一种用于处理高温载气中I-131的吸收器的制作方法

本实用新型属于放射性同位素制备技术领域，具体涉及一种用于处理高温载气中I-131的吸收器。

背景技术：

用于生产放射性药品的Na¹³¹I原料主要通过高温(约750℃)干馏反应堆辐照后的TeO2(二氧化碲)并用稀碱液（一般为浓度小于0.5mol/L的NaOH溶液）吸收载气（一般为空气）中的放射性I-131蒸气制得。中国工程物理研究院核物理与化学研究所，及国内的中国原子能科学研究院和中国核动力研究院，均曾在其Na¹³¹I生产工艺中采用真空泵抽气的方式将蒸馏炉内的高温载气通过管道直接导入吸收瓶底部鼓泡，载气中的I-131被瓶内的稀碱液转化成为Na¹³¹I溶液。但由于载气温度很高而吸收瓶内的吸收液的体积较小（一般不超过20mL），在蒸馏提取I-131过程中很容易使得吸收液的温度快速升高而在吸收瓶上部出现“雾气”，并被尾气载带进入尾气处理装置，导致载气中I-131的吸收效率低下和吸收液蒸发损失较多的放射性I-131，也为尾气的在线处理和达标排放造成更大的压力。降低载气流速有利于减少热交换导致吸收液的蒸发损失，但不利于防止导气管中I-131蒸气失温被管壁吸附造成的损失，也不利于蒸馏炉腔内大量I-131的及时载出，致使生产（蒸馏或保温）时间和载气对吸收液持续加热时间延长，并存在I-131蒸气从进料口泄漏的较大风险，特别是在二氧化碲达到熔点的时刻。由于国内干馏堆照TeO2生产Na¹³¹I的装置均采用真空泵抽气保持载气定向流动和保持蒸馏炉腔内一定的负压以防I-131蒸气泄漏，而且为了满足产品较高放射性浓度的要求，在管状吸收瓶内加入的稀碱液量较少。基于前述原因，现有技术的I-131收率往往低于90%，批次生产时间长且I-131蒸气泄漏污染环境的风险较高，不利于实施连续多批次的高效、安全生产。尽管采用在高温蒸馏区后面增加一段低温区，降低蒸馏炉出口载气温度以削减对吸收液加热的效果，但为保证载气中I-131在被碱液吸收处理之前不被载送管道内壁吸附而造成损失，载气的温度一般控制在300℃左右（单质碘的升华温度约为185℃），仍对吸收液加热蒸发的效果明显。采用具有对碱吸收液有高效冷却功能，且适用于热室或屏蔽工作箱内生产环境条件的结构紧凑、小巧的吸收器，是解决现有技术缺陷的主要途径。

技术实现要素：

为了提高Na¹³¹I溶液的生产效率，降低安全风险，本实用新型提供一种用于处理高温载气中I-131的吸收器。

本实用新型的吸收器能够高效捕集从反应堆活化的二氧化碲原料中蒸馏出来的放射性I-131蒸气，使得I-131的收率高达约98%，有效减少了生产时间和降低了安全风险。

实现本实用新型的技术方案如下：

本实用新型的一种用于处理高温载气中I-131的吸收器，其特点是，所述的I-131蒸气吸收器包括竖直设置的碱液罐、水浴罐、盘管、钢丝网；上述吸收器的连接关系是，所述的水浴罐置于碱液罐内，盘管置于水浴罐内，盘管的上端管道斜向上依次穿出水浴罐、碱液罐并与水浴罐、碱液罐分别密封性固定连接，盘管的下端管道垂直穿出水浴罐底部中央并与水浴罐密封性固定连接，碱液罐与水浴罐的侧壁之间通过连接块固定连接，盘管上端管道与水平线之间有一夹角；钢丝网置于碱液罐与水浴罐的侧壁之间并与碱液罐、水浴罐分别接触。

所述的碱液罐顶部侧向和底部中央分别固定设置有连通的三通阀、两通阀，在三通阀与水浴罐顶之间的碱液罐内侧壁上固定设置有圆环形的挡板。所述的水浴罐设置有L型的加料管、进水管、L型的排水管，加料管上端水平穿出碱液罐侧壁并与碱液罐密封性固定连接，加料管下端垂直向下穿过水浴罐底部并与水浴罐密封性固定连接；进水管与排水管下端并排水平贯穿水浴罐和碱液罐下部并分别与水浴罐、碱液罐密封性固定连接，排水管的上端口置于水浴罐内并与水浴罐顶部有一间隙。

所述的碱液罐、水浴罐、盘管的纵轴心线为重合设置。

所述的盘管上端管道与水平线之间的夹角范围为5°~10°。

所述的碱液罐、水浴罐、盘管、三通阀、两通阀、挡板、加料管、进水管、排水管及连接块均采用石英玻璃制作。所述的钢丝网采用不锈钢制作。

本实用新型的一种用于处理高温载气中I-131的吸收器的简要工作原理是：在真空泵抽动下，载有I-131蒸气的高温载气经置于水浴罐中的盘管送入碱液罐底部鼓泡，载气在盘管内流动过程中被逐步冷却，在载气与碱液接触发生热交换和I-131与碱反应的释热通过管壁热交换被水浴罐中冷水快速带走，使吸收液的温度在整个生产过程中保持常温或升温幅度较小，并在蒸馏结束后回压吸收液浸泡洗脱凝结在盘管内壁上的I-131，实现对高温载气中I-131蒸气的高收率。

本实用新型的吸收器采用两级冷却夹层式结构设计，首先将高温载气大幅冷却，再将余下传递给吸收液的热量和I-131与碱反应的释热最大限度的带走，在冷却水保持一般自来水压情况下，可以保证较高流速（或较大流量）下的高温载气对小体积吸收液的加温不明显，防止或最大限度减少了产生“雾气”导致的I-131损失。另外，采用在碱液罐与水浴罐之间设置的浸在吸收液中密集的钢丝网，将较大的载气泡进行分割，增加了载气与吸收液接触面积和增长接触时间（增加了气泡移动距离），有效保证了较高流速载气中I-131蒸气的吸收效率。而且，本实用新型的吸收器的结构紧凑、小巧，安全性和可靠性好。

附图说明

图1是本实用新型的一种用于处理高温载气中I-131的吸收器的结构示意图；

图2是本实用新型的一种用于处理高温载气中I-131的吸收器的俯视示意图；

图3是图1中的A-A剖视图；

图4是图1中的B-B剖视图；

图5是图1中的C-C剖视图；

图中 1.碱液罐 2.水浴罐 3.盘管 4.钢丝网 5.三通阀 6.两通阀 7. 挡板 8.加料管 9.进水管 10.排水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1

图1是本实用新型的一种用于处理高温载气中I-131的吸收器的结构示意图，图2是本实用新型的一种用于处理高温载气中I-131的吸收器的俯视示意图，图3是图1中的A-A剖视图，图4是图1中的B-B剖视图，图5是图1中的C-C剖视图。在图1~图5中，本实用新型的一种用于处理高温载气中I-131的吸收器，包括竖直设置的碱液罐1、水浴罐2、盘管3、钢丝网4。上述吸收器的连接关系是，所述的水浴罐2置于碱液罐1内，盘管3置于水浴罐2内，盘管3的上端管道斜向上依次穿出水浴罐2、碱液罐1并与水浴罐2、碱液罐1分别密封性固定连接，盘管3的下端管道垂直穿出水浴罐2底部中央并与水浴罐2密封性固定连接，碱液罐1与水浴罐2的侧壁之间通过连接块固定连接，盘管3上端管道与水平线之间有一夹角；钢丝网4置于碱液罐1与水浴罐2的侧壁之间并与碱液罐1、水浴罐2分别接触。

所述的碱液罐1顶部侧向和底部中央分别固定设置有连通的三通阀5、两通阀6，在三通阀5与水浴罐2顶之间的碱液罐1内侧壁上固定设置有圆环形的挡板7。所述的水浴罐2设置有L型的加料管8、进水管9、L型的排水管10，加料管8上端水平穿出碱液罐1侧壁并与碱液罐1密封性固定连接，加料管8下端垂直向下穿过水浴罐2底部并与水浴罐2密封性固定连接；进水管9与排水管10下端并排水平贯穿水浴罐2和碱液罐1下部并分别与水浴罐2、碱液罐1密封性固定连接，排水管10的上端口置于水浴罐2内并与水浴罐2顶部有一间隙。所述的碱液罐1、水浴罐2、盘管3的纵轴心线为重合设置。所述的盘管3上端管道与水平线之间的夹角范围为5°~10°。所述的碱液罐1、水浴罐2、盘管3、三通阀5、两通阀6、挡板7、加料管8、进水管9、排水管10及连接块均采用石英玻璃制作。所述的钢丝网4采用不锈钢制作。如图1~图5所示。

所述的盘管3的上端与外接的堆照TeO2蒸馏管连通，较短的连接管路有利于减少载气中I-131的吸附损失。所述的碱液罐1上三通阀5的一支管外接二联球，用于对碱液罐1内的吸收液加压，使吸收液从下至上液浸泡洗脱凝结在盘管3内壁的I-131，有利于减少I-131的吸附损失；三通阀5的另一支管依次外接尾气处理装置、真空泵，利用真空泵驱动载气从蒸馏管定向依次流经盘管3、碱液罐1和尾气处理装置，对高温载气进行处理。所述的水浴罐2的底部和侧面与碱液罐1之间设置的间隙较小，有利于减少吸收液的装量以实现高浓度Na¹³¹I生产。所述的盘管3的上端管道以一定角度斜向上设置，有利于防止浸泡盘管3内壁的吸收液流进蒸馏管而造成损失。所述的加料管8外接蠕动泵，利用蠕动泵向碱液罐1定量加注吸收液。所述的进水管9、排水管10外接循环冷却水装置，保证水浴罐2内冷却水自下而上快速流动以带走高温载气对吸收液的传热。所述的挡板7设置的作用是防止过大气流导致吸收液剧烈鼓泡涌入三通阀5支管而损失。

本实施例中，所述的盘管3的上端管道与水平线之间的夹角为5°。

本实用新型的工作流程如下，开启外接的蠕动泵将一定量的吸收液经加料管8注入碱液罐1内，再打开外接的循环冷却水装置，将冷却水经进水管9从水浴罐2底部注入并从水浴罐2顶部经排水管10排出，分别对吸收液和盘管3进行冷却。打开外接的真空泵抽气，蒸馏炉中载有I-131蒸气的高温载气经置于水浴罐2中的盘管3送入碱液罐1底部鼓泡，载气在盘管3内自上而下流动过程中被逐步冷却，在接触碱液罐1内的吸收液并从碱液罐1底部向上穿过浸在吸收液中的钢丝网4，再从三通阀5排出的过程中，载气交换给吸收液的热量和I-131与碱的反应热都通过热交换被水浴罐2中的冷水带走，使吸收液温度在整个生产过程中保持常温或升温幅度较小。蒸馏结束后，关闭三通阀5与尾气处理装置的连通而与外接的二联球连通，采用二联球回压吸收液从下至上液浸泡洗脱凝结在盘管3内壁的I-131，然后卸除二联球压力，浸泡洗脱液流回碱液罐1。打开两通阀6将碱液罐1内的吸收液放入专用玻璃瓶内，实现对高温载气中I-131蒸气的高效吸收和Na¹³¹I的安全生产。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，盘管3的上端管道与水平线之间的夹角为10°。