【摘要】：醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆是一種均勻水溶液堆,它在生產(chǎn)醫(yī)用同位素中具有較大優(yōu)勢,但作為一種新的堆型,不可避免會有許多科研難題需要解決,放射性氣體處理及氣體中的醫(yī)用同位素~(131)I的提取就是其中之一。目前從放射性氣體中關(guān)于碘的提取還沒有相關(guān)報道,而在氣態(tài)碘的捕集方法中,濕法有明顯的缺點,固體吸附法應(yīng)用較為廣泛,固體吸附劑一般為活性炭、金屬及其氧化物和沸石等。氣態(tài)碘的提取可以通過進一步研究氣態(tài)碘的捕集來實現(xiàn),即先通過固體吸附劑吸附氣體碘,然后再采用合適的方法將其解吸。醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆產(chǎn)生的放射性氣體具有高濕度和高氮氧化物的特性,活性炭、氧化鋁和沸石等固體吸附劑在這種環(huán)境中對氣態(tài)碘的吸附能力很差,只有載銀固體吸附劑能達(dá)到理想效果,因此本次氣態(tài)碘的提取采用耐腐蝕性能較好的載銀絲光沸石和載銀氧化鋁作為研究對象。另外,醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆產(chǎn)生的放射性氣體與其它動力堆有所不同,根據(jù)醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆的實際情況,結(jié)合已有文獻,進行放射性氣體處理系統(tǒng)的概念設(shè)計,為以后工程設(shè)計提供設(shè)計依據(jù)。本論文通過設(shè)計動態(tài)吸附裝置,研究了在高濕度和高氮氧化物的環(huán)境下,固體吸附劑載銀絲光沸石和載銀氧化鋁對氣態(tài)碘的吸附效果,并且研究了水合肼還原法對吸附碘后的載銀絲光沸石的解吸效果。此外,對醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆的放射性氣體處理系統(tǒng)進行了概念設(shè)計,確定了氣體復(fù)合系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)。(1)利用浸漬法制備載銀絲光沸石和載銀氧化鋁,結(jié)果表明可以通過控制硝酸銀濃度調(diào)節(jié)吸附劑載銀量;研究了載銀絲光沸石和載銀氧化鋁對氣態(tài)碘的動態(tài)吸附性能,發(fā)現(xiàn)載銀量越高,吸附效果越好;銀的利用率普遍較高;相同載銀量的情況下,載銀絲光沸石對氣態(tài)碘的吸附效果優(yōu)于載銀氧化鋁;碘蒸汽濃度對飽和吸附容量影響較小,兩種吸附劑的吸附過程都同時滿足Langmuir方程和Freunlich方程,載銀絲光沸石和載銀氧化鋁在碘蒸氣濃度較低時任然表現(xiàn)出較好的吸附效果。(2)考察了氣體線速度和床層長度對吸附效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)線速度很低時,傳質(zhì)阻力增大;線速度增加不影響載銀絲光沸石的吸附容量,載銀氧化鋁吸附容量降低。床層長度增加不影響傳質(zhì)阻力,穿透時間和吸附容量有所增大,這表明在工程運用中盡可能選擇較大的穿層長度。(3)考察了溫度、濕度(實驗過程中均指相對濕度,既RH(%))和二氧化氮對吸附效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度提高有利于吸附過程,表明吸附過程主要為化學(xué)吸附;濕度對吸附效果基本上沒有影響;在不同的濕度下,二氧化氮含量的增加提高了吸附效果。(4)考察了氫氧化鈉濃度和水合肼濃度對吸附飽和后的載銀絲光沸石的解吸效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在常溫下,氫氧化鈉濃度為1.0mol/L,水合肼濃度為2.0wt.%時,碘的解析率為100%,且解吸后的載銀絲光沸石可以重復(fù)利用。(5)對醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆氣體處理系統(tǒng)進行了概念設(shè)計,得到了氣體復(fù)合系統(tǒng)和放射性廢氣處理系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖,并且計算得出了基本工藝參數(shù)、設(shè)備能耗和管道參數(shù)等信息,為工程設(shè)計提供了一定的參考依據(jù)。(6)對放射性廢氣處理單元的活性炭保護床和活性炭滯留床進行設(shè)計計算,在采用AP1000專用活性炭的基礎(chǔ)上,得到了活性炭保護床和活性炭滯留床的基本尺寸和活性炭用量。
【圖文】：

圖 1-1 醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆整體結(jié)構(gòu)示意圖醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆使用的是液體燃料，裂變材料產(chǎn)生的裂變碎片會直接地存在于燃料溶液中，大量的射線與水作用，使水裂解為氫氣和氧氣等容易爆炸的產(chǎn)物；而裂變碎片中含有大量的放射性惰性氣體和碘等核素。這種情當(dāng)于固體燃料的包殼全部破裂，裂變核素全部溶解到冷卻劑中。如果反應(yīng)堆的氣態(tài)物質(zhì)不經(jīng)過處理就排放到大氣，將會對生物和環(huán)境造成很嚴(yán)重的危害會浪費大量的醫(yī)用核素[12]。溶液堆中的液體燃料在輻解過程中產(chǎn)生了大量的氫氣和氧氣，這不僅產(chǎn)爆炸的可能性，而且會逐漸增加溶液堆運行壓力。當(dāng)氫氣的濃度大于 4.0%（V它會存在爆炸的危險，，為保護裝置和人員的安全，必須將系統(tǒng)內(nèi)大部分的氫去[14]。溶液堆產(chǎn)生的碘核素一部分溶于燃料溶液，另一部分存在于氣相中。放核素碘-131 具有兩方面的特性，一方面可以將其提純制成放射性藥物用于診治療疾病[15]，另一方面如果泄露至環(huán)境將嚴(yán)重危害人體健康[16]。

士研究生學(xué)位論文 醫(yī)用同位素生產(chǎn)堆放射性氣體處理及氣態(tài)圖 1-2 所示。系統(tǒng)采用自然循環(huán)，溶液堆產(chǎn)生的經(jīng)過加熱，復(fù)合后氣體溫度升高，氣體受熱向上流動，在頂部經(jīng)過溫段和低溫段氣體的密度差使氣體產(chǎn)生循環(huán)，但是自然 50kW 的溶液堆的氣體復(fù)合系統(tǒng)不能實現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TL92

【參考文獻】

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本文編號：2614305