压水堆制备60Co的可行性研究.pdf

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1、国内图书分类号：T L 9 2 国际图书分类号：6 2 1 6 硕士学位论文 学校代码：1 0 0 5 4 密级：公开 压水堆制备6 0 C o 的可行性研究 硕士研究生： 导师： 申请学位： 学科： 专业： 所在学院： 答辩日期： 授予学位单位： 穆强 吴英副教授 工学硕士 核科学与技术 核能科学与工程 核科学与工程学院 2 0 1 4 年3 月 华北电力大学 万方数据 C l a s s i f i e dI n d e x ：T L 9 2 U D C ：6 2 1 6 T h e s i sf o rt h eM a s t e rD e g r e e T h eF e a s i

2、b i l i t yS t u d yo fCo b a l t 一6 0P r o d u c t i o ni n P r e s s u r i z e dW a t e rR e a c t o r C a n d i d a t e ： S u p e r v i s o r ： S c h o o l ： D a t eo fD e f e n e e ： Q i a n g M u A s s o c i a t ep r o f e s s o r Y i n gW u S c h o o lo f n u c l e a rs c i e n c ea n de n g i

3、 n e e r i n g M a r c h ，2 0 1 4 D e g r e e C o n f e r r i n g - I n s t i t u t i o n ： N o r t hC h i n aE l e c t r i cP o w e r U n i v e r s i t y 万方数据 华北电力大学硕士学位论文原创性声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文压水堆制各6 0 c o 的可行性研究，是 本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕二E 学位期问独立进行研究工作所取得的成果。 据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的

4、研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果 将完全由本人承担。 作者签名： 鹤锄 日期驯斗年。弓月2g 日 华北电力大学硕士学位论文使用授权书 压水堆制各6 0 C o 的可行性研究系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师 指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内 容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的 规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布 论文的全部或部分内容。 本学

5、位论文属于( 请在以上相应方框内打“”) ： 保密口，在年解密后适用本授权书 不保密、 作者签名： 导师签名： 销孤 侈易 织级 日期：如蚪年驴多月2 吕 日 日期：z 乒年专月矿日 万方数据 华北电力大学硕士学位论文 摘要 核反应堆不仅能产生巨大热能，同时产生大量的中子源，充分利用堆内高中子通量 密度的环境来制各放射源己成为众多国家的研究对象。目前，C A N D U 重水堆生产6 U c o 放射源的技术已经很成熟，最近美国也实现了沸水堆生产6 0 c o ，不过世界上还没有商用 压水堆生产6 0 C o 的情况。考虑利用轻水堆制备6 0 C o 源，在不影响燃料利用效率、确保堆 芯安全的

6、前提下，不但有利于提高了中子利用效率，而且将核动力技术与非动力核技术 很好结合在一起，带来良好的经济效益。 本文借鉴重水堆制备放射源的经验，用删C o 元件棒替换部分燃料棒、部分可燃毒物 棒、部分阻力塞棒，对压水堆制备6 0 C o 进行可行性研究，为今后运用压水堆生产6 0 C o 商 业化提供一定理论指导。具体内容是：运用M C N P 通过搭建燃料组件和压水堆模型，研 究5 9 c o 元件棒在组件和堆芯中不同的布置方案，并比较加入5 9 C o 元件棒前后对有效增殖 因子k c f r 、反应堆中子通量密度、功率分布等产生的影响和不同燃耗深度下6 0 C O N 备效率， 对不同替换方

7、案的可行性进行研究。 计算结果表明，运用”C o X 件棒替换燃料元件棒和阻力塞元件棒时不同的替换位置 对组件的有效增殖因子k 。极6 0 c o 的生产率影响不大。在相同燃耗深度下，与替换阻力塞 棒相比，替换燃料元件棒的方案6 0 c o 生产率虽然较高但有效增殖因子l ( e f r 偏差也较大。将 5 9 C o 元件棒分别布置在可燃毒物棒、阻力塞棒和燃料元件棒位置后，当燃耗深度达到 4 0 0 0 0 - 5 0 0 0 0M w d t H M 时，6 0 C o $ 9 备效率达到1 队1 4 ，所产生的6 0 c o 比活度能到 1 4 0 1 7 0 C F g ，满足现有的工

8、业辐照标准源要求，说明运用压水堆生产6 0 C o 具有定可行 性。 此外通过研究得到，最佳替换方案为：在可燃毒物棒位置布置5 9 C o 元件棒，替换 时在组件内为矩形替换，含5 9 C o 的可燃毒物组件对称布置且尽量靠近堆芯中部。 关键词：压水堆组件；6 0 C o 制备；有效增殖因子；中子通量密度；堆芯功率分布 万方数据 华北电力人学硕士学缸论文 A b s t r a c t N u c l e a rr e a c t o rc a np r o d u c en o to n l yh u g et h e r m a le n e r g y ，b u ta l s op r

9、o d u c eal a r g e n u m b e ro fn e u t r o ns o u r c e M a k ef u l lu s eo fi np i l eh i g hn e u t r o nf l u xd e n s i t yo fr e a c t o rf o r p r o d u c t i o no fr a d i o a c t i v es o u r c eh a sb e c o m et h eo b j e c to fs t u d yi nan u m b e ro fc o u n t r i e s A t p r e s e

10、 n t ，t h eC A N D Uh e a v yw a t e rr e a c t o ri nt h ep r o d u c t i o no fc o b a l t 一6 0s o u r c et e c h n o l o g yi s a l r e a d yv e r ym a t u r e ，r e c e n t l yt h eU n i t e dS t a t e sa l s oc o m p l e t e dt h eb o i l i n gw a t e rr e a c t o rt o p r o d u c eo fc o b a l

11、t - 6 0 ，h o w e v e ri nt h ew o r l dw i t h o u tc o m m e r c i a lp r e s s u r i z e dw a t e rr e a c t o ri n t h ep r o d u c t i o no fc o b a l t 一6 0c a s e s C o n s i d e ru s i n gl i g h tw a t e rr e a c t o rp r o d u c t i o no fc o b a l t - 6 0 s o u r c e ，w i t h o u ta f f e

12、c t i n gt h ef u e le f f i c i e n c y , e n s u r et h es a f e t yo ft h er e a c t o rc o r ep r e m i s e ，n o t o n l yc o n d u c i v e t oi m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c yo ft h en e u t r o n ，b u ta l s og o o df o rn u c l e a rp o w e r t e c h n o l o g yc o m b i n e dw i t ht

13、 h ep o w e ro fn u c l e a rt e c h n o l o g y ，w h i c hb r i n gg o o de c o n o m i c e f f i c i e n c y I nt h i s p a p e r ，b a s e do nt h ee x p e r i e n c eo ft h eh e a v yw a t e rr e a c t o rp r e p a r a t i o no f r a d i o a c t i v es o u r c e ，u s ec o b a l t - 5 9e l e m e n

14、 tr o d si n s t e a do fp a r t so ff u e lr o d s ，b u r n a b l ep o i s o n r o d s ，r e s i s t a n c er o d s ，t os t u d yt h ef e a s i b i l i t yo nt h ep r o d u c t i o no fc o b a l t - 6 0i np r e s s u r i z e d w a t e rr e a c t o r , w h i c hp r o v i d eac e r t a i nt h e o r e

15、t i c a lg u i d a n c eo fu s eo fp r e s s u r i z e dw a t e rr e a c t o r t oc o m m e r c i a lp r o d u c t i o no fc o b a l t - 6 0i nt h ef u t u r e S p e c i f i cc o n t e n ti s ：u s i n gM C N P c o n s t r u c t i n gt h ef u e la s s e m b l i e sa n dp r e s s u r i z e dw a t e rr

16、 e a c t o rm o d e l ，t h er e s e a r c ho f c o b a l t 一5 9r o d sa r ed i f f e r e n ti nt h ec o m p o n e n ta n dt h ec o r ea r r a n g e m e n ts c h e m e ，a n dc o m p a r e t oj o i nc o b a l t 一5 9e l e m e n tr o db e f o r ea n da f t e rt h eK e f fo fr e a c t i v i t yc o e f f

17、i c i e n t ，r e a c t o r n e u t r o nf l u xd e n s i t y , t h ei m p a c to fp o w e rd i s t r i b u t i o n ，e t c ，a n da f t e rac y c l eo fc o b a l t 一6 0 p r e p a r a t i o ne f f i c i e n c y , a n a l y s i st h ef e a s i b i l i t yo fd i f f e r e n ta l t e r n a t i v e T h er

18、e s u l t ss h o wt h a tu s i n gt h e5 9 C or o d st or e p l a c ef u e la n dr e s i s t a n c er o d si nd i f f e r e n t p o s i t i o nw h i c hb r i n gl i t t l ei n f l u e n c ef o rr e a c t i v i t yc o e f f i c i e n ta n dp r o d u c t i v i t yo f 叫C o U n d e r t h es a m eb u r n

19、 u p ，c o m p a r e dw i t hr e p l a c i n gr e s i s t a n c er o d s ，r e p l a c et h ef u e lr o d sh a v eh i g h e r p r o d u c t i v i t yo f6 0 C ob u tr e a c t i v i t yc o e f f i c i e na v e r a g ed e v i a t i o ni sl a r g e r R e p l a c i n gt h e b u r n a b l ep o i s o nr o d

20、s ，f u e lr o d s ，r e s i s t a n c er o d sw i t h5 9 C or o d s ，t h e6 0 C op r e p a r a t i o ne f f i c i e n c y r e a c h e d10t o14 ，t h e6 0 C ot h es p e c i f i ca c t i v i t yc a nb et o14 0 1 7 0 C i gw h e nt h eb u r n u p r e a c h e s4 0 0 0 0 5 0 0 0 0M W d t r i M ，w h i c hm e

21、 e te x i s t i n gi n d u s t r ys t a n d a r dr a d i a t i o ns o u r c e r e q u i r e m e n t s ，i n d i c a t i n gt h a tu s i n go fp r e s s u r i z e dw a t e rr e a c t o r sp r o d u c ec o b a l t 一6 0h a sc e r t a i n 万方数据 华北电力大学硕士学位论文 f e a s i b i l i t y I na d d i t i o nt h r o

22、u g hr e s e a r c h ，t h eb e s ta l t e r n a t i v ei s ：r e p l a c eb u r n a b l ep o i s o nr o d sw i t h 5 9 C or o d si np o i s o na s s e m b l y , a n d 龇a s s e m b l yw h i c hc o n t a i ns 9 C or o d ss h o u l db ea sf a ra s c l o s et ot h eC O r e K e y w o r d s ：P r e s s u r

23、i z e dW a t e rR e a c t o ra s s e m b l y ；p r e p a r a t i o no fc o b a l t 一6 0 ；e f f e c t i v e m u l t i p l i c a t i o nf a c t o r ；n e u t r o nf l u xd e n s i t y ；c o r ep o w e rd i s t r i b u t i o n I l 万方数据 华北电力大学硕士学位论文 目录 摘要I A b s t r a c t I 第1 章绪论。1 1 1 研究意义1 1 2 研究现状3 1 2

24、 1 国外研究动态一3 1 2 2 国内研究动态一5 J 3 研究内容及研究方法7 第2 章M C N P 与O R I G E N 程序介绍8 2 1 蒙特卡罗方法简介8 2 1 1 蒙特卡罗介绍一8 2 1 2 蒙特卡罗的特点9 2 2M C N P 程序说明9 2 2 1I N P 输入文件10 2 2 2 栅元卡和曲面卡1 0 2 2 3 数据卡11 2 2 4 单位规定1 2 2 3O R I G E N 程序简介13 2 4 本章小结1 4 第3 章基于M C N P 程序的压水堆建模。1 5 3 1 压水堆模型1 5 3 1 1 燃料组件1 5 3 1 2 控制棒组件1 6 3

25、1 ，3 可燃毒物组件和化学补偿18 3 1 4 阻力塞组件2 0 3 1 5 中子源组件2 0 3 1 6 堆芯燃料组件布置2 0 3 1 7 压水堆临界时的主要参数2 1 3 2M C N P 对压水堆组件和堆芯建模2 2 3 2 1 燃料栅元建模2 2 3 2 2 燃料组件建模2 3 T V 万方数据 华北r 电力大学硕士掌位论文 3 2 3 反应堆建模2 5 3 3 本章小结2 6 第4 章5 9 C o 元件棒在燃料组件的布置研究2 7 4 15 9 C O 元件棒替代部分可燃毒物棒2 7 4 25 9 C o 元件棒替代部分阻力塞棒3 1 4 35 9 C O 元件棒替代部分燃料元

26、件棒3 4 4 4 本章小结3 8 第s 章含5 9 C o 的组件在堆芯中不同布置方案的研究。3 9 5 1 原型堆3 9 5 2 替换阻力塞组件4 0 5 2 1 替换方案介绍4 0 5 2 2 替换方案结果分析4 1 5 3 替换可燃毒物组件4 4 5 3 ，1 替换方案介绍4 4 5 - 3 2 结果分析4 5 5 4 替换燃料组件4 7 5 4 1 替换方案介绍4 7 5 4 2 结果分析4 9 5 5 确定最佳方案5l 5 6 本章小结5 3 第6 章结论与展望5 5 参考文献5 7 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果5 9 致谢6 0 作者简介6 1 V 万方数据 华北电力大学

27、硕士学位论文 1 1 研究意义 第1 章绪论 当前，随着对核技术的深入研究，核设施的不断建设，以及对核燃料一系列循 环体系的建立，放射性核素得到了更加广泛的使用。当然，随着对放射性核素的研 究，也开辟了一条新的综合利用各种核设施的途径，使得核设备得到了更加有效、 经济地应用。因此，研究放射性核素是核研究的一个非常重要的部分。 核技术在民用产业中有两个特别关键的组成部分，分别是辐射技术产业以及同 位素产业。2 0 0 9 年，国际原子能机构曾经对民用核技术做出过如下评价：“辐射与 同位素对世界经济的发展有着巨大的推动作用。”在各个行业的核技术应用中，C o 放射源的应用十分的普遍。农业方面的应用

28、中，核技术的应用有：通过辐射的方式 培养种子、通过辐射来杀灭害虫、通过辐射来使食物保鲜等。工业应用方面，核技 术的应用有：通过辐射来进行无损检测、通过辐射来进行消毒、通过辐射来进行加 工，利用辐射处理垃圾废物，以及在线控制和各种测定等。医学应用方面，用于肿 瘤和癌变治疗的常用方法就是通过放射来进行的。 目前全球4 5 一次性医疗器材( 例如外科医生的手套，注射器，医用缝合线， 导液管等) 的消毒灭菌工作是利用6 0 C o 完成的，在将近4 0 年的使用过程中，这项 灭菌技术己被证明是安全，可靠和高效的。由于6 0 C o 放射源的广泛应用，并且具有 较高的经济效益，如何大量生产比活度高的6

29、0 C o 成为了许多国家的研究热点。在役 核电站的核反应堆不仅能产生巨大热能，他们也能产生大量的中子源，是一个巨大 的炼金炉。由于中子是电中性，它们自己能进入各种物质，使其原材料转换成放射 性同位素材料，有时还会使物质转变成一个完全不同的元烈。利用中子这一特性， 在工业生产中一般通过5 9 c o ( 1 1 ，丫) 6 0 C o 核反应生产6 0 c o ，实际生产中，通过以下方 法可以得到比活度高的6 u C o ，即把靶子放在反应堆中进行适当的辐射，其中靶子要 用含有钻的材料或是天然钴制作，反应堆要具有较高的中子注量掣2 1 。全球生产6 0 c o 的核电站见表1 1 【3 | 。

30、 表1 - 1 全球6 0 c o 生产能力清单 万方数据 华北电力大学硕士学位论文 序号 生产单位年供货量( 万居里) 加拿大C A N D U 堆 阿根廷C A N D U 堆 秦山三期C A N D U 堆 美国克林顿电站( 沸水堆) H o p eC r e e k 反应堆( 沸水堆) 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 3 0 0 5 0 0 尚不清楚 2 0 1 0 年美国G E 公司完成沸水堆制备6 0 C o 源研究开发工作，克林顿核电站将 开始生产医疗和工、【匕用6 0 C o ；世界上还没有商用压水堆生产6 0 C o 放射源的情况。 近些年来国际上6 0 C o

31、市场需求情况增幅很大，国内钴源需求量也是逐年上升( 如图 1 以所示) ，目前设计装源容量在3 0 万居里以上的辐照装置1 4 0 座，总量已经超过 4 0 0 0 万居里，预计到2 0 1 5 年总量会翻倍。 图1 - 12 0 0 6 2 0 11 年我国”c o 整体市场规模分析( 单位：亿元) 近几年，6 0 C o 在中国得到了长足的发展，其中2 0 0 6 年到2 0 1 0 年问，市场规模 整整增长了1 0 倍，达到1 2 0 0 亿元，2 0 1 1 年更是达到了1 6 0 0 亿元的市场规模。目 前中核同兴销售价格较进口钴源低，约为1 8 5 元居里，加拿大、英国进口的钴源

32、价格到达中国约为1 9 元居里，销售价格约为2 0 元居里【3 】。2 0 1 0 年随着中核同兴 国产钴源进入市场，现在代理进口的钴源数量大大减少。 目前，生产6 0 C o 放射源最为先进的办法是应用C A N D U 6 重水反应堆来生产。 当前，加拿大有8 座这种机组来进行放射源的生产，完全满足自己国家工业和医疗 放射性元素的需求，而且为全世界提供了8 0 9 0 的钴源，几乎垄断了世界的钴源 市场【4 J 。每年，我国需要大量的6 0 C o 用于各种行业，而这些都需要从加拿大进口， 不仅价格高昂，而且还不一定能够买到。为了改变这种现状，我国也尝试白行生产 ， 万方数据 1 f 北电

33、力人学硕士学位论文 6 0 C o 同位素，在2 0 1 0 年我国首次成功实现了重水堆批量生产钴6 0 同位素，目前的 产量已经完全可以满足国内需要的一半，改变了国家在工业和医用钴源上长期被动 局面。 秦山三期重水堆生产6 0 C o ，年供货量在5 0 0 6 0 0 万居里，尚不能满足国内钴源 年需求量 5 】o 而我国核电站的主要堆型是压水堆，目前国内在役核电站，除了秦山 三期核电站堆型是重水堆，年底即将投产发电的山东石岛湾核电站是高温气冷堆， 其余核电站堆型全部是压水堆。并且核电中长期发展规划( 2 0 0 5 - 2 0 2 0 年) 提出， 第三代先进压水堆技术为我国以后主要研究

34、方向。发展我国核技术应用产业，从战 略上考虑压水堆制备6 0 C o 源，有利于提高中子利用效率，是核动力技术与非动力核 技术的良性协同，且抓住了核技术应用产业的上游，同时对核电厂副业发展十分有 利。 因此，参考国内外目前研究技术，在不影响燃料利用效率、确保堆芯安全的前 提下，考虑利用压水堆制备6 0 C o 源，不但有利于提高了中子利用效率，而且使核技 术中动力应用与非动力应用非常有效的结合起来，提高了经济效率，并且压水堆是 目前运行核电站中的主要堆型，具有较丰富的设计、运行经验和较高的公众接受度， 因此研究压水堆生产6 0 C o 具有重要意义。 1 2 研究现状 1 2 1 国外研究动态

35、 ( 1 ) 加拿大重水反应堆制各放射源情况 5 5 年前，在加拿大的C h a l kR i v e r 实验室中，由M D S 和加拿大原子能公司合 作开发制造6 0 C o ，他们将钴5 9 放入到研究反应堆进行辐照，在堆内9 C o 原子吸收 一个中子变成6 0 C o ，当6 0 C o 材料从研究反应堆中移除，它将被封装在不锈钢管内 并且用惰性气体钨进行密封焊接，第一个从C h a l kR i v e r 实验室制备的6 0 C o 被用来 做癌症治疗。在研究反应堆制备6 0 C o 的技术后来被改进和转变，用于C a n d u 堆中， 在1 9 7 0 年早期，O n t a

36、 r i oH y d r o 公司在多伦多东部开始尝试运用4 座重水堆核电站 开始批量生产6 0 C o ，这是第一次大规模生产数以百万计居里的6 0 C o 6 】。 加拿大的C A N D U 型重水堆采用重水作为慢化剂和天然铀作为燃料，他们还设 计了不锈钢调节组件作为反应堆调节系统的一部分，它可以通过调节反应堆内中子 通量密度来控制、补偿氙毒变化产生的附加反应性，并有利于堆内功率分布的展平。 对于6 0 c o 生产，运用钴一5 9 调节棒组件替代了不锈钢调节棒组件 7 1 。由于很高的中子 万方数据 华北电力大学坝士学位论文 通量和最佳燃料燃耗，在相对短时间内，C A N D U 型

37、重水堆能生产较多的6 0 C o 。 最初开始实行6 0 C o 生产之前，由生产引起反应堆一些明显变化需要提交安全验 证和许可要求，在运用C A N D U 堆生产6 0 C o 时，许多工程设计还得需要考虑和验证 安全性，包括操作员和公众安全、电站效率和反应堆影响最小化、对6 0 c o 从反应堆 移除和运输过程中屏蔽处理、最后处置和装运到世界各地。为符合上述要求并且提 高6 0 c o 生产率，设计了一个钴调节元件处理系统( C A E P S ) 用来在反应堆停堆维 修期问更换所有的钻调节棒，钴移除和转送系统是机械化的，大大减少了劳动力和 操作者的参与，这系统专为提高生产力，减少维修期

38、间工作人员的工作量和增加盈 利能力而设计的 1 , 8 - 1 0 。 到现在为止，有八座C A N D U 型的核电站在加拿大生产6 0 C o ，它的产量超过了 世界6 0 C o 全年产量的8 0 ，成为了全球最大的的钴源垄断市场。而这项技术由加 拿大的N o r d i o n 公司掌握，该公司也是唯一掌握使用C A N D U 型重水堆来生产6 0 C o 的公司，它也是全球6 0 C o 最大的供货商。 ( 2 ) 沸水堆制各放射源情况 美国的通用日直核能( G E H ) 在提供同位素医用和工业应用上已有超过5 0 年 的经验，G E H 的测试反应堆( G E T R ) 是第

39、一个授权的商业化测试反应堆，它由1 9 5 9 年在加利福尼亚的V a l l e c i t o s 核中心( V N C ) 开始投入运行，共生产了3 0 多种同位 素，包括6 0 C o 用于医疗和工业。虽然后来V N C 不再生产同位素，但它继续提供6 0 C o 密封服务，并且V N C 几十年来一直致力于运用沸水堆生产6 0 C o 的技术研究。 美国国家实验室只生产少量的放射性同位素，然而国际辐照协会估计每年有超 过1 5 0 0 万癌症治疗需要用到6 0 C o ，在8 0 多个国家的医院和诊所内，超过5 0 万个 大脑癌症治疗已经采用6 0 C o ，除了癌症治疗还可以用6

40、0 C o 保存食物、净化包装材 料、清洁化妆品和净化药品，超过4 0 的美国制造医疗设备，包括注射器和绷带的 清洗和消毒都用到6 0 C o 。为缓解医用同位素的短缺，2 0 0 7 年通用日立核能和E x e l o n 公司确定合作，将致力于研究沸水堆生产6 0 C o ，以满足全球对6 0 C o 日益增长的需 求。2 0 1 0 年，根据E x e l o n 公司和通用电气日立核能的报道，克林顿核电站将开始 生产医疗和工业用6 0 c o ，美国通用电气公司( G E ) 采用以5 9 C o 棒部分替代燃料棒 的方法，为其沸水堆设计6 0 C o 牛产棒，相关燃料组件在2 0 1

41、 0 年已获得N R C 批准， 允许其先导测试组件安装在E x e l o n 公司旗下的C l i n t o n 核电厂以及P S E G 公司旗 下的H o p eC r e e k 核电厂的沸水堆中 6 , 1 0 - 1 2 】。 2 0 1 0 美国国家核安全管理局( N N S A ) 和B a d c o c k 技术服务集团公司、通用同 立核能签订协议旨在开发新技术提供诊断和抗癌治疗。伊利诺斯州的克林顿核电站， 4 万方数据 华北电力、学硕士学位论文 将主办一个试点项目，将生产医疗放射性同位素用于治疗癌症和食品杀菌，该项目 由运营核电站的E x e l o n 公司和生产核

42、燃料的通用日立核能合作，它将生产足够的 6 0 C o 用于癌症治疗。美国C l i n t o n 核电厂在2 0 1 0 年3 月完成了先导性钴组件的装料， 一次可装载最多8 组6 0 C o 生产组件，首批6 0 C o 将在2 0 1 2 年出炉。它是美国在役 的1 0 4 座商业反应堆中第一座用来制造6 0 C o 的，主要用于医用伽马刀中的钴针。 该项目所生产的6 0 C o 能满足3 0 0 0 0 0 个癌症治疗的需求【1 3 】。H o p eC r e e k 核电厂2 0 1 0 年秋天完成了先导性钴组件的装料。是美国第二座用来制造6 0 C o 的商业反应堆。 一次可装

43、载最多1 2 组6 0 C o 生产组件。所安装的钴靶在堆芯内需经历3 4 个循环 的辐照( 换料周期为1 8 个月) 才能出炉6 0 C o 成品，具体辐照时问由堆芯内中子通 量密度及所期望的钴源比活度决定。 目前这两座核电厂即将生产出成品6 0 C o 。作为实验要求，经历第一个换料周期 后会抽出一根钴棒送到G E 在加州的实验室进行测试。G E 雄心勃勃，在2 0 1 1 年9 月又与E x e l o n 公司宣布一项研究计划，未来用该公司的反应堆生产M o 一9 9 ，这种 放射性同位素经历一次衰变后变成T c 9 9 ，这是医疗诊断成像仪器中所要用到的放 射性同位素。传统上制造M

44、o 一9 9 需要高浓缩铀，这不符合目前国际上防止核扩散 的要求1 3 】。G E 目前正在大力推广他们的6 0 c o 生产组件。 1 2 2 国内研究动态 早在上世纪九十年代，人们已经指出了秦山三期重水堆核电工程提高6 0 C o 产 量的重要性，加拿大方面在谈判阶段特别抹去了6 0 c o 生产；后来国家在做初步设 计工作审查时，再一次提出应该为了以后进行同位素的生产打好基础，并且迅速与 加拿大方面联系要求进行6 0 C o 合作生产，但加拿大方面因为知识产权归属问题婉 言谢绝；但是在中方的不断坚持和不懈努力下，终于由A E C L 作为中间商与M D S N o r d i o n 公司进行了谈判，M D SN o r d i o n 公司提出了许多我们无法接受的条件，如 昂贵的一次性收费、多余的中间产品低价包销等苛刻条件。三次寻求国际合作，但 是垄断的利益驱使，迫使我们走上自主开发的道路，打破垄断，创立我们国家自主 知识产权的6 0 C o 辐射源品牌 1 4 , 1 5 。 为了掌握6 0 C o 生产技术，不再受加拿大在技术方面的制约，早在1 9 9 8 年，上