[发明专利]重氧同位素成分的浓缩方法及浓缩装置

说明书

技术领域

本发明涉及重氧同位素成分的浓缩方法及浓缩装置，具体地说，涉及利 用激光的臭氧光解反应对丰度比非常小的重氧同位素成分¹⁷O、¹⁸O进行浓 缩的方法及装置。

本申请基于2006年9月26日在日本申请的日本特愿2006-260894号主 张优先权，在此援用其内容。

背景技术

重氧同位素成分¹⁷O、¹⁸O在成人疾病的诊断等中被用作示踪剂。由于 重氧同位素成分在自然界中的丰度比非常小，例如通过以下的方法进行浓缩 来使用。

重氧同位素成分的浓缩方法有在分子状态下蒸馏氧，对含有目标氧同位 素的氧进行浓缩的方法(参照专利文献1)。专利文献1中，为了提高通过 蒸馏进行的同位素浓缩的效率，记载有组合蒸馏与同位素转换(isotope scrambling)而成的方法。

作为组合该同位素转换的方法的应用，例如，在专利文献2和专利文献 3中，公开了通过含有目标同位素的臭氧的选择性分解进行的浓缩方法。具 体地说，对臭氧发生器产生的臭氧照射激光，选择性地将分子中含有目标重 氧同位素成分(¹⁷O和/或¹⁸O)的臭氧分解后，将产生的氧从未分解的臭氧 分离，进行蒸馏，由此将目标氧同位素浓缩为氧分子(¹⁶O¹⁷O、¹⁶O¹⁸O、¹⁷O¹⁷O、 ¹⁷O¹⁸O、¹⁸O¹⁸O)。

此外，专利文献3中公开了为了在照射激光时，稳定地分解作为对象的 臭氧，在臭氧中混合氪、氙或氡等稀有气体，照射激光的方法。

通过激光的照射浓缩重氧同位素成分的方法如图3所示。

在图3的结构中，具有包括稀释气体的回收的至少三座蒸馏塔构成的分 离单元。

原料氧被供给到臭氧发生器1中，在臭氧发生器1中其一部分变成臭氧， 得到臭氧与未反应的氧的混合气体。将混合气体与稀释气体一起导入到第一 蒸馏塔2中，被分离为氧、以及臭氧和稀释气体。氧从塔顶导出，臭氧和稀 释气体从塔底导出。

通过第一蒸馏塔2分离的臭氧及稀释气体被导入到光反应室3中。在光 反应室3中照射特定波长的激光，由此选择性地分解含有目标重氧同位素成 分(¹⁷O和/或¹⁸O)的臭氧，形成含有它们的氧。

分子中含有目标重氧同位素成分的氧、未分解的臭氧和稀释气体的混合 气体通过液化升压器4液化，加压后导入到第二蒸馏塔5中。该混合气体被 分离为目标产品氧、以及臭氧和稀释气体，产品氧从塔顶导出。分离的臭氧 和稀释气体的混合气体从塔底抽出，导入到臭氧分解装置6中，在此将臭氧 分解为氧。从臭氧分解装置6导出的混合气体通过第三蒸馏塔7分离为稀释 气体和氧。氧排出到体系外，稀释气体返回第一蒸馏塔2进行再利用。

专利文献1：国际公开WO00-27509号

专利文献2：日本特开2004-261776号公报

专利文献3：日本特开2005-40668号公报

在图3所示的现有技术中，使用至少三座蒸馏塔，采取将它们以工序顺 序串联连接的方式。

通常，蒸馏时有必要在蒸馏塔内保持液体(塔藏)。若如上所述串联连 接蒸馏塔，则有必要从上游的塔依次积存液体，不能同时起动各塔。因此， 存在直至得到产品花费长时间的问题。

特别是，由于从光反应室3得到的每单位时间的气体量少，可以预想到 向第二蒸馏塔5的进料变成小流量。在低温蒸馏时，若不能确保充分的循环 气体量则蒸馏塔内不冷却，直至达到稳定运转为止花费时间。为了增加气体 量，也考虑使光反应室3大型化，但是由于设备大型化，还会增加成本，所 以不优选。

作为其它的问题，由于光反应室3中臭氧的光解在减压下进行，有必要 在光反应室3与第二蒸馏塔5之间设置液化升压装置4。但是，用泵等机械 性地压缩液化的臭氧从安全性问题方面考虑不太优选。

此外，这种蒸馏塔的串联连接在整个体系中，有必要在减压下的环境下 控制低流量的气体，计测和阀操作非常困难，可以预想到难以进行稳定的运 转控制。

发明内容