CN109870553A - 一种铀箔溶解实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铀箔溶解实验装置，包括溶解罐和取样器；取样器包括取样活塞、外壳、取样管和取样管控制阀门；取样管连接于外壳内部且与取样管控制阀门控制连接；所述外壳内部与所述取样器内腔密闭连接；所述取样活塞上设置有取样槽；所述取样活塞能够沿所述外壳内部移动以使所述取样槽伸入所述溶解罐取样或使所述取样槽退回所述外壳内部来连通所述取样管。本发明的有益效果如下:本发明的溶解装置在溶解罐密闭的状态下随时取样，避免了实验数据的丢失，不仅适用于铀箔溶解研究，也适用于其它的高温高压下的化学反应的取样实验，在溶解过程中，不用打开溶解罐，可以随时取样检测以监测铀箔溶解的进程，为完成和工艺流程定型提供了条件。

Description

一种铀箔溶解实验装置
技术领域
本发明涉及核化工领域，具体一种铀箔溶解实验装置。
背景技术
99Mo是一种人工放射性核素，半衰期为66h，衰变得到99mTc。99mTc是现代核医学中应用最广泛的同位素，99mTc药物占临床用放射性诊断药物的80％以上。
目前，全球99Mo主要通过从235U裂变产物中提取，核反应：235U(n,f)99Mo。
使用低浓铀靶件与高浓铀靶件生产裂变99Mo的主要区别在于：若生产同样量的99Mo，低浓铀(铀235含量<20％)靶中铀的含量为高浓铀(铀235含量＞93％)靶件的5-6倍。U量的增大给制靶和溶靶工作带来了难题。
低浓铀靶件采用的是铀箔形式的靶件，靶件的溶解是对低浓铀箔纯铀的溶解。在工艺研究中需要随时对铀箔溶解液进行测定实验，以获得铀溶解的反应动力学等数据。纯铀的纯度可达99.995％，密度19.05g/cm3，在空气中极易氧化溶解于酸，对碱性溶液呈惰性，但密度较大，单晶结构常温常压下在酸中的溶解缓慢。铀箔溶解于酸是放热反应，溶解速率与温度、压力和酸度有关，为了提高溶解速率，可通过升高反应温度、增加反应压力、特别是提高溶解液酸的浓度以提高纯铀的溶解反应速率。这需要反复的溶解实验才能获得可靠的条件数据，以保障在溶解过程中安全、快速的达到我们期望的要求。
硝酸对铀的溶解过程中会产生大量的NO2和NO气体，溶解实验也是在高温(100～150℃)和较高压力(2～3atm)下进行，并且铀是放射性物质高温下的挥发会对环境造成放射性污染，所以，铀的溶解是在全密闭的金属容器中进行，溶解过程中严禁开盖取样收集数据。
现有技术中缺乏能够在溶解过程中不开盖取样收集数据的实验装置。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种铀箔溶解实验装置，至少能够实现在不开盖的情况下实现取样收集数据的功能。
本发明的技术方案如下：
一种铀箔溶解实验装置，包括溶解罐和取样器；所述取样器包括取样活塞、外壳、取样管和取样管控制阀门；所述取样管连接于所述外壳内部且与所述取样管控制阀门控制连接；所述外壳内部与所述取样器内腔密闭连接；所述取样活塞上设置有取样槽；所述取样活塞能够沿所述外壳内部移动以使所述取样槽伸入所述溶解罐取样或使所述取样槽退回所述外壳内部来连通所述取样管。
进一步地，上述的铀箔溶解实验装置，所述取样器还包括复位弹簧、限位螺母和外密封螺帽；所述外密封螺帽安装于所述外壳外；所述限位螺母安装于所述取样活塞上；所述复位弹簧两端分别与所述限位螺母和外密封螺帽连接以使所述取样活塞复位；所述取样活塞穿过所述外密封螺帽与手柄连接。
进一步地，上述的铀箔溶解实验装置，所述外壳包括内外壳法兰和外外壳法兰；所述内外壳法兰与所述溶解罐密闭连接成一体；所述内外壳法兰与外外壳法兰密闭连接。
进一步地，上述的铀箔溶解实验装置，所述内外壳法兰与外外壳法兰通过螺栓密闭连接。
进一步地，上述的铀箔溶解实验装置，所述取样活塞上靠近所述取样槽两端的位置分别设置有与所述外壳配合的密封圈。
进一步地，上述的铀箔溶解实验装置，还包括尾气吸收储存罐和用于回收尾气中水蒸气的回流装置；所述溶解罐、回流装置和尾气吸收储存罐依次连接。
进一步地，上述的铀箔溶解实验装置，所述溶解罐内还设置有加热器。
进一步地，上述的铀箔溶解实验装置，所述取样器连接于所述溶解罐下部。
本发明的有益效果如下：
本发明的溶解装置在溶解罐密闭的状态下随时取样，避免了实验数据的丢失，不仅适用于铀箔溶解研究，也适用于其它的高温高压下的化学反应的取样实验，在溶解过程中，不用打开溶解罐，可以随时取样检测以监测铀箔溶解的进程，为完成和工艺流程定型提供了条件。
附图说明
图1为本发明的铀箔溶解实验装置的结构示意图。
图2为本发明的铀箔溶解实验装置的半剖面结构示意图。
图3为本发明中取样器的结构示意图。
图4为取样活塞在B位的示意图。
图5为取样活塞在A位的示意图。
图6为收集样品的示意图。
上述附图中，1、取样器；2、溶解罐；3、溶解罐密封盖；4、回流装置；5、尾气收集管；6、取样活塞；7、取样槽；8、内外壳法兰；9、外外壳法兰；10、复位弹簧；11、外密封螺帽；12、手柄；13、限位螺母；14、密封垫；15、螺栓；16、取样管控制阀门；17、取样管；18、密封圈；19、收集瓶。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供了一种铀箔溶解实验装置，包括溶解罐2和取样器1；所述取样器1包括取样活塞6、外壳、取样管17和取样管控制阀门16；所述取样管17连接于所述外壳内部且与所述取样管控制阀门16控制连接。为便于取样，所述取样器连接于所述溶解罐2下部，溶解罐密封盖3处于密封罐顶部。
如图2和图3所示，所述外壳内部与所述取样器1内腔密闭连接；所述取样活塞6上设置有取样槽7；所述取样活塞6能够沿所述外壳内部移动以使所述取样槽7伸入所述溶解罐2取样或使所述取样槽7退回所述外壳内部来连通所述取样管17。所述取样器1还包括复位弹簧10、限位螺母13和外密封螺帽11；所述外密封螺帽11安装于所述外壳外；所述限位螺母13安装于所述取样活塞6上；所述复位弹簧10两端分别与所述限位螺母13和外密封螺帽11连接以使所述取样活塞6复位；所述取样活塞6穿过所述外密封螺帽11与手柄12连接。
所述外壳包括内外壳法兰8和外外壳法兰9；所述内外壳法兰8与所述溶解罐2密闭连接成一体(本实施例中采用焊接的连接方式)；所述内外壳法兰8与外外壳法兰9密闭连接。所述取样活塞6上靠近所述取样槽7两端的位置分别设置有与所述外壳配合的密封圈18。
取样活塞6***安装在内外壳法兰8内，再外套外外壳法兰9，使用螺栓15将内外壳法兰8与外外壳法兰9密闭连接，然后依次安装上密封垫14、复位弹簧10和弹簧限位螺母13，最后安装上外密封螺帽11和取样活塞6的手柄12。取样活塞6可以在外壳法兰内在密封状态下自由抽动，使其能推进至溶解罐2内进行取样工作。取样活塞6上套装有复位弹簧10，由安装在取样活塞6上限位螺母13固定，在不进行取样工作，取样活塞6的复位弹簧10将取样活塞6复位在与溶解罐2平行的初始密封状态，不会对溶解罐2的容积造成影响。取样活塞6上加工装配有多个耐高温的密封圈18，以保证取样器1的密闭性，尤其是设置在靠近所述取样槽7两端的位置。取样活塞6前部加工有定量的环绕式取样槽7，与取样槽7的初始密封状态位置相对应的内外壳法兰8上焊接有取样管17，由取样管控制阀门16控制取样槽7内试样的排放。
图1中，本发明的铀箔溶解实验装置，还包括尾气吸收储存罐和用于回收尾气中水蒸气的回流装置4；所述溶解罐2、回流装置4和尾气吸收储存罐依次连接。在溶解过程中产生气体由安装在溶解罐2顶部的回流装置4至尾气收集管5排出至尾气吸收储存罐，回流装置4的作用是冷凝以回收加热溶铀过程中产生的水蒸气，以保持溶解液的体积。而尾气吸收储存罐是暂存，在加热溶解过程中产生气体中可能存在的放射性挥发物质，为避免对环境污染，在加热溶解过程中产生的气体全部储存于尾气储存罐中，待溶解反应完成数据收集后，进行吸收净化处理。
本实施例中，溶解罐2由不锈钢材料加工而成。溶解罐2连接有限压单向阀，当溶解罐2内气体压力超过预设值时，自动导通，排出部分气体，保持溶解反应压力，导出的气体经过回流装置4进入气体储存罐。加热器通过热电阻可以控制溶解过程所需的温度，使靶件溶解加速。
本发明的溶解装置在溶解罐2密闭的状态下随时取样，避免了实验数据的丢失，不仅适用于铀箔溶解研究，也适用于其它的高温高压下的化学反应的取样实验，在溶解过程中，不用打开溶解罐2，可以随时取样检测以监测铀箔溶解的进程，为完成和工艺流程定型提供了条件。
在溶解过程中，取样器1不工作时取样活塞6处于A位，取样槽7与溶解罐2内的溶解液密闭隔离，如图2和图5所示。当需要取样时，推进活塞手柄12于B位，将取样活塞6前部的取样槽7推进至溶解罐2内，让溶解液充入取样槽7内，如图4所示。待溶解液充满取样槽7后，拉回取样活塞6，手柄12复位于A位，取样槽7与溶解罐2内的溶解液密闭隔离，将所取样品截留在取样槽7内带出，如图5所示。然后打开取样管控制阀门16，将留取在取样槽7内的样品通过取样管17收集在收集瓶19中，如图6所示。取样时，活塞手柄12推进距离正好将取样活塞6前部推进溶解罐2内，取样槽7探进溶解罐2内1mm，以使溶解液充入取样槽7内。不取样时复位弹簧10会将取样活塞6复位，由外密封螺帽11限位取样活塞6于A位，以防止取样活塞6脱离造成取样器泄漏，取样器1由取样活塞6上多个耐高温的密封圈18密封，以保证取样器1的密闭性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种铀箔溶解实验装置，其特征在于：包括溶解罐和取样器；所述取样器包括取样活塞、外壳、取样管和取样管控制阀门；所述取样管连接于所述外壳内部且与所述取样管控制阀门控制连接；所述外壳内部与所述取样器内腔密闭连接；所述取样活塞上设置有取样槽；所述取样活塞能够沿所述外壳内部移动以使所述取样槽伸入所述溶解罐取样或使所述取样槽退回所述外壳内部来连通所述取样管。
2.如权利要求1所述的铀箔溶解实验装置，其特征在于：所述取样器还包括复位弹簧、限位螺母和外密封螺帽；所述外密封螺帽安装于所述外壳外；所述限位螺母安装于所述取样活塞上；所述复位弹簧两端分别与所述限位螺母和外密封螺帽连接以使所述取样活塞复位；所述取样活塞穿过所述外密封螺帽与手柄连接。
3.如权利要求2所述的铀箔溶解实验装置，其特征在于：所述外壳包括内外壳法兰和外外壳法兰；所述内外壳法兰与所述溶解罐密闭连接成一体；所述内外壳法兰与外外壳法兰密闭连接。
4.如权利要求3所述的铀箔溶解实验装置，其特征在于：所述内外壳法兰与外外壳法兰通过螺栓密闭连接。
5.如权利要求1-4任一所述的铀箔溶解实验装置，其特征在于：所述取样活塞上靠近所述取样槽两端的位置分别设置有与所述外壳配合的密封圈。
6.如权利要求1-4任一所述的铀箔溶解实验装置，其特征在于：还包括尾气吸收储存罐和用于回收尾气中水蒸气的回流装置；所述溶解罐、回流装置和尾气吸收储存罐依次连接。
7.如权利要求1-4任一所述的铀箔溶解实验装置，其特征在于：所述溶解罐内还设置有加热器。
8.如权利要求1-4任一所述的铀箔溶解实验装置，其特征在于：所述取样器连接于所述溶解罐下部。
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