纳米气泡分离同位素方法初研

首次了提出纳米气泡同位素分离方法,并通过实验实现了氢、氧、碳和锂等轻同位素的分离,测得了分离系数,验证了该方法的科学性和有效性.研究揭示了纳米气泡同位素分离过程首先发生在由于快速塌陷式绝热自收缩形成纳米气泡时,可能因高温或纳米表面效应作用引起表面分子离解,而使气泡表面带负电荷对周围介质的吸附过程中,并且也出现在后续纳米气泡与特定溶液组成分离体系的同位素(离子)化学交换过程中,它具有双重分离效应.由于纳米气泡的形成是一个快速过程,并且气泡在溶液中的离子交换是同位素共振交换化学反应,过程也很快达到平衡,两者共同决定了纳米气泡同位素分离可能是一种平衡时间很短的分离方法,克服了通常化学方法平衡时间长的缺点.在研制成纳米气泡分离原型单机的基础上,本文也设计了纳米气泡同位素分离级联,增加分离效果,以获得各种丰度的同位素,从而说明其工业化生产的可能性。

基于放射性同位素分析吐鲁番盆地地下水年龄

地下水年龄是地下水循环规律的重要信息来源,研究吐鲁番盆地地下水年龄,对于当地水资源管理具有重要意义。通过分析在吐鲁番盆地采集的29组地下水样品的放射性同位素T和14 C值,估算了吐鲁番盆地地下水的补给时间及平均滞留时间。研究表明,吐鲁番盆地地下水14 C浓度小于20-22.5pmc的水为古水。通过对水体的年龄进行研究发现,在火焰山南侧东部,源自库姆塔格沙漠的地下水为古水,相当晚更新世末次冰期补给的水体。北盆地东部地下水和其他区域浅井的地下水中14 C值较高,说明地下水的年龄较新,地下水都属于全新世补给。

铽-161核素的制备

靶向放射性核素疗法(TRT)已成为治疗癌症的重要方法。近年来国际上日益重视^(161)Tb核素的制备和其标记药物的研发。但是国际上没有成熟的^(161)Tb生产工艺,严重阻碍了^(161)Tb标记药物临床研究的开展。本研究利用中子通量约为1~2×10^(14)n·cm^(−2)·s^(−1)的反应堆辐照富集的^(160)Gd_(2)O_(3)靶料,采用双柱法从辐照后大量钆中分离制备无载体的^(161)Tb核素溶液。进行了多次堆照^(160)Gd制备^(161)Tb的实验,采用γ谱仪、活度计等检测分离纯化后的样品核纯度、放化纯度和放射性活度。结果显示,^(161)TbCl_(3)核素溶液核纯度≥99.9%,放化纯度>99%,化学纯度符合预期目标。

放射性同位素分离在线检测软件设计与实现

核素分离是放射性同位素制备的关键技术之一,其中快速准确地判断目标核素的分离情况对同位素分离十分重要。本研究针对放射性同位素分离典型过程,基于闪烁体探测器设计和开发了一款放射性同位素分离在线检测软件,用于测量分离过程中管路内流动的放射性情况,包括计数率、放射性核素组成。测量信号传输至分离装置控制系统,进行分析、处理、显示。核素判别中利用序贯贝叶斯核素识别算法,并基于遗传算法优化卡尔曼滤波器,实现更优的参数估计,准确快速地判别混合物中特定放射性核素,提高核素分离过程的效率和准确性。该软件基于串口通信实现设备与系统之间的数据传输,实现了数据采集、实时测量、可视化显示、γ能谱绘制、γ能谱分析、系统设置、流程控制、核素识别等功能,软件界面简洁,经实验测试,运行稳定,人机交互友好,具有较好的实用性和可维护性,可为放射性同位素分离制备在线检测提供技术参考。

中国发展LEU生产医用^(99)Mo技术的机遇与挑战

^(99m)Tc是核医学临床使用最广泛的医用同位素,它主要来自于^(99)Mo的衰变,而^(99)Mo的主要生产方式是从235 U裂变产物中提取。由于高浓铀(HEU,235 U富集度>90%,通常为93%)的使用受到核不扩散条约的制约,采用低浓铀(LEU,235 U富集度<20%,通常为19.75%)技术生产医用^(99)Mo是发展趋势。目前已有南非、澳大利亚、比利时、荷兰等国家完成了LEU低浓铀转化。本研究在对^(99)Mo的医学应用与需求分析的基础上,对LEU靶件生产裂变^(99)Mo所面临的机遇与挑战进行分析。目前,低比活度^(99)Mo的^(99)Mo-99m Tc发生器制备技术尚未取得突破,非裂变^(99)Mo还不能完全替代裂变^(99)Mo;对LEU生产裂变^(99)Mo技术本身而言,LEU靶件制备技术、^(99)Mo分离纯化的工艺是亟待解决的关键问题。

水精馏技术在氚化水分离中的应用进展

随着核能与核技术的发展,核电站等场所在运行、退役、事故过程中会产生大量含氚废水,若其排放到环境中将对生物体造成潜在危害。目前,工业上常用的氢同位素分离技术(如低温精馏法和催化交换法等)存在能耗高、装置复杂或氢气爆炸危险等诸多缺点,不适用于核电站大通量低活度氚化水的分离。相较之下,水精馏作为一种传统的技术,具有操作简单、不含腐蚀性和有毒物质、无氢气爆炸风险等独特优势,但其分离系数小、效率低的问题一直存在。然而,通过改进水精馏过程中的操作参数(如温度、精馏塔内径、填料尺寸等)可以有效提高其分离效果,从而适应工业化氚化水的分离。本文详细介绍了水精馏法的基本原理及特点,并重点阐述了不同操作参数对分离效果的影响。结果表明:优化这些参数可以显著提高其分离效率,如减小填料材料的尺寸或对填料进行改性。因此,水精馏可以是一种有效的低活度氚化水分离方法,有望扩大化应用于工业用途。

振打机构摆臂疲劳寿命仿真及可靠性分析

目的 针对振打机构关键部件摆臂,开展疲劳寿命及关键参数影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据,校核摆臂设计是否满足使用要求。方法 基于S-N曲线进行振打机构摆臂的寿命仿真,开展动力学仿真与应力仿真,获得不同温度下摆臂最低寿命与管壁壁厚的关系。通过对关键寿命影响参数进行影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据。结果 当摆臂壁厚大于1.77mm时,摆臂的平均寿命大于144万次,满足产品设计要求。疲劳寿命与弹性模量E负相关,与抗拉强度和表面加工系数正相关。可靠度R取0.8时,摆臂的可靠寿命约为29 005次;可靠度R取0.9时,摆臂的可靠寿命约为11 891次。结论 振打机构摆臂壁厚需大于1.77 mm,摆臂表面质量系数大于0.827 3,材质抗拉强度大于907.76 MPa,弹性模量E小于2.041×10^(5)MPa。

^(14)C同位素研究进展

^(14)C是一种重要的放射性示踪剂,能够揭示物质的分布、代谢机制及迁移路径,广泛应用于生物医药、农业、地质和环境等领域。近年来^(14)C标记化合物的需求不断增长,其应用研究领域不断拓展。本文总结了^(14)C同位素的来源、制备和分离纯化方法,^(14)C标记化合物的制备和结构鉴定方法,以及^(14)C标记化合物在相关研究领域的应用情况,着重探讨了^(14)C同位素分离纯化技术的发展现状和趋势,希望在解决^(14)C排放污染的同时,实现^(14)C的资源化利用,并促进^(14)C应用研究的进一步发展。

HDEHP萃取法从裂变产物中分离^(142)La

用二 (2 乙基己基 )磷酸 (HDEHP)作萃取剂 ,二甲苯作稀释剂 ,在盐酸介质中 ,研究了从裂变产物中分离14 2 La的最佳条件 ,提出了“两步延迟分离法”的分离流程。流程所需时间约 1h ,14 2 La的化学回收率约80 % ,对主要γ核素的去污因子大于 1× 10 3 。

离子液体在金属离子萃取分离中的应用

离子液体作为绿色溶剂是溶剂萃取分离金属离子方面研究的热点。介绍了以离子液体为溶剂时,萃取分离各种金属离子的效果,包括碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土及锕系金属,以及核燃料后处理涉及的铀、钚及裂变产物等多种离子,深入探讨了其萃取机理。展望了离子液体取代有毒、易挥发、易造成环境污染的有机溶剂的发展和应用前景。

利用MIPR生产^(99)Mo、^(131)I和^(89)Sr的可行性研究

利用模拟的医用同位素生产堆(MIPR)液体回路输送系统进行提取99Mo和131I的研究,并在模拟的气体回路系统中进行提取气态131I和89Sr并纯化的研究。结果表明,从模拟的MIPR燃料溶液中提取99Mo和131I产品的回收率分别为56.4%和50.2%,产品的质量满足药典标准的要求;模拟的气体回路中的131I可以用吸附剂提取,回收率达到90%以上;在气体回路旁路中提取的89Sr可以采用化学分离方法进行纯化,回收率达到70%;MIPR可以用于99Mo、131I和89Sr的生产。

离子液体用于溶剂萃取铀酰离子的初步研究

初步研究了以咪唑类离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C8mim][PF6])、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([C4mim][PF6])和季胺类离子液体三辛基甲基氯化铵([N8881][Cl])为稀释剂,TBP为萃取剂,从硝酸介质中萃取铀酰离子。研究结果表明,铀的萃取分配比随水相初始硝酸浓度的增加而增加,季胺类离子液体略好于咪唑类离子液体,但都比对照稀释剂异辛烷差。研究了以碳酸胍为反萃剂的反萃条件。碳酸胍在实验条件下均能从这3种离子液体萃取体系中定量反萃铀酰离子,解决了用离子液体萃取铀酰离子中的反萃及离子液体的循环使用问题。

色谱柱程序升温脱附法分离氢同位素

采用程序升温脱附法在自行研制的大型气相色谱柱上进行了氢同位素的分离,包括氕-氘体系的半饱和实验、全饱和实验和低丰度样品的浓缩实验。实验结果表明该分离方法分离效率高、处理容量大。氘浓度为0.1%的样品混合气经色谱柱分离后得到氘浓度为30%的产品,贫化部分氘浓度小于10-5;氘浓度为10%的样品混合气分离后得到氘浓度大于90%的产品;对氕-氘混合气的处理容量达到70m3/d。

咪唑型功能离子液体合成及其对铀(Ⅵ)的萃取

通过在阳离子结构中引入铀酰离子萃取剂磷酸三丁酯(TBP)的功能结构,设计合成了两种咪唑型离子液体,使该离子液体在硝酸介质中萃取铀酰离子时,既是稀释剂又具有萃取剂功能。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振(1 H NMR)和元素分析,对合成的离子液体结构进行了确认,并对硝酸介质中萃取铀酰离子进行了初步研究。结果表明:室温条件下,所合成的具有特定功能的离子液体可在硝酸介质中萃取铀酰离子,萃取率可达90%以上。

用于氢-水同位素交换的Pt-PTFE类憎水催化剂的研制

研制了以铂为活性成分 ,聚四氟乙烯 (PTFE)为憎水材料 ,活性炭、二氧化硅等作载体的憎水催化剂。在滴流床上 ,进行了氢 水气液逆流氢同位素交换反应 ,讨论了载体、铂含量及PTFE量对催化剂活性的影响。结果表明 ,以活性炭为载体 ,聚四氟乙烯与Pt C粉的质量比在 1～ 2时 ,Pt C PTFE催化剂的活性高 ;

从高放废液中分离^(79)Se的流程研究

建立了离子交换法与沉淀法相结合的、从高放废液中分离79Se的放化流程。该流程具有去污效果好的特点,对137Cs,90Sr,90Y,99Tc,154Eu的去污因子大于104,对125Sb,113Sn的去污因子大于103,对237Np为2×102。整个流程的收率约为53%。由该流程分离出的79Se样品能够很好地满足液闪测量和质谱测量的要求。

热循环吸附装置的初步氢同位素分离

设计建立了热循环吸附法(TCAP)氢同位素分离实验装置,并通过初步实验验证其分离性能。分离柱为双排圆形排列钻孔管结构,总长度约16 m,封装涂钯氧化铝1 558 g。全回流模式的初步实验结果显示,该分离实验装置可有效实现氢同位素分离,全回流模式下,分离柱热/冷循环温度为150℃/10℃,体积分数50.7%H2—49.3%D2的混合气体经30个循环后,柱底部的氘丰度达到98.8%,顶部氕丰度达到98.4%。初步实验结果表明,该分离装置可有效实现氢同位素分离。

从^(237)Np中分离高纯度的^(233)Pa的新方法

一、引言^(231)Pa是AcU(^(235)U)天然放射系的一个重要成员。在海洋地球化学和地质年代学研究中,它是一个非常重要的核素。但可作为^(231)Pa分离用的产额示踪剂的核素只有^(233)Pa,它是β-γ发射体,半衰期短(27.0 d)。因此如果能够简便地制得示踪剂^(233)Pa,对^(231)Pa年代学的研究和应用以及对镤化学和放射化学的研究无疑是个促进。

韧致辐射法同时测量^(90)Sr和^(90)Y

本工作提出了用韧致辐射法同时测量样品中90Sr和90Y的设想。采用二(2-乙基已基)磷酸萃取制备无90Y的90Sr溶液,应用阱型NaI(Tl)探测器进行跟踪测量,得到90Sr与90Y探测效率比k。根据k值,跟踪测量未知样品,可以得到样品中90Sr和90Y的量。因此可以直接用90Sr-90Y作为Y的示踪剂。

一种新型同位素自动分装系统的研发

本文介绍了一种新型的同位素自动分装和稀释系统,它以工控机为用户操作平台,以步进电机和高精密取样机构作为执行单元,以铅盒作为放射线的屏蔽装置,利用现代的精密机械、自动控制和计算机技术,实现了同位素药元自动分装和稀释,解决了同位素人工分源长期存在的劳动强度大、放射性照射、同位素污染、体积测量不准确等问题。