CN104599734A - 卧式放射性碘-131蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卧式放射性碘-131蒸馏装置，所述的蒸馏装置包括台架、蒸馏器、碘捕集器、真空泵、升降台、控制器。所述的蒸馏器置于台架上并与台架固定连接，所述蒸馏器、碘捕集器、真空泵通过管路依次连接，升降台置于蒸馏器的下方，控制器与蒸馏器、真空泵、升降台分别电连接。本发明的装置能够熔化反应堆辐照活化的TeO₂并在其缓慢流动过程中将放射性碘-131高效蒸出，并将蒸馏残渣自动收集到废料瓶中。本发明的装置结构紧凑，放射性固体废物产量较小，能够在不停机条件下连续加料，适用于有效操作空间较小的屏蔽工作箱内的Na¹³¹I大批量干馏生产，操作的稳定性和安全性好。

Description

卧式放射性碘-131蒸馏装置

技术领域

本发明属于放射性同位素制备技术领域，具体涉及一种卧式放射性碘-131蒸馏装置。

背景技术

放射性碘-131的主要生产方式为采用蒸馏的方法从反应堆辐照后的二氧化碲和从²³⁵U的裂片混合物中提取。由放射性碘-131制成的放射性药品广泛应用于现代核医学临床诊断与治疗，医疗机构使用的碘化钠（¹³¹I-NaI）药品和碘-131标记的药品的放射性原料主要来自于反应堆辐照活化的二氧化碲，并主要采用干馏法生产。干馏法生产碘-131的简要流程是：将活化的二氧化碲倒进石英玻璃容器（如石英舟）并放入蒸馏器的石英玻璃管内高温（约750℃）蒸馏，放射性碘-131从熔融状态的二氧化碲中蒸发出来，被载气带出蒸馏器，后被吸收瓶内的稀NaOH溶液吸收。

文献表明，我国从20世纪90年代中期开始了干馏生产碘-131工艺研究，并投入实际应用，获得的Na¹³¹I产品提供国内医疗机构使用。除本发明提供单位-中国工程物理研究院核物理与化学研究所外，国内的中国原子能科学研究院和中国核动力研究院均曾从事过碘-131干馏生产，建立了蒸馏装置。目前，公开报道的干馏生产碘-131的装置均是横卧式装置，需要通过石英舟装载TeO₂靶料水平送入蒸馏器的石英玻璃管中蒸馏。现有的这种生产方式由于受到工作箱配置的剑式机械手夹持和转移大体积的和较重的物品的安全操作限制，所使用的石英舟的体积较小（TeO₂装量一般小于100克），而且每次蒸馏时石英管（直径约60mm）内只容许放入一支石英舟，连续生产时需要较长时间将石英管内的温度降至200℃以下（否则高温时石英舟内的TeO₂靶料将会继续逸出少量的放射性碘-131，可能对工作箱、设备和环境造成污染），才能将石英舟取出，更换新的石英舟重新填装原料后投入下一次生产。这种横卧式碘-131干馏装置存在单产能较小、生产效率较低、放射性固体废物量大且不便贮存管理、较长时间使用后沉积于石英管内壁的TeO₂冷却后与石英舟粘连而影响更换石英舟的操作等问题。目前，尚未有不采用石英舟等容器装载TeO₂靶料进行蒸馏放射性碘-131的蒸馏装置的公开报道。

发明内容

为了克服现有技术中的碘-131干馏装置存在单产能较小、生产效率较低、放射性固体废物量大且不便贮存管理、较长时间使用后沉积于石英管内壁的TeO₂冷却后与石英舟粘连而影响更换石英舟操作的不足，能够实现在有效操作空间较小的屏蔽工作箱内利用反应堆辐照活化的天然二氧化碲（TeO₂）中高效率蒸馏出放射性碘-131，并且达到提高产能和工作效率、控制放射性污染风险和放射性固体废物量最小的目的，本发明提供的一种卧式放射性碘-131蒸馏装置。本发明能够高效地将反应堆活化的二氧化碲（TeO₂）原料中的放射性碘-131蒸馏出来，并自动卸除蒸馏残渣。

实现本发明的技术方案如下：

本发明的卧式放射性碘-131蒸馏装置，其特点是，所述的蒸馏装置包括台架、蒸馏器、碘捕集器、真空泵、升降台、控制器，其连接关系是，所述的蒸馏器置于台架上并与台架固定连接，所述蒸馏器、碘捕集器、真空泵通过管路依次连接，升降台置于蒸馏器的下方，控制器与蒸馏器、真空泵、升降台分别电连接。

所述的蒸馏器为半圆柱体形，蒸馏器包括加热炉及设置于加热炉内的石英炉胆。所述的加热炉的一侧面设置有热电偶，在同侧的石英炉胆的顶部设置有进料口，在另一侧的底部设置有出料口，侧面设置有排气管。所述的排气管与碘捕集器连接。所述进料口上设置有磨口塞，磨口塞通过进气管依次连接有阀门、过滤器。所述出料口的下端设置有废料瓶，废料瓶置于升降台上。所述的热电偶、加热炉分别与控制器电连接。所述的加热炉与台架的水平面之间设置有夹角。

所述的石英炉胆为半圆柱体形的石英玻璃管，在石英炉胆腔内的底平面上设置的贮料皿、回廊、出料口依次连接，贮料皿与进料口对应设置。

所述的加热炉与台架的水平面之间设置的夹角的范围为10度~30度。

本发明的卧式放射性碘-131蒸馏装置利用了¹³⁰Te(n,γ)¹³¹Te (β^-)¹³¹I的核物理反应，和碘及其化合物与碲及其化合物的升华温度的较大差异，通过控制加热温度干馏的方法，实现了从反应堆辐照后的二氧化碲中大批量蒸馏用于医用Na¹³¹I溶液产品生产的放射性碘-131，其简要工作原理是：用切割机将装有活化TeO₂原料的靶筒打开，利用机械手将打开靶筒内的原料通过漏斗倒进石英炉胆内的贮料皿，然后装上磨口塞，打开控制器，在一定负压条件下加热蒸馏（蒸馏温度约为750℃），升华温度较低的放射性碘-131在熔融的TeO₂从贮料皿经回廊向出料口方向缓慢流动的过程中被蒸馏出来，随载气定向流经碘捕集器处理。

本发明中利用半圆柱体形的大直径石英玻璃管（直径可达300mm以上）作为加热炉的炉胆，不采用石英舟，将加热炉以一定的角度倾斜安装，通过漏斗直接将靶筒内的TeO₂原料倒入炉胆内实施放射性碘-131蒸馏，单次装料量可数倍于传统卧式蒸馏方式，而且可以在不停机状态下连续装料，显著提高了产能和工作效率，避免了使用石英舟所致的放射性固体废物量大且不便贮存管理、较长时间使用后沉积于水平石英管底部的TeO₂冷却后与石英舟粘连而影响更换石英舟的操作等问题。而现实中迫切需要能够大批量（如单次产量超过50居里）生产放射性碘-131而且更环保的蒸馏装置。

本发明不需要使用石英舟承载活化的TeO₂原料，而是将原料直接倒入加热炉蒸馏，没有石英舟这类放射性固体废物产生，TeO₂原料的装载量较大提高；不需停机冷却更换石英舟，可在不停机状态下连续加料，较大提高了工作效率；可自动卸除蒸馏残渣，并且将将蒸馏后的二氧化碲残渣收集到易于密封的废料瓶或废弃的靶筒中贮存，能够大量减少放射性固体废物量，有利于废料的安全贮存和进一步减小放射性固体废物体积。

本发明的卧式放射性碘-131蒸馏装置可以实现从反应堆辐照的天然二氧化碲中高效（蒸馏效率高于95%）蒸馏出放射性碘-131，克服了现有蒸馏装置单产能小、工作效率较低、放射性固体废物多且不便贮存管理、较长时间使用后沉积于水平石英管内壁的TeO₂冷却后与石英舟粘连而影响更换石英舟的操作等不足，较大提高了生产效能，减轻了生产人员的劳动强度。本发明的装置结构紧凑，适用于有效操作空间较小的屏蔽工作箱内的Na¹³¹I大批量干馏生产，操作的稳定性和安全性好。

附图说明

图1为本发明的卧式放射性碘-131蒸馏装置的结构框图；

图2为本发明中的蒸馏器的结构示意图；

图3为本发明中的石英炉胆底部的结构示意图；

图中：1.台架    2.蒸馏器     3.碘捕集器     4.真空泵     5.升降台     6.控制器     7.阀门     8.过滤器     9.废料瓶     10.热电偶     11.加热炉     12.石英炉胆     13.进料口     14.磨口塞     15.进气管     16.回廊     17.出料口      18.排气管     19.贮料皿。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

图1为本发明的卧式放射性碘-131蒸馏装置的结构框图，图2为本发明中的蒸馏器的结构示意图，图3为本发明中的石英炉胆底部的结构示意图。在图1~图3中，本发明的卧式放射性碘-131蒸馏装置，包括台架1、蒸馏器2、碘捕集器3、真空泵4、升降台5、控制器6，其连接关系是，所述的蒸馏器2置于台架1上并与台架1固定连接，所述蒸馏器2、碘捕集器3、真空泵4通过管路依次连接，升降台5置于蒸馏器2的下方，控制器6与蒸馏器2、真空泵4、升降台5分别电连接。如图1所示。

所述的蒸馏器2为半圆柱体形，蒸馏器2包括加热炉11及设置于加热炉11内的石英炉胆12。所述的加热炉11的一侧面设置有热电偶10，在同侧的石英炉胆12的顶部设置有进料口13，在另一侧的底部设置有出料口17，侧面设置有排气管18。所述的排气管18与碘捕集器3连接。所述进料口13上设置有磨口塞14，磨口塞14通过进气管15依次连接有阀门7、过滤器8。所述出料口17的下端设置有废料瓶9，废料瓶9置于升降台5上。所述的热电偶10、加热炉11分别与控制器6电连接。所述的加热炉11与台架1的水平面之间设置有夹角。如图2所示。

所述的石英炉胆12为半圆柱体形的石英玻璃管，在石英炉胆12腔内的底平面上设置的贮料皿19、回廊16、出料口17依次连接，贮料皿19与进料口13对应设置。如图3所示。

本实施例中，所述的加热炉11与台架1的水平面之间的夹角设置为10度。

本实施例中，所述的碘捕集器3一般包括通过管路依次连接的碱吸收瓶Ⅰ、碱吸收瓶Ⅱ、活性炭吸附柱，其中，碱吸收瓶Ⅰ还与本实施例中蒸馏器2的排气管18连接，活性炭吸附柱与本实施例中的真空泵4连接。

本发明的工作流程如下，利用机械手将打开靶筒内的TeO₂原料通过一漏斗从进料口13倒入石英炉胆12内的贮料皿19，取下漏斗并装上磨口塞14，控制器6按照设定的升温程序控制加热炉11对TeO₂原料加热，并在约750℃保持约60min，熔融的TeO₂从位置稍高的贮料皿19开始沿回廊16缓慢地向位置稍低的出料口17流动，在此流动的过程中可使高于95%的放射性碘-131从TeO₂原料中蒸馏出来，并在载气（一般为空气）的载带下被碘捕集器3捕集。蒸馏完成后，控制器6指令加热炉11停止加热，并在热电偶10测得的加热炉11腔温度低于200℃后，控制升降台5限位下降运行，然后利用机械手将废料瓶9取出，盖上盖子并通过其它工具转移到指定场所存放。

根据生产的实际需要，可以对蒸馏器2内石英炉胆12的倾斜度和回廊16的长度和高度等参数做适当调整。当需要用废弃的靶筒收集蒸馏残渣时，可以将废靶筒放置在广口的废料瓶9内的中央，再将废料瓶9安装在出料口17下，保持石英炉胆12的密封性，而熔融的蒸馏残渣可装入处于出料口17正下方的废靶筒内。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，加热炉与台架的水平面之间的夹角设置为20度。

实施例3

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，加热炉与台架的水平面之间的夹角设置为30度。

Claims (4)

1.卧式放射性碘-131蒸馏装置，其特征是：所述的蒸馏装置包括台架(1)、蒸馏器(2)、碘捕集器(3)、真空泵(4)、升降台(5)、控制器(6)，其连接关系是，所述的蒸馏器(2)置于台架(1)上并与台架(1)固定连接，所述蒸馏器(2)、碘捕集器(3)、真空泵(4)通过管路依次连接，升降台(5)置于蒸馏器(2)的下方，控制器(6)与蒸馏器(2)、真空泵(4)、升降台(5)分别电连接。

2.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其特征是：所述的蒸馏器（2）为半圆柱体形，蒸馏器（2）包括加热炉(11)及设置于加热炉(11)内的石英炉胆(12)；所述的加热炉(11) 的一侧面设置有热电偶(10)，在同侧的石英炉胆(12)的顶部设置有进料口(13)，在另一侧的底部设置有出料口(17)，侧面设置有排气管(18)；所述的排气管(18)与碘捕集器(3)连接；所述进料口(13)上设置有磨口塞(14)，磨口塞(14)通过进气管(15)依次连接有阀门(7)、过滤器(8)；所述出料口(17)的下端设置有废料瓶(9)，废料瓶(9)置于升降台(5)上；所述的热电偶(10)、加热炉(11)分别与控制器(6)电连接；所述的加热炉(11)与台架(1)的水平面之间设置有一夹角。

3.根据权利要求2所述的蒸馏装置，其特征是：所述的石英炉胆(12)为半圆柱体形的石英玻璃管，在石英炉胆(12)腔内的底平面上设置的贮料皿(19)、回廊(16)、出料口(17)依次连接；贮料皿(19)与进料口(13)对应设置。

4.根据权利要求2所述的蒸馏装置，其特征是：所述的加热炉(11)与台架(1)的水平面之间设置的夹角的范围为10度~30度。