专利名称：用于放射性Kr-Xe分离的低温冷阱装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于核素分离技术领域，具体涉及一种用于放射性Kr-Xe分离的低温冷阱装置。
背景技术：
为提高Kr (氪)、Xe (氙)以及其子体Rb (铷)、Cs (铯)等核素相关核数据的测量精度，首先必须生产、分离出高纯度的核素。其裂变产物衰变链如下所示Br — Kr — Rb — SrI — Xe — Cs — Ba惰性气体Kr、Xe的化学性质相近，相应的子体Rb和Cs、Sr和钡各自属于同族元素化学性质也比较接近，因此涉及Kr、Xe衰变链中核素的分离可集中在Kr、Xe的物理分离上。目前Kr、Xe分离多采用吸附方法，吸附剂最常用的是活性炭，因活性炭具有较大的吸附表面，故吸附容量较大；且Kr和Xe在活性炭上的吸附亲和力差别亦较大。其吸附行为符合Freundlich半经验公式(1)γ ^xpn⑴其中，V为单位重量吸附剂所吸附的Kr、Xe的量，P为分压，K为吸附常数。Kr、Xe 的吸附温度为_190°C，解吸温度Kr为-80°C，Xe为0°C。用此方法获得的Kr、Xe的放化纯为99%，对于多数放化工作而言达不到要求。除吸附剂除活性炭外，还可用5A分子筛。5A分子筛的分子式为 Na4Ca4 (AlO2) 12(Si02)12 ·27Η20，是由Linde空气产品公司实用新型的。5Α相当于^的孔径， 在较低温度下可以吸附Kr、Xe以及其它气体。此外，Kr、Xe在分析工作中常采用气_固色谱法进行分离，此法将活性炭装在一根圆柱内作为固定相，通过Kr、Xe在固定相吸附的梯度进行分离。根据操作方法可分为冲洗法、迎头法和顶替法。以吸附法为核心的Kr、Xe分离技术存在的不足之处在于(1)吸附和解析属于慢过程，以5A分子筛为例，载气流速多在lOOmL/min以下，解析速度达5min ；⑵吸附量有限， 38g活性炭的吸附量仅为IOmL标准状态下的Kr、Xe ;(3)吸附装置制备复杂，核心吸附剂易受杂质影响而降低分离效果；(4)分离系数较低。以普通色谱方法为核心的Kr、Xe分离技术除吸附量达不到要求外，分离过程的影响因素较多，如实际柱长、柱温、载气流速、气体分压等等，另外，Kr、Xe中含有的杂质如水、 氮气以及氧化物、HCl等均会毒化活性炭而影响分离效果。
实用新型内容针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于放射性Kr-Xe分离的低温冷阱装置，该装置结构简单、重复性好、分离系数较高，且不易受到损坏或杂质影响。为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是包括一个密封的低温产生容器和设在该低温产生容器内的工作容器，低温产生容器通过外接的液氮容器使其和工作容器之间充有用于产生低温的液氮和氮气的混合物，低温产生容器内设有加热部件。进一步，所述加热部件可以为缠绕在工作容器外围的电阻丝。进一步，低温产生容器上设有第一压力表和第一温度显示器，工作容器上设有第二压力表和第二温度显示器。进一步，工作容器上设有进口管线和出口管线，并且进口管线和出口管线均密封地伸出到低温产生容器的外部。再进一步，进口管线并联有氮气吹扫管线，氮气吹扫管线与氮气瓶连接。更进一步，低温产生容器的顶部设有带调节阀门的氮气压力调节管线。进一步，工作容器和液氮容器的上方均设有带排空阀门的排空管。 进一步，该装置还包括下一级低温冷阱装置。本实用新型的有益效果在于采用本实用新型提供的装置分离放射性Kr-Xe，不仅能够避免所得核素化学性质相近带来的分离困难，而且装置的构造简单，操作简单，重复性较好，分离系数高，不易受到损坏或杂质的影响。
图1是本实用新型提供的用于放射性Kr-Xe分离的低温冷阱装置的示意图；图2是采用本实用新型提供的低温冷阱装置分离所得138Cs的、谱图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步描述。在说明本实用新型提供的低温冷阱装置之前，首先说明本实用新型装置的分离原理。常压下，Kr的熔点和沸点分别为-156. 6°C和-152. 9°C，Xe的熔点和沸点为_112°C 和-107. 1°C，二者熔、沸点虽有较大差别，但实际由于气液转化导致气压变化不易控制。而不同温度下Kr、Xe的饱和蒸汽压也有较大差异，如表1所示。表 1
温度/K(°c)Kr的饱和蒸汽压(Pa)Xe的饱和蒸汽压(Pa)
权利要求1.用于放射性Kr-Xe分离的低温冷阱装置，其特征在于，包括一个密封的低温产生容器(1)和设在该低温产生容器(1)内的工作容器O)，低温产生容器(1)通过外接的液氮容器(1 使其和工作容器( 之间充有用于产生低温的液氮和氮气的混合物，低温产生容器(I)内设有加热部件。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热部件为缠绕在工作容器(2)外围的电阻丝(3)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，低温产生容器(1)上设有第一压力表(II)和第一温度显示器(12)，工作容器( 上设有第二压力表(1 和第二温度显示器(16)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，工作容器(2)上设有进口管线(5)和出口管线(6)，并且进口管线(5)和出口管线(6)均密封地伸出到低温产生容器(1)的外部。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，进口管线(5)并联有氮气吹扫管线(7)，氮气吹扫管线(7)与氮气瓶(8)连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，低温产生容器(1)的顶部设有带调节阀门(9)的氮气压力调节管线(10)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，工作容器(2)和液氮容器(13)的上方均设有带排空阀门的排空管(14)。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括下一级低温冷阱装置。
专利摘要本实用新型涉及一种用于放射性Kr-Xe分离的低温冷阱装置，包括一个密封的低温产生容器(1)和设在该低温产生容器(1)内的工作容器(2)，低温产生容器(1)通过外接的液氮容器(13)使其和工作容器(2)之间充有用于产生低温的液氮和氮气的混合物，低温产生容器(1)内设有加热部件。采用本实用新型提供的装置分离放射性Kr-Xe，所得的核素不仅避免化学性质相近带来的分离困难，而且装置的构造简单，操作简单，重复性较好，不易受到损坏或杂质的影响。
文档编号B01D8/00GK202315387SQ20112047616
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者叶宏生, 夏文, 徐利军, 林敏 , 陈云东, 陈克胜 申请人:中国原子能科学研究院