I生产装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于放射性同位素制备技术领域，具体涉及一种自卸料立式Na131I生产装置。
【背景技术】
[0002]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(TeO2)和从235U的裂片混合物中提取。目前，核医学临床诊断与治疗使用的碘化钠(Na131I)药品主要来自于利用干馏方法从反应堆辐照的1^02中提取，而湿法蒸馏工艺(包括235U的裂片混合物中提取碘-131工艺)因蒸馏效率低和工艺复杂、成本高、废物量大、易污染等缺陷被淘汰。干馏法生产碘-131的流程大致是:将活化的TeO2倒进石英玻璃容器内，直接放在蒸馏装置内高温(约750°C)蒸馏，放射性碘-131从熔融状态的二氧化碲中蒸发出来，被载气带出蒸馏装置，后被吸收瓶内的稀NaOH溶液吸收，即可获得Na 131I溶液产品。
[0003]我国从20世纪90年代中期开始采用干馏工艺生产碘-131并提供国内医疗机构使用。在国内，除本发明提供单位-中国工程物理研宄院核物理与化学研宄所，曾经分别采用干馏工艺和湿法蒸馏工艺生产放射性碘-131外，中国原子能科学研宄院和中国核动力研宄院均曾从事过碘-131干馏生产。目前，公开报道的干馏碘-131装置均是横卧式的，需要将TeOjE料从辐照靶筒中倒出，装在石英舟内，水平送入加热炉内的石英管中蒸馏。这种横卧式蒸馏装置需要占据厚壁工作箱内较多的有效操作空间(注:有效操作空间是指工作箱上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45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);由于受到机械手夹持和转移体积较大和较重的物品的操作安全限制，现有蒸馏装置使用石英舟的体积较小(1^02装量一般小于100克)，而且加热炉内的石英管(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装置腔内的温度降至200°C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装填原料后才能投入下一次生产。而且，与蒸馏装置相连的放射性碘-131蒸气处理装置，均由多个独立的碱吸收瓶、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，须将这些部件依次并排固定在铁架台上以方便机械手操作和保证操作安全。这种碘-131蒸气处理装置的体积较大，往往需要占据屏蔽工作箱内至少2个剑式机械手操作位的有效空间，而且玻璃材质的部件在装卸和使用过程中易被损坏外，而连接各部件所用的塑料管或乳胶管在高强度碘-131的γ射线长时间辐照下容易老化开裂，往往导致载气流速的稳定性差和碘蒸气泄漏，而且对沾有放射性碘-131的老化塑料管或乳胶管以及对失效活性炭等的更换比较麻烦，需要更多的操作时间增加了工作人员的辐照剂量。现有Na131I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加持靶筒掉摔多次，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-131蒸气处理装置体积大、工作寿命短、维护维修操作难度大和耗时长而导致工作人员的受辐照剂量较大等问题。目前，尚未见国内的科研机构和生产企业使用具有自动卸料功能的立式干馏装置生产放射性碘-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居里)生产放射性Na131I而且更节能环保、安全、高效的生产装置。
[0004]由于现有的放射性Na131I生产装置存在不能自动卸料、单产能小、工作效率较低、放射性废物多、原料的利用率不够高、易造成工作场所放射性污染和放射性碘-131蒸气处理装置体积大、工作寿命短、维护维修操作难度大等缺点，除了增加操作次数外，现有横卧式蒸馏装置难以通过改进工艺和装置结构显著提高单产能和大幅度减小装置体积、延长使用寿命。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术中的放射性Na131I生产装置不能自动卸料、单产能小、工作效率较低、放射性废物多、原料的利用率不够高、易造成工作场所放射性污染和放射性碘-131蒸气处理装置体积大、工作寿命短、维护维修操作难度大的不足，本发明提供一种自卸料立式Na131I生产装置。
[0006]本发明能够实现在有效操作空间较小的屏蔽工作箱内利用反应堆辐照活化的天然TeO2原料高效率蒸馏出符合医用要求的高核纯度的Na 131I溶液产品，达到大幅度提高单产能和工作效率、控制放射性污染风险和放射性固体废物量最小的目的，并能够自动卸出蒸馏残渣。
[0007]本发明的自卸料立式Na131I生产装置，其特点是，所述的生产装置包括电机1、滑槽、蒸馏炉、碘捕集器、控制器，其连接关系是，所述的电机I与滑槽固定连接，滑槽与蒸馏炉滑动连接，蒸馏炉与碘捕集器通过管路连接，控制器与电机1、蒸馏炉、碘捕集器分别电连接。
[0008]所述蒸馏炉包括加热器、加料台，加热器置于加料台的上方。所述的加热器为圆柱体形，加热器中设置的炉盖、加热炉1、冷水套由上到下依次连接，在加热炉I的两侧分别固定设置有连接器、热电偶I，在加热炉I内设置有固定连接的石英管、石英玻璃罩，连接器与滑槽滑动连接，石英管与碘捕集器固定连接。所述的加热炉1、热电偶I分别与控制器电连接。
[0009]所述的加料台包括翻料斗、加热炉I1、隔热块、台架、废料瓶、弹簧垫、锥齿轮、传动轴、电机II，其中，所述台架上设置有凹槽；其连接关系是，在台架上固定设置有加热炉II，台架与加热炉II之间设置有隔热块，加热炉II内设置有石英漏斗，加热炉II顶部固定设置有翻料斗，翻料斗内设置有陶瓷坩祸。石英漏斗的下端穿出台架与废料瓶、弹簧垫依次固定连接。所述翻料斗通过安装在加热炉II壁上的横杆与锥齿轮、传动轴、电机II依次连接，在翻料斗上设置有网盖、滑轨，翻料斗与滑轨固定连接，网盖与滑轨滑动连接。在石英漏斗下端设置的进气管与进气阀、过滤器连接。所述加热炉II上设置有热电偶II，加热炉I1、热电偶I1、电机II分别与控制器电连接。所述台架上面的凹槽内设置有密封圈。所述的翻料斗、石英漏斗、废料瓶为同轴心设置。
[0010]所述的碘捕集器包括吸附柱、连接器、产品瓶、碱吸收瓶、真空泵、干燥柱、碱吸收槽、废液瓶，其中，所述的吸附柱、干燥柱均为圆柱体形，连接器上表面设置有凹槽，其连接关系是，所述的吸附柱、干燥柱分别置于连接器上的对应凹槽内，连接器与碱吸收槽上下固定连接，连接器与吸附柱、干燥柱、碱吸收槽之间均通过卡扣连接，连接处均通过硅橡胶垫密封。在连接器内设置有内连管、排气管、外连管，在吸附柱内设置有加热棒。所述吸附柱与干燥柱通过内连管连接，吸附柱通过排气管与真空泵连接，干燥柱与外连管连接。所述真空泵、加热棒分别与控制器电连接。
[0011]所述碘捕集器的碱吸收槽为长方体形，在碱吸收槽的一侧设置有倒圆锥体形的碱吸收瓶，碱吸收瓶部分置于碱吸收槽体内，在另一侧设置有加料瓶I1、三通阀II，三通阀II通过管道与碱吸收槽、加料瓶I1、废液瓶分别连接。所述的碱吸收瓶的顶部设置有碘蒸气进管，在碱吸收瓶的前面设置有加料瓶1、三通阀1、两通阀、流量计，三通阀I通过管道与碱吸收瓶、加料瓶1、产品瓶分别连接，碱吸收瓶、两通阀、流量计、碱吸收槽通过管道依次连接。在碱吸收槽的底部设置有通孔，真空泵置于通孔中，真空泵通过四通阀与排气管、产品瓶、废液瓶分别连接。所述碘蒸气进管与石英管连接。
[0012]本发明的自卸料立式Na131I生产装置利用了 13ciTe (η，γ ) 131Te (1131I的核物理反应，和碘及其化合物与碲及其化合物的升华温度的较大差异，通过控制加热温度干馏的方法，实现了从反应堆辐照后的1^02中大批量生产放射性碘-131产品(其主要化学态为Na131I),其简要工作原理是:利用机械手将打开靶筒(靶筒的材质一般为铝和锆)内经过活化的TeO2原料倒进陶瓷坩祸，甚至可将粘附有放射性TeO 2原料的靶筒(此靶筒的材质为锆合金等耐高温且中子活化率低的材料)和盖子一起放入陶瓷坩祸内，然后控制电机驱动蒸馏器下降至与底座紧密连接(此时原料处于加热炉腔内有效加热区域)，在一定负压条件下加热蒸馏(蒸馏温度约750°C)，升华温度较低的放射性碘-131从TeO2的晶格中释出，随载气定向流经碘-131捕集器并被碱吸收瓶内的稀碱液(一般为0.1-0.5mol/L的NaOH溶液)捕集，尾气则经活性炭柱进一步净化处理后排放。取出碱吸收瓶内大量吸附碘-131的稀碱液，经过滤和酸碱度、碘-131浓度调节和/或灭菌等处理，可以获得医用级Na131I溶液产品。蒸馏流程(包含蒸馏器上下运行、控温加热、卸料、等)采用PLC编程控制。
[0013]本发明利用大直径(可达300mm以上)石英玻璃罩的立式Na131I干馏装置，甚至可将数个切