CIAE同位素电磁分离技术的创新与发展

目前高丰度稳定同位素的应用元素种类和应用领域越来越广泛,而同位素电磁分离法是获得高丰度Rb、K等多种同位素唯一可行的方法。我国的同位素电磁分离技术发展始于20世纪60年代,目前EMIS-170是我国唯一一台同位素电磁分离器装置。该设备在2013—2016年间进行了技术升级,稳定同位素分离能力明显提升。由该设备分离的多种稳定同位素已成功应用到了导航、工农业、基础研究等领域,实现了同位素产品的国产化,取得了显著的社会效益。

电磁法分离铷同位素用接收器的研制

高丰度^(85) Rb和^(87) Rb是原子钟的核心工作物质,而电磁分离方法是获得高丰度铷同位素唯一可行的方法。接收器是电磁分离器的核心部件之一,分离不同的同位素,接收器的设计参数不同。为保证铷同位素的丰度达到使用要求,通过对接收器口袋参数的计算,确定了铷同位素接收器口袋的尺寸与位置,对口袋的材料与冷却温度进行理论计算,完成了口袋的优化,确定了口袋的冷却温度低于25℃,改善了接收器溅射和蒸发对同位素丰度影响的问题。目前,接收器已安装在同位素电磁分离器上,开展了铷同位素的分离实验,确定了理想的分离参数,接收到的铷同位素的丰度取得了突破。

同位素电磁分离器离子源控制系统的研制

同位素电磁分离器EMIS-170是我国唯一一台大型同位素电磁分离器;同位素电磁分离器计算机控制系统主要利用西门子TIA博途软件进行开发,用于监测同位素电磁分离器整个工艺系统和设备的运行参数和状态;离子源系统是同位素电磁分离器一个重要系统,利用计算机控制离子源的分离参数,实现对离子源分离参数的控制,并提供必要的连锁保护功能,防止操作员的误操作,根据模拟信号、开关量监测显示报警状态,提高了分离器重要电参数的调节精度,有效提高了同位素产品的丰度。文章介绍了同位素电磁分离器离子源控制系统的设计与实施,该系统已投入使用,工作稳定可靠。

镱同位素电磁分离束流接收与监测系统研制

镱同位素在放射性药物、原子钟、核物理等领域具有重要应用。电磁法是目前可用于分离镱同位素的最佳选择,为了收集和监测电磁法分离后的镱同位素,本文研制了镱同位素束流接收与监测系统。针对镱同位素分离色散小、数目多、不易分离的特点,通过理论计算和经验参数,设计多缝面板、内置水冷结构的模块化收集器和束流监测系统,减少同位素的蒸发和溅射,提高镱同位素的丰度。最终完成镱同位素束流接收与监测系统测试,目前该系统已经应用于镱同位素的分离,镱-176同位素丰度达到96.9%。

常用稳定同位素制剂的浓集及应用

中国原子能科学研究院(简称原子能院)利用电磁法完成了国家科技支撑计划课题《科研用高纯有机试剂核心单元物质及共性关键技术的研制与开发》,利用电磁法有效分离了54 Fe、65 Cu、64 Zn、67 Zn、207 Pb以及85 Rb、87 Rb同位素制剂,其丰度分别达到:90%、99.6%、96%、81%、90%、99%、98%。其中部分同位素试剂达到国外产品标准,部分已经应用在我国科研生产及全球卫星导航定位系统中。

基于博途的同位素电磁分离器EMIS-170接收器控制系统研制

同位素电磁分离器EMIS-170计算机控制系统主要利用西门子TIA博途软件(TIA Portal)进行开发,用于监测同位素电磁分离器整个工艺系统和设备的运行参数和状态.接收器系统是同位素电磁分离器一个重要子系统,控制系统可利用计算机远程控制接收器谱线扫描装置、接收口袋前后运动及挡门开关,采集接收到的多个束流并记录保存打印,提供必要的连锁保护功能,根据模拟信号、开关量监测显示报警状态.控制系统可实时操作接收器位置;数据采集精度高、可靠性高,根据采集的数据对离子源参数进行调节,改善束流品质;束流扫描功能,可实时测量束流谱线,根据谱线分析束流的分离状态,进行离子源参数调节,改善束流的分离品质,提高同位素的丰度.文章主要介绍了接收器控制系统的硬件配置、软件配置、系统功能等设计及实施.目前,该系统已投入使用,工作稳定可靠.

稳定核素钙的电磁法分离

钙同位素是非传统稳定同位素,近年来已成为国际同位素地球化学领域的研究热点,同位素电磁分离法可用于分离几乎所有多核素元素的同位素,文章介绍了利用同位素电磁分离法分离钙同位素40Ca、42Ca、43Ca、44Ca、46Ca时的工艺流程及主要技术要点.

EMIS-170同位素电磁分离器——中国原子能科学研究院研究成果

电磁分离方法在同位素分离领域具有不可或缺的地位，其最早是被用来分离生产^235U的。美国和俄罗斯在该领域一直占有领先地位，中国原子能科学研究院是我国唯一具有大型电磁同位素分离器生产能力的单位，也是唯一用电磁法生产稳定同位素的单位。