CN211864500U - 一种从溶解辐照铀靶尾气中提取131i的装置 - Google Patents

Abstract

本公开属于放射性核素制备领域，特别涉及一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，该装置包括：鼓气瓶、进酸料液罐、溶解器、液体吸收柱、洗脱料液罐、阴离子交换树脂柱、蒸馏器、蒸馏器加热器、产品瓶、纯化柱、储气罐；从而形成一套完整的溶解辐照铀靶尾气中提取放射性核素¹³¹I回收装置，降低了溶解辐照铀靶尾气中的¹³¹I含量，从而降低了溶解辐照铀靶尾气中的有害物质比例，有效降低了环境污染，且回收的¹³¹I具有一定的经济价值，从而降低了¹³¹I的生产成本。

Description

一种从溶解辐照铀靶尾气中提取131I的装置

技术领域

本公开属于放射性核素制备领域，特别涉及一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置。

背景技术

^99mTc药物是现代核医学中应用最广泛的放射性诊断药物，该核素一般是由人工放射性核素⁹⁹Mo衰变得到，⁹⁹Mo半衰期为66h。目前全球⁹⁹Mo的主要来源，是通过反应堆辐照铀-235 裂变反应生成⁹⁹Mo，铀靶(²³⁵U)入堆后在热中子的作用下发生裂变反应，²³⁵U反应截面为586b。生成⁹⁹Mo裂变反应方程式为：

²³⁵U(nf)²³⁶U→⁹⁹Mo+¹³⁴Sn+3n

目前大规模生产裂变⁹⁹Mo就是通过复杂的回收工艺从裂变产物中进行提取、纯化⁹⁹Mo，以获得高纯度医用⁹⁹Mo。

²³⁵U在热中子的作用下发生裂变反应，产生的⁹⁹Mo(量仅占裂变产物的6.1％质量百分比) 的同时，还会产生上百种的其它的放射性裂变产物，其中包括产生放射性碘(¹²⁹I、¹³¹I、¹³²I、¹³³I、¹³⁵I)等产物。产生放射性碘主要有¹³¹I的裂变产物中含量为2.84﹪(半衰期8.02天，辐照能量806.9keV，β^-射线)，¹³³I的含量为6.77﹪(半衰期20.8小时，辐照能量1538keV，β^-射线)。产生其它的放射性碘同位素含量很少，半衰期很短，最长的¹³²I仅有2.26小时。

²³⁵U(nf)²³⁶U→¹³¹I+¹⁰¹Y+4n

²³⁵U(nf)²³⁶U→¹³³I+¹⁰⁰Y+3n

在²³⁵U裂变产生的放射性碘，会以固溶的形式存在于靶件²³⁵U的晶格中，碘物质在常温常压下极易升华挥发，随着辐照后靶件的溶解过程中，与其它的裂变气体组成尾气释放出来。

¹³¹I的含量为2.84﹪(半衰期8.02天，辐照能量806.9KeV，β^-射线)，¹³³I的含量为6.77 ﹪(半衰期20.8小时，辐照能量1538KeV，β^-射线)。

¹³¹I可以用反应堆以慢中子轰击¹³⁰Te或在回旋加速器中以氘轰击¹³⁰Te等多种方法制备得到。¹³¹I在医学上和工业上有着重要的用途，它发射的β射线可以用于治疗甲状腺疾病，发射的γ射线可以用于甲状腺、肝、肺等脏器的显像诊断，也可以用于测定肾、甲状腺等脏器的功能。工业上可用于测定油田注水井各油层吸水能力及其变化，以便及时水流分配，保持油田高产、稳产。

因此，在对辐照后的靶件溶解的同时，收集在过程中产生的碘-131，既可以获得有多种需求的放射性核素¹³¹I，还可以减少放射性尾气净化处理流程，使排放得气体达到环保标准。

实用新型内容

(一)实用新型目的

为了克服现有技术的不足，本公开提供了一种能够从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置。

(二)技术方案

一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，该装置包括：鼓气瓶、进酸料液罐、溶解器、液体吸收柱、洗脱料液罐、阴离子交换树脂柱、蒸馏器、蒸馏器加热器、产品瓶、纯化柱、储气罐等。

其中，鼓气瓶分别与进酸料液罐和溶解器通过管道连接；进酸料液罐与溶解器通过管道连接；进酸料液罐上设有进料管道，并在进料管道上设有阀门；溶解器与液体吸收柱通过管道连接；液体吸收柱分别与阴离子交换树脂柱、储气罐和纯化柱通过管道连接；阴离子交换树脂柱与蒸馏器通过管道连接；洗脱料液罐与阴离子交换树脂柱通过管道连接，且洗脱料液罐顶部设有进料管道，并在管道上设有阀门；蒸馏器底部设有蒸馏器加热器；蒸馏器与纯化柱通过管道连接；纯化柱分别与产品瓶、储气罐通过管道连接；储气罐设有排气管道，且产品瓶处于冷阱内。

鼓气瓶内装有高纯气体，高纯气体为99％的惰性气体。

鼓气瓶与溶解器的连接管道深入溶解器底部。

液体吸收柱底部设有筛板，且液体吸收柱内设有碱性液体。

洗脱料液罐内装有洗脱液，洗脱液为碱性液体。

液体吸收柱的个数大于等于1，且当液体吸收柱的个数大于1时，各液体吸收柱之间串联。

液体吸收柱底部设有碱性液体排出口。

鼓气瓶与进酸料液罐和溶解器的连接管道上均设有阀门；进酸料液罐与溶解器的连接管道上设有阀门；溶解器与液体吸收柱的连接管道上设有阀门；液体吸收柱与纯化柱和储气罐的连接管道上均设有阀门；洗脱料液罐与阴离子交换树脂柱的连接管道上设有控制洗脱料液罐加料速度的阀门；储气罐的排气管道上设有阀门。

鼓气瓶和储气瓶上均设有压力表。

碱性液体为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水，pH>10。

(三)有益效果

本公开通过设计一套完整的溶解辐照铀靶尾气中提取放射性核素¹³¹I回收装置，降低了溶解辐照铀靶尾气中的¹³¹I含量，从而降低了溶解辐照铀靶尾气中的有害物质比例，有效降低了环境污染，且回收的¹³¹I具有一定的经济价值，从而降低了¹³¹I的生产成本。

附图说明

图1是本公开的一种从溶解辐照铀靶尾气中¹³¹I的装置示意图；

图2是图1中的液体吸收柱多级情况下的连接示意图；

图3是图1中的液体吸收柱的结构示意图；

图4是图3中的筛板结构示意图；

图5是图1中的阴离子交换树脂结构示意图；

图6是图1中的蒸馏器结构示意图；

图7是图1中的纯化柱结构示意图；

图8是图1中的进酸料液罐结构示意图；

图9是图1中的洗脱料液罐结构示意图；

其中1鼓气瓶；2溶解器；3液体吸收柱；4阴离子交换树脂柱；5蒸馏器；6蒸馏器加热器；7产品瓶；8纯化柱；9储气罐；10、12、13、14、16、17、18、20、21、22、23阀门； 11、24压力表；15洗脱料液罐；19进酸料液罐；25筛板。

具体实施方式

为了更好的介绍本公开的从溶解铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，下面结合具体实施方式进行详细介绍；

裂变⁹⁹Mo的生产，首先是将由²³⁵U制成的靶件送入反应堆进行一定时间辐照后，取出转运到屏蔽热室内，放置到全金属密闭的溶解***中进行溶解，获得²³⁵U靶件溶解液，溶解液在本公开的装置中进行处理，对溶解液中存在的¹³¹I进行收集和纯化。

如图1所示，¹³¹I提取装置由溶解除气部分、多级吸收部分和化学处理部分组成，主要部件由鼓气瓶1、溶解器2、液体吸收柱3、阴离子交换树脂柱4、蒸馏器5、蒸馏器加热器6、产品瓶7、纯化柱8、储气罐9、洗脱料液罐15和进酸料液罐19等组成。溶解液经酸化后产生的含碘气体进入吸收柱中，被其中液体吸收后再进行化学处理获得¹³¹I产品。

其中溶解除气部分包含鼓气瓶1、进酸料液罐19、溶解器2；鼓气瓶1盛装纯度为99％以上的惰性气体，由管道连接进入溶解器2中，连接管道延至溶解器2底部，在靶件溶解时提供气体，并对为硝酸或硫酸等强酸液体的溶解液鼓气进行搅拌，进酸料液罐19通过阀门 20控制加酸量，溶解酸化后，在鼓气配合下将¹³¹I赶出。在此过程中可将99％以上的裂变碘及放射性气体赶出。

其中多级吸收部分包含液体吸收柱3，液体吸收柱3内置吸收¹³¹I的氢氧化钠或氢氧化钾等碱性液体。液体吸收柱3是¹³¹I提取装置的核心部分，根据装置中的处理量可以设计为一级至多级。辐照后铀靶的溶解液经除气后放出来的气体就被导入液体吸收柱3中。

液体吸收柱3的底部加装筛板25，将较大的气泡打碎成细小的气泡，以使碘和溶解时产生的其它的气体更好的吸收。饱和后的碱性液体排出、转移后，液体吸收柱3更换加入新的碱性液体，进行下一次收集。

其中化学处理部分包含阴离子交换树脂柱4，液体吸收柱3的碱性液体吸收饱和后，由热室机械手操作，打开液体吸收柱3底部的管控阀门排出并收集饱和后的碱性液体。

饱和碱性液体转移到处于回收工艺热室中的化学处理部分中，先通过阴离子交换树脂柱 4洗脱，对回收的裂变碘进行提取。洗脱料液罐15通过阀门16控制为氨水等碱性溶液的洗脱液的加入的速度，使99％以上的碘洗脱收集到洗脱液中。

由阴离子交换树脂柱4提取、洗脱后的裂变碘溶液，再转移到蒸馏器5中通过加热，纯化蒸馏出提取洗脱液中的裂变碘，纯化后碘浓集在纯化柱8中，根据所需产品的规格，进行分装制备成碘产品。

采用上述装置，初始所有阀门处于关闭状态，打开阀门18、19向溶解器2中加入酸液溶解辐照后的靶件。在铀靶的溶解过程中，打开阀门23向溶解液中鼓气将溶解铀235产生的放射性气体赶出，打开阀门21、17、12将赶出的气体通过液体吸收柱3，¹³¹I收集在液体吸收柱3中，剩余的气体进入储气罐9中储存。

溶解完成后，关闭阀门21、17，将液体吸收柱3中收集有¹³¹I的吸收液转移到阴离子交换树脂柱4中，进行¹³¹I的初步回收，打开阀门14、16加液¹³¹I解吸，解吸的¹³¹I溶液进入到蒸馏器5中，加热纯化蒸馏¹³¹I。纯化蒸馏出的¹³¹I收集在纯化柱8中，进行产品分装，打开阀门13使加热蒸馏的尾气进入储气罐9中储存。工作完成后关闭所有阀门。

在提取、洗脱、蒸馏纯化过程中产生的尾气，全部收集到储气罐9中储存，检测合格后再进行排放。

显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若对本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其同等技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本公开的举例说明，本公开也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本公开的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本公开的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，该装置包括：鼓气瓶(1)、进酸料液罐(19)、溶解器(2)、液体吸收柱(3)、洗脱料液罐(15)、阴离子交换树脂柱(4)、蒸馏器(5)、蒸馏器加热器(6)、产品瓶(7)、纯化柱(8)、储气罐(9)；

其中，所述鼓气瓶(1)分别与进酸料液罐(19)和溶解器(2)通过管道连接；所述进酸料液罐(19)与溶解器(2)通过管道连接；所述进酸料液罐(19)上设有进料管道，并在进料管道上设有阀门；所述溶解器(2)与液体吸收柱(3)通过管道连接；所述液体吸收柱(3)分别与阴离子交换树脂柱(4)、储气罐(9)和纯化柱(8)通过管道连接；所述阴离子交换树脂柱(4)与蒸馏器(5)通过管道连接；所述洗脱料液罐(15)与阴离子交换树脂柱(4)通过管道连接，且所述洗脱料液罐(15)顶部设有进料管道，并在管道上设有阀门；所述蒸馏器(5)底部设有蒸馏器加热器(6)；所述蒸馏器(5)与纯化柱(8)通过管道连接；所述纯化柱(8)分别与产品瓶(7)、储气罐(9)通过管道连接；所述储气罐(9)设有排气管道，且所述产品瓶(7)处于冷阱内。

2.根据权利要求1所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述鼓气瓶(1)内装有高纯气体，所述高纯气体为99％的惰性气体。

3.根据权利要求1所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述鼓气瓶(1)与溶解器(2)的连接管道深入溶解器(2)底部。

4.根据权利要求1所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述液体吸收柱(3)底部设有筛板(25)，且所述液体吸收柱(3)内设有碱性液体。

5.根据权利要求1所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述洗脱料液罐(15)内装有洗脱液，所述洗脱液为碱性液体。

6.根据权利要求1所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述液体吸收柱(3)的个数大于等于1，且当液体吸收柱(3)的个数大于1时，各液体吸收柱(3)之间串联。

7.根据权利要求1所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述液体吸收柱(3)底部设有碱性液体排出口。

8.根据权利要求1所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述鼓气瓶(1)与进酸料液罐(19)和溶解器(2)的连接管道上均设有阀门；所述进酸料液罐(19)与溶解器(2)的连接管道上设有阀门；所述溶解器(2)与液体吸收柱(3)的连接管道上设有阀门；所述液体吸收柱(3)与纯化柱(8)和储气罐(9)的连接管道上均设有阀门；所述洗脱料液罐(15)与阴离子交换树脂柱(4)的连接管道上设有控制洗脱料液罐(15)加料速度的阀门；所述储气罐(9)的排气管道上设有阀门。

9.根据权利要求1所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述鼓气瓶(1)和储气罐(9)上均设有压力表(11、24)。

10.根据权利要求4、5或7所述的一种从溶解辐照铀靶尾气中提取¹³¹I的装置，其特征在于，所述碱性液体为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水，pH>10。

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