一種用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)i-125的氙靶制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于放射性同位素制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125的氙靶制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代核醫(yī)學(xué)臨床診斷與治療、石油測(cè)井等領(lǐng)域的放射性碘-125主要來(lái)自于反應(yīng)堆輻照124Xe后生成的125Xe的衰變。由于天然氙氣中的124Xe的豐度僅為0.096%,為增加1-125的產(chǎn)量往往需要采用濃縮124Xe氣體作為靶料，而濃縮124Xe氣十分昂貴，特別是豐度高于90%的124Xe。
[0003]用于輻照生產(chǎn)1-125的氙靶主要有兩種包裝容器，一種是石英玻璃瓶，一種是金屬容器如鋁罐、鈦罐、不銹鋼罐等。由于石英玻璃瓶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不高，一般裝入低于Iatm的氙氣，單位靶體積的產(chǎn)1-125量較低，不適用于大批量生產(chǎn)；而采用金屬容器盛裝氙氣，可以在常溫下向靶罐內(nèi)裝入幾個(gè)甚至數(shù)十個(gè)大氣壓的氙氣，可將單位靶體積的產(chǎn)1-125量大幅度提高，是現(xiàn)國(guó)內(nèi)外大批量生產(chǎn)1-125的主要制靶方法。該氙靶制備的簡(jiǎn)要流程是:將氙氣原料罐和金屬靶筒連接到充氣系統(tǒng)上抽一定負(fù)壓后，將一定量的氙氣從原料罐放出，并轉(zhuǎn)移至液氮冷卻的靶筒內(nèi)，然后用鉗子將靶筒一端的毛細(xì)管加緊密封并剪掉多余的毛細(xì)管，再將裝有氙氣的靶筒快速轉(zhuǎn)移至焊靶室，放在專用焊機(jī)上自動(dòng)或手動(dòng)快速焊封。
[0004]文獻(xiàn)表明，我國(guó)從20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始了碘-125生產(chǎn)工藝研究，現(xiàn)已具備小批量生產(chǎn)能力。除本發(fā)明提供單位-中國(guó)工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所外，國(guó)內(nèi)的中國(guó)原子能科學(xué)研究院和中國(guó)核動(dòng)力研究院均建立了相關(guān)的生產(chǎn)裝置。但現(xiàn)有的制靶工藝是將靶罐灌裝氙氣、靶罐焊封、回收氙氣灌裝等工序分別放在不同的功能間或生產(chǎn)裝置上完成，占用較多的實(shí)驗(yàn)室資源，物料轉(zhuǎn)移環(huán)節(jié)較多，工作效率較低，而且一般需要將裝有生產(chǎn)回收的氙氣的容器從熱室(或工作箱)轉(zhuǎn)移至制靶間接到制靶裝置上，并將氙氣轉(zhuǎn)移至靶筒內(nèi)按照前述方法制成靶件，而回收的氙氣中往往含有少量放射性125Xe和1251，而且從熱室(或工作箱)內(nèi)轉(zhuǎn)移出來(lái)的容器表面一般都會(huì)被放射性沾污，存在污染制靶裝置、人員和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。目前，尚未見(jiàn)能與Na125I溶液的生產(chǎn)裝置集成，并能夠?qū)泄薰嘌b氙氣、靶罐焊封、回收氙氣灌裝等工序一體化的專用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125的氙靶制備裝置的公開(kāi)報(bào)道，而現(xiàn)實(shí)中迫切需要結(jié)構(gòu)緊湊、操作安全便利的1-125生產(chǎn)用氙氣靶的制備裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服已有技術(shù)中的氙氣靶制備裝置的靶罐灌裝氙氣、靶罐焊封、回收氙氣灌裝等工序操作場(chǎng)所分散且所需操作空間較大、放射性物料在不同處理場(chǎng)所之間轉(zhuǎn)移的環(huán)節(jié)多、工作效率較低、靶料泄漏量較大、易于出現(xiàn)放射性污染制靶裝置、人員和環(huán)境的不足，本發(fā)明提供一種用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125的氙靶制備裝置。
[0006]本發(fā)明能夠高效制備符合反應(yīng)堆輻照安全和1-125批量生產(chǎn)要求的氙氣(Xe)靶件，并且實(shí)現(xiàn)大幅度減少工作場(chǎng)所(數(shù)量和面積)及達(dá)到控制放射性污染風(fēng)險(xiǎn)的目的，可利用原料氙氣和回收氙氣制備氙靶，將靶罐焊接密封等所有制靶工序集成一體化，可在線將回收的氙氣直接制成靶件用于再生產(chǎn)，可在一個(gè)熱室(或工作箱)內(nèi)利用一套裝置完成輻照后靶件的開(kāi)靶、輻照靶內(nèi)氙氣的轉(zhuǎn)移與貯存衰變、回收氙氣靶件制備等工作，顯著提高了生產(chǎn)效能和減少了生產(chǎn)所需場(chǎng)所(面積)。
[0007]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的一種用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125的氙靶制備裝置，其特點(diǎn)是，所述的生產(chǎn)裝置包括臺(tái)架、倒氣罐、開(kāi)靶器、原料罐、收貯器、充焊器、真空泵、壓力表、液氮泵、熔焊電源、控制器，其連接關(guān)系是，所述的倒氣罐、開(kāi)靶器、原料罐、收貯器、充焊器、真空泵均設(shè)置在臺(tái)架上并與臺(tái)架固定連接，壓力表固定在倒氣罐上。所述的倒氣罐與開(kāi)靶器、原料罐、收貯器、充焊器、真空泵、壓力表分別連接；所述的臺(tái)架下設(shè)置有液氮泵，液氮泵與開(kāi)靶器、充焊器、收貯器分別連接。所述的充焊器與熔焊電源連接。所述的開(kāi)靶器、充焊器、真空泵、液氮泵、熔焊電源分別與控制器電連接。
[0008]所述的開(kāi)靶器包括升降臺(tái)1、鋼針、針座、冷凍夾套I，所述的升降臺(tái)I上設(shè)置有針座，針座中設(shè)置有鋼針，升降臺(tái)1、針座、鋼針依次固定連接。所述的鋼針上設(shè)置有橡膠圈，在鋼針的正下方設(shè)置有冷凍夾套I，在冷凍夾套I內(nèi)設(shè)置有倒置的靶件。所述的升降臺(tái)
1、冷凍夾套I分別與臺(tái)架固定連接；所述的鋼針與靶件、冷凍夾套I為同軸心設(shè)置。
[0009]所述充焊器包括升降臺(tái)I1、電機(jī)、夾持塊1、夾持塊I1、連接塊、冷凍夾套II，其連接關(guān)系是，所述的升降臺(tái)I1、冷凍夾套II分別與臺(tái)架固定連接。在升降臺(tái)II上設(shè)置有電機(jī)、夾持塊1、連接塊、夾持塊II，所述的升降臺(tái)II與電機(jī)、夾持塊I1、連接塊分別固定連接，與夾持塊I滑動(dòng)連接。所述連接塊內(nèi)設(shè)置的輸氣管、橡膠塞相互連接。所述的電機(jī)與夾持塊I通過(guò)絲桿連接。所述的夾持塊II上設(shè)置有熔斷器，熔斷器與熔焊電源連接。所述的冷凍夾套II設(shè)置在連接塊的正下方，在冷凍夾套II內(nèi)設(shè)置有靶筒。連接塊、輸氣管、橡膠塞、靶筒、冷凍夾套II為同軸心設(shè)置。
[0010]所述倒氣罐的罐體通過(guò)管道分別連接有閥門1、閥門I1、閥門II1、閥門IV、閥門V。所述的閥門1、閥門I1、閥門II1、閥門IV、閥門V分別與開(kāi)靶器、原料罐、收貯器、充焊器、真空泵對(duì)應(yīng)連接。壓力表與罐體通過(guò)管路連接。
[0011]本發(fā)明的一種用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125的氙靶制備裝置利用了氙氣易于被液氮冷卻成液態(tài)或固態(tài)(氙氣的熔點(diǎn)為-111.9°C，沸點(diǎn)為-107.rc ;液氮沸點(diǎn)為-195.8°C)，可將原料罐(包括回收了氙氣的容器)釋放出來(lái)的氙氣幾乎全部轉(zhuǎn)移進(jìn)靶筒內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125氙靶的高效和安全制備，其簡(jiǎn)要工作原理是:在較低真空條件下，將原料罐中的氙氣定量放入倒氣罐的罐體中，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)氣體氣態(tài)方程PV=nRT計(jì)算放出氙氣的標(biāo)準(zhǔn)體積或重量后，再用液氮將空靶罐冷卻，將罐體中的氙氣全部轉(zhuǎn)移至靶罐后，打開(kāi)熔焊電源將靶罐的端頭熔斷密封，制成氙靶。當(dāng)需要在線將回收氙氣制靶時(shí)，在較低真空條件下，用開(kāi)靶器將靶筒刺破，將靶中活化的氙氣轉(zhuǎn)移至液氮冷凍的收貯瓶中，貯存冷卻一段時(shí)間使氙氣中的125Xe全部衰變?yōu)?251，然后將冷卻后的氙氣按照前述方法轉(zhuǎn)移至冷凍的靶筒中密封，制成新靶用于再生產(chǎn)。
[0012]本發(fā)明不需要多間實(shí)驗(yàn)室和熱室(或工作箱)，而只需一個(gè)熱室(或工作箱)即可完成氙氣靶件制備、輻照靶件開(kāi)啟、氙氣轉(zhuǎn)移與貯存衰變、氙氣回收再利用等工作，獲得滿足反應(yīng)堆輻照安全和大批量生產(chǎn)1-125要求的氙靶，并可以將制成的靶件(特別是利用生產(chǎn)回收的氙氣制成的可能含有少量放射性的靶件)在生產(chǎn)線內(nèi)直接轉(zhuǎn)運(yùn)至反應(yīng)堆再輻照，顯著提高了工作效率，減少了生產(chǎn)場(chǎng)所(數(shù)量和面積)和放射性物料在不同處理場(chǎng)所之間轉(zhuǎn)移的環(huán)節(jié)，降低了靶料(特別是高濃縮的124Xe)轉(zhuǎn)移過(guò)程中的泄漏量，完全避免了現(xiàn)有生產(chǎn)方式需要將回收氙氣瓶從熱室(或工作箱)轉(zhuǎn)移至非放射性操作的房間重新制靶，而存在制靶裝置、人員和環(huán)境被放射性污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013]本發(fā)明的一種用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125的氙靶制備裝置，克服了現(xiàn)有制靶工藝占用實(shí)驗(yàn)室和熱室(或工作箱)數(shù)量多(面積大)、工作效率較低、放射性物料在不同處理場(chǎng)所之間轉(zhuǎn)移的環(huán)節(jié)多和轉(zhuǎn)移過(guò)程中的靶料損失量較大、易于出現(xiàn)放射性污染等不足，較大提高了生產(chǎn)效能，顯著減少了所需生產(chǎn)設(shè)施的數(shù)量(和使用面積)。本發(fā)明的氙靶制備裝置結(jié)構(gòu)緊湊，適用于利用原料氙氣和1-125生產(chǎn)后回收的氙氣制備符合反應(yīng)堆輻照安全和1-125批量生產(chǎn)要求的氙靶，操作的穩(wěn)定性和安全性好。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125的氙靶制備裝置的總體結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明中的開(kāi)靶器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明中的充焊器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明中的倒氣罐的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1.臺(tái)架2.倒氣罐3.開(kāi)靶器4.原料罐5.收貯器6.充焊器 7.真空泵 8.壓力表 9.液氮泵 10.熔焊電源 11.控制器 12.升降臺(tái)I 13.鋼針14.針座 15.橡膠圈 16.靶件17.冷凍夾套I 18.升降臺(tái)II 19.電機(jī)20.夾持塊I 21.連接塊 22.輸氣管 23.橡膠塞24.夾持塊II 25.熔斷器 26.靶筒 27.冷凍夾套II 28.罐體 29.閥門I 30.閥門II 31.閥門III 32.閥門IV
33.閥門V。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例1
圖1是本發(fā)明的一種用于反應(yīng)堆輻照生產(chǎn)1-125的氙靶制備裝置的總體結(jié)構(gòu)框圖，圖2是本發(fā)明中的開(kāi)靶器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明中的充焊器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明中的倒氣罐的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1~圖4中，本發(fā)明的1-125生產(chǎn)用氙氣