[发明专利]复杂裂变产物中Kr和Xe的快速分离系统及方法

说明书

本发明属于放射化学分离纯化技术领域，公开了一种复杂气体裂变产物中Kr和Xe的短寿命同位素自动化快速分离系统及方法。该系统包括快速取样单元、除碘单元、氙纯化收集单元、氪纯化收集单元、控制单元、真空单元、氦储气罐、氙储气罐、氪储气罐以及缓冲罐；该方法包括：(1)设置真空氛围；(2)取样；(3)除碘；(4)氙的吸附；(5)氙吸附柱中杂气的脱附；(6)氙的脱附；(7)氪的吸附；(8)杂气及氪的脱附。本发明提供的系统和方法，使得氪和氙的回收率均大于90％，对碘的去污因子大于1×10⁴，氪中对氙的去污大于1×10³，氙中对氪的去污为3×10³，且全部流程工时能够满足氪和氙短寿命同位素分离纯化对时间的要求。

技术领域

本发明属于放射化学分离纯化技术领域，具体涉及复杂气体裂变产物中Kr和Xe的短寿命同位素自动化快速分离系统及方法。

背景技术

Kr(氪)和Xe(氙)的放射性同位素在铀和钚裂变时的产额高，是裂变监测用的重要的气体裂变产物。但Kr和Xe的短寿命同位素的核数据的精度较低，对裂变燃耗分析带来较大影响。为开展重新测量工作，以提高这些核参数的精度，需制备高纯度Kr和Xe的短寿命同位素。

对于短寿命气体裂变产物的分离纯化和分析，国外主要是采用在线同位素分离器与惰性气体质谱计相结合的方法，可以实现分钟甚至秒级气体核素的分离纯化和测量。例如1972年，以色列斯洛克核研究所利用带有裂变室和β测量系统的在线同位素分离器，测量了^87～94Kr和^137～143Xe共20个核素的独立产额和半衰期数据。国内由于科研条件所限，在短寿命裂变气体的快速分离系统方面的研究较少。大多数关于气体裂变产物的研究主要是针对大气环境中的Kr和Xe的分析，所建立的程序和使用的设备通常较为复杂，分析时间长。对短寿命Kr和Xe的分析通常是未经化学分离流程，无法得到高纯的短寿命Kr和Xe同位素；气体采集后，经浓集步骤直接用HPGeγ探测器或质谱仪进行分辨和测量，也很难得到高精度的短寿命Kr和Xe同位素的核数据。

发明内容

(一)发明目的

根据现有技术所存在的问题，本发明提出了一种针对复杂气体裂变气体产物中Kr和Xe短寿命同位素的提取速度快、提取纯度高且回收率高的自动化快速分离系统及方法。

(二)技术方案

为了解决现有技术所存在的问题，本发明所提供的技术方案如下：

复杂裂变产物中Kr和Xe的快速分离系统，该系统包括：

用于从辐照靶中提取气体裂变产物的快速取样单元；用于去除气体裂变产物中碘的除碘单元；用于短寿命氙纯化和收集的氙纯化收集单元；用于短寿命氪纯化和收集的氪纯化收集单元；用于控制系统中温度、真空度、气体传输方式的控制单元；真空单元；氦储气罐；氙储气罐；氪储气罐以及缓冲罐；

所述快速取样单元、除碘单元、氙纯化收集单元、氪纯化收集单元通过管线及相应阀门按照工艺顺序依次连接；

所述真空单元用于对系统抽真空，该真空单元通过管线及相应阀门与所述快速取样单元、除碘单元、氙纯化收集单元、氪纯化收集单元连接；

所述控制单元与所述快速取样单元、除碘单元、氙纯化收集单元、氪纯化收集单元、真空单元通信连接；

所述氦储气罐中存储有氦气，该氦气用于载带气体裂变产物，氦储气罐通过管线及相应阀门与快速取样单元、除碘单元、氙纯化收集单元、氪纯化收集单元连接；

所述氙储气罐中存储有稳定同位素氙气，该氙气用于载带纯化后短寿命氙；氙储气罐通过管线及相应阀门与氙纯化收集单元连接；