杨红伟，向学琴，胡连生，马俊平，刘 路

(中国原子能科学研究院 同位素研究所，北京 102413)

210Po主要发射5.3 MeV的α粒子，γ辐射分支比很小，半衰期为138 d，衰变到稳定的206Pb。210Po常用于制备高比活度α源、高强度210Po-Be中子源和高功率热源，它可以通过将中子辐照209Bi生成210Bi经过β衰变后获得，其制备方法主要包括湿法、高温化学萃取及高温蒸馏等[1]。

制备210Po常用的辐照靶件有金属铋靶件和Bi2O3靶件两种。靶件的制靶质量关系到提高放射性核素产额、减少放射性核素杂质和确保辐照安全等的重要问题。在相同的辐照条件下，金属铋靶可获得更多的210Po产额及更少的放射性核素杂质，金属铋靶件入堆辐照安全的关键条件是在辐照过程中始终保证靶件的完整性。本文以金属铋为靶材料进行靶件制备研究，经过靶件设计、传热计算及靶件密封性检查，制备靶件并分析靶件的安全性，为后续中国先进研究堆(CARR)辐照金属铋制备210Po提供支持。

1 金属铋靶件设计

1.1 靶件组成

靶件组成为铝筒，内装4个金属铋棒，金属铋棒用铝箔包裹，铝筒一端焊接密封。靶件示意图示于图1，主要参数列于表1。靶材选用高纯铋(99.999%)，主要杂质元素含量列于表2；靶筒选用6061铝合金，主要杂质元素含量列于表3。

图1 靶件示意图

表1 两种靶件主要参数

表2 金属铋主要杂质元素含量

表3 6061铝合金主要杂质元素含量

1.2 210Po产额计算

核反应如下：

(1)

2 核发热计算

2.1 中子注量率

辐照孔道选取CARR堆内热中子注量率偏高的水冷孔道进行靶件辐照的计算，根据孔道中子注量率的分布，取CARR堆芯活性区下-30 cm处为靶件底端的位置，靶件的物理计算结果，利用MCNP程序计算靶件的中子注量率。……