[发明专利]用均匀性水溶液核反应堆生产碘-131的提取与纯化工艺

说明书

技术领域

本发明属于医用放射性核素的生产技术，具体涉及一种用均匀性水溶液核反应堆生产碘-131的提取与纯化工艺。

背景技术

碘-131是重要的医用放射性核素，是核医学治疗用的最早、最多的同位素，碘-131治疗甲亢和甲癌是世界公认的特效方法，另外近年来逐渐发展的碘-131标记的单克隆抗体用于肿瘤的治疗，又进一步推进了碘-131的应用，因此市场对碘-131的需求量也逐渐增加。

通常碘-131利用中子活化法或²³⁵U裂变靶件法(²³⁵U(n，f)¹³¹I)生产，但规模小，产生放射性废物多，生产成本高。利用以UO₂(NO₃)₂溶液为核燃料的均匀性核反应堆生产碘-131，可实现规模化生产，如该反应堆以200kW功率运行24小时，可生成¹³¹I约15TBg(400Ci)。利用此法生产¹³¹I产生废物少，成本低，具有推广意义。过去生产医用¹³¹I产品都利用蒸馏法，而均匀性水溶液核反应堆的燃料溶液体积大(约100L)，蒸馏法是无法实现的。因此，需要研发一种适用于从水溶液核反应堆大体积燃料溶液中提取微量(几毫克)的放射性碘(¹³¹I和¹³¹I)的工艺，并进行纯化，让 ¹³³I衰变到允许水平，使之用于核医学诊断和治疗。

以UO₂(NO₃)₂溶液为核燃料的均匀性水溶液核反应堆的燃料溶液的U浓度约为50mg/mL，HNO₃浓度为0.1-0.3mol/L。反应堆运行时产生大量裂变产物，裂变产物碘在酸性溶液中的价态比较复杂，主要有I^-、I₂、IO^3-等价态。I^-被H₂O辐射分解产生H₂O₂氧化为I₂，从燃料溶液中挥发的I₂在进入气回路中又会与燃料溶液中的水或与 气回路中喷淋下来的水反应生成I^-和IO^-、IO^-再被氧化生成IO₃^-(或IO₄^-)。因为燃料溶液中的碘主要以IO₃^-形式存在，所以从燃料溶液中提取¹³¹I主要针对IO₃^-进行。对于从均匀性水溶液核反应堆燃料溶液中提取碘，选择合适的碘交换剂是关键。要求交换剂能对碘吸附但是对铀不能吸附，还必须耐辐照而且性能稳定，能够重复多次使用，并且不会给燃料溶液引入新的杂质。

发明内容

本发明的目的在于针对均匀性水溶液核反应堆燃料溶液体积大的特点，提供一种纯化效果好、回收率高的用均匀性水溶液核反应堆生产碘-131的提取与纯化工艺。

本发明的技术方案如下：一种用均匀性水溶液核反应堆生产碘-131的提取与纯化工艺，该工艺用三氧化二铝提取柱或水合氧化锆提取柱从反应堆运行后的大体积燃料溶液中吸附碘-131，然后依次用稀HNO₃、H₂O、NH₃·H₂O清洗提取柱，再用NH₃·H₂O或NaOH溶液解吸提取柱上的碘-131，最后对解吸后的碘-131进行分离纯化。

如上所述的用均匀性水溶液核反应堆生产碘-131的提取与纯化工艺，其中，三氧化二铝提取柱或水合氧化锆提取柱的体积为提取料液的1/100～1/50，提取柱的高度与直径比值为2～6；提取柱在使用前经3.5～7倍柱体积的0.1～0.3mol/L硝酸溶液预饱和；吸附时溶液的流速为0.5～2.0ml/ml/min。

如上所述的用均匀性水溶液核反应堆生产碘-131的提取与纯化工艺，其中，清洗提取柱的清洗液为3.5～7倍柱体积的浓度为0.1～0.3mol/L硝酸、3.5～7倍柱体积的水、3.5～7倍柱体积的浓度为0.01mol/L的NH₃·H₂O；三种清洗液的流速均为0.5-2.0mL/mL/min。