專利名稱：用于放射性Kr-Xe分離的低溫冷阱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于核素分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于放射性Kr-Xe分離的低溫冷阱裝置。
背景技術(shù)：
為提高Kr (氪)、Xe (氙)以及其子體Rb (銣)、Cs (銫)等核素相關(guān)核數(shù)據(jù)的測量精度，首先必須生產(chǎn)、分離出高純度的核素。其裂變產(chǎn)物衰變鏈如下所示Br — Kr — Rb — SrI — Xe — Cs — Ba惰性氣體Kr、Xe的化學(xué)性質(zhì)相近，相應(yīng)的子體Rb和Cs、Sr和鋇各自屬于同族元素化學(xué)性質(zhì)也比較接近，因此涉及Kr、Xe衰變鏈中核素的分離可集中在Kr、Xe的物理分離上。目前Kr、Xe分離多采用吸附方法，吸附劑最常用的是活性炭，因活性炭具有較大的吸附表面，故吸附容量較大；且Kr和Xe在活性炭上的吸附親和力差別亦較大。其吸附行為符合Freundlich半經(jīng)驗公式(1)γ ^xpn⑴其中，V為單位重量吸附劑所吸附的Kr、Xe的量，P為分壓，K為吸附常數(shù)。Kr、Xe 的吸附溫度為_190°C，解吸溫度Kr為-80°C，Xe為0°C。用此方法獲得的Kr、Xe的放化純?yōu)?9%，對于多數(shù)放化工作而言達(dá)不到要求。除吸附劑除活性炭外，還可用5A分子篩。5A分子篩的分子式為 Na4Ca4 (AlO2) 12(Si02)12 ·27Η20，是由Linde空氣產(chǎn)品公司實用新型的。5Α相當(dāng)于^的孔徑， 在較低溫度下可以吸附Kr、Xe以及其它氣體。此外，Kr、Xe在分析工作中常采用氣_固色譜法進(jìn)行分離，此法將活性炭裝在一根圓柱內(nèi)作為固定相，通過Kr、Xe在固定相吸附的梯度進(jìn)行分離。根據(jù)操作方法可分為沖洗法、迎頭法和頂替法。以吸附法為核心的Kr、Xe分離技術(shù)存在的不足之處在于(1)吸附和解析屬于慢過程，以5A分子篩為例，載氣流速多在lOOmL/min以下，解析速度達(dá)5min ；⑵吸附量有限， 38g活性炭的吸附量僅為IOmL標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的Kr、Xe ;(3)吸附裝置制備復(fù)雜，核心吸附劑易受雜質(zhì)影響而降低分離效果；(4)分離系數(shù)較低。以普通色譜方法為核心的Kr、Xe分離技術(shù)除吸附量達(dá)不到要求外，分離過程的影響因素較多，如實際柱長、柱溫、載氣流速、氣體分壓等等，另外，Kr、Xe中含有的雜質(zhì)如水、 氮?dú)庖约把趸铩Cl等均會毒化活性炭而影響分離效果。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型的目的是提供一種用于放射性Kr-Xe分離的低溫冷阱裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、重復(fù)性好、分離系數(shù)較高，且不易受到損壞或雜質(zhì)影響。為達(dá)到以上目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是包括一個密封的低溫產(chǎn)生容器和設(shè)在該低溫產(chǎn)生容器內(nèi)的工作容器，低溫產(chǎn)生容器通過外接的液氮容器使其和工作容器之間充有用于產(chǎn)生低溫的液氮和氮?dú)獾幕旌衔?，低溫產(chǎn)生容器內(nèi)設(shè)有加熱部件。進(jìn)一步，所述加熱部件可以為纏繞在工作容器外圍的電阻絲。進(jìn)一步，低溫產(chǎn)生容器上設(shè)有第一壓力表和第一溫度顯示器，工作容器上設(shè)有第二壓力表和第二溫度顯示器。進(jìn)一步，工作容器上設(shè)有進(jìn)口管線和出口管線，并且進(jìn)口管線和出口管線均密封地伸出到低溫產(chǎn)生容器的外部。再進(jìn)一步，進(jìn)口管線并聯(lián)有氮?dú)獯祾吖芫€，氮?dú)獯祾吖芫€與氮?dú)馄窟B接。更進(jìn)一步，低溫產(chǎn)生容器的頂部設(shè)有帶調(diào)節(jié)閥門的氮?dú)鈮毫φ{(diào)節(jié)管線。進(jìn)一步，工作容器和液氮容器的上方均設(shè)有帶排空閥門的排空管。 進(jìn)一步，該裝置還包括下一級低溫冷阱裝置。本實用新型的有益效果在于采用本實用新型提供的裝置分離放射性Kr-Xe，不僅能夠避免所得核素化學(xué)性質(zhì)相近帶來的分離困難，而且裝置的構(gòu)造簡單，操作簡單，重復(fù)性較好，分離系數(shù)高，不易受到損壞或雜質(zhì)的影響。

圖1是本實用新型提供的用于放射性Kr-Xe分離的低溫冷阱裝置的示意圖；圖2是采用本實用新型提供的低溫冷阱裝置分離所得138Cs的、譜圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步描述。在說明本實用新型提供的低溫冷阱裝置之前，首先說明本實用新型裝置的分離原理。常壓下，Kr的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)分別為-156. 6°C和-152. 9°C，Xe的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)為_112°C 和-107. 1°C，二者熔、沸點(diǎn)雖有較大差別，但實際由于氣液轉(zhuǎn)化導(dǎo)致氣壓變化不易控制。而不同溫度下Kr、Xe的飽和蒸汽壓也有較大差異，如表1所示。表 1
溫度/K(°c)Kr的飽和蒸汽壓(Pa)Xe的飽和蒸汽壓(Pa)
權(quán)利要求1.用于放射性Kr-Xe分離的低溫冷阱裝置，其特征在于，包括一個密封的低溫產(chǎn)生容器(1)和設(shè)在該低溫產(chǎn)生容器(1)內(nèi)的工作容器O)，低溫產(chǎn)生容器(1)通過外接的液氮容器(1 使其和工作容器( 之間充有用于產(chǎn)生低溫的液氮和氮?dú)獾幕旌衔?，低溫產(chǎn)生容器(I)內(nèi)設(shè)有加熱部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述加熱部件為纏繞在工作容器(2)外圍的電阻絲(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，低溫產(chǎn)生容器(1)上設(shè)有第一壓力表(II)和第一溫度顯示器(12)，工作容器( 上設(shè)有第二壓力表(1 和第二溫度顯示器(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，工作容器(2)上設(shè)有進(jìn)口管線(5)和出口管線(6)，并且進(jìn)口管線(5)和出口管線(6)均密封地伸出到低溫產(chǎn)生容器(1)的外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，進(jìn)口管線(5)并聯(lián)有氮?dú)獯祾吖芫€(7)，氮?dú)獯祾吖芫€(7)與氮?dú)馄?8)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，低溫產(chǎn)生容器(1)的頂部設(shè)有帶調(diào)節(jié)閥門(9)的氮?dú)鈮毫φ{(diào)節(jié)管線(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，工作容器(2)和液氮容器(13)的上方均設(shè)有帶排空閥門的排空管(14)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括下一級低溫冷阱裝置。
專利摘要本實用新型涉及一種用于放射性Kr-Xe分離的低溫冷阱裝置，包括一個密封的低溫產(chǎn)生容器(1)和設(shè)在該低溫產(chǎn)生容器(1)內(nèi)的工作容器(2)，低溫產(chǎn)生容器(1)通過外接的液氮容器(13)使其和工作容器(2)之間充有用于產(chǎn)生低溫的液氮和氮?dú)獾幕旌衔?，低溫產(chǎn)生容器(1)內(nèi)設(shè)有加熱部件。采用本實用新型提供的裝置分離放射性Kr-Xe，所得的核素不僅避免化學(xué)性質(zhì)相近帶來的分離困難，而且裝置的構(gòu)造簡單，操作簡單，重復(fù)性較好，不易受到損壞或雜質(zhì)的影響。
文檔編號B01D8/00GK202315387SQ20112047616
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者葉宏生, 夏文, 徐利軍, 林敏 , 陳云東, 陳克勝 申請人:中國原子能科學(xué)研究院