[发明专利]一种铀铝合金靶件溶解装置

说明书

本发明属于⁹⁹Mo制取技术领域，具体涉及一种铀铝合金靶件溶解装置。包括依次串联设置的溶解单元、气体吸收单元、尾气储存单元，还包括控制溶解单元工作的远距离PLC自动控制单元；U‑Al合金靶件与NaOH溶液在溶解单元中溶解反应后所产生放射性气体和溶解液，气体通过放射性气体吸收单元的吸收处理后进入尾气储存单元保存，溶解液从溶解单元排出。在发明中，溶解反应是在密闭承压的容器中完成溶解过程，并配置气体处理系统，保障溶解过程产生的气体最终安全排放，保护人员操作安全，保护环境避免污染。

技术领域

本发明属于⁹⁹Mo制取技术领域，具体涉及一种铀铝合金靶件溶解装置。

背景技术

⁹⁹Mo是一种人工放射性核素，半衰期为66h，衰变得到^99mTc。^99mTc是现代核医学中应用最广泛的同位素，^99mTc药物占临床用放射性诊断药物的80％以上。

⁹⁹Mo生产的主要途径是反应堆辐照铀-235通过裂变反应生成⁹⁹Mo和其他产物，⁹⁹Mo占裂变产物的6.1％(质量百分比)。

铀靶(²³⁵U)入堆后在热中子的作用下会发生裂变反应，反应截面为586b。裂变反应方程式为：

²³⁵U(nf)²³⁶U→⁹⁹Mo+¹³⁴Sn+3n

为了达到批量生产和出口，根据核不扩散条约，目前大规模生产裂变⁹⁹Mo只能采用低浓化工艺。将LEU(LEU,²³⁵U的含量小于19.75％)制备成靶件，入反应堆辐照裂变后，从裂变产物中提取⁹⁹Mo。U-Al合金弥散体或合金靶件是高浓铀生产裂变钼的成熟靶型，将靶件入反应堆进行辐照，使²³⁵U发生裂变反应产生⁹⁹Mo等的裂变产物，再通过溶解、分离提取等复杂的工艺从裂变产物中进行提取、纯化⁹⁹Mo，以获得高纯度医用⁹⁹Mo。

U-Al合金靶件的溶解工艺是采用NaOH进行溶解，反应方程为：

2Al+2NaOH++2H₂O→2NaAlO₂+3H₂↑

因为U不溶解于NaOH，靶件的溶解主要是Al与溶解液的反应，反应方程为：

2Al+6H₂O→2Al(OH)₃↓+3H₂↑

Al(OH)₃的生成焓ΔH_f⁰为-1287.4KJ/mol

Al是活泼的两性金属，NaOH过量后，Al(OH)₃溶解成NaAlO₂，反应方程为：

Al(OH)₃+NaOH→NaAlO₂+2H₂O

NaAlO₂的生成焓ΔH_f⁰为-1137.3kJ/mol

因为Al(OH)₃和NaAlO₂的生成焓ΔH_f⁰都比较高，当外层稳定的三氧化二铝钝化膜被溶解后，

Al₂O₃+2NaOH+3H₂O→2Na{Al(OH)₄}