CN117779123B - 一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，属于放射性核素分离提纯技术领域。至少包括电解反应装置；控制阀A和控制阀B；控制阀A具有一个主支端口N和多个分支端口A；控制阀B具有一个主支端口M和多个分支端口B；主支端口N与电解反应装置的液口一连通；主支端口M与电解反应装置的液口二连通；多个分支管路，每个分支管路连通有一个介质容器，且介质容器用于承载电解反应不同阶段下所需的电解液或溶液。实现电解反应不同阶段的电解液或溶液的供给，从而满足放射性核素分离的需求；确保各电解液或溶液有序且可控的进行输送，以降低放射性核素的失控风险，提高放射性核素分离提纯工艺的安全性。

Description

一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统

技术领域

本发明属于放射性核素分离提纯技术领域，涉及保证电化学法分离提纯放射性核素中各电解液或溶液有序介入的技术，具体涉及一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统。

背景技术

放射性核素是指具有放射性特性的同位素，它们在核反应中释放出放射性粒子以及能量。这种特殊的性质使放射性核素在核能利用、核武器开发和放射性药物等领域具有重要的应用价值。因此，放射性核素的分离提纯技术在科学研究和生产实践中具有重要的意义。

放射性核素的分离技术是指从混合样品中将目标放射性核素提取出来的一种技术。常用的分离方法包括离子交换法、溶剂萃取法、萃取色谱法、沉淀法、膜分离法和电化学法等。其中，电化学法是通过放射性核素离子在电场作用下向阴极或者阳极移动，进而在电极表面发生氧化还原反应，沉积在电极表面，实现与其他核素杂质的分离。

电解池通常作为某一阶段下电解反应的反应容器使用，但对于放射性核素进行提取时，其电解反应具有多个不同的阶段，以保证放射性核素获取的放射性核纯度，由此就需要在每个阶段注入不同的电解液或溶液，而现有技术中的电解池无法满足需求，且，放射性核素本身就具备放射性，若人工介入操作，会造成风险的提升。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，至少包括：

电解反应装置；

控制阀A和控制阀B；

其中，所述控制阀A具有一个主支端口N和多个分支端口A，且所述主支端口N与所述分支端口A导通；

所述控制阀B具有一个主支端口M和多个分支端口B，且所述主支端口M与所述分支端口B导通；

其中，所述主支端口N与所述电解反应装置的液口一连通；

所述主支端口M与所述电解反应装置的液口二连通；

动力结构，所述动力结构与所述控制阀A或控制阀B连通；

多个分支管路，每个所述分支管路连通有一个介质容器，且所述介质容器用于承载电解反应不同阶段下所需的电解液或溶液；

每个所述分支管路的一端与每个分支端口A连接，以及每个所述分支管路的另一端与每个分支端口B连通；

且，每个所述分支管路与所述电解反应装置构成独立的电解液动态循环回路。

优选地，每个所述分支管路具有：

连通一段和连通二段；

其中，所述连通一段具有：

连接端口一和连接端口二，所述连接端口一与所述分支端口A连通，所述连接端口二与介质容器连通；

所述连通二段具有：

连接端口三和连接端口四，所述连接端口三与介质容器连通，所述连接端口四与分支端口B连通；

其中，所述连接端口二位于所述介质容器的瓶口位置，以及所述连接端口三位于所述介质容器的瓶底位置。

优选地，所述动力结构具有输送策略，以调控电解液或溶液的循环路径；

所述输送策略至少包括：

促使电解液或溶液沿第一方向循环流动；

促使电解液或溶液沿第二方向循环流动；

且，所述第一方向和所述第二方向相反。

优选地，所述输送策略于电解反应所处阶段启动；

其中，在电解反应某一阶段初始时，所述动力结构促使所述电解液或溶液沿第一方向循环流动，所述电解液或溶液的流动路径为：

介质容器至连通二段至控制阀B至电解反应装置至控制阀A至连通一段至介质容器；

在电解反应某一阶段结束时，所述动力结构促使所述电解液或溶液沿第二方向循环流动，所述电解液或溶液的流动路径为：

连通一段至控制阀A至电解反应装置至控制阀B至连通二段至介质容器；

且，每个所述介质容器承载的电解液或溶液均按照前述的输送策略独立循环。

优选地，多个所述分支管路至少包括：

原料管路，连通承载有放射性核素电解液的原料瓶；

和/或，第一纯化管路，连通承载纯化溶液的第一纯化瓶；

和/或，第二纯化管路，连通承载纯化溶液的第二纯化瓶；

和/或，收集管路，连通有承载盐酸溶液的盐酸瓶；

和/或，废液管路，连通有废液瓶，且用于各介质容器以及电解反应装置的废液、各分支管路的残留液的收集；

和/或，供液管路，连通有承载各介质容器对应的电解液或溶液的供液瓶，且将其输送至各介质容器。

优选地，所述控制阀A和控制阀B具有：

调控策略，所述调控策略至少用于：

将所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述废液瓶连通；

将所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述供液瓶连通。

优选地，所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述废液瓶连通包括：

将所述控制阀A与所述废液管路连通的分支端口A打开，以及将所述控制阀B与所述第一纯化管路或第二纯化管路连通的分支端口B打开；

所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述供液瓶连通包括：

将所述控制阀B与所述供液管路连通的分支端口B打开，以及将所述控制阀A与所述第一纯化管路或第二纯化管路连通的分支端口A打开。

优选地，所述电解反应装置至少包括：

反应容器，所述反应容器呈管状；

且，所述反应容器的内部至少形成一反应腔室；

其中，所述反应腔室的内壁面作为阴极；

阳极，可置于所述反应腔室内；

其中，电解液在所述反应腔室内发生电解反应，且放射性核素吸附于所述阴极。

优选地，所述阳极至少具有：

一阳极发生面；

其中，所述阳极发生面全部暴露于所述反应腔室内；

以及，所述阴极至少具有：

一阴极发生面；

其中，所述阴极发生面的辐射区域至少覆盖全部的阳极发生面；

且，所述阳极发生面和所述阴极发生面相对设置，两者之间形成用于所述电解液动态循环的电解通道。

优选地，所述阳极发生面的面积为S1，所述阴极发生面的面积为S2：

且，S1与S2满足：S1=S2×K，K的取值范围是：0.1至0.5。

优选地，所述电解通道的间隙为L，且，L的取值范围为：2至10mm。

本发明提供一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，本发明的有益效果体现在：

其一，实现电解反应不同阶段的电解液或溶液的供给，从而满足放射性核素分离的需求；

其二，确保各电解液或溶液有序且可控的进行输送，以降低放射性核素的失控风险，提高放射性核素分离提纯工艺的安全性；

其三，电解液或溶液以动态且闭环的形式循环输送，以确保其混合度在有效电解区域处于饱和状态，进而提高放射性核素分离提纯的效率。

附图说明

图1为本发明提出的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统的连接示意图；

图2为本发明提出的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统第一方向示意图；

图3为本发明提出的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统第二方向示意图；

图4为本发明提出的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统中电解反应装置的立体图；

图5为图4所示结构的透视图；

图6为图5所示结构的侧视图。

附图标记说明：

1、电解反应装置；101、液口一；102、液口二；103、反应腔室；104、阳极发生面；105、阴极发生面；2、控制阀A；201、主支端口N；202、分支端口A；3、控制阀B；301、主支端口M；302、分支端口B；4、介质容器；5、分支管路；501、连通一段；5011、连接端口一；5012、连接端口二；502、连通二段；5021、连接端口三；5022、连接端口四；6、动力结构；701、原料管路；702、第一纯化管路；703、第二纯化管路；704、收集管路；705、废液管路；706、供液管路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图6所示，本发明提供的具体实施例如下：

如图1至图3所示，本发明第一个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，至少包括：

电解反应装置1；

控制阀A2和控制阀B3；

其中，所述控制阀A2具有一个主支端口N201和多个分支端口A202，且所述主支端口N201与所述分支端口A202导通；

所述控制阀B3具有一个主支端口M301和多个分支端口B302，且所述主支端口M301与所述分支端口B302导通；

其中，所述主支端口N201与所述电解反应装置1的液口一101连通；

所述主支端口M301与所述电解反应装置1的液口二102连通；

动力结构6，所述动力结构6与所述控制阀A2或控制阀B3连通；

多个分支管路5，每个所述分支管路5连通有一个介质容器4，且所述介质容器4用于承载电解反应不同阶段下所需的电解液或溶液；

每个所述分支管路5的一端与每个分支端口A202连接，以及每个所述分支管路5的另一端与每个分支端口B302连通；

且，每个所述分支管路5与所述电解反应装置1构成独立的电解液动态循环回路。

在本实施例中，电解反应装置1用于提供电解反应各阶段的反应空间，为了保证每个阶段所需的电解液或溶液能够在正确时间节点下进入到反应空间，本申请对各电解液或溶液的输送管路进行了优化。

其中，具有控制一部和控制二部，即控制阀A2和控制阀B3，其控制逻辑在于，使得每个分支管路5均能够与电解反应装置1连通，且，每个分支管路5在输送电解液或溶液时呈独立状态。即在某一阶段内，控制阀A2和控制阀B3将此阶段对应的分支管路5与电解反应装置1连通，使得此阶段所需的电解液或溶液进入电解反应装置1内发生电解反应或化学反应。对应地，在下一阶段内，控制阀A2和控制阀B3将下一阶段对应的分支管路5与电解反应装置1连通，使得此阶段的电解液或溶液进入到电解反应装置1内。其余阶段与前述步骤相同，在此不再赘述。

其中，控制阀A2和控制阀B3可采用手动或电动控制的形式，以使主支端口N201与目标分支端口A202导通，以及使主支端口M301与目标分支端口B302导通。

可见，上述调控过程使得各阶段下的电解液或溶液独立的输送至电解反应装置1以供反应，由此使得每个阶段能够有序且可控的进行。

在上述基础上，本申请进一步地限定，电解液或溶液在其对应地分支管路5以动态循环的形式进行输送，且构成闭环回路的形式，设置此结构的原因在于：

其一，现有技术中的电解反应装置1提供静态的反应空间，即电解液或溶液呈现静态的形式进行电解反应，此形式使得有效电解区域，及靠近阴极阳极附近的区域，其含有的电解液或溶液完成反应后会继续占据有效电解区域，由此导致其余区域的电解液或溶液难以快速的进行电解反应，从而导致电解反应效率的降低，当本申请以动态循环的形式输送电解液或溶液，会使得有效电解区域的电解液或溶液不断的重新混合并进行反应，从而提高电解效率；

其二，由于期望获取的放射性核素具有一定的放射性，因此本申请需要考量到安全性的问题，当电解液或溶液以闭环的形式进行反应，能够在一定程度上降低放射性核素的失控而带来的风险。

综上所述，本申请提供的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，至少具备：

其一，实现电解反应不同阶段的电解液或溶液的供给，从而满足放射性核素分离的需求；

其二，确保各电解液或溶液有序且可控的进行输送，以降低放射性核素的失控风险，提高放射性核素分离提纯工艺的安全性；

其三，电解液或溶液以动态且闭环的形式循环输送，以确保其混合度在有效电解区域处于饱和状态，进而提高放射性核素分离提纯的效率。

本发明第二个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在第一个实施例的基础上，每个所述分支管路5具有：

连通一段501和连通二段502；

其中，所述连通一段501具有：

连接端口一5011和连接端口二5012，所述连接端口一5011与所述分支端口A202连通，所述连接端口二5012与介质容器4连通；

所述连通二段502具有：

连接端口三5021和连接端口四5022，所述连接端口三5021与介质容器4连通，所述连接端口四5022与分支端口B302连通；

其中，所述连接端口二5012位于所述介质容器4的瓶口位置，以及所述连接端口三5021位于所述介质容器4的瓶底位置。

在本实施例中，对分支管路5进行了具体限定。

其中，连通一段501和连通二段502作为介质容器4与控制阀A2和控制阀B3的连接构造，其用于电解液或溶液由介质容器4输送至电解反应装置1，或将电解反应装置1内的电解液或溶液输回至介质容器4内，由此构成其闭环的循环回路。

在上述基础上，进一步地限定连接端口二5012的位置位于介质容器4的瓶口位置，原因在于，由于连通一段501作为电解液或溶液的回输管路，其应该避免介质发生回流，由此当其满足前述设置位置时，能够保证电解液或溶液仅能沿着期望路径输送，从而避免介质回流。

对于连接端口三5021，其位于介质容器4的瓶底位置，原因在于：

其一，电解液或溶液由瓶底被输送，并由瓶口被回输，能够保证介质进一步地混合，从而提高介质的混合程度，确保电解反应或化学反应的彻底；

其二，留存在介质容器4内的电解液或溶液的液体压力能够避免输送的回流，从而保证介质按照期望的路径被输送。

本发明第三个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在上一实施例的基础上，所述动力结构6具有输送策略，以调控电解液或溶液的循环路径；

所述输送策略至少包括：

促使电解液或溶液沿第一方向循环流动；

促使电解液或溶液沿第二方向循环流动；

且，所述第一方向和所述第二方向相反。

在本实施例中，动力结构6承载电解液或溶液的输送功能，其可以为蠕动泵的形式。

在此基础上，其具有输送策略，原因在于，当此阶段的电解反应或化学反应完成后，需要确保其对应的电解液或溶液退回至介质容器4内，从而开始下一阶段所对应电解液或溶液的输送。

由此，第一方向可为逆时针，此时各个阶段下的介质按照此方向被输送至电解反应装置1内进行反应。而第二方向可以为顺时针，前述的介质按照此方向流回至其对应的介质容器4内。

上述过程使得每个阶段的所需介质即具备供给反应的流动路径，也具备不进行反应时退回的流动路径，进而实现对同一电解反应装置1输送不同种类的电解液或溶液。

另外，动力结构6的布置形式有以下两种：

其一，动力结构6配置在控制阀B3与电解反应装置1之间，由此实现电解液或溶液的输送。但是，若动力结构6采用常规泵体，会让电解液或溶液在此段的输送路径增加，从而导致残留量的增加；

其二，动力结构6可以配置在各分支管路5，此时动力结构6采用蠕动泵的形式，当需要对应的电解液或溶液输送时，只需要将对应的分支管路的连通二段502装配在蠕动泵上即可，由此减少电解液或溶液的残留量。

本发明第四个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在上一实施例的基础上，所述输送策略于电解反应所处阶段启动；

其中，在电解反应某一阶段初始时，所述动力结构6促使所述电解液或溶液沿第一方向循环流动，所述电解液或溶液的流动路径为：

介质容器4至连通二段502至控制阀B3至电解反应装置1至控制阀A2至连通一段501至介质容器4；

在电解反应某一阶段结束时，所述动力结构6促使所述电解液或溶液沿第二方向循环流动，所述电解液或溶液的流动路径为：

连通一段501至控制阀A2至电解反应装置1至控制阀B3至连通二段502至介质容器4；

且，每个所述介质容器4承载的电解液或溶液均按照前述的输送策略独立循环。

在本实施例中，考量到电解反应的每个阶段具备不同的时间节点，尤其是在阶段初始时和阶段结束时，需要对电解液或溶液的流动路径进行规划，以确保下一阶段的介质能够有序介入。

由此，在初始时，至少需要确保介质能够按照介质容器4至连通二段502至控制阀B3至电解反应装置1至控制阀A2至连通一段501至介质容器4的流动路径输送，从而在此时构成介质的闭环路径。在结束阶段，至少需要确保介质能够按照连通一段501至控制阀A2至电解反应装置1至控制阀B3至连通二段502至介质容器4的流动路径输送，以保障回退路径的有序。

本发明第五个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在上一实施例的基础上，多个所述分支管路5至少包括：

原料管路701，连通承载有放射性核素电解液的原料瓶；

第一纯化管路702，连通承载纯化溶液的第一纯化瓶；

第二纯化管路703，连通承载纯化溶液的第二纯化瓶；

收集管路704，连通有承载盐酸溶液的盐酸瓶；

废液管路705，连通有废液瓶，且用于各介质容器4以及电解反应装置1的废液、各分支管路5的残留液的收集；

供液管路706，连通有承载各介质容器4对应的电解液或溶液的供液瓶，且将其输送至各介质容器4。

在本实施例中，分支管路5可以按照电解需求增加或减少，且其所连通的介质容器4所承载的介质管路也可按需进行调整，在此不再赘述。

本发明第六个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在上一实施例的基础上，所述控制阀A2和控制阀B3具有：

调控策略，所述调控策略至少用于：

将所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述废液瓶连通；

将所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述供液瓶连通。

在本实施例中，调控策略的增加在于：

其一，保证介质容器4所残留的废液，以及各个管路的残留液能够被收集，从而避免废液或残留液对新鲜介质造成污染，以及回收的废液或残留液也可继续进行电解，以充分利用其价值；

其二，保证介质容器4内的电解液或溶液能够进行补给，即减少人工的操作，以避免介质的污染，且保证人身安全。

本发明第七个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在上一实施例的基础上，所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述废液瓶连通包括：

将所述控制阀A2与所述废液管路705连通的分支端口A202打开，以及将所述控制阀B3与所述第一纯化管路702或第二纯化管路703连通的分支端口B302打开；

所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述供液瓶连通包括：

将所述控制阀B3与所述供液管路706连通的分支端口B302打开，以及将所述控制阀A2与所述第一纯化管路702或第二纯化管路703连通的分支端口A202打开。

在本实施例中，对调控策略如何实现给出了具体限定。

其中，可通过打开控制阀A2或控制阀B3的对应阀门，实现分支管路5的快速切换和连通，进而降低工序的冗杂程度，实现快速且可控的控制过程。

如图4至图6所示，本发明第八个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在上一实施例的基础上，所述电解反应装置1至少包括：

反应容器，所述反应容器呈管状；

且，所述反应容器的内部至少形成一反应腔室103；

其中，所述反应腔室103的内壁面作为阴极；

阳极，可置于所述反应腔室103内；

其中，电解液在所述反应腔室103内发生电解反应，且放射性核素吸附于所述阴极。

在本实施例中，反应容器的反应腔室103的内壁面构成阴极，阳极可置于反应腔室103，即阴极内。且，反应容器呈现管状，由此使得阴极围合在阳极的周围，以提高电解反应的发生面积，从而提高电解反应的效率和质量。其中，可根据获取放射性核素的不同，选择阴极和阳极为不同材料，例如，阴极可为铂管，阳极可为铂柱，铂柱可插入在铂管内以构成电解结构。

本发明第九个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在上一实施例的基础上，所述阳极至少具有：

一阳极发生面104；

其中，所述阳极发生面104全部暴露于所述反应腔室103内；

以及，所述阴极至少具有：

一阴极发生面105；

其中，所述阴极发生面105的辐射区域至少覆盖全部的阳极发生面104；

且，所述阳极发生面104和所述阴极发生面105相对设置，两者之间形成用于所述电解液动态循环的电解通道，所述电解通道的间隙为L，且，L的取值范围为：2至10mm。

在本实施例中，阳极形成有阳极发生面104，以及阴极形成有阴极发生面105。

且，阳极发生面104和阴极发生面105相对设置，优选地，阴极发生面105围合在阳极发生面104的四周。由于本申请允许电解液以动态循环的形式进行电解，虽然可通过增加循环次数来提高获取放射性核素的量，但是，若循环次数过多，会导致电解反应的周期增加，从而增加操作风险。

基于此，本申请期望在缩短电解反应周期的基础上，提高单次循环所获取的放射性核素的量。因此，阴极发生面105的面积与放射性核素的获取量呈正相关，在反应容器体积一定的基础上，通过使得阴极发生面105呈包围的形态与阳极发生面104形成关联，可在一定程度上提高单次循环时放射性核素的获取量，进而提高电解反应的效率。

此外，阳极发生面104的长度方向、阴极发生面105的长度方向与电解液的流动方向一致，以增加电解液的电解行程，进而提高电解效率。

以及，电解通道的长度方向与电解液的流动方向一致，以保证电解液在流动过程中与阳极发生面104和阴极发生面105充分接触，进而保证电解的效率。

本发明第十个实施例提出了一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，且在上一实施例的基础上，所述阳极发生面104的面积为S1，所述阴极发生面105的面积为S2：

且，S1与S2满足：S1=S2×K，K的取值范围是：0.1至0.5。

在本实施例中，如前所述，由于阳极发生面104所辐射的区域为有效的电解区域，因此，当阴极发生面105足够覆盖阳极发生面104时，能够保证较为全面的获取到有效电解区域内的放射性核素，从而提高放射性核素的获取量。

优选地，当S1与S2满足：S1=S2×K，K的取值范围是：0.1至0.5时，能够在一定程度上确保阴极发生面105全面覆盖有效电解区域，从而保证电解效率。

本发明还提供一种具体实施例，以用于锶钇分离纯化。具体包括六通阀A；六通阀B；电解池；蠕动泵；直流电源；原料瓶；纯化瓶a；纯化瓶b；废液瓶；盐酸瓶；供液瓶。

具体地，六通阀A和六通阀B的主体由PEEK制成，阀芯为PCTFE，无金属接触电解液，具有较高的抗化学腐蚀性。每个六通阀有六个出口和一个进口。当旋转阀门至某一出口时，进口与此出口连通，与其他出口不连通。当然，进口也可以当出口使用，此时出口就变成了进口。

分离纯化系统中，阀门A为一进六出，进口与电解池的上端相连，出口与六个瓶相连，均使用聚四氟乙烯管连接，聚四氟乙烯管伸到每个瓶的瓶口位置。阀门B为六进一出，六个进口与六个瓶相连，但此时的聚四氟乙烯管伸入到瓶子底部。出口与电解池下端相连，管路中包含一段硅胶管，用于蠕动泵输送液体。

电解循环过程1：通过切换六通阀A和六通阀B，可实现循环回路的切换。

例如，当六通阀A和六通阀B上的旋钮同时切换至A1和B1时，原料瓶与电解池连通。当开启蠕动泵逆时针旋转，原料瓶中的料液经聚四氟乙烯管从六通阀B的进口B1进，从六通阀B的出口出，经过蠕动泵，到达电解池，在电解池中从下至上充满电解池，然后从电解池顶端出，再进入六通阀A的进口，从六通阀A的出口A1出，最后流回原料瓶。由于原料瓶中的料液体积（90 mL）远大于电解池的容积（5 mL），因此，电解过程中会一直开启蠕动泵，让料液在回路中循环。

循环过程中，向电解池施加一定电压，电解池中开始发生反应，料液中的⁹⁰Y会持续沉积在阴极表面，同时产生氢气，氢气随着料液进入原料瓶，并通过无菌滤膜排出体系。当电解3小时后，95%的⁹⁰Y会沉积在阴极表面，同时有3.5‰的Sr和3.5‰的⁹⁰Sr沉积在阴极表面。在不断电的情况下，让蠕动泵顺时针旋转，电解池和管路中的料液会全部流回到原料瓶中，然后关闭蠕动泵，撤掉电压。此时95%的⁹⁰Y、3.5‰的Sr和3.5‰的⁹⁰Sr保留在电解池中的阴极表面上。

电解循环过程2：同时切换六通阀至A2和B2，此时电解池与装有非放射性硝酸锶的纯化瓶a相连通。开启蠕动泵逆时针旋转，让电解液在电解池中循环，然后施加与上一步反方向的电压，持续1 min，使阴极表面的Y、Sr和⁹⁰Sr全部溶解在硝酸锶溶液中。然后改变电压方向，持续电解。当电解3小时后，95%×95%的⁹⁰Y再一次沉积在阴极表面，3.5‰的Sr和3.5‰×3.5‰的⁹⁰Sr也会沉积在阴极表面。在不断电的情况下，让蠕动泵顺时针旋转，电解池和管路中的电解液会全部流回到纯化瓶a中，然后关闭蠕动泵，撤掉电压。此时95%×95%的⁹⁰Y、3.5‰的Sr和3.5‰×3.5‰的⁹⁰Sr保留在电解池中的阴极表面上。

电解循环过程3：同时切换六通阀至A3和B3，此时电解池与装有硝酸缓冲溶液的纯化瓶b相连通。开启蠕动泵逆时针旋转，让电解液在电解池中循环，然后施加与上一步反方向的电压，持续1 min，使阴极表面的Y、Sr和⁹⁰Sr全部溶解在硝酸缓冲溶液中。然后改变电压方向，持续电解。当电解3小时后，93%×93%×95%的⁹⁰Y再一次沉积在阴极表面，3.5‰×1.6%的Sr和3.5‰×3.5‰×1.6%的⁹⁰Sr也会沉积在阴极表面。在不断电的情况下，让蠕动泵顺时针旋转，电解池和管路中的电解液会全部流回到纯化瓶b中，然后关闭蠕动泵，撤掉电压。此时93%×93%×95%的⁹⁰Y、3.5‰×1.6%的Sr和3.5‰×3.5‰×1.6%的⁹⁰Sr保留在电解池中的阴极表面上。

⁹⁰Y的收集：同时切换六通阀至A4和B4，此时电解池与盐酸瓶相连通。开启蠕动泵逆时针旋转，让盐酸（5 mL）在电解池中循环，然后施加与上一步反方向的电压，持续10 s，使阴极表面的Y、Sr和⁹⁰Sr全部溶解在盐酸溶液中。让蠕动泵顺时针旋转，电解池和管路中的电解液会全部流回到盐酸瓶中，然后关闭蠕动泵。盐酸瓶中此时含有93%×93%×95%的⁹⁰Y，以⁹⁰YCl₃形式存在。有3.5‰×1.6%的Sr和3.5‰×3.5‰×1.6%的⁹⁰Sr存在，也以氯化物的形式存在。

原料中⁹⁰Sr总活度为1 Ci，比活度为20 Ci/g。在衰变平衡时，原料中有42.75 mg非放射性Sr、7.25 mg ⁹⁰Sr和1.85 ug ⁹⁰Y。经过以上步骤分离纯化后，最后进入盐酸溶液中的⁹⁰Y约为822 mCi，⁹⁰Sr约为0.2 uCi，非放射性Sr约为2.8 ug。此时⁹⁰Sr和⁹⁰Y的活度比为2.5×10^-7，满足药典要求。

分离纯化后，需要求将纯化瓶a中的溶液排进废液瓶时，只需要求将六通阀A的旋钮切换至A5，将六通阀B的旋钮切换至B2，开启蠕动泵逆时针旋转，纯化瓶a中的溶液将会经过电解池排放至废液瓶中，当纯化瓶a中的溶液排完之后，停止蠕动泵，将六通阀B的旋钮切换至B5。开启蠕动泵，顺时针旋转，使电解池和管路系统中的残留液全部排进废液瓶。

同理，可将纯化瓶b中的溶液排进废液瓶。具体操作如下：将六通阀A的旋钮切换至A5，将六通阀B的旋钮切换至B3，开启蠕动泵逆时针旋转，纯化瓶b中的溶液将会经过电解池排放至废液瓶中当纯化瓶b中的溶液排完之后，停止蠕动泵，将六通阀B的旋钮切换至B5。开启蠕动泵，顺时针旋转，使电解池和管路系统中的残留液全部排进废液瓶。

进液操作：每次分离纯化后，将纯化瓶b中的溶液排进废液瓶后，还需要加入新的硝酸缓冲溶液。具体操作如下：将六通阀A的旋钮切换至A3，将六通阀B的旋钮切换至B6，开启蠕动泵逆时针旋转，供液瓶中硝酸缓冲溶液会经过电解池进入纯化瓶b，供液瓶中液体全部排完后，停止蠕动泵，将六通阀B的旋钮切换至B3。开启蠕动泵，顺时针旋转，使电解池和管路系统中的硝酸缓冲溶液全部进入纯化瓶b。

纯化瓶a中的硝酸锶溶液也可通过以上步骤实现供料，具体操作如下：将六通阀A的旋钮切换至A2，将六通阀B的旋钮切换至B6，开启蠕动泵逆时针旋转，供液瓶中硝酸锶会经过电解池进入纯化瓶a，供液瓶中液体全部排完后，停止蠕动泵，将六通阀B的旋钮切换至B2。开启蠕动泵，顺时针旋转，使电解池和管路系统中的硝酸锶全部进入纯化瓶a。

通过以上操作，可实现锶钇的分离和纯化。原料瓶、纯化瓶可放置在屏蔽体内，远离操作人员。每次生产过程中，操作人员只需搬动两个六通阀的阀门，后期也可将六通阀改为电动控制阀，通过电脑控制。操作人员需手动控制蠕动泵，后期也可更换远程控制的蠕动泵。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如：“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A~B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，至少包括：

电解反应装置；

控制阀A和控制阀B；

其中，所述控制阀A具有一个主支端口N和多个分支端口A，且所述主支端口N与所述分支端口A导通；

所述控制阀B具有一个主支端口M和多个分支端口B，且所述主支端口M与所述分支端口B导通；

其中，所述主支端口N与所述电解反应装置的液口一连通；

所述主支端口M与所述电解反应装置的液口二连通；

动力结构，所述动力结构与所述控制阀A或控制阀B连通；

多个分支管路，每个所述分支管路连通有一个介质容器，且所述介质容器用于承载电解反应不同阶段下所需的电解液或溶液；

每个所述分支管路的一端与每个分支端口A连接，以及每个所述分支管路的另一端与每个分支端口B连通；

且，每个所述分支管路与所述电解反应装置构成独立的电解液动态循环回路。

2.根据权利要求1所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，每个所述分支管路具有：

连通一段和连通二段；

其中，所述连通一段具有：

连接端口一和连接端口二，所述连接端口一与所述分支端口A连通，所述连接端口二与介质容器连通；

所述连通二段具有：

连接端口三和连接端口四，所述连接端口三与介质容器连通，所述连接端口四与分支端口B连通；

其中，所述连接端口二位于所述介质容器的瓶口位置，以及所述连接端口三位于所述介质容器的瓶底位置。

3.根据权利要求2所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，所述动力结构具有输送策略，以调控电解液或溶液的循环路径；

所述输送策略至少包括：

促使电解液或溶液沿第一方向循环流动；

促使电解液或溶液沿第二方向循环流动；

且，所述第一方向和所述第二方向相反。

4.根据权利要求3所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，所述输送策略于电解反应所处阶段启动；

其中，在电解反应某一阶段初始时，所述动力结构促使所述电解液或溶液沿第一方向循环流动，所述电解液或溶液的流动路径为：

介质容器至连通二段至控制阀B至电解反应装置至控制阀A至连通一段至介质容器；

在电解反应某一阶段结束时，所述动力结构促使所述电解液或溶液沿第二方向循环流动，所述电解液或溶液的流动路径为：

连通一段至控制阀A至电解反应装置至控制阀B至连通二段至介质容器；

且，每个所述介质容器承载的电解液或溶液均按照前述的输送策略独立循环。

5.根据权利要求1或2所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，多个所述分支管路至少包括：

原料管路，连通承载有放射性核素电解液的原料瓶；

和/或，第一纯化管路，连通承载纯化溶液的第一纯化瓶；

和/或，第二纯化管路，连通承载纯化溶液的第二纯化瓶；

和/或，收集管路，连通有承载盐酸溶液的盐酸瓶；

和/或，废液管路，连通有废液瓶，且用于各介质容器以及电解反应装置的废液、各分支管路的残留液的收集；

和/或，供液管路，连通有承载各介质容器对应的电解液或溶液的供液瓶，且将其输送至各介质容器。

6.根据权利要求5所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，所述控制阀A和控制阀B具有：

调控策略，所述调控策略至少用于：

将所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述废液瓶连通；

将所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述供液瓶连通。

7.根据权利要求6所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于：

所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述废液瓶连通包括：

将所述控制阀A与所述废液管路连通的分支端口A打开，以及将所述控制阀B与所述第一纯化管路或第二纯化管路连通的分支端口B打开；

所述第一纯化瓶或所述第二纯化瓶与所述供液瓶连通包括：

将所述控制阀B与所述供液管路连通的分支端口B打开，以及将所述控制阀A与所述第一纯化管路或第二纯化管路连通的分支端口A打开。

8.根据权利要求1或2所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，所述电解反应装置至少包括：

反应容器，所述反应容器呈管状；

且，所述反应容器的内部至少形成一反应腔室；

其中，所述反应腔室的内壁面作为阴极；

阳极，可置于所述反应腔室内；

其中，电解液在所述反应腔室内发生电解反应，且放射性核素吸附于所述阴极。

9.根据权利要求8所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，所述阳极至少具有：

一阳极发生面；

其中，所述阳极发生面全部暴露于所述反应腔室内；

以及，所述阴极至少具有：

一阴极发生面；

其中，所述阴极发生面的辐射区域至少覆盖全部的阳极发生面；

且，所述阳极发生面和所述阴极发生面相对设置，两者之间形成用于所述电解液动态循环的电解通道。

10.根据权利要求9所述的电化学法分离提纯放射性核素的流控系统，其特征在于，所述电解通道的间隙为L，且，L的取值范围为：2至10mm。