本公开总体上涉及用于提取废料放射性核素(例如，在医用同位素生产工艺中产生的废料放射性核素)的系统和方法。
背景技术：
1、用于核废料分离的当前技术包括基于溶剂的提取，通常称为溶剂提取或液-液提取。溶剂提取是一种分离技术，在该分离技术中，含有提取剂的有机相与含有金属离子的水相接触。混合后，金属离子从水相转移到有机相中。尽管工业依赖，溶剂提取表现出许多缺点，包括与相分离、重相或“第三”相的形成相关联的挑战、以及大量有害的有机废料的产生。从环境管理的角度来看，工艺对有害的芳香族有机溶剂的依赖提出了特殊的挑战。许多商业废料运输商对固化废料中苯或其他芳香烃的存在具有低容忍度。
2、因此，需要用于核废料分离的改进的方法和系统，例如在医用同位素生产工艺中用于核废料分离的改进的方法和系统。
技术实现思路
1、根据本公开的第一方面，一种放射性核素废料提取方法，该方法包括：将废料流从主废料路径的上游段引导至阴离子交换柱的废料流输入端，其中：废料流包含铀和一种或更多种目标放射性核素；阴离子交换柱容纳有阴离子交换树脂；容纳有阳离子交换树脂的阳离子交换柱沿着主废料路径流体地联接到阴离子交换柱并且定位于阴离子交换柱的下游；以及冲洗制备罐流体地联接到阴离子交换柱。该方法还包括：将来自废料流的铀吸附到容纳在阴离子交换柱中的阴离子交换树脂上；将废料流从阴离子交换柱引导至阳离子交换柱中；将一种或更多种目标放射性核素吸附到容纳在阳离子交换柱中的阳离子交换树脂上；从阴离子交换柱中移除废阴离子交换树脂；以及将新鲜的阴离子交换树脂从冲洗制备罐引导至阴离子交换柱中。
2、第二方面包括第一方面的方法，其中，一种或更多种目标放射性核素包括锶-90和铯-137。
3、第三方面包括第一方面或第二方面的方法，其中，阴离子交换树脂包括初始吸附容量，并且废阴离子交换树脂包括初始吸附容量的85％或更小的吸附容量。
4、第四方面包括前述方面中任一方面的方法，还包括将废料流从阳离子交换柱引导至柱式流出物罐中，其中，进入柱式流出物罐的废料流包含小于0.04居里/立方米的锶-90和小于1居里/立方米的铯-137。
5、第五方面包括前述方面中任一方面的方法，在移除废阴离子交换树脂之前，还包括：将洗脱酸引导至阴离子交换柱中以在第一洗脱酸洗中从阴离子交换树脂解吸铀，从而形成铀废料流；以及在第一洗脱酸洗之后，将废料流从主废料路径的上游段引导至阴离子交换柱中，并且将铀吸附到阴离子交换树脂上。
6、第六方面包括第五方面的方法，还包括将铀废料流从阴离子交换柱沿着脱除废料路径引导至柱式流出物罐中，其中，脱除废料路径从阴离子交换柱绕过阳离子交换柱而延伸到柱式流出物罐。
7、第七方面包括第五方面的方法，还包括将铀废料流从阴离子交换柱沿着脱除路径引导至次级收集罐中，并且将废料流从阳离子交换柱引导至柱式流出物罐中。
8、第八方面包括第五方面至第七方面中任一方面的方法，在第一洗脱酸洗之后并且在移除废阴离子交换树脂之前，还包括：将洗脱酸引导至阴离子交换柱中以在第二洗脱酸洗中从阴离子交换树脂解吸铀；以及在第二洗脱酸洗之后，将废料流从主废料路径的上游段引导至阴离子交换柱中，并且将铀吸附到阴离子交换树脂上。
9、第九方面包括第五方面至第八方面中任一方面的方法，还包括：在移除废阴离子交换树脂和将新鲜的阴离子交换树脂从冲洗制备罐引导至阴离子交换柱之前，进行至少三次洗脱酸洗。
10、第十方面包括前述方面中任一方面的方法，其中，从阴离子交换柱中移除废阴离子交换树脂包括：停止废料流从主废料路径的上游段到阴离子交换柱的废料流输入端的流动；以及将废阴离子交换树脂从阴离子交换柱引导至废树脂罐中；以及在废料流从主废料路径的上游段的流动被停止的同时，将新鲜的阴离子交换树脂从冲洗制备罐引导至阴离子交换柱中；以及在将新鲜的阴离子交换树脂从冲洗制备罐引导至阴离子交换柱中之后，该方法还包括恢复废料流从主废料路径的上游段向阴离子交换柱的废料流输入端的流动。
11、第十一方面包括前述方面中任一方面的方法，其中，冲洗制备罐流体地联接到阳离子交换柱，并且方法还包括：从阳离子交换柱中移除废阳离子交换树脂；以及将新鲜的阳离子交换树脂从冲洗制备罐引导至阴离子交换柱中。
12、第十二方面包括第一方面至第十方面中任一方面的方法，其中，冲洗制备罐是第一冲洗制备罐，并且方法还包括：从阳离子交换柱中移除废阳离子交换树脂；以及将新鲜的阳离子交换树脂从第二冲洗制备罐引导至阳离子交换柱中。
13、第十三方面包括前述方面中任一方面的方法，其中：主废料路径的上游段中的废料流包含1克/升或更多的铀；以及在主废料路径的上游段中的废料流包含的铀的克/升水平是锶-90和铯-137两者的克/升水平的至少500倍。
14、根据本公开的第十四方面，废料提取系统包括：阴离子交换柱，阴离子交换柱容纳有阴离子交换树脂并且流体地联接到主废料路径的上游段；阳离子交换柱，阳离子交换柱容纳有阳离子交换树脂并且沿着主废料路径流体地联接到阴离子交换柱，其中，阴离子交换柱在阳离子交换柱的上游；柱式流出物罐，柱式流出物罐定位于阴离子交换柱和阳离子交换柱的下游；冲洗制备罐，冲洗制备罐流体地联接到阴离子交换柱；以及辐射屏蔽系统，辐射屏蔽系统定位于阴离子交换柱和阳离子交换柱两者与冲洗制备罐之间，其中，辐射屏蔽系统在阴离子交换柱和阳离子交换柱两者与冲洗制备罐之间形成辐射屏障。
15、第十五方面包括第十四方面的废料提取系统，其中，冲洗制备罐通过阴离子交换树脂输入路径流体地联接到阴离子交换柱，并且冲洗制备罐通过阳离子交换树脂输入路径流体地联接到阳离子交换柱。
16、第十六方面包括第十四方面的废料提取系统，其中，冲洗制备罐是第一冲洗制备罐，并且废料提取系统包括流体地联接到阳离子交换柱的第二冲洗制备罐，其中，第一冲洗制备罐容纳有新鲜的阴离子交换树脂，并且第二冲洗制备罐容纳有新鲜的阳离子交换树脂。
17、第十七方面包括第十四方面至第十六方面中任一方面的废料提取系统，还包括流体地联接到阴离子交换柱的洗脱酸源。
18、第十八方面包括第十七方面的废料提取系统，其中，阴离子交换柱包括：废料流输入端和洗脱输入端，废料流输入端和洗脱输入端均位于阴离子交换柱的第一端处，其中，废料流输入端流体地联接到主废料路径的上游段，并且洗脱输入端流体地联接到洗脱酸源；以及废料流输出端和洗脱输出端，废料流输出端和洗脱输出端均位于阴离子交换柱的第二端处，其中，洗脱输出端流体地联接到脱除废料路径，并且废料流输出端流体地联接到阳离子交换柱。
19、第十九方面包括第十八方面的废料提取系统，其中，脱除废料路径从阴离子交换柱绕过阳离子交换柱而延伸到柱式流出物罐。
20、第二十方面包括第十八方面的废料提取系统，其中，脱除废料路径从阴离子交换柱延伸到次级收集罐。
21、鉴于以下结合附图的详细描述，将更充分地理解由本文描述的实施例提供的这些特征和附加特征。