[发明专利]一种用光中子源生产放射性同位素的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及放射性同位素的生产，具体为一种用光中子源生产放射性同位素的装置及方法。

背景技术

目前世界上生产放射性同位素的方法有三种：

1.核反应堆辐照法：该方法是利用带有“中子辐照装置”的核反应堆产生的中子，辐照“靶件”，通过“中子核反应”来生产放射性同位素。这是目前放射性同位素生产的主要方法，但不能生产绝大部分的“缺中子同位素”也就是具有β+或EC衰变的放射性同位素。

2.粒子(非电子)加速器辐照法：该方法是利用加速器加速“粒子”辐照“靶件”，通过“入射带电粒子核反应”来生产放射性同位素。

3.自然衰变法；是利用某些长半衰期的放射性同位素的自然衰变来产生“衰变子体”，通过放射化学流程提取“衰变子体”，得到所需要的同位素。

核反应堆辐照法生产放射性同位素的方法，存在的最大问题是建造核反应堆时，由于特殊的“核安全问题”和出现严重事故后产生的环境影响(例如福岛和切尔诺贝利事故)，审批与监管非常严格，对“核反应堆场址”的选择要求也很高，不能随意建造。再加上“乏燃料后处理”和“核反应堆退役”的困难，使得建造核反应堆的费用高昂，运行、维护和管理的工作量和费用也很大。

粒子(非电子)加速器辐照法中粒子加速器中子源运行时间短，一般小于12小时，生产效率比核反应堆法低的多，费用昂贵。一般用于生产核反应堆法不能生产的放射性同位素，例如碳-11、氟-18等。

自然衰变法只能生产极少数种类的同位素，仅限于“自然衰变链”上的同位素。例如医用的“镭-225/锕-225—钫-221同位素发生器”，只能利用这个方法生产，而且效率低下。

现有的同位素生产方法限制了我国的放射性同位素的生产规模，导致在能源、工业和医用领域内的放射性同位素产量不足，大部分的放射性同位素都需要从国外进口，使我国面临同位素的安全问题。目前急需一种安全、廉价的放射性同位素的生产方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用光中子源生产放射性同位素的装置及方法，使用安全可靠，运行稳定，成本低廉。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用光中子源生产放射性同位素的方法，包括如下步骤，

步骤1，采用强流电子辐照加速器产生强流电子束，强流电子束的能量大于等于2.5MeV，强流电子辐照加速器的运行稳定时间大于12小时；

步骤2，用得到的强流电子束辐照重金属靶产生韧致辐射，得到的韧致辐射；

步骤3，用韧致辐射辐照重水，使重水中的氘原子产生光致蜕变，即发生(γ,n)核反应产生光中子，得到一个最高的光中子通量大于等于1×1013n/(㎝²·s)的光中子源；

步骤4，根据光中子源中的中子通量的分布，将同位素靶件放置在光中子源的辐照位置，经设定的辐照时间后结束辐照，取出被辐照的同位素靶件进行处理后得到所需要的放射性同位素。

优选的，步骤2中，所述的重金属靶采用原子序数大于等于钽的所有金属及合金中的任意一种。

优选的，步骤3中，得到的光中子源包括屏蔽体和容纳重水的光中子源本体，屏蔽体和光中子源本体间设置有间隙。

进一步的，步骤4中，所述的辐照位置为光中子源本体内或光中子源本体和屏蔽体之间。

优选的，步骤4中，取出被辐照的同位素靶件进行冷却或放射化学分离处理后得到所需要的放射性同位素。

优选的，步骤4中，通过停止强流电子辐照加速器关闭光中子源结束辐照。

一种用光中子源生产放射性同位素的装置，包括强流电子辐照加速器、重金属靶和屏蔽体，以及设置在屏蔽体内的光中子源本体；

所述的强流电子辐照加速器用于产生强流电子束辐照重金属靶；强流电子束的能量大于等于2.5MeV，强流电子辐照加速器的运行稳定时间大于12小时；

所述的重金属靶设置在光中子源本体外，用于将强流电子束辐照重金属靶产生的韧致辐射辐照到光中子源本体内填充的重水，重水中的氘原子产生光致蜕变产生光中子；光中子源本体的最高光中子通量大于等于1×1013n/(㎝²·s)；

所述的光中子源本体能够被光中子穿过，且穿过的光中子能够被屏蔽体屏蔽。

优选的，所述的重金属靶固定设置在光中子源本体一端，强流电子束垂直于光中子源本体一端辐照重金属靶。

优选的，所述的重金属靶固定设置在光中子源本体一端中部，强流电子束沿光中子源本体中轴线垂直辐照重金属靶。