I干餾生產(chǎn)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，具體涉及一種立式Na1311干餾生產(chǎn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]放射性碘-131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和從235U的裂片混合物中提取。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，但醫(yī)療機構(gòu)使用的碘化鈉(Na131I)藥品和碘-131標(biāo)記的藥品的放射性原料主要來自于反應(yīng)堆輻照活化的二氧化碲。從活化的二氧化碲中生產(chǎn)放射性碘-131的方式主要有濕法蒸餾和干法蒸餾兩種。采用濕法蒸餾生產(chǎn)碘-131的流程大致為:用濃的NaOH溶液溶解活化的二氧化碲，再加入適量濃硫酸中和成酸性，再加入適量雙氧水(H2O2)，控制溫度常壓蒸餾，餾出物用稀的NaOH溶液吸收。干餾法生產(chǎn)碘-131的流程大致是:將活化的二氧化碲倒進石英玻璃容器(石英舟)內(nèi)，直接放在加熱器內(nèi)高溫(約750°C)蒸餾，放射性碘-131從熔融狀態(tài)的二氧化碲中蒸發(fā)出來，被載氣帶出加熱器，后被吸收瓶內(nèi)的稀NaOH溶液吸收。由于干餾生產(chǎn)工藝不存在濕法蒸餾生產(chǎn)工藝需用大體積的濃NaOH溶解靶料和用大量的高濃度硫酸中和溶解液，避免了溶解、中和過程的大量放熱需要較長時間冷卻，和在溶解液加入H2O2易出現(xiàn)溶液爆沸而導(dǎo)致溶解液噴入吸收瓶的現(xiàn)象，不易出現(xiàn)131Te沾污產(chǎn)品的現(xiàn)象，干餾生產(chǎn)工藝的工作效率、產(chǎn)品回收率和產(chǎn)品的濃度均明顯優(yōu)于濕法蒸餾工藝，目前濕法蒸餾生產(chǎn)碘-131的工藝已被淘汰。由于從235U的裂片混合物中提取碘-131的工藝比較復(fù)雜，而且產(chǎn)量低、成本高、強放射性廢物量大，該生產(chǎn)方式的經(jīng)濟效益遠低于干餾生產(chǎn)方式。
[0003]文獻表明，我國從20世紀(jì)90年代中期開始了干餾生產(chǎn)碘-131工藝研究，并投入實際應(yīng)用，獲得的碘化鈉(m1-NaI)產(chǎn)品提供國內(nèi)醫(yī)療機構(gòu)使用。除本發(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，曾經(jīng)分別采用干餾生產(chǎn)工藝和濕法蒸餾工藝生產(chǎn)放射性碘-131外，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從事過碘-131干餾生產(chǎn)，建立了生產(chǎn)裝置。目前，公開報道的干餾生產(chǎn)碘-131的裝置均是橫臥式裝置，需要將1^02靶料從輻照靶筒中倒出，裝在石英舟內(nèi)，水平送入爐套的石英管中蒸餾。這種橫臥式裝置需要占據(jù)屏蔽工作箱內(nèi)較多的有效操作空間(注:有效操作空間是指利用工作箱上安裝的劍式機械手能夠安全與方便操作的區(qū)域，一般小于機械手水平方向操作左右偏移30度、垂直方向操作上下偏移15度和縱深約0.5米的空間尺度)；由于受到劍式機械手夾持和轉(zhuǎn)移大體積的和較重的物品的安全操作限制，現(xiàn)有生產(chǎn)裝置使用的石英舟的體積較小(TeO2裝量一般小于100克)，而且爐套內(nèi)的石英管(直徑約50mm)每次只容許放入一支石英舟；當(dāng)需要連續(xù)生產(chǎn)時，必須停機冷卻，需要較長時間將蒸餾爐爐腔內(nèi)的溫度降至200°C以下才能將石英舟取出(否則高溫石英舟內(nèi)的TeO2靶料將會繼續(xù)逸出少量的放射性碘-131，可能對工作箱、設(shè)備和環(huán)境造成污染)，更換新的石英舟重新填裝原料后才能投入下一次生產(chǎn)；而且，目前公開報道的與碘-131蒸餾裝置相連的放射性碘捕集器，均由獨立的堿吸收瓶、活性炭柱、閥門等功能部件通過塑料管或乳膠管連接，而且這些功能部件多為玻璃材質(zhì)的，為了方便的和安全的操作需要將這些部件固定在鐵架臺上，往往需要占據(jù)屏蔽工作箱內(nèi)較多的有效操作空間(一般需要占用2個劍式機械手操作位)；除玻璃材質(zhì)的部件在裝卸和使用過程中已被損壞外，塑料管或乳膠管在長時間高劑量放射性碘-131的Y射線輻照下容易老化開裂，往往導(dǎo)致碘蒸氣泄漏和載氣流速的穩(wěn)定性，而且對沾有放射性碘-131的老化塑料管或乳膠管的更換，以及對失效活性炭等的更換需要更多的時間和較復(fù)雜的操作，增加了工作人員的輻照劑量。綜上所述，現(xiàn)有放射性碘-131的生產(chǎn)裝置存在單產(chǎn)量小(放射性碘-131的產(chǎn)量一般小于5居里/次)、活化的TeO2原料從輻照靶筒中倒入石英舟的過程中易灑落而污染工作場所、傾倒后靶筒內(nèi)粘附的原料不能回收處理、石英舟重復(fù)利用率低(一般為一次性使用)導(dǎo)致產(chǎn)生的放射性固體廢物量大，而且輻照靶筒切割打開之前必須用機械手掉摔靶筒多次，以防止在輻照過程中因靶料散熱不均勻?qū)е虏糠职辛习褰Y(jié)而造成靶料不能順利倒入石英舟，以及放射性碘捕集器體積大、抗輻照性能低、維護維修不便等問題。目前，尚未見國內(nèi)的科研機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)使用該型裝置生產(chǎn)放射性碘-131的實例報道，而現(xiàn)實中迫切需要能夠大批量(如單次產(chǎn)量超過50-100居里)生產(chǎn)放射性碘-131且更節(jié)能環(huán)保的干餾生產(chǎn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的放射性碘-131生產(chǎn)裝置存在單產(chǎn)能小、放射性廢物多、活化的TeO2原料的利用率不夠高、易造成工作場所放射性污染和工作效率較低的不足，能夠?qū)崿F(xiàn)在有效操作空間較小的屏蔽工作箱內(nèi)利用反應(yīng)堆輻照活化的天然二氧化碲(TeO2)高效率生產(chǎn)出符合醫(yī)用要求的放射性碘-131，并且達到大幅度提高單產(chǎn)能和工作效率、控制放射性污染風(fēng)險和放射性固體廢物量最小的目的，本發(fā)明提供一種立式Na131I干餾生產(chǎn)裝置。采用本發(fā)明的生產(chǎn)裝置能夠從反應(yīng)堆輻照的天然二氧化碲(TeO2)原料中獲得滿足醫(yī)用要求的高核純度的放射性Na131I溶液產(chǎn)品。
[0005]本發(fā)明的立式Na131I干餾生產(chǎn)裝置，其特點是:所述的生產(chǎn)裝置包括電機、滑槽、蒸餾爐、碘捕集器、控制器，其連接關(guān)系是，所述的電機與滑槽固定連接，滑槽與蒸餾爐滑動連接，蒸餾爐與碘捕集器通過管路連接。所述的控制器與電機、蒸餾爐、碘捕集器分別電連接。
[0006]所述蒸餾爐包含加熱器、加料臺，加熱器置于加料臺的上方；所述的加熱器為圓柱體形，包括由上到下依次連接的爐套1、爐套I1、冷水套。所述爐套1、爐套II上分別設(shè)置有熱電偶1、熱電偶II，在爐套I與爐套II構(gòu)成的內(nèi)壁分別設(shè)置有石英管、石英玻璃罩，石英管與石英玻璃罩固定連接。在爐套II的側(cè)面設(shè)置有固定連接的連接器，連接器與滑槽滑動連接。所述的石英管與碘捕集器連接。所述的爐套1、爐套I1、熱電偶1、熱電偶II分別與控制器電連接。
[0007]所述的加料臺包括底座、隔熱塊、支架、陶瓷坩堝，在底座上自下而上依次疊放有隔熱塊、支架、陶瓷坩堝，在底座上設(shè)置有密封圈、進氣管，進氣管依次連接有過濾器、進氣閥。所述的底座通過密封圈與冷水套連接。
[0008]所述的碘捕集器包括吸附柱、連接器、產(chǎn)品瓶、堿吸收瓶、真空泵、干燥柱、堿吸收槽、廢液瓶，其中，所述的吸附柱、干燥柱均為圓柱體形，連接器上設(shè)置有凹槽，其連接關(guān)系是，所述的吸附柱、干燥柱分別置于連接器上面的對應(yīng)凹槽內(nèi)，連接器的下部設(shè)置有堿吸收槽，連接器與吸附柱、干燥柱、堿吸收槽之間均通過卡扣連接，連接處均通過硅橡膠墊密封。在連接器內(nèi)設(shè)置有內(nèi)連管、排氣管、外連管，在吸附柱內(nèi)設(shè)置有加熱棒。所述吸附柱與干燥柱之間通過內(nèi)連管連接，吸附柱通過排氣管與真空泵連接，干燥柱與外連管連接。所述的加熱棒、真空泵分別與控制器電連接。
[0009]所述的堿吸收槽為長方體形狀，在堿吸收槽的一側(cè)設(shè)置有倒圓錐體形的堿吸收瓶，堿吸收瓶部分置于堿吸收槽體內(nèi)，在堿吸收槽的另一側(cè)設(shè)置有加料瓶I1、三通閥II，三通閥II通過管道分別與堿吸收槽、加料瓶I1、廢液瓶連接。所述的堿吸收瓶的頂部設(shè)置有碘蒸氣進管，在堿吸收瓶上還設(shè)置有加料瓶1、三通閥1、兩通閥、流量計。所述的三通閥I通過管道與堿吸收瓶、加料瓶1、產(chǎn)品瓶分別連接，堿吸收瓶、兩通閥、流量計、堿吸收槽通過管道依次連接。在堿吸收槽的底部設(shè)置有通孔，真空泵置于通孔內(nèi)，真空泵通過四通閥與排氣管、產(chǎn)品瓶、廢液瓶分別連接；所述碘蒸氣進管與石英管連接。
[0010]本發(fā)明的立式Na131I干餾生產(chǎn)裝置利用了 13tlTe (n，Y ) 131Te ( β _) 131I的核物理反應(yīng)，和碘及其化合物與碲及其化合物的升華溫度的較大差異，通過控制加熱溫度干餾的方法，實現(xiàn)了從反應(yīng)堆輻照后的二氧化碲中大批量生產(chǎn)放射性碘-131產(chǎn)品(其主要化學(xué)態(tài)為Na131I),其簡要工作原理是:用切割機將裝有經(jīng)反應(yīng)堆中子活化的TeO2原料的靶筒(靶筒的材質(zhì)一般為高純鋁和鋯)打開，利用機械手將打開靶筒內(nèi)的原料倒進陶瓷坩堝，或甚至可將粘附有放射性TeO2原料的靶筒(此靶筒的材質(zhì)為鋯合金等耐