生产稳定同位素的方法

文档序号:393492 发布日期:2021-12-14 浏览:41次 >En<

阅读说明:本技术 生产稳定同位素的方法 (Method for producing stable isotopes ) 是由 李佼珊 于 2021-08-02 设计创作,主要内容包括:本发明实施例公开了一种生产稳定同位素的方法,包括:辐照步骤:将用于生产稳定同位素的原料置于辐照装置内部进行辐照,以形成所述稳定同位素。与现有技术中利用物理方法或化学方法提取已有稳定同位素的方法相比,本发明的技术方案具有分离方便、无需级联、能耗低、短时间内更易于得到高丰度的稳定同位素产品的优点。(The embodiment of the invention discloses a method for producing stable isotopes, which comprises the following steps: an irradiation step: and placing raw materials for producing stable isotopes in an irradiation device for irradiation so as to form the stable isotopes. Compared with the method for extracting the existing stable isotope by using a physical method or a chemical method in the prior art, the technical scheme of the invention has the advantages of convenient separation, no need of cascade, low energy consumption and capability of obtaining high-abundance stable isotope products more easily in a short time.)

生产稳定同位素的方法

技术领域

本发明涉及同位素技术领域,具体涉及一种生产稳定同位素的方法。

背景技术

同位素是具有相同原子序数、不同质量数的一类核素,在元素周期表中占有同一位置,化学性质几乎相同,但其质谱性质、核性质和物理性质有所差异,分为稳定同位素和放射性同位素。相对于放射性同位素,稳定同位素具有安全、无污染、易控制的优点,在国防、能源、医学、营养、代谢、食品、农业、生态和地质等研究和生产领域具有广泛的应用。

稳定同位素的生产方法一般有两类:一是物理方法,如热扩散法、气体扩散法、气体离心法、气体动力学方法、电磁法、激光法、粒子回旋共振法等;二是化学方法,如精馏法、化学交换法、溶剂萃取法、离子交换法等。

发明内容

本申请提供了一种新的生产稳定同位素的方法,包括:

辐照步骤:将用于生产稳定同位素的原料置于辐照装置内部进行辐照,以形成所述稳定同位素。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述,本发明的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本发明一个实施例的生产稳定同位素的方法流程图;

图2示出了反应堆辐照9Be核反应激发函数;

图3示出了加速器加速T核轰击9Be核反应激发函数;

图4示出了加速器d核轰击9Be核反应激发函数;

图5示出了反应堆辐照16O核反应激发函数;

图6示出了反应堆辐照19F核反应激发函数;

图7示出了反应堆辐照23Na核反应激发函数;

图8示出了反应堆辐照27Al核反应激发函数;

图9示出了反应堆辐照31P核反应激发函数;

图10示出了反应堆辐照86Kr核反应激发函数;

图11示出了反应堆辐照87Sr核反应激发函数;

图12示出了反应堆辐照185Re核反应激发函数;

图13示出了反应堆辐照9Be生产6Li的产能及产品丰度;

图14示出了反应堆辐照9Be生产7Li的产能及产品丰度;

图15示出了加速器辐照9Be生产7Li的产能及产品丰度;

图16示出了加速器辐照9Be生产10B的产能及产品丰度;

图17示出了反应堆辐照16O生产13C的产能及产品丰度;

图18示出了反应堆辐照19F生产16O的产能及产品丰度;

图19示出了反应堆辐照19F生产19O的产能及产品丰度;

图20示出了反应堆辐照23Na生产22Ne的产能及产品丰度;

图21示出了反应堆辐照31P生产28Si的产能及产品丰度;

图22示出了反应堆辐照27Al生产28Si的产能及产品丰度;

图23示出了反应堆辐照86Kr生产87Rb的产能及产品丰度;

图24示出了反应堆辐照87Sr生产87Rb的产能及产品丰度;

图25示出了反应堆辐照185Re生产184W的产能及产品丰度。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一个实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

现有的稳定同位素生产方法中,有些生产方法生产过程热耗高,分离系数低;或耗能高产率低;或级联较多,需经过较长时间才能获得高丰度的稳定同位素产品。对于上述缺陷,本领域技术人员通常通过优化分离条件、优化级联的方式对现有技术进行改进。

在现有技术中,通常利用核反应生产放射性同位素。具体地,通常通过将合适的靶材在反应堆或加速器中的中子束流或带电粒子束流中辐照适当的时间,来产生人造放射性同位素。

然而,如前所述,现有的稳定同位素的生产方法,均为将自然界中已有的稳定同位素提取出来,而并没有利用核反应生产稳定同位素。

申请人认为,目前现有技术中尚未利用核反应生产稳定同位素的原因有几下几点:

1、稳定同位素以一定的丰度存在于自然界中,可直接利用已有的物理方法或化学方法富集得到高丰度的稳定同位素产品。

2、本领域技术人员尚未想到可利用核反应来进行稳定同位素的生产。

然而,本申请的发明人发现,利用核反应生产稳定同位素具有较好的经济效益。由此,本申请实施例提供了一种生产稳定同位素的方法,包括:辐照步骤:将用于生产稳定同位素的原料置于辐照装置内部进行辐照,以形成所述稳定同位素。

本领域技术人员容易理解,原料在辐照装置内部接受辐照,会发生至少一种核反应,核反应的产物之一即为上述稳定同位素。

在本申请实施例中,可以根据待生产的稳定同位素确定所述原料。在一些实施例中,根据待生产的稳定同位素确定所述原料可以包括:根据待生产的稳定同位素的种类、所述辐照装置提供的粒子种类、粒子能量、以及能生成所述稳定同位素的核反应来确定所述原料。

在本申请实施例中,辐照装置可以为反应堆或加速器。可将原料制成固体靶件置于辐照装置内部进行辐射;或者将原料置于辐照装置的气体靶件内进行辐照。

本领域技术人员容易理解,本文所提到的反应堆可以为研究实验堆、快堆、聚变堆等,加速器可以为直线加速器、回旋加速器、同步加速器等。可以根据粒子种类及能量、形成稳定同位素产品发生的核反应来确定利用加速器或反应堆制备稳定同位素。

在一些实施例中,所述方法在辐照步骤之前还可包括原料确定步骤:根据所述稳定同位素的种类确定所述原料的种类。

图1是根据本发明一个实施例的生产稳定同位素的方法流程图。参见图1,本申请一些实施例生产稳定同位素的方法可以包括:

原料确定步骤S1:根据所述稳定同位素的种类确定所述原料的种类。具体地,原料确定步骤S1可以包括根据所述稳定同位素的种类、所述辐照装置提供的粒子种类、粒子能量以及能生成所述稳定同位素的核反应来确定所述原料。

辐照步骤S3:将用于生产稳定同位素的原料置于辐照装置内部进行辐照,以形成所述稳定同位素。

下面以生产稳定同位素6Li为例,简单说明一下原料确定步骤S1。确定生产6Li的原料,可先寻找与6Li邻近的核素,例如找到比6Li多1-2个质子的核素,再进一步确认这些核素能够发生生成6Li的核反应;根据核反应激发函数,再结合已有辐照装置所能够提供的粒子种类和粒子能量,确定能够利用已有辐照装置实现的核反应,最后根据该核反应进一步确定原料。

或者,若经过上述过程不能找到合适的原料,例如辐照装置不能满足核反应条件,则可查找能够发生反应生成6Li的所有核反应,根据辐照装置所能够提供的辐照条件(如粒子种类、粒子能量)在这些核反应中确定能够在辐照装置中发生的核反应,并进一步确定发生这些核反应所需的原料。

对于6Li而言,最终确定辐照装置能够满足反应条件的核反应为从而确定了原料为9Be。

在确定了核反应的原料之后,可以根据所述原料在不同粒子能量条件下发生的多个核反应及每个所述核反应的核反应截面确定辐照过程中的粒子能量。

参见图1,在本申请的一些实施例中,所述方法在原料确定步骤S1之后且在辐照步骤S3之前,还包括:

辐照条件确定步骤S2:根据所述原料在不同粒子能量条件下发生的多个核反应以及每个所述核反应的核反应截面确定辐照过程中的粒子能量。

图2至图12分别示出了加速器或反应堆生产6Li、7Li、10B、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W的核反应激发函数。根据核反应激发函数,可以确定不同粒子能量时可发生的核反应及其核反应截面,依此可确定辐照过程中的粒子能量以减少稳定同位素产品中的杂质产生。

下面以生产稳定同位素6Li为例,简单说明一下辐照条件确定步骤S2。

如图2所示,在中子能量0~20MeV范围内,反应堆辐照9Be可发生的核反应有9Be(n,2n)8Be、9Be(n,γ)10Be、9Be(n,p)9Li、9Be(n,d)8Li、9Be(n,T)7Li、9Be(n,α)6He、若中子能量为20MeV时,上述核反应均能发生,得到的6Li产品中含有7Li、8Li、9Li等同位素,会降低6Li产品的丰度。而中子能量为3MeV时,核反应的核反应截面最大,且仅有副反应9Be(n,2n)8Be和9Be(n,γ)10Be发生,产生副产物8Be和10Be,不产生Li的其他同位素,可得到100%丰度6Li同位素产品。

在本申请一些实施例中,可以根据核反应激发函数进行稳定同位素产品产额理论计算分析,根据产额随粒子注量率、辐照时间的变化关系确定稳定同位素产品的辐照条件。

继续参见图1,在本申请的一些实施例中,所述方法在辐照步骤S3之后,还包括:

分离步骤S4:从经辐照后的包含所述原料和所述稳定同位素的混合物中分离所述稳定同位素。即,从经辐照后在靶件内形成的混合物中分离稳定同位素产品。

本领域技术人员容易理解,在一些实施例中,原料经辐照后会全部形成稳定同位素,在这样的实施例中,所述方法在辐照步骤S3之后,无需进行分离步骤S4。而在一些实施例中,原料经辐照后除了形成期望的稳定同位素(即稳定同位素产品)外,还会形成其他副产物和/或存在剩余原料,在这样的实施例中,所述方法在辐照步骤S3之后,还需进行分离步骤S4。

在一些实施例中,在分离步骤S4中,可以根据所述原料和所述稳定同位素的物理状态确定从所述混合物中分离所述稳定同位素的方法。本领域技术人员容易理解,此处的物理状态即为固态、气态或液态。

在一些实施例中,当所述原料和所述稳定同位素均为固态时,分离步骤S4包括:将所述混合物(即经辐照后在靶件内形成的混合物)置于酸液或碱液中溶解以形成溶液;以及从所述溶液中分离出所述稳定同位素。

在一些实施例中,所述从所述溶液中分离出所述稳定同位素,包括:利用沉淀法、离子交换法和萃取色层法中的至少一种从所述溶液中分离出所述稳定同位素。

具体地,对于离子交换法,若稳定同位素产品在溶液中以阳离子形式存在,则可选择阳离子交换树脂或无机离子交换剂分离稳定同位素;若产品在溶液中以阴离子形式存在,则可选择阴离子交换树脂或无机离子交换剂分离稳定同位素。在利用交换树脂或交换剂进行分离时,均需通过其在不同介质中对溶液中的产品离子的静态吸附系数来确定分离条件。

对于萃取色层法,可以根据稳定同位素产品在溶液中的离子形态与有机化合物的络合稳定常数,选择溶剂萃取或萃取色层进行分离。在这样的分离方式中,需通过在不同水相中萃取剂对产品离子的分配比及分离系数或萃取色层填料在不同介质中对产品离子的分配系数来确定分离条件。

在一些实施例中,当所述原料和所述稳定同位素中的一者为气态,另一者为固态时,分离步骤S4包括:将所述稳定同位素直接与所述原料分离。例如,当原料为固态,而稳定同位素为气态时,并且没有其他的气态副产物存在时,可以直接收集气态稳定同位素。或者,将当原料为气态,而稳定同位素为固态时,可以直接将固态物质与原料分离,而后直接收集或者进一步从固态物质中分离稳定同位素产品。

在一些实施例中,当所述原料和所述稳定同位素均为气态时,分离步骤S4包括:利用气体分离方法将所述稳定同位素从所述混合物中分离出来。例如可利用不同气体具有不同的沸点将气体分离等。气体分离方法为本领域技术人员所熟知的方法,在此不予赘述。

如前所述,可以采用气体靶材或固体靶材实现原料在辐照装置内部进行辐照。在一些实施例中,可以根据所述稳定同位素的分离方法确定所述原料在所述辐照装置内进行辐照的靶件形式。靶件形式分为固体靶件和气体靶件。

例如,在利用反应堆辐照23Na生产22Ne的实施例中,可以将靶材23Na置入靶筒制成固体靶件,也可将靶材23Na置入辐照瓶(即气体靶件)中,后者在辐照过程中可在线提取得到22Ne产品。如果需要在线提取得到22Ne产品,则可选择气体靶件。如果需要先将22Ne从靶材中分离出来,再进行提取,则可选择固体靶件。

在一些实施例中,当所述靶件形式为固体靶件时,所述方法在在原料确定步骤S1之后且在辐照步骤S3之前,还包括:

靶件制备步骤:将所述原料制成固体靶件;

辐照步骤S3进一步包括:将所述固体靶件置于所述辐照装置内部进行辐照。

对于反应堆和加速器而言,制作固体靶件的方法不同。

具体地,在一些实施例中,当辐照装置为反应堆时,固体靶件通常包括靶筒和靶芯(即靶材)。所述靶件制备步骤包括:提供靶筒;将所述原料作为靶材置于所述靶筒中制成所述固体靶件。当所述原料为固态时,所述靶件制备步骤进一步包括:将所述原料固化成型后置于所述靶筒中制成所述固体靶件。可以选用单质或其化合物形式,将其通过压片或压片烧结等方式将固体原料固化成型。当所述原料为气态时,所述靶件制备步骤进一步包括:将所述原料充入所述靶筒内,并将所述靶筒密封制成所述固体靶件。

在另一些实施例中,当辐照装置为加速器时,固态靶件通常包括靶托和靶材。所述靶件制备步骤包括:提供靶托;将所述原料结合在所述靶托上制成所述固体靶件。通常采用导热性能良好的铜作为靶托,用烧结、电磁溅镀、真空镀或电镀等方式将靶材与靶托结合在一起制成靶件。

本领域技术人员可以理解,反应堆和加速器的固态靶件的形式不同,对于反应堆而言,固体靶件可以用于固态原料也可以用于气态原料;而对于加速器而言,固体靶件只能用于固态原料。

在一些实施例中,当所述靶件形式为气体靶件时,所述辐照步骤进一步包括:将所述原料置于所述辐照装置的气体靶件内部。

对于气态原料,可以将气体原料充入气体靶件内。对于固态原料,可将其直接放置于气体靶件内。对于反应堆而言,气体靶件即为辐照瓶;而对于加速器而言,气体靶件为气体靶系统。

本领域技术人员容易理解,本申请的方法适用于所有稳定同位素的生产。下面以生产稳定同位素6Li、7Li、10B、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W为例,描述本申请的方法。

1.确定原料

按照前述方式确定生产稳定同位素6Li、7Li、10B、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W的靶材分别为9Be、9Be、9Be、16O、19F、19F、23Na、27Al或31P(下文以31P为例)、86Kr或87Sr(下文以87Sr为例)、185Re。

2.制作靶件

9Be、31P、87Sr、185Re等固体靶材通过粉末压片烧结、电磁溅镀、真空镀或电镀等方式制成固体靶件;将23Na、16O、19F等靶材置于辐照瓶内制成气体靶件。

3.确定辐照条件

按照前述方式,根据核反应激发函数确定辐照过程中的粒子能量。

表1示出了在确定原料之后,根据核反应激发函数确定不同稳定同位素对应的辐照装置、粒子种类以及粒子能量。

表1不同稳定同位素对应的辐照装置、粒子种类以及粒子能量

3.靶件辐照

将靶件置于加速器或反应堆辐照。

4.分离纯化

对于9Be、31P、87Sr、185Re等固体靶件,在辐照后将固体靶件内的混合物用酸液或碱液溶解,再用沉淀法、离子交换法、萃取色层法等分离方法将6Li、7Li、10B、28Si、87Rb、184W等稳定同位素产品从靶材中分离纯化出来;对于23Na气体靶件,辐照后将气体转移后,可直接得到22Ne产品;对于16O气体靶件,辐照后将气体转移后,则可用碱液将13C提取出来;而对于19F气体靶件,辐照后将气体转移后,如果以H2 16O、H2 18O的产品形式进行提取,则可直接利用气体分离方法将16O、18O提取出来,得到H2 16O、H2 18O产品;如果以C16O2、C18O2产品形式进行提取,则可利用碱液将16O、18O提取出来。

生产稳定同位素6Li、7Li、10B、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W的具体操作详见实施例1-10。其中,各实施例的辐照条件可参见表1。

实施例1

通过粉末压片烧结制成9Be靶件,置于反应堆辐照后,用盐酸溶解。溶解液中有Li、Be等元素,用80%磷酸三丁酯-煤油萃取分离出9Be后,萃余液通过Dowex50w×1阳离子交换树脂色层柱,用硝酸洗脱6Li,即可得到6Li产品。

实施例2

通过金属镶嵌或粉末压片烧结制成9Be靶件,分别置于加速器或反应堆辐照后,用盐酸溶解。溶解液中有Li、Be等元素,用80%磷酸三丁酯-煤油萃取分离出9Be后,萃余液通过Dowex50w×1阳离子交换树脂色层柱,用硝酸洗脱7Li,即可得到7Li产品。

实施例3

通过金属镶嵌制成9Be靶件,置于加速器辐照后,用硝酸溶解。溶解液中含有Li、Be、B等元素,溶解液通过AG1-X8阴离子交换树脂色层柱后,用NaOH洗脱10B,即可得到10B产品。

实施例4

将天然氧气(天然氧气为自然界存在的氧气,成分99.757%16O、0.038%17O、0.205%18O)充入辐照瓶内,置于反应堆辐照后,16O生成13C,13C与氧气分离后,将13C氧化成13CO2并载带入2.5mol/LNaOH吸收池,再加入饱和Ba(OH)2溶液生成Ba13CO3沉淀,过滤、洗涤、烘干后得到Ba13CO3产品。

实施例5

将天然氟(即自然界存在的氟,天然丰度为100%)充入辐照瓶内,置于反应堆辐照后,形成16O,16O与天然氟分离后,将16O在氢气气氛中氧化成H2 16O,得到H2 16O产品。

实施例6

将天然氟充入辐照瓶内,置于反应堆辐照后,形成18O,18O与天然氟分离后,将18O在氢气气氛中氧化成H2 18O,得到H2 18O产品。

实施例7

将通过粉末压片烧结制成23Na靶件置于辐照瓶内,置于反应堆辐照后,将辐照瓶气体转移至储存瓶中即可得到22Ne产品。

实施例8

将通过粉末压片烧结制成31P靶件,置于反应堆辐照后,用氢氧化钠溶解靶件。溶解液中含有P、Si、S等元素,通过纤维素离子交换柱后,用硝酸和乙醇洗脱28Si,即可得到28Si产品。

实施例9

通过粉末压片烧结制成87Sr靶件,置于反应堆辐照后,用盐酸溶解靶件。溶解液中含有Sr、Rb等元素,通过磷酸锆无机离子交换柱后,用硝酸铵洗脱87Rb,即可得到87Rb产品。

实施例10

通过粉末压片烧结制成185Re靶件,置于反应堆辐照后,用氢氟酸和硝酸溶解靶件。溶解液含有Re、W、Ta、Os等元素,通过Dowex1x8阴离子交换树脂色层柱后,用20%HF-30%盐酸混合液洗脱184W,即可得到184W产品。

利用实施例1-10生产6Li、7Li、10B、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W等稳定同位素产品的产能及产品丰度示于由图13至图25。

由图13可见,9Be的天然丰度为100%,反应堆中子能量为3MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨9Be靶材辐照1天、冷却1天,可产生0.6033kg 6Li;由于9Be在辐照过程中,仅会发生核反应生产6Li,而没有其他Li同位素生产,因而可得到丰度为100%的6Li同位素产品,每年生产365批、6Li年产能为220.2kg。

由图14可见,反应堆中子能量为14MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨9Be靶材辐照1天、冷却1天,可产生0.1358kg7Li;利用14MeV快中子辐照9Be靶件生产7Li,同时发生副反应产生6Li,会降低7Li产品丰度,得到丰度为65.86%的7Li同位素产品,每年生产365批、7Li年产能为49.57kg。由图15可见,T核束流强度为1000μA时,1吨9Be靶材辐照1天、冷却1天,可产生0.002872kg 7Li;利用加速器辐照9Be靶件生产7Li仅发生核反应9Be(T,αn)7Li生产7Li,不会产生其他Li同位素,可得到丰度为100%的7Li同位素产品,每年生产365批、7Li年产能为1.048kg。

由图16可见,d核束流强度为1000μA时,1吨9Be靶材辐照1天、冷却1天,可产生0.01148kg 10B;利用加速器加速d核轰击9Be生产10B,同时发生副反应9Be(d,γ)11B,可得到丰度为99.99%的10B同位素产品,每年生产365批、10B年产能为4.190kg。

由图17可见,反应堆中子能量为4.6MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨16O靶材辐照1天、冷却1天,可产生4.363kg13C;辐照16O靶件生产13C过程中,没有其他C同位素生产,可得到丰度为100%的13C同位素产品;若用天然O为靶材,在4.6MeV中子辐照过程中,17O、18O不会产生C的同位素,也可得到丰度为100%的13C同位素产品,每年生产365批、13C年产能为1592kg。

由图18可见,反应堆中子能量为5.7MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨19F靶材辐照1天、冷却1天,可产生1.526kg16O;辐照19F靶件生产16O过程中,发生副反应 产生19O,但19O半衰期仅为26.91s,待辐照结束后冷却1天,可得到丰度为100%的16O同位素产品,每年生产365批、16O年产能为557kg。

由图19可见,反应堆中子能量为14MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨19F靶材辐照1天、冷却1天,可产生1.009kg18O;快中子辐照19F靶件生产18O,发生副反应 可得到丰度为74.91%的18O同位素产品,每年生产365批、18O年产能为368.3kg。

由图20可见,反应堆中子能量为14MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨23Na靶材辐照1天、冷却1天,可产生2.982kg22Ne;利用14MeV快中子辐照23Na靶件生产22Ne,发生副反应 23Na(n,T)21Ne和可得到丰度为72.32%的22Ne同位素产品,每年生产365批、22Ne年产能为1089kg。

由图21可见,反应堆中子能量为6.5MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨31P靶材辐照30天、冷却1天,可产生10.57kg28Si;辐照31P靶件生产28Si会发生副反应31P(n,d)30Si分别产生31Si和30Si,但副反应截面很低,可得到丰度为99.76%的28Si同位素产品,每年生产12批、28Si年产能为126.8kg。由图22可见,反应堆热中子注量率为1015n·cm-2·s-1时,1吨27Al靶材辐照365天、冷却1天,可产生7.056kg28Si,;利用反应堆热中子辐照27Al靶件生产28Si时,由于没有其他核反应发生,可得到丰度为100%的28Si同位素产品,每年生产1批、28Si年产能为7.056kg。

由图23可见,反应堆热中子中子注量率为1015n·cm-2·s-1时,1吨86Kr靶材辐照365天、冷却1天,仅产生0.04713kg 87Rb;利用反应堆热中子辐照86Kr靶件生产87Rb过程中没有其他核反应发生,可得到丰度为100%的87Rb同位素产品,每年生产1批、87Rb年产能为0.04713kg。由图24可见,反应堆中子能量为7MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨87Sr靶材辐照365天、冷却1天,产生18.91kg87Rb;且利用7MeV快中子辐照87Sr不会产生Rb的其他同位素,可得到丰度为100%的87Rb同位素产品,每年生产1批、87Rb年产能为18.91kg。

由图25可见,反应堆中子能量为10MeV、中子注量率为1017n·cm-2·s-1时,1吨185Re靶材辐照7天、冷却180天,可产生73.52kg 184W;辐照185Re靶件生产184W会发生副反应185Re(n,p)185W和185Re(n,T)183W分别产生185W和183W,副反应截面较低,可得到丰度为98.06%的184W同位素产品,每年生产50批、184W年产能为3676kg。

由此可见,利用反应堆或加速器生产6Li、7Li、10B、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W等稳定同位素,可得到高丰度的稳定同位素产品,且易于实现规模化生产。此外,还可对靶材进行回收再制成靶件继续辐照生产稳定同位素产品,进而降低稳定同位素的生产成本,具有极高的经济价值。

并且,利用加速器或反应堆生产6Li、7Li、10B、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W等稳定同位素过程中所产生的杂质元素分别为B、B、Li、无杂质元素、Ne、Ne、F/Mg、S/无杂质元素、无杂质元素/Kr、Ta/Os,即使产生杂质元素也与产品非同种,且杂质元素种类少,便于产品的分离纯化,易于得到稳定同位素产品。

此外,利用聚变堆14MeV中子或将14MeV中子慢化后,可同时辐照生产6Li、7Li、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W等稳定同位素,1吨靶材辐照1天生产的6Li、7Li、13C、16O、18O、22Ne、28Si、87Rb、184W等稳定同位素产能分别为0.06033kg、0.1358kg、4.363kg、1,526kg、1.009kg、2.983kg、0.3725kg、0.05283kg、1.087kg,产品丰度分别为100%、65.86%、100%、100%、74.91%、72.32%、99.68%、100%、99.95%。

由此可见,相比现有技术中生产稳定同位素的方法,本申请实施例利用核反应生产稳定同位素具有分离方便、无需级联、能耗低、短时间内更易于得到高丰度的稳定同位素产品的优点。

对于本发明的实施例,还需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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