные взаимодействия с протонами в качестве падающих частиц. Однако мы определили, что ¹⁰⁰Мо имеет широкий «гигантский дипольный резонанс» (ГДР) для фотонейтронных реакций с энергией фотонов около 15 МэВ, что приводит в значительному увеличению сечения реакции между ¹⁰⁰Мо и ⁹⁹Мо. Кроме того, радиационная длина фотона высокой энергии, в диапазоне от 10 до 30 МэВ, в ¹⁰⁰Мо составляет около 10 мм, что значительно больше, чем эта длина для протона той же самой энергии. Следовательно, эффективная толщина мишени также намного больше для фотонейтронных реакций по сравнению с протонными реакциями. Уменьшенное количество каналов реакции, связанных с электронными пучками, генерируемыми линейными ускорителями, ограничивает производство нежелательных изотопов. Для сравнения, использование пучков протонов для непосредственного производства ⁹⁹Тс из ¹⁰⁰Мо часто приводит к генерированию других изотопов Тс из других стабильных изотопов Mo, которые могут быть в обогащенных мишенях ¹⁰⁰Мо. Медицинское использование накладывают строгие ограничения на количества других радиоизотопов, которые могут присутствовать вместе с ⁹⁹Тс, поэтому представляется, что производство ⁹⁹Тс из ¹⁰⁰Мо с помощью электрона, генерированного линейным ускорителем, будет предпочтительным, поскольку риск получения других изотопов Тс является значительно более низким. Кроме того, по-видимому, в результате фотонейтронных реакций с другими изотопами молибдена, находящимися в мишенях ¹⁰⁰Мо, обычно получается стабильный Mo.

Соответственно, вариант осуществления настоящего изобретения относится к устройству с ускорителем электронного пучка высокой энергии, предназначенному для производства ⁹⁹Мо из множества мишеней ¹⁰⁰Мо через фотоядерную реакцию на мишенях ¹⁰⁰Мо. Устройство в целом содержит по меньшей мере (1) линейный ускоритель электронов, способный производить пучки электронов мощностью по меньшей мере 5 кВт, около 10 кВт, около 15 кВт, около 20 кВт, около 25 кВт, около 30 кВт, около 35 кВт, около 45 кВт, около 60 кВт, около 75 кВт, около 100 кВт, (2) охлаждаемый водой преобразователь для получения высокого потока тормозных фотонов высокой энергии, по меньшей мере 20 МэВ, из пучка электронов, генерируемого линейным ускорителем, потока тормозных фотонов с энергией около 25 МэВ, около 30 МэВ, около 35 МэВ, около 40 МэВ, около 45 МэВ, (3) охлаждаемый водой узел мишени для установки в нем держателя мишеней, вмещающего множество мишеней ¹⁰⁰Мо, а также для точного позиционирования и выравнивания держателя мишеней таким образом, чтобы мишень пересекала пучок излучения потока тормозных фотонов высокой энергии, создаваемого преобразователем с водяным охлаждением, и (4) множество экранирующих компонентов для ограждения охлаждаемого водой узла мишени, с тем чтобы удерживать гамма-излучение и/или нейтронное излучение внутри узла мишени и предотвращать утечку радиации за пределы устройства. В зависимости от того, как компонент экранируется, и от его местоположения внутри установки, экранирование может содержать один или более из следующих материалов: свинец, сталь, медь и полиэтилен. Устройство дополнительно содержит (5) интегрированный узел перемещения мишени с компонентом для дистанционно управляемой загрузки и транспортировки множества держателей мишеней к компоненту перемещения мишеней, при этом каждый из держателей мишеней загружен множеством мишеней ¹⁰⁰Мо. Отдельный загруженный держатель мишеней может перемещаться из дистанционно управляемого загрузочного/перемещающего компонента к компоненту перемещения мишеней, содержащемуся внутри охлаждаемого водой узла мишени. Держатель мишеней транспортируется с помощью компонента перемещения мишени в положение, которое пересекается с тормозными фотонами. Основание компонента перемещения мишени входит в контакт с компонентом, центрирующим и выравнивающим мишени, который точно позиционирует и выравнивает загруженный держатель мишеней для максимального пересечения с тормозными фотонами. Интегрированный узел перемещения мишени дополнительно конфигурируется для дистанционно управляемого удаления облученного держателя мишеней из компонента перемещения мишени и перемещения в экранированную свинцом горячую камеру (для работы с высокоактивными веществами) для отделения и восстановления ⁹⁹Тс, распадающегося из ⁹⁹Мо, связанного с облученными мишенями ¹⁰⁰Мо. Альтернативно, облученные мишени ¹⁰⁰Мо могут перемещаться в экранированный свинцом транспортировочный контейнер для перемещения его к горячей камере, находящейся в другом месте.

Очевидно, что максимальный достижимый выход ⁹⁹Мо зависит от энергии, которая может быть безопасно передана в мишени ¹⁰⁰Мо, а также от вероятности реакции фотонов «гигантского дипольного резонанса», взаимодействующих с ядрами мишени. Количество энергии, которое может быть безопасно передано в мишени ¹⁰⁰Мо, зависит от теплоемкости узла мишени. Если возможно быстро перенести большое количество тепла от мишеней ¹⁰⁰Мо, тогда будет возможно передать большее количество энергии в мишени ¹⁰⁰Мо, перед тем как они расплавятся. Вода является желательным охладителем, поскольку она способствует рассеиванию большого количество тепла, а также является экономичной. К сожалению, когда электронный пучок проходит через охлаждающую воду внутри преобразователя тормозного излучения, энергия, связанная с электронным пучком, вызывает радиолиз воды. Радиолиз воды, среди других явлений, приводит к образованию газообразного водорода, который создает опасность, взрыва, а также перекись водорода, которая является коррозионной для молибдена и поэтому может значительно уменьшить потенциально достижимые выходы ⁹⁹Mo из мишеней ¹⁰⁰Mo. Энергия, связанная с тормозными фотонами, проходящими через охлаждающую воду в охлаждаемом водой узле мишени, вмещающем мишени ¹⁰⁰Мо, также вызывает образование перекиси водорода из воды, но намного меньше газообразного водорода.

Соответственно, другой вариант осуществления изобретения относится к раздельным системам охлаждения, которые требуются для водоохлаждаемого преобразователя энергии и для водоохлаждаемого узла мишени, чтобы можно было разделить рассеивание тепловой нагрузки от двух компонентов и максимизировать производство ⁹⁹Мо из мишеней ¹⁰⁰Мо.

В объем настоящего изобретения входит включение в первую систему водяного охлаждения, предназначенную для преобразователя тормозного излучения, аппарата, или оборудования, или устройства для соединения газообразного водорода с кислородом для образования воды в рециркулирующей воде. Дополнительным вариантом является использование газообразных охладителей для охлаждения преобразователя тормозного излучения или, альтернативно, добавление водяного охлаждения для преобразователя тормозного излучения.

Также входит в объем настоящего изобретения включение во вторую систему водяного охлаждения, предназначенную для водоохлаждаемого узла мишени, одного или более буферов для уменьшения коррозионных эффектов перекиси водорода на молибдене, расходуемых металлов и дополнительной циркуляции газообразного охладителя. Подходящими буферами являются, например, гидроксид лития, гидроксид аммония и т.п. Подходящими расходуемыми металлами являются, например, медь, титан, нержавеющая сталь и т.п.

Вариант установки 10 с мощным линейным ускорителем электронного пучка для производства ⁹⁹Мо из множества мишеней ¹⁰⁰Мо показан на фиг. 1-5; она содержит электронный линейный ускоритель 20 на 35 МэВ и 40 кВт, изготовленный корпорацией Mevex Corp. (Ottawa, ON, CA), секцию 25 коллиматора для сужения электронного пучка, генерируемого линейным ускорителем 20, и секцию 30 узла мишени, содержащую камеру 42 облучения мишени (фиг. 6-11), узел 32 охлаждающей стойки, подвод 34 охлаждающей жидкости и вакуумную установку 36, соединенную с камерой 42 облучения мишени через вакуумную трубку 37. Компоненты 20, 25, 30, входящие в состав установки 10 с линейным ускорителем электронного пучка, экранированы с помощью защитного экранирующего ограждения 15, так чтобы удерживать и ограничивать гамма-излучение и/или нейтронное излучение. Электронный линейный ускоритель 20 на 35 МэВ и 40 кВт содержит три аксиальные связанные секции со стоячей волной 1,2 м частотного диапазона с (S-band), три модулятора с высокопроизводительными клистронами с пиковой мощностью 5 МВт и термоэлектронную пушку 60 кВ. Линейный ускоритель 20 установлен на несущей конструкции 22, которая снабжена роликами 23, позволяющими отсоединять линейный ускоритель 20 от секции 25 коллиматора для обеспечения доступа к компонентам секции 25 преобразователя и их технического обслуживания. Секция 25 коллиматора содержит водоохлаждаемую сужающуюся медную трубку, связанную с первой системой водяного охлаждения, причем медная сужающаяся трубка имеет бериллиевое окно для сужения электронного пучка, генерируемого линейным ускорителем 20, до диаметра от приблизительно 0,075 см до приблизительно 0,40 см, от приблизительно 0,10 см до приблизительно 0,35 см, от приблизительно 0,15 см до приблизительно 0,30 см, от приблизительно 0,20 см до приблизительно 0,25 см.

Секция 30 узла мишени содержит опорную плиту 39 для опорного элемента 38, на котором установлена камера 42 облучения мишени с впускной трубкой 40 для герметичного соединения с трубкой 28 подачи электронного пучка (фиг. 6(A) и 6(B)). Охлаждающая стойка 32 герметично соединяется с камерой 42 облучения мишени непосредственно над камерой облучения, в которой во время процесса облучения устанавливается держатель мишени. Вакуумная трубка 37 и узел 34 охлаждения участка преобразователя герметично установлены сбоку камеры 40 облучения мишени (фиг. 6(A) и 6(B)). Охлаждающая стойка 32 содержит кожух 44 трубки охладителя, который герметично соединен на удаленном конце с помощью множества гаек 45а с узлом 45 колпака трубки охладителя. Узел колпака трубки охладителя в этом варианте имеет стержни 48 для дистанционно управляемого зацепления краном (не показан) для подъема и отделения охлаждающей стойки 32 от камеры 42 облучения мишени (фиг. 7-9). Трубка 100 подачи охлаждающей воды (фиг. 16(A)-16(C)) размещена внутри кожуха 44 трубки охладителя и связана со второй системой водяного охлаждения через трубку 46 поступления воды, которая герметично соединяется с узлом 45 колпака трубки охладителя.

Трубка 100 подачи охлаждающей воды (фиг. 16(A)-16(C)) содержит узел 101 верхней втулки на ближнем конце, трубку 103 подачи охладителя, множество направляющих ребер 104 на ближнем конце и держатель 105 корпуса охлаждающей трубки для разъемного соединения с держателем 80 мишени. Узел 101 верхней втулки снабжен крюком 102 для дистанционно управляемой установки с помощью мостового крана (не показан) трубки 100 подачи охлаждающей воды в кожух 44 трубки охладителя и для удаления из него. Внешняя экранировка 106 обеспечена вокруг трубки 103 подачи охладителя, чтобы позиционировать трубку 103 подачи охладителя внутри кожуха 44 трубки охладителя и обеспечивать экранирование от потока тормозных фотонов, который может проникать в кожух 44 трубки охладителя. Внешняя поверхность внешней экранировки 106 имеет каналы, позволяющие протекать через них потоку охлаждающей воды. Трубка 103 подачи охладителя имеет внутренний верхний экран 107 и внутренний нижний экран 108, чтобы обеспечивать защиту от потока тормозных фотонов, который может проникать в трубку 103 подачи охладителя. Охлаждающая вода подается из второй системы подачи охлаждающей воды через трубку 46 впуска воды в ближний конец трубки 103 подачи охладителя через входное отверстие (не показано) в узле 101 верхней втулки и выводится из трубки 103 подачи охладителя на удаленном конце через держатель 105 корпуса охлаждающей трубки, а затем перемещается назад к узлу 101 верхней втулки в пространство между наружной стороной трубки 103 подачи охладителя и внутренней стороной кожуха 44 трубки охладителя, а затем входит в трубку 100 подачи охлаждающей воды через отверстия 109, НО в узле 10 верхней втулки. Трубка 103 подачи охладителя имеет множество ребер 104 вокруг внешнего диаметра, вблизи держателя 105 корпуса трубки охлаждающей трубки и функционирует как направляющая для дистанционно управляемой установки трубки 100 подачи охлаждающей воды в кожух 44 трубки охладителя и удаления из него с помощью мостового крана (не показан). Кожух 44 трубки охладителя имеет узел 47 для выравнивания трубки охладителя, чтобы обеспечивать точное выравнивание трубки 100 подачи охлаждающей воды в кожухе 44 трубки охладителя. Охлаждающая вода, поданная к камере 42 облучения мишени и прошедшая через нее с помощью стойки 32 охлаждения, в дальнейшем возвращается ко второй системе водяного охлаждения.

Камера 42 облучения мишени имеет внутреннюю камеру 55, в которой размещена секция 70 преобразователя тормозного излучения вблизи впускной трубки 40 электронного пучка (фиг. 11, 13, 14). Секция 70 преобразователя тормозного излучения доступна через узел 34 охлаждения секции преобразователя, который герметично соединяется со стороной камеры 42 облучения мишени. Узел 34 охлаждения секции преобразователя содержит трубку 50 охлаждающей воды, принимающую поток охлаждающей воды из первой системы водяного охлаждения для циркуляции воды в, вокруг и из секции 70 преобразователя тормозного излучения. Трубка 50 охлаждающей воды помещена внутрь кожуха 35. Вакуумная трубка 37 соединена с вакуумной установкой 36, при этом она также герметично соединена со стороной камеры 42 облучения мишени, и также сообщается с внутренней камерой 55. После того как установка 10 с мощным линейным ускорителем электронного пучка собрана, определяется целостность бериллиевого окна из оксида бериллия и его уплотнение в секции 25 коллиматора, а также целостность кремниевого окна (альтернативно, алмазного окна), помещенного между впускной трубкой 40 и секцией 70 преобразователя тормозного излучения, путем вакуумирования камеры 55 с помощью вакуумной установки 36 через вакуумную трубку 37.

Секция 70 преобразователя тормозного излучения содержит последовательно расположенные четыре тонкие танталовые пластины 26 (фиг. 12), которые размещены под углом 90° к электронному пучку 21 (фиг. 12), генерируемому линейным ускорителем 20. Однако следует отметить, что количество и/или толщина танталовых пластин может изменяться, для того чтобы оптимизировать и максимизировать генерацию фотонов, создаваемых электронным пучком. По желанию, можно использовать пластины, содержащие другой металл с высокой плотностью, например, вольфрам и сплавы вольфрама, содержащие медь или серебро. Танталовые пластины 26 при бомбардировке высокоэнергетичным пучком электронов преобразуют падающие электроны в поток 27 фотонов тормозного излучения (фиг. 12), который доставляется непосредственно к держателю 80 мишеней, вмещающему множество дисков 85 мишеней ¹⁰⁰Мо (фиг. 13, 14). Следует отметить, что преобразователь может содержать более четырех танталовых пластин, или альтернативно, менее четырех танталовых пластин. Например, одна танталовая пластина, две танталовые пластины, три танталовые пластины, пять танталовых пластин или более. Альтернативно, пластины могут содержать вольфрам, или медь, или кобальт, или железо, или никель, или палладий, или родий, или серебро, или цинк, и/или их сплавы. Конструкция и конфигурация секции 70 преобразователя проектируется таким образом, чтобы рассеивать большое количество тепла, которое переносится высокоэнергетичным электронным пучком, с тем чтобы минимизировать перенос тепла к пучку фотонов и уменьшить тепловую нагрузку, передаваемую на мишени ¹⁰⁰Мо во время облучения. Кроме того, танталовые пластины 26 и держатель 80 мишеней, вмещающий множество дисков 85 мишеней ¹⁰⁰Мо, охлаждаются во время процесса облучения путем постоянной циркуляции: (1) охлаждающей воды через танталовые пластины 26 с помощью первой системы водяного охлаждения, и (2) охлаждающей воды через диски 85 мишеней ¹⁰⁰Мо, с помощью второй системы водяного охлаждения.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к держателям мишени для приема и вмещения в них множества дисков 85 мишеней ¹⁰⁰Мо. Вариант держателя 80 мишеней, вмещающий последовательную группу из восемнадцати дисков 85 мишеней ¹⁰⁰Мо, показан на фиг. 15(A) и 15(B). На концах держателя 80 мишеней имеются щели для введения в зацепление с помощью держателя 105 корпуса охлаждающей трубки на удаленном конце трубки 103 подачи охладителя. Следует отметить, что подходящие держатели мишеней для облучения мишеней ¹⁰⁰Мо с помощью варианта установки 10 с мощным линейным ускорителем электронного пучка по настоящему изобретению могут вмещать последовательные группы из любого количества дисков мишеней ¹⁰⁰Мо в диапазоне от приблизительно 4 до приблизительно 30, от приблизительно 8 до приблизительно 25, от приблизительно 12 до приблизительно 20, от приблизительно 16 до приблизительно 18. Подходящие диски мишени ¹⁰⁰Мо могут быть подготовлены путем прессования порошков или гранул ¹⁰⁰Мо товарного сорта в диски, а затем сформованные диски спекаются. Альтернативно, выделенные порошки и/или гранулы ¹⁰⁰Мо, восстановленные из ранее облученных мишеней ¹⁰⁰Мо могут быть спрессованы в диски, а затем подвергнуты спеканию. В качестве варианта, после того как порошки или гранулы ¹⁰⁰Мо сформованы в диски, для уплотнения материалы с ¹⁰⁰Мо подвергаются дуговому плавлению или электронно-лучевому плавления или другим подобным способам обработки. Спекание должно производиться в инертной атмосфере при температуре в диапазоне от приблизительно 1200°С до приблизительно 2000°С, от приблизительно 1500°С до приблизительно 2000°С, от приблизительно 1300°С до приблизительно 1900°С, от приблизительно 1400°С до приблизительно 1800°С, от приблизительно 1400°С до приблизительно 1700°С во временном диапазоне 2-7 ч, 2-6 ч, 4-5 ч, 2-10 ч в атмосфере без кислорода, обеспечиваемой инертным газом, например аргоном. Альтернативно, процесс спекания может быть выполнен в условиях вакуума. Подходящие размеры для дисков мишеней ¹⁰⁰Мо могут составлять от приблизительно 8 мм до приблизительно 20 мм, от приблизительно 10 мм до приблизительно 18 мм, от приблизительно 12 мм до приблизительно 15 мм с плотностью в диапазоне от приблизительно 4,0 г/см³ до приблизительно 12,5 г/см³, от приблизительно 6,0 г/см³ до приблизительно 10,0 г/см³, приблизительно 8,2 г/см³. Концевые элементы 81 держателя 80 мишеней имеют две или более щелей 82 для зацепления с помощью держателя 105 трубки 103 подачи охлаждающей воды, или альтернативно, трубки 154 подачи охлаждающей воды (фиг. 18(A), 18(B)).

На Фиг. 9 показан вертикальный вид в разрезе варианта держателя 80 мишеней, вмещающего последовательную группу 18 дисков мишеней ¹⁰⁰Мо, надежно установленных в камере 42 облучения мишеней для облучения потоком тормозных фотонов, генерируемым секцией 70 преобразователя тормозного излучения. Фиг. 13 и 14 представляют в крупном масштабе, соответственно, вид сбоку и вид сверху держателя 80 мишеней, закрепленного на месте элементом 105 корпуса держателя трубки 100 подачи охлаждающей воды (фиг. 16(A)-16(C)) и позиционированного для облучения потоком тормозных фотонов.

Фиг. 17 и 18 показывают другой вариант выполнения узла 153 трубки подачи охлаждающей воды, установленной в кожухе 144 трубки для охлаждающей воды. Узел 153 трубки подачи охлаждающей воды в целом содержит трубку 154 для охлаждающей воды, имеющую множество направляющих ребер 155 трубки для охлаждающей воды вокруг ближнего конца, держатель 156 корпуса трубки для охлаждающей воды на удаленном конце (фиг. 17(A)), и удерживающее кольцо 162, приближенное к ближнему концу (фиг. 17(B)). Трубка 154 подачи охлаждающей воды имеет внешнюю экранировку 157, внутреннюю верхнюю экранировку 158 (фиг. 17(B)), и внутреннюю нижнюю экранировку (не показана). Верхний конец кожуха 144 трубки охлаждающей жидкости имеет узел 141 колпака трубки охлаждающей жидкости, содержащий корпус 142 колпака трубки охлаждающей жидкости, который входит в зацепление как единая деталь с верхним концом кожуха 144 трубки охлаждающей жидкости (фиг. 17 и 18). Корпус 142 колпака трубки охлаждающей жидкости имеет как неотъемлемую часть заплечик 143 для посадки удерживающего кольца 162 трубки охлаждающей жидкости (фиг. 18 (А) и 18(B)). Узел 141 колпака трубки охлаждающей жидкости также содержит фланец 147, расположенный между корпусом 142 колпака трубки охлаждающей жидкости и кольцевым выступом 145, который полностью входит в зацепление с верхней частью корпуса 142 колпака трубки охлаждающей жидкости/ Кольцевой выступ 145 крышки трубки охлаждающей жидкости имеет множество вертикальных каналов 146 по кругу по внутреннему диаметру, при этом каждый вертикальный канал 146 имеет прилегающий к нему горизонтальный боковой канал 146а (фиг. 17(A)). Кроме того, имеется крышка 151 трубки, охлаждающей жидкости для герметичного соединения с кольцевым выступом 145 колпака трубки охлаждающей жидкости после того, как узел 153 трубки подачи охлаждающей воды устанавливается в кожухе 144 трубки охлаждающей жидкости (фиг. 18 (А) и 18(B)). Крышка 151 трубки охлаждающей жидкости имеет множество обращенных наружу выступов 151а, разнесенных вокруг боковой стенки для введения в зацепление с возможностью скольжения с вертикальными каналами 146 и горизонтальными боковыми каналами 146а кольцевого выступа 145 колпака трубки охлаждающей жидкости. Монтажная петля 152 колпака трубки охлаждающей жидкости прикрепляется сверху крышки 151 трубки охлаждающей жидкости для разъемного введения в зацепление с крюком 266 крана, который управляется с помощью дистанционно управляемой операции устройства для перемещения молибдена (фиг. 19(A), 19, 23).

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к дистанционно управляемому устройству перемещения молибдена для перемещения держателей мишеней, загруженных множеством дисков 85 мишеней ¹⁰⁰Мо в секцию узла мишеней для облучения сильным потоком тормозных фотонов высокой энергии, возвращения облученных держателей мишеней из секции узла мишеней, перемещения и герметизации облученных держателей мишеней в экранированном свинцом контейнере, а затем перемещения экранированного свинцом контейнера в транспортное устройство для удаления из оборудования облучения линейного ускорителя. Дистанционно управляемое устройство 200 перемещения молибдена также используется для введения и удаления узла трубки подачи охлаждающей воды в/из секции узла мишеней.

Соответствующий вариант дистанционно управляемого устройства 200 перемещения молибдена показан на фиг. 19, 23. В целом оно содержит рамную конструкцию 230, на которой устанавливается узел 240 тележки «по оси X» для дистанционно управляемого перемещения в горизонтальной плоскости узла 250 тележки «по оси Z». Узел 250 тележки «по оси Z» перемещает узел 256 захвата (фиг. 24(A), 24(B)) в вертикальной плоскости. Дистанционно управляемое устройство 200 перемещения молибдена устанавливается на основании 202 опоры рамы (фиг. 20), которая в свою очередь, крепится на защитном экранирующем ограждении 15 (фиг. 19), полностью покрывая компонент 30 секции узла мишени показательной системы 10, показанной на фиг. 1. Рамная конструкция 230 дистанционно управляемого устройства 200 для манипулирования молибденом прикрепляется к основанию 202 поддерживающей рамы (фиг. 20), при этом она содержит два главных поддерживающих элемента в виде, например, готовых рельсов 203 из нержавеющей стали с сечением в виде обратной буквы «Т», имеющих структуру с установочными отверстиями, совпадающую с болтовыми отверстиями (не показаны) структуры для экранирования камеры мишени. Т-образные рельсы 203 проходят параллельно линейному ускорителю и располагаются сверху защитного экранирующего ограждения 15, они ввинчиваются вниз в стальные блоки (не показаны), лежащие под защитным экранирующим ограждением 15 и полностью закрывающие секцию 30 узла мишеней. Несколько поперечных перекладин 204 соединяют два опорных Т-образных рельса 203, чтобы обеспечивать опору конструкции. Ближайший к линейному ускорителю конец имеет сборный строительный швеллер 206, который поддерживает один конец рамной конструкции 230 и стационарный конец пневматического цилиндра 209 поддона загрузочно-разгрузочного устройства. Установочные пластины 208 для другого конца рамной конструкции 230 расположены дальше вдоль опорных Т-образных рельсов 203. Направляющий рельс 210 загрузочно-разгрузочного устройства привинчен к опорной плите (не показана), которая в свою очередь, привинчена поперек опорных Т-образных рельсов 203. Направляющий рельс 210 загрузочно-разгрузочного устройства вертикально поддерживает и горизонтально направляет линейное перемещение поддона 212 загрузочно-разгрузочного устройства, перпендикулярно главным опорным Т-образным рельсам 203. Длинная капельница 220 также опирается на несколько поперечных перекладинах 204. Капельница 220 служит для сбора загрязненной охлаждающей воды, которая может капать из узла охлаждающей трубки или крышки проточной камеры, когда с ними производятся манипуляции (как будет описываться в дальнейшем). Капельница 220 изготовлена из двух частей, чтобы обеспечить сборку вокруг отверстия 222, которое дает доступ к секции стойки 32 охлаждения узла 30 мишеней (показана на фиг. 4, 5). Сочленение и проем вокруг отверстия 222 заграждается и герметизируется, чтобы минимизировать утечку. Каждый конец капельницы 220 имеет место слива в нижней части капельницы, которое соединяется с коленчатым патрубком с колпачком (не показан). Временно сливные шланги могут прикрепляться к этим коленчатым патрубкам, чтобы собирать сбросовую воду из дезактивационных жидкостей. Капельница 220 имеет четыре штифта, которые служат как установочная/ сборно-разборная позиция 219 для узла опрокидывающейся стойки (позиция 270 на фиг. 25), и упор 221 опрокидывающейся стойки. В используемом здесь контексте термин сборно-разборный ("demountable") означает, что компонент, например, узел опрокидывающейс