專利名稱：從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)用放射性核素生產(chǎn)技術(shù)，具體涉及一種從均勻性水 溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
鍶-89 (89Sr)用于治療癌骨轉(zhuǎn)移鎮(zhèn)痛效果很好，3-4mci "Sr(以 "SrCl2形式)可使癌骨轉(zhuǎn)移引起的骨疼痛明顯緩解3 6個(gè)月，有效率 可達(dá)65~76%，具有很大臨床應(yīng)用價(jià)值。
89Sr的半衰期為50.5天，而9QSr的半衰期為29年，9QSr屬極毒 放射性核素，在人體內(nèi)將造成長(zhǎng)期的輻射損傷，因此要求醫(yī)用89Sr 產(chǎn)品中的9GSr的含量必須少于89Sr放射性的10—6。由于89Sr的半衰期 為50.5天，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，"Sr與^Sr的比值將增高，因此一般控制 9QSr的放射性為89Sr的10—7。 89Sr產(chǎn)品的核純度要求除89Sr夕卜，其他 雜質(zhì)核素的放射性小于^Sr放射性的10'5。除^Sr外，其他放射性雜 質(zhì)比較容易分離除去，因此只要嚴(yán)格控制9QSr的含量，"SrCl2的核純 度要求是不難達(dá)到要求的。
9QKr通常利用熱中子反應(yīng)堆通過(guò)88Sr(n，r) 89Sr反應(yīng)或利用快中子 反應(yīng)堆通過(guò)89Y(n，p)89Sr反應(yīng)生產(chǎn)得到。利用熱中子反應(yīng)堆生產(chǎn)89Sr， 其反應(yīng)切面很小(5.8mb)，產(chǎn)量低，當(dāng)輻照天然靶時(shí)還同時(shí)生成半衰 期為65.2天的85Sr， 85Sr發(fā)射Y -射線(￡「0.5141^￥)，與89Sr為同一 元素，化學(xué)上很難分離，而利用濃縮"Sr靶，成本很高。利用快中子 反應(yīng)堆生產(chǎn)的"Sr純度高，但由于核反應(yīng)截面更小(小于lmb)，產(chǎn)量 更低，并且許多國(guó)家沒(méi)有快中子反應(yīng)堆，利用此法生產(chǎn)是不現(xiàn)實(shí)的。 因此尋求89Sr的生產(chǎn)新方法是很有意義的。235U、 233U或239Pu的裂變反應(yīng)截面高達(dá)600 800b，而89Sr的裂 變產(chǎn)額高達(dá)4.88%，因此利用裂變法生產(chǎn)89Sr，其效率超過(guò)常規(guī)法1000 倍，其經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的。但裂變法生產(chǎn)"Sr的同時(shí)將生成極毒 的9()Sr同位素，因此研究利用235U、 233U或239Pu裂變反應(yīng)生產(chǎn)含9GSr 量極低符合醫(yī)用標(biāo)準(zhǔn)的89Sr將產(chǎn)生很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
D. Yu.Chuvilin和J.D.Meister等曾提出用以1102804溶液為核燃 料的均勻性水溶液堆生產(chǎn)89Sr的方法。該方法是反應(yīng)堆運(yùn)行20分鐘 后，使氣回路中的89Kr的量達(dá)到平衡，然后停止反應(yīng)堆運(yùn)行，將氣 回路中的混合氣體抽氣到第一個(gè)延遲管線，在其間通行IO分鐘使其 9QKr衰變?yōu)?QSr，混合氣體進(jìn)第二個(gè)延遲管線，在其間也通行10分 鐘使89Kr衰變?yōu)?9Sr。此方法為間斷生產(chǎn)^Sr的方法，其產(chǎn)量低，無(wú) 實(shí)際生產(chǎn)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提取效率高、可大規(guī)模進(jìn)行工業(yè)化生 產(chǎn)的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89的方法及設(shè) 備。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下 一種從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路
中提取醫(yī)用鍶-89的方法，該方法從氣體回路引出一個(gè)加壓氣體旁路， 氣體旁路由前后兩段組成，前段為^Kr衰變段，在此段^Kr衰變成 9QSr，并被管壁吸附或被前置過(guò)濾器過(guò)濾；后段為89Sr提取段，在此 段89Kr衰變成89Sr并被管壁吸附或被后置過(guò)濾器過(guò)濾，后段的89Sr 用HN03解吸后，通過(guò)化學(xué)分離純化得到醫(yī)用"SrCl2產(chǎn)品。
如上所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89 的方法，其中，加壓氣體旁路的氣體壓力為10~30個(gè)大氣壓。如上所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89 的方法，其中，解吸所用的HNO3的濃度為0.1-0.3mol/L。
如上所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89 的方法，其中，所述的化學(xué)分離純化方法如下首先通過(guò)磷酸鋯柱去 掉Cs-137，然后通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱吸附，再用lmol/L的HCl分 離純化"Sr，去掉Ce， La等鑭素元素，再經(jīng)過(guò)第二根陽(yáng)離子交換樹(shù) 脂柱，用2mol/L的NH4AC分離Sr和Ba，即得到醫(yī)用"SrCl2產(chǎn)品。
一種從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89的設(shè) 備，包括由與氣體回路連通的兩段盤(pán)管組成的氣體加壓旁路，前段盤(pán) 管為9QKr衰變段，后段盤(pán)管為89Sr提取段；前段盤(pán)管與氣體回路之 間設(shè)有預(yù)置過(guò)濾器和氣泵，前段盤(pán)管前端還連接有HN03貯存罐；前 段盤(pán)管與后段盤(pán)管之間設(shè)有前置過(guò)濾器和HN03貯存罐，前置過(guò)濾器 與后段盤(pán)管之間設(shè)有9QSr淋洗液收集罐，后段盤(pán)管后端連接有后置過(guò) 濾器和^Sr淋洗液收集罐。
如上所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89 的設(shè)備，其中，所述的盤(pán)管為304L或316L不銹鋼管，管內(nèi)徑為 30mm 40mm，管壁為2.0mm 3.0mm，盤(pán)管直徑為70cm 90cm，盤(pán) 管管距為3mm 6mm。
如上所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89 的設(shè)備，其中，加壓氣體旁路前端還設(shè)有氣水分離器。
如上所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89
的設(shè)備，其中，加壓氣體旁路的盤(pán)管管壁處于負(fù)電壓狀態(tài)，其負(fù)電壓 為10國(guó)20V。
本發(fā)明在均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路上增設(shè)加壓旁路，采用將旁路加壓到10-30個(gè)大氣壓，增大旁路氣體流量，從而^Sr的產(chǎn)量 為常壓法的5.3-7.7倍，另外通過(guò)將氣體旁路管壁施以負(fù)電壓，增大 ^Sr的附壁率，減少wSr穿透過(guò)前置過(guò)濾器的量，從而保證從氣體旁 路后端提取的"Sr產(chǎn)品中的^Sr含量低于10—6。本發(fā)明Sr-89純度可 滿足醫(yī)用要求(即Asr-90/Asr-89<10—6)，純化回收率可達(dá)70%，最后 總回收率可達(dá)56%。


圖1為從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89的系 統(tǒng)原理圖。
圖中，l.氫氧復(fù)合器2.預(yù)熱器3.除滴器4.氮?dú)廪D(zhuǎn)化器5.噴 淋器6.堆芯容器7.補(bǔ)酸容器8.水泵9.預(yù)置過(guò)濾器10.氣泵 ll.前段盤(pán)管(^Kr衰變段)12.前置過(guò)濾器13.WSr淋洗液收集罐 14.HN03貯存罐15.HN03貯存罐16.后段盤(pán)管(89Sr提取段)17. 后置過(guò)濾器18."Sr淋洗液收集罐19.背壓閥
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。 本發(fā)明是在均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路上增設(shè)了一個(gè)加壓 氣體旁路，此氣體旁路由預(yù)置過(guò)濾器、抽氣泵、^Kr衰變段和前置過(guò) 濾器、"Sr提取段和后置過(guò)濾器及背壓閥等組成，反應(yīng)堆連續(xù)運(yùn)行的 同時(shí)連續(xù)分離提取"Sr，并且通過(guò)對(duì)氣體旁路加壓，增加氣體旁路氣 流份額，從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)用"Sr大規(guī)模提取生產(chǎn)。
利用均勻性水溶液核反應(yīng)堆的氣體旁路提取89Sr的原理為均勻 性水溶液核反應(yīng)堆以23511 (或23311、 239Pu)的硝酸鹽溶液或硫酸鹽溶 液為核燃料，在均勻性水溶液核反應(yīng)堆運(yùn)行時(shí)，23511 (或2331;、 239Pu)裂變產(chǎn)生放射性85Kr、 87Kr、 88Kr、 89Kr、 90Kr、 91Kr、 92Kr、 95Kr和放 射性131Xe、 133Xe、 135Xe、 137Xe、 138Xe、 139Xe、 140Xe、 141Xe等惰性 氣體，并進(jìn)入均勻性水溶液核反應(yīng)堆的氣體回路，放射性氪和氙衰變 的子體中有89Sr、 9°Sr、 91Sr、 92Sr、 95S!^137CS、 138CS/138Ba、 139Cs、 140Ba/14()La、 i"Ce等放射性核素，其中91Sr、 92Sr、 95Sr和138Cs/138Ba， ^Ba/^La的半衰期較短，可以不考慮，半衰期較長(zhǎng)的只有89Sr、 9QSr 和^Cs、 14°Ba/14()La、 "'Ce等。從均勻性水溶液核反應(yīng)堆的氣體主回 路提取純化醫(yī)用的^Sr必須除去^Sr、 137Cs、 14GBa/14()La， 141Ce等放 射性雜質(zhì)，137Cs和141Ce與89Sr的化學(xué)性質(zhì)差別大，用化學(xué)分離方法 分離較容易，^Ba/"OLa的化學(xué)性質(zhì)與"Sr相似，化學(xué)法有一定難度， 但還是可以分離的。而9QSr與89Sr為同一元素，化學(xué)法是很難分離的， 但他們的母體89Kr的半衰期為190.7秒，9QKr的半衰期為32.2秒，利 用他們母體半衰期差別較大可以進(jìn)行物理分離，即將氣體主回路中的 89Kr、 9QKr等混和裂變氣體流經(jīng)到另一個(gè)氣體旁路的前段讓9GKr衰變 到89Sr產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中9QSr可接受的水平，然后將剩下的89Kr流經(jīng)氣體 旁路的后段讓剩余的89Kr衰變成89Sr而獲得89Sr，然后經(jīng)化學(xué)分離純 化去掉其他放射性雜質(zhì)而得到滿足醫(yī)學(xué)要求的^SrCl2產(chǎn)品。
利用均勻性水溶液核反應(yīng)堆的加壓氣體旁路物理分離89Sr的純 度計(jì)算和產(chǎn)量計(jì)算
89Kr的裂變產(chǎn)額為4.88%，半衰期為190.7秒，則每秒產(chǎn)生的89Kr 原子數(shù)為0.0488P，其中P為235U的裂變數(shù)，其值為3.1xl013W， W 為反應(yīng)堆的功率，以千瓦表示。9QKr的裂變產(chǎn)額為5.93%，半衰期為 32.2秒，每秒產(chǎn)生9QSr原子數(shù)為0.0593P,由于89Kr和9QKr逸出反應(yīng) 堆燃料溶液液面(約30cm高)所需平均時(shí)間約為2秒，89Sr的半衰期 較長(zhǎng)，其衰變可忽略不計(jì)，^Kr的半衰期短，從料液進(jìn)入氣體主回路將衰變到起始原子數(shù)的95.79%，則進(jìn)入氣體主氣回路的9QKr原子數(shù)
為0.0568P，由于氣體主回路中的氣體以每秒50升的流速流動(dòng)，可以
認(rèn)為"Kr、 WKr等核素在氣體主回路中是混合均勻的，在此氣體主回
路中89Kr和9QKr等核素不斷衰變減少，但同時(shí)又從料液中不斷產(chǎn)生。
設(shè)氣體回路的體積為800升，氣體循環(huán)一周需16秒鐘，此時(shí)^Kr的
原子數(shù)為0.0568Pe—(a693xl6/322) =0.040253159P， 89Kr的原子數(shù)為 0.0488Pe— (o柳xi6A90.7) =0.0460435P。即氣體循環(huán)一周后89&衰變?yōu)樵?br> 始數(shù)的94.35%。再假設(shè)氣體主回路設(shè)有一個(gè)加壓旁路，其旁路體積 為氣體回路的二分之一，即400升，旁路的氣壓為10個(gè)(或20個(gè)或 30個(gè))大氣壓，則旁路中可盛氣體為4000標(biāo)升(或8000標(biāo)升或12000 標(biāo)升)，為了獲得足夠核純度和相當(dāng)高產(chǎn)率的89Sr產(chǎn)品，設(shè)進(jìn)入氣體 旁路的氣體在前段先經(jīng)過(guò)10分鐘衰變，此時(shí)進(jìn)入旁路后段的9QKr的 原子數(shù)將為原進(jìn)入旁路原子數(shù)的2.465x10—6。進(jìn)入旁路后段的89Kr的 原子數(shù)將為原進(jìn)入旁路原子數(shù)的0.113。再在旁路的后段經(jīng)過(guò)10分鐘 衰變,此時(shí)9QKr完全衰變成子體9QSr。即在氣體旁路后段沾污89Sr的 卯Sr量為0.040253159Px2.465x10—6K=9.922xlO—8PK，而通過(guò)旁路后 段返回氣體主回路的89Kr原子數(shù)只剩下為原來(lái)進(jìn)入氣體旁路89Kr原 子數(shù)的0.0127685，在旁路后段衰變成89Sr的原子數(shù)份額為進(jìn)入旁路 的89Kr原子數(shù)的0.100231(由0.113-0.0127685得)，即進(jìn)入旁路的89Kr 的約10%衰變成可利用的8981"。氣體在氣體主回路循環(huán)一周后，89Kr 的原子數(shù)為0.0460435P (1—K) +0.0460435X0.0127685K，其中K 值為氣體主回路中的氣體進(jìn)入旁路的分額。而氣回路中氣體循環(huán)一周 后9QKr的原子數(shù)衰變?yōu)?。由于進(jìn)入旁路的氣體從進(jìn)入旁路到出旁路 回到氣體主回路共需20分鐘，則旁路中不同壓力下的氣體流速分別 為400升/20x60秒二0.3333升/秒(常壓時(shí))；4000升/20x60秒=3.3333 升/秒(10個(gè)大氣壓時(shí))；8000升/20x60秒=6.6666升/秒(20個(gè)大氣壓時(shí))；12000升/20x60秒二 10升/秒(30個(gè)大氣壓時(shí))，設(shè)氣體主回 路的流速為50升/秒，則在旁路為常壓，IO個(gè)大氣壓，20個(gè)大氣壓， 30個(gè)大氣壓時(shí)K值分別為0.006667， 0.06667， 0.13333， 0.20000。
從以上計(jì)算可以進(jìn)一步計(jì)算出所得產(chǎn)品中98Sr的核純度。首先計(jì) 算 98Sr 與 89Sr 的原子數(shù)比為(0.040253159PKx2.465xl0—6)/ (0.0460435PKx0.100231)= 9.922xl0-8/4.615xl(r3=2.150xl0-5，由于90Sr的半衰 期為89Sr的半衰期的209.6倍，則產(chǎn)品中9QSr的放射性與89Sr的放射 性之比值為1.0258xl(T7，此比值完全滿足89Sr的醫(yī)用要求(即 ASr_90/ASr-89<10-6)，此產(chǎn)品經(jīng)過(guò)三個(gè)半衰期后(即152天后)，9GSr的含 量仍滿足"Sr的質(zhì)量要求。
從以上計(jì)算還可以進(jìn)一步計(jì)算出從加壓氣體旁路提取89Sr的份 額氣體主回路中"Kr循環(huán)一周后，89Kr的原子數(shù)為0.0460435P (1 _K) +0.0460435 X0.0127685PK，當(dāng)旁路氣壓為1個(gè)大氣壓時(shí)，K =0.006667，即89Kr原子數(shù)為0.0460435PX 0.99333+0.0460435PX 0.0127685x0.006667 = 0.045740446P，即經(jīng)過(guò)循環(huán)一周后，氣體主回 路中的89Kr原子損失數(shù)為0.0488P_0.045740446P=0.003059554P， 即循環(huán)一周后"Kr原子損失了 6.2695778%，而氣體循環(huán)一周后可提 取的 89Sr 原子數(shù)為 0.100231x0.0460435PK 二 0.10023lx0.0460435x0.006667P=0.000030768P，即可提取的89Sr原 子數(shù)為總89Kr的0.063049%。因此可提取的89Sr原子數(shù)占損失掉的 89Kr原子數(shù)的1.0056%。最后氣體主回路經(jīng)多次循環(huán)裂變產(chǎn)生的 89^100%損失掉時(shí)，則裂變產(chǎn)生的89Kr的1.0056%可轉(zhuǎn)化為可提取 的"Sr。按相同方法計(jì)算氣體旁路壓力分別為IO個(gè)大氣壓，20個(gè)大 氣壓和30個(gè)大氣壓時(shí)，可提取的89Kr原子數(shù)分別為裂變產(chǎn)生的89Kr 的5.3166%， 6.9787%和7.7905%，即可提取的89Sr分別為常壓法的 5.287倍，6.940倍和7.747倍，因此選擇旁路加壓法可大大提高89Sr
10提取效率。
200kW的均勻性水溶液核反應(yīng)堆每運(yùn)行24小時(shí)可生成89Sr約 108Ci，則上述計(jì)算公式中的P可用108Ci代替，則氣體旁路為常壓 時(shí)可提取"Sr為1.086Ci，氣體旁路為IO個(gè)大氣壓，20個(gè)大氣壓， 30個(gè)大氣壓時(shí)可提取89Sr分別為5.742Ci， 7.537Ci和8.414Ci?？紤] 到從加壓旁路中后段淋洗89Sr的損失(設(shè)回收率為80%)和89Sr純化過(guò) 程中的損失(設(shè)回收率約70%)，提取^Sr的總回收率可達(dá)56X，則氣 體旁路為常壓，IO個(gè)大氣壓，20個(gè)大氣壓和30個(gè)大氣壓時(shí)，可分別 獲得醫(yī)用89Sr0.61Ci， 3.22Ci， 4.22Ci和4.71Ci，即氣體旁路為10個(gè) 大氣壓時(shí)89Sr的提取率為氣體旁路為常壓時(shí)89Sr的提取率為5.28倍， 而氣體旁路為20個(gè)大氣壓時(shí)89Sr的提取率比氣體旁路為10個(gè)大氣壓 時(shí)增加了約31%。氣體旁路為30個(gè)大氣壓時(shí)89Sr的提取率比氣體旁 路為20個(gè)大氣壓時(shí)提取率只增加約11.63%，因此選氣體旁路壓力為 10-20個(gè)大氣壓比較好。均勻性水溶液核反應(yīng)堆一年運(yùn)行200天以上， 氣體旁路選10個(gè)大氣壓，20個(gè)大氣壓和30個(gè)大氣壓， 一年可分別 生產(chǎn)提供醫(yī)用"Sr644Ci， 844Ci和942Ci。另外通過(guò)加大旁路體積， 提高旁路流速，可提高"Sr產(chǎn)量，但體積太大不可取，所以旁路加壓 是唯一可采用的大規(guī)模生產(chǎn)提取醫(yī)用89Sr的方法。
利用均勻性水溶液堆氣體主回路提取醫(yī)用89Sr的物理分離系統(tǒng)的 優(yōu)化設(shè)計(jì)舉例
"Sr物理分離系統(tǒng)見(jiàn)氣體回路系統(tǒng)流程示意圖(見(jiàn)圖1)，其結(jié)構(gòu) 包括由與氣體回路連通的兩段盤(pán)管組成的氣體加壓旁路，前段盤(pán)管 11為9QKr衰變段，后段盤(pán)管16為89Sr提取段；前段盤(pán)管11與氣體 回路之間設(shè)有預(yù)置過(guò)濾器9和氣泵10，前段盤(pán)管11前端還連接有 HN03貯存罐14;前段盤(pán)管11與后段盤(pán)管16之間設(shè)有前置過(guò)濾器12和HN03貯存罐15，前置過(guò)濾器12與后段盤(pán)管16之間設(shè)有9QSr淋 洗液收集罐13，后段盤(pán)管后端連接有后置過(guò)濾器17和89Sr淋洗液收 集罐18。最后在回流管上安裝了背壓閥，用于調(diào)節(jié)氣體加壓旁路的氣 壓和氣體流速。盤(pán)管管材為304L或316L等不銹鋼管，其管內(nèi)徑為 30mm-40mm，管壁為2.0mm-3.0mm，可耐氣壓100個(gè)大氣壓以上， 前后段分別為220m-380m，氣體旁路繞成盤(pán)管，盤(pán)管直徑為 70cm-90cm，盤(pán)管管距為3mm-6mm。加壓氣體旁路前端還設(shè)有氣水 分離器，使進(jìn)入加壓氣體旁路的氣體中沒(méi)有水滴。加壓氣體旁路與地 絕緣并通過(guò)調(diào)壓器使盤(pán)管管壁處于負(fù)電壓狀態(tài)，其負(fù)電壓為10-20V， 有利于金屬離子附壁。
設(shè)氣體回路體積為800升，氣體加壓旁路為400升，"Sr分離提 取系統(tǒng)由兩段不銹鋼盤(pán)管組成，前段為^Kr衰變段，體積為200升， 氣體10分鐘通過(guò)此段使9QKr衰變到89Sr產(chǎn)品中9QSr含量降到89Sr產(chǎn) 品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)允許的水平之下，后段為"Sr提取段，體積也為200升， 氣體10分鐘通過(guò)此段使進(jìn)入該段的88.7%的89Kr衰變成"Sr(如果氣 體ll分鐘通過(guò)此段，將增加10%的管長(zhǎng)，"Sr產(chǎn)量將增加2.2。/。，不 值得)。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)氣泵和背壓閥可調(diào)節(jié)系統(tǒng)的內(nèi)壓和氣體流速， 使進(jìn)出該系統(tǒng)前后兩段不銹鋼盤(pán)管的氣體流量相等，使氣體主回路的 壓力和89Sr提取加壓旁路系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，該系統(tǒng)內(nèi)的氣體流速控制 為氣體通過(guò)此分離提取系統(tǒng)前后兩段各需10分鐘，前后段管子直 徑相同，長(zhǎng)度相等，管子總長(zhǎng)度、重量和盤(pán)管高度，取決于管子直徑， 下表列出了不同管徑管子的長(zhǎng)度、重量和盤(pán)管高度等。其中O40X3 和O30X2的管子長(zhǎng)度分別為220.5x2m和377x2m，可接受程度好。 盤(pán)管之間保持一定距離，目的在于有利于淋洗液浸泡滿管壁并自動(dòng)淋 洗。為了提高8GKr， 89^衰變成的9(^+1， "Sr^的附壁率，減少前置過(guò)濾器和后置過(guò)濾器的漏穿率，對(duì)氣體盤(pán)管管壁施以一定負(fù)電壓(以
地為零電壓，管壁電壓為-10V至-20V)。
MIPR工程89Sr分離提取系統(tǒng)管子比較
管子大?、?0X5O40X3O30X2①20X2
管子總長(zhǎng)(m)160X2220.5X2377X2995X2
管子總重(T)1.7641.2001.0351.760
盤(pán)管直徑(cm)80808080
盤(pán)管圈數(shù)6488150396
盤(pán)管管距(cm)653.52.5
盤(pán)管高度(m)3.844.45.259.9
可接受程度可優(yōu)良差
如果氣體主回路體積減少一半為400升，則氣體旁路體積為200 升，前后段各為100升，管子長(zhǎng)度可減少一半，可接受程度更好。如 果氣體回路體積800升，系統(tǒng)采用20個(gè)大氣壓，也可以使旁路體積 減少到200升，^Sr的提取可達(dá)到氣體旁路體積為400升，旁路內(nèi)壓 為IO個(gè)大氣壓情況下相同的產(chǎn)量，即200kW運(yùn)行24小時(shí)可提取89Sr 3.22Ci。
從均勻性水溶液堆氣回路系統(tǒng)中提取89Sr的進(jìn)一步純化工藝如
下
89Kr在89Sr提取段中衰變成89Rb，再衰變成89Sr被89Sr提取段中 的管壁吸附或高效過(guò)濾器吸附，用0.1-0.3mol/L的HN03浸泡淋洗， 淋洗率可達(dá)80%。然后通過(guò)磷酸鋯柱去掉Cs-137,然后通過(guò)陽(yáng)離子 交換樹(shù)酯吸附，再用lmol/L的HC1分離純化89Sr，去掉Ce， La等鑭 系元素，再經(jīng)過(guò)第二根陽(yáng)離子交換柱，用2mol/L， NH4AC (pH=5)
13分離Sr和Ba。最終Sr-89純度可滿足醫(yī)用要求(即Asr-90/Asr-89<10 —6)，純化回收率可達(dá)70%。最后總回收率可達(dá)56°%。
權(quán)利要求
1. 一種從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89的方法，其特征在于該方法從氣體回路引出一個(gè)加壓氣體旁路，氣體旁路由前后兩段組成，前段為90Kr衰變段，在此段90Kr衰變成90Sr，并被管壁吸附或被前置過(guò)濾器過(guò)濾；后段為89Sr提取段，在此段89Kr衰變成89Sr并被管壁吸附或被后置過(guò)濾器過(guò)濾，后段的89Sr用HNO3解吸后，通過(guò)化學(xué)分離純化得到醫(yī)用89SrCl2產(chǎn)品。
2. 如權(quán)利要求1所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提 取醫(yī)用鍶-89的方法，其特征在于通過(guò)氣體加壓旁路后段上的背壓 閥調(diào)節(jié)加壓氣體旁路的氣體壓力為10~30個(gè)大氣壓并調(diào)節(jié)氣體流速。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路 中提取醫(yī)用鍶-89的方法，其特征在于解吸所用的HN03的濃度為 0.1-0.3mol/L。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路 中提取醫(yī)用鍶-89的方法，其特征在于所述的化學(xué)分離純化方法如 下:首先通過(guò)磷酸鋯柱去掉Cs-137，然后通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱吸附， 再用lmol/L的HC1分離純化89Sr，去掉Ce， La等鑭系元素，再經(jīng)過(guò) 第二根陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱，用2mol/L的NH4AC分離Sr和Ba，即得 到醫(yī)用^SrCl2產(chǎn)品。
5. —種從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用鍶-89的 設(shè)備，其特征在于其結(jié)構(gòu)包括由與氣體回路連通的兩段盤(pán)管組成的 氣體加壓旁路，前段盤(pán)管為WKr衰變段，后段盤(pán)管為89Sr提取段； 前段盤(pán)管與氣體回路之間設(shè)有預(yù)置過(guò)濾器和氣泵，前段盤(pán)管前端還連 接有HN03貯存罐；前段盤(pán)管與后段盤(pán)管之間設(shè)有前置過(guò)濾器和 HN03貯存罐，前置過(guò)濾器與后段盤(pán)管之間設(shè)有9QSr淋洗液收集罐， 后段盤(pán)管后端連接有后置過(guò)濾器和"Sr淋洗液收集罐。
6. 如權(quán)利要求5所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提 取醫(yī)用鍶-89的設(shè)備，其特征在于氣體加壓旁路內(nèi)氣體壓力為10~30 個(gè)大氣壓。
7. 如權(quán)利要求5所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提 取醫(yī)用鍶-89的設(shè)備，其特征在于所述的盤(pán)管為304L或316L不銹 鋼管，管內(nèi)徑為30mm 40mm，管壁為2.0mm 3.0mm，盤(pán)管直徑為 70cm 90cm， 盤(pán)管管足巨為3mm 6mm。
8. 如權(quán)利要求5或6或7所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體 回路中提取醫(yī)用鍶-89的設(shè)備，其特征在于加壓氣體旁路前端還設(shè) 有氣水分離器。
9. 如權(quán)利要求5或6或7所述的從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體 回路中提取醫(yī)用鍶-89的設(shè)備，其特征在于通過(guò)將氣體加壓旁路與 地絕緣并連接調(diào)壓器使加壓氣體旁路的盤(pán)管管壁處于負(fù)電壓狀態(tài)，其 負(fù)電壓為10-20V。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種從均勻性水溶液核反應(yīng)堆氣體回路中提取醫(yī)用⁸⁹Sr的方法及設(shè)備，該發(fā)明主要將氣體回路中含有⁸⁹Kr的混合氣體用泵抽到氣體旁路中進(jìn)行衰變，旁路前端⁹⁰Kr衰變成⁹⁰Sr，被管壁吸附或被前置過(guò)濾器過(guò)濾，旁路后端⁸⁹Kr衰變成⁸⁹Sr再被管壁吸附或被后置過(guò)濾器過(guò)濾，后經(jīng)化學(xué)分離純化得到醫(yī)用⁸⁹Sr。該發(fā)明技術(shù)采用將旁路加壓到10-30個(gè)大氣壓，增大旁路氣體流量，從而⁸⁹Sr的產(chǎn)量為常壓法的5.3-7.7倍，另外通過(guò)將氣體旁路管壁施以負(fù)電壓，增大⁹⁰Sr的附壁率，減少⁹⁰Sr穿透過(guò)前置過(guò)濾器的量，從而保證從氣體旁路后端提取的⁸⁹Sr產(chǎn)品中的⁹⁰Sr含量低于10^-6。
文檔編號(hào)C22B26/20GK101469374SQ20071030605
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者李海穎, 李茂良, 程作用, 鄧啟民 申請(qǐng)人:中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院