LA142快速分离系统.pdf

本发明属于短寿命裂变产物分离系统。它公开了一种La-142快速分离系统。该系统样品分离与收集装置包括双针取样器、洗涤液贮液槽、沉淀分离单元、电磁阀、HDEHP萃取色层分离单元、无油真空泵以及收集瓶等部分。其中，双针取样器通过电磁阀与沉淀分离单元相联，沉淀分离单元上端联贮液槽，下端与两个串联的HDEHP萃取色层柱相联，第二个萃取色层柱上端联贮液槽，下端与收集瓶相联。该系统结构简单、成本低廉而实用。

1.  一种La-142快速分离系统，包括裂变产物的产生、样品传输、取样、分离与收集等装置，其特征在于：所述的样品分离与收集装置包括双针取样器(1)、贮液槽(8、9、10、11)、电磁阀(2)、沉淀分离单元(3)、HDEHP萃取色层分离单元(4、5)、以及收集瓶(7)等部分，双针取样器(1)通过电磁阀(2)与沉淀分离单元(3)相联，沉淀分离单元(3)上端联贮液槽(10、11)，下端与两个串联的HDEHP萃取色层柱(4、5)相联，萃取色层柱(5)上端联贮液槽(8、9)，下端与收集瓶(7)相联。

2.  根据权利要求1所述的La-142快速分离系统，其特征在于：所述的双针取样器(1)底部装有一高一低两个针头，低针头用于取样，高针头用于平衡压力。

3.  根据权利要求1所述的La-142快速分离系统，其特征在于：所述的沉淀分离单元(3)底部通过阀门鼓入空气。

4.  根据权利要求1所述的La-142快速分离系统，其特征在于：所述的无油真空泵(6)通过阀门连接收集瓶(7)与HDEHP萃取色层柱(5)。

5.  根据权利要求1所述的La-142快速分离系统，其特征在于：所述的沉淀分离单元(3)与HDEHP萃取色层柱(4、5)，以及收集瓶(7)之间液体流向通过微型电磁阀控制。

La-142快速分离系统
技术领域
本发明属于短寿命裂变产物分离系统，具体公开了一种La-142快速分离系统。
背景技术
短寿命裂变产物La-142(半衰期为91.2分钟)的高精度衰变数据测量需要制备一定量的高丰度La-142溶液样品。文献Tong SL，Prestwich WV，Fritze K.Decay of¹⁴²La[J].Can J Phys，1971，49：1179～1185将硝酸铀酰溶液经短时间辐照后，进行BaCl₂沉淀，再冷却一段时间将BaCl₂沉淀溶解进行La(OH)₃沉淀。此流程无法消除¹⁴³La的干扰，在得到的谱图中除含有¹⁴¹La、¹⁴¹Ce外，还有相当量的¹⁴³Ce。Gehrke RJ.γ-ray Emission Probabilities for the Decays of¹⁴¹La and¹⁴²La[J].Int.J.App.Rad.and Isot，1981，32：377～379中将稀土以Y(OH)₃形式沉淀，硝酸溶解后用高效液相色谱法(HPLC)进行稀土分离，此流程相当费时。
另外，裂变产物是个很复杂的体系，包含有30多种元素，500余种放射性核素。一般化学方法只能分离元素，很难分离同位素。同时，由于独立产额的存在，裂变产物核素多数由其前驱核素衰变而来，随着核素的不断衰变和形成，使得体系中各核素的含量随时间发生着很大的变化。因此可选择合适的辐照、冷却、分离、测量时刻和时间，把干扰同位素含量降低甚至消除，以便获得纯度尽可能高的所需同位素。
制备¹⁴²La样品必须从裂变产物中分离。在裂变产物中存在的La同位素列于表1。
表1 裂变产物中La的放射性同位素

由上表可以看出，¹⁴¹La、¹⁴³La与¹⁴²La的半衰期接近，直接从裂变产物中分离¹⁴²La时必须存在它们的干扰。同时从图1可知，T_1/2(¹⁴¹Ba)>T_1/2(¹⁴²Ba)>T_1/2(¹⁴³Ba)，但T_1/2(¹⁴¹Cs)>>T_1/2(¹⁴²Cs)≈T_1/2(¹⁴³Cs)。因此，采用“短照快分”实现Cs-Ba分，将Cs-141除去离；而后实现第一次Ba-La分离，除掉La-143；最后待La-142从Ba-142中生长出来后进行第二次Ba-La分离得到La-142。称此为三步分离法。
中国专利200520132985.X公开了一种Y-95快速分离系统，但该分离系统不适用于La-142的分离。因此，文献中未见专门用于La-142快速分离的系统。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低廉而实用的快速高效La-142分离系统。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
一种La-142快速分离系统，包括裂变产物的产生、样品传输、取样、分离与收集等装置。裂变产物主要在热中子核反应堆辐照U-235产生，样口传输采用热中子核反应堆中的气动跑兔传输系统。样品经短时间辐照后，通过气动跑兔传输系统进入分离与收集装置。关键在于，所述的样品分离与收集装置包括双针取样器、贮液槽、沉淀分离单元、电磁阀、HDEHP萃取色层分离单元、无油真空泵以及收集瓶等部分。其中，双针取样器通过电磁阀与沉淀分离单元相联，沉淀分离单元上端联贮液槽，下端与两个串联的HDEHP萃取色层柱相联，第二个萃取色层柱上端联贮液槽，下端与收集瓶相联。
(三)发明效果
本发明所提供的La-142快速分离系统仅一个放射性液体出口和一个气体出口，系统的整体完全性和可靠性很高。配合控制器使用可实现远距离控制操作。整个分离过程可在30分钟内完成，对La的化学回收率～80％，对主要干扰核素的去污因子>10³。采用脉冲热中子核反应堆分离出的产品中¹⁴²La与¹⁴¹La的放射性活度比>3.5。
附图说明
图1A＝141，142，143的部分衰变链；
图2La-142快速分离系统结构示意图。
其中，1、双针取样器；2、电磁阀；3、沉淀分离单元；4、5、HDEHP萃取色层分离单元；6、无油真空泵；7、收集瓶；8、9、10、11、贮液槽。
实施例
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步解释。
一种La-142快速分离系统，包括裂变产物的产生、样品传输、取样、分离与收集等装置。
其中，如图2所示，样品分离与收集装置包括双针取样器1，贮液槽8、9、10、11，沉淀分离单元3，电磁阀2，HDEHP萃取色层分离单元4、5，无油真空泵6以及收集瓶7等部分。其中，双针取样器1底部装有一高一低两个针头，低针头用于取样，高针头用于平衡压力。双针取样器1通过电磁阀2与沉淀分离单元3相联。沉淀分离单元3上端通过阀门联贮液槽10、11，底部通过阀门鼓入空气，对沉淀起到陈化和搅拌作用。贮液槽10放置洗涤液，贮液槽11放置溶解液。沉淀分离单元3下端与两个串联的HDEHP萃取色层柱4、5相联。其中HDEHP萃取色层柱4的上端通过阀门联贮液槽8、9，贮液槽8放置洗涤液低浓盐酸，贮液槽9放置洗涤液高浓盐酸。HDEHP萃取色层柱5与收集瓶7相联。另外，无油真空泵6通过阀门连接收集瓶7与HDEHP萃取色层柱5，提供正负压作为动力。沉淀分离单元3与HDEHP萃取色层柱4、5，以及收集瓶7之间液体流向通过微型电磁阀控制。
使用时，裂变产物通过热中子核反应堆辐照U-235产生，样口传输采用热中子核反应堆中的气动跑兔传输系统。样品辐照盒的材料采用聚乙烯塑料管，以利于取样。样品经短时间辐照后，通过气动跑兔传输系统打入双针取样器1，放射性溶液经低取样针流入沉淀分离单元3，在浓盐酸条件下发生BaCl₂·2H₂O沉淀。BaCl₂·2H₂O沉淀在沉淀分离单元3中被过滤，而后用贮液槽10中的洗涤剂快速除去残留的浓盐酸，再用液贮液槽11中的溶解液溶解BaCl₂·2H₂O沉淀，溶液通过HDEHP萃取色层柱分离单元4进入HDEHP萃取色层柱分离单元5的过渡室。放置20分钟后，将溶液通过HDEHP萃取色层柱分离单元5，先用贮液槽8中的低浓盐酸洗涤，而后用贮液槽9中的高浓盐酸将La-142从HDEHP萃取色层柱分离单元5中洗脱。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，假若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。