[发明专利]一种立式Na131I干馏生产装置

说明书

技术领域

本发明属于放射性同位素制备技术领域，具体涉及一种立式Na¹³¹I干馏生产装置。

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，但医疗机构使用的碘化钠（Na¹³¹I）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。从活化的二氧化碲中生产放射性碘-131的方式主要有湿法蒸馏和干法蒸馏两种。采用湿法蒸馏生产碘-131的流程大致为：用浓的NaOH溶液溶解活化的二氧化碲，再加入适量浓硫酸中和成酸性，再加入适量双氧水（H₂O₂），控制温度常压蒸馏，馏出物用稀的NaOH溶液吸收。干馏法生产碘-131的流程大致是：将活化的二氧化碲倒进石英玻璃容器（石英舟）内，直接放在加热器内高温（约750℃）蒸馏，放射性碘-131从熔融状态的二氧化碲中蒸发出来，被载气带出加热器，后被吸收瓶内的稀NaOH溶液吸收。由于干馏生产工艺不存在湿法蒸馏生产工艺需用大体积的浓NaOH溶解靶料和用大量的高浓度硫酸中和溶解液，避免了溶解、中和过程的大量放热需要较长时间冷却，和在溶解液加入H₂O₂易出现溶液爆沸而导致溶解液喷入吸收瓶的现象，不易出现¹³¹Te沾污产品的现象，干馏生产工艺的工作效率、产品回收率和产品的浓度均明显优于湿法蒸馏工艺，目前湿法蒸馏生产碘-131的工艺已被淘汰。由于从²³⁵U的裂片混合物中提取碘-131的工艺比较复杂，而且产量低、成本高、强放射性废物量大，该生产方式的经济效益远低于干馏生产方式。

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，获得的碘化钠（¹³¹I-NaI）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，曾经分别采用干馏生产工艺和湿法蒸馏工艺生产放射性碘-131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，建立了生产装置。目前，公开报道的干馏生产碘-131的装置均是横卧式装置，需要将TeO₂靶料从辐照靶筒中倒出，装在石英舟内，水平送入炉套的石英管中蒸馏。这种横卧式装置需要占据屏蔽工作箱内较多的有效操作空间（注：有效操作空间是指利用工作箱上安装的剑式机械手能够安全与方便操作的区域，一般小于机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度和纵深约0.5米的空间尺度）；由于受到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，现有生产装置使用的石英舟的体积较小（TeO₂装量一般小于100克），而且炉套内的石英管（直径约50mm）每次只容许放入一支石英舟；当需要连续生产时，必须停机冷却，需要较长时间将蒸馏炉炉腔内的温度降至200℃以下才能将石英舟取出（否则高温石英舟内的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），更换新的石英舟重新填装原料后才能投入下一次生产；而且，目前公开报道的与碘-131蒸馏装置相连的放射性碘捕集器，均由独立的碱吸收瓶、活性炭柱、阀门等功能部件通过塑料管或乳胶管连接，而且这些功能部件多为玻璃材质的，为了方便的和安全的操作需要将这些部件固定在铁架台上，往往需要占据屏蔽工作箱内较多的有效操作空间（一般需要占用2个剑式机械手操作位）；除玻璃材质的部件在装卸和使用过程中已被损坏外，塑料管或乳胶管在长时间高剂量放射性碘-131的γ射线辐照下容易老化开裂，往往导致碘蒸气泄漏和载气流速的稳定性，而且对沾有放射性碘-131的老化塑料管或乳胶管的更换，以及对失效活性炭等的更换需要更多的时间和较复杂的操作，增加了工作人员的辐照剂量。综上所述，现有放射性碘-131的生产装置存在单产量小（放射性碘-131的产量一般小于5居里/次）、活化的TeO₂原料从辐照靶筒中倒入石英舟的过程中易洒落而污染工作场所、倾倒后靶筒内粘附的原料不能回收处理、石英舟重复利用率低（一般为一次性使用）导致产生的放射性固体废物量大，而且辐照靶筒切割打开之前必须用机械手掉摔靶筒多次，以防止在辐照过程中因靶料散热不均匀导致部分靶料板结而造成靶料不能顺利倒入石英舟，以及放射性碘捕集器体积大、抗辐照性能低、维护维修不便等问题。目前，尚未见国内的科研机构和生产企业使用该型装置生产放射性碘-131的实例报道，而现实中迫切需要能够大批量（如单次产量超过50-100居里）生产放射性碘-131且更节能环保的干馏生产装置。