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(jī)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(jìn)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(qiáng)放射性廢物量大，該生產(chǎn)方式的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)低于干餾生產(chǎn)方式。
[0003]文獻(xiàn)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(shí)際應(yīng)用，獲得的碘化鈉(m1-NaI)產(chǎn)品提供國內(nèi)醫(yī)療機(jī)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(bào)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(jī)械手能夠安全與方便操作的區(qū)域，一般小于機(jī)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(jī)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(jī)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(bào)道的與碘-131蒸餾裝置相連的放射性碘捕集器，均由獨(dú)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(jī)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(jī)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(hù)維修不便等問題。目前，尚未見國內(nèi)的科研機(jī)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(shí)例報(bào)道，而現(xiàn)實(shí)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(dá)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(xiǎn)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(diǎn)是:所述的生產(chǎn)裝置包括電機(jī)、滑槽、蒸餾爐、碘捕集器、控制器，其連接關(guān)系是，所述的電機(jī)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(jī)、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(jìn)氣管，進(jìn)氣管依次連接有過濾器、進(jìn)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(jìn)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(jì)。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(jì)、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(jìn)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(shí)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(jī)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(jī)械手將打開靶筒內(nèi)的原料倒進(jìn)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