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一種放射性碘-131蒸氣捕集裝置的制造方法

文檔序號:8212035閱讀:811來源:國知局
一種放射性碘-131蒸氣捕集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于放射性同位素制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種放射性碘-131蒸氣捕集
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]由放射性碘-131制成的放射性藥品廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代核醫(yī)學(xué)臨床診斷與治療,放射性碘-131原料的主要生產(chǎn)方式為采用蒸餾的方法從反應(yīng)堆輻照后的二氧化碲中蒸餾提取和從235U的裂片混合液中蒸餾提取。上述的生產(chǎn)方法均是通過加熱將放射性碘-131蒸餾出來,采用稀堿液(一般為濃度小于0.5mol/L的NaOH溶液)吸收,獲得用于生產(chǎn)放射性藥品的原料。目前,主要采用干餾法從反應(yīng)堆輻照后的二氧化碲中蒸餾提取放射性碘-131。
[0003]文獻(xiàn)表明,本發(fā)明提供單位-中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所,及國內(nèi)的中國原子能科學(xué)研究院和中國核動力研究院,均曾經(jīng)在放射性碘-131生產(chǎn)工藝中采用堿吸收的方法處理蒸餾出來的放射性碘-131蒸氣,以獲得醫(yī)用Na131I溶液產(chǎn)品。傳統(tǒng)的方法是,將從活化的二氧化碲中蒸餾出來的放射性碘-131蒸氣(一般用空氣作為載氣)通入裝有稀堿液的吸收瓶底部,載氣中的碘-131通過鼓泡的方式被吸收瓶內(nèi)的稀堿液吸收轉(zhuǎn)化成為Na131I。該生產(chǎn)方式需要將載氣控制在較小的流速下,而且氣泡在稀堿液中的行程較長,才能夠保證獲得大于95%以上的吸碘-131效率。由于國內(nèi)反應(yīng)堆的輻照能力限制和采用現(xiàn)有蒸餾生產(chǎn)裝置的單產(chǎn)能限制,和現(xiàn)有放射性碘-131蒸氣處理技術(shù)需要加入的稀堿液的體積較大(一般大于10mL),因此所獲得的Na131I溶液的濃度往往低于0.2Ci/mL,若要獲得濃度不低于ICi/mL的Na131I溶液,則需要采用同一份稀堿液吸收從多批活化二氧化碲中蒸餾出來的放射性碘-131蒸氣,或?qū)Φ蜐舛鹊腘a131I溶液進(jìn)行濃縮處理,才能獲得濃度達(dá)到或超過ICi/mL的Na131I溶液產(chǎn)品。但是,稀堿液重復(fù)吸收碘_131蒸氣的方法存在載氣中大量氧氣和二氧化碲原料中酸性揮發(fā)性雜質(zhì)對稀堿液中的還原劑(如Na2SO3)和NaOH的消耗,有造成Na131I的化學(xué)純度降低和碘-131蒸氣吸收效率降低的風(fēng)險,而對低濃度的Na131I溶液進(jìn)行濃縮處理存在產(chǎn)品中NaOH濃度超標(biāo)或Na+濃度過高,以及在蒸餾過程中損失Na131I的風(fēng)險。
[0004]其實,現(xiàn)有生產(chǎn)裝置中加入的稀堿液的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于溶解所捕集的放射性碘-131的總量。理論計算表明,即使碘-131蒸餾裝置的單產(chǎn)能達(dá)到10Ci (理論計算其碘的質(zhì)量約為7.8*10_4g),全部溶解所捕集的放射性碘-131所需0.5 mol/L的NaOH溶液的量僅需約
1.2*10_2mL。由于現(xiàn)有的放射性碘-131蒸餾裝置能夠裝入的活化1^02的量較小,特別是在反應(yīng)堆熱中子注量率低于1*1014 n/cm2.s的情況下,放射性碘-131的產(chǎn)額較低,而現(xiàn)有的碘-131蒸氣捕集裝置加入的堿吸收液體積往往大于10mL,導(dǎo)致最終獲得的Na131I溶液產(chǎn)品濃度較低。目前,尚未有國內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)使用這種放射性碘-131捕集裝置進(jìn)行高濃度Na131I溶液生產(chǎn)的實例報道,而現(xiàn)實中迫切需要結(jié)構(gòu)緊湊、操作安全便利的一種生產(chǎn)高濃度Na131I溶液的放射性碘-131蒸氣捕集裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了能夠?qū)崿F(xiàn)高效生產(chǎn)高濃度的醫(yī)用Na131I溶液,并且達(dá)到控制放射性污染風(fēng)險和尾氣達(dá)標(biāo)排放的目的,本發(fā)明提供一種放射性碘-131蒸氣捕集裝置。
[0006]本發(fā)明能夠高效捕集從反應(yīng)堆活化的二氧化碲原料中蒸餾出來的放射性碘-131蒸氣,并將其中約98%的碘-131轉(zhuǎn)化成為濃度大于10Ci/mL的醫(yī)用級Na131I溶液,其余的放射性碘-131蒸氣將被凈化至環(huán)境排放達(dá)標(biāo)。
[0007]實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的一種放射性碘-131蒸氣捕集裝置,其特點(diǎn)是,所述的捕集裝置包括冷阱、溢流槽、堿液瓶、加熱器、氮?dú)馄?、冷凍液貯罐、產(chǎn)品瓶、真空泵,其連接關(guān)系是,所述的冷阱與溢流槽、堿液瓶、加熱器、冷凍液貯罐、產(chǎn)品瓶、真空泵通過管路分別連接。所述的堿液瓶、力口熱器、冷凍液貯罐分別與氮?dú)馄窟B接,產(chǎn)品瓶與真空泵連接。
[0008]所述的冷阱包括U形管、冷凍槽、活性炭吸附柱,其連接關(guān)系是,所述的U形管的一上端與活性炭吸附柱的上端連接,U形管、活性炭吸附柱的上端置于冷凍槽外,下端置于冷凍槽內(nèi)并分別與冷凍槽通過焊接連接,U形管的底部設(shè)置有三通閥I,三通閥I與堿液瓶、產(chǎn)品瓶分別連接。所述的U形管的另一上端外接碘-131蒸餾爐。所述的活性炭吸附柱設(shè)置有三通閥II,三通閥II與真空泵連接。
[0009]所述冷阱的冷凍槽的一側(cè)面設(shè)置有溢流管,溢流管與溢流槽連接,冷凍槽通過底部設(shè)置的兩通閥1、兩通閥II分別與冷凍液貯罐、加熱器連接。
[0010]所述的U形管、冷凍槽、活性炭吸附柱及相連的管道均采用不銹鋼制作。
[0011]本發(fā)明的一種放射性碘-131蒸氣捕集裝置利用了 13112極易被冷卻吸附(單質(zhì)I的升華溫度約為185°C)和與NaOH的反應(yīng)生成水溶性較大的Na131I等化合物,將氣態(tài)的131I2轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的131Γ溶液(其主要化學(xué)態(tài)為Na131I),實現(xiàn)了高濃度Na131I溶液的高效、安全生產(chǎn),其簡要工作原理是:在真空泵提供的動力下,經(jīng)過干燥的載氣(空氣)將蒸餾爐中的放射性碘-131蒸氣載帶,依次緩慢經(jīng)過涂敷稀堿液冷凍層的U形管、活性炭柱,其中的大部分碘-131蒸氣被冷凍層沉積吸附,殘余的極小部分碘-131蒸氣被活性炭柱吸附凈化處理。被沉積吸附在稀堿液冷凍層上的碘-131在凍層融化過程中被轉(zhuǎn)化成高濃度的NamI溶液。
[0012]本發(fā)明采用冷凍方法先在較小內(nèi)徑的U形不銹鋼管(如Φ? 5*100mm)內(nèi)壁上敷上一層厚度約為0.lmm-0.5mm的濃度為0.5mol/L甚至更稀的堿液,此時冷凍層的堿液的總體積約為0.15mL-0.7mL,冷凍層中所含NaOH的量超過全部溶解10Ci放射性碘-131所需量的10倍以上。在保持冷凍條件下讓經(jīng)過純化處理的約200°C的放射性碘-131蒸氣在該堿液冷凍層上冷卻沉積,當(dāng)蒸餾完成后,將冷凍槽內(nèi)的冷卻劑排空,通入加熱的氮?dú)饣蜃匀簧郎刈寜A液冷凍層緩慢融化,沉積在堿液冷凍層上的碘-131在此融化過程中被全部轉(zhuǎn)化成Na131I溶液,收集在U形管底部的產(chǎn)品瓶中,在單產(chǎn)能不低于2Ci的生產(chǎn)裝置上可獲得濃度高于10Ci/mL的Na131I溶液產(chǎn)品。
[0013]本發(fā)明采用冷凍涂敷的方法將少量(總量可低于ImL)的用于吸收轉(zhuǎn)化碘-131蒸氣的稀堿液冷凍在小體積的U形不銹鋼管的內(nèi)表面上,并通過在稀堿液冷凍層融化過程中將吸附的碘-131轉(zhuǎn)化為Na131I溶液,而不是采用碘蒸氣在大量的稀堿液中鼓泡吸收的方法,大幅度減少了實際用于吸收轉(zhuǎn)化碘-131蒸氣的稀堿液體積,顯著提高了獲得Na131I溶液產(chǎn)品的濃度,也不需要采用同一份稀堿液吸收從多批活化二氧化碲中蒸餾出來的放射性碘-131蒸氣,或?qū)Φ蜐舛鹊腘a131I溶液進(jìn)行濃縮處理,實現(xiàn)了傳統(tǒng)方法難以企及的高濃度Na131I溶液產(chǎn)品的高
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