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随着核技术的不断发展,以及核技术应用的日趋广泛,要求有高灵敏度的测试方法和准确的核数据。要提高短寿命核素的核数据精度,就必须生产、分离出高纯度的短寿命核素。中国原子能科学研究院计量测试部正在从事短寿命核素分离技术的研究。由于裂变产物中存在大量短寿命核素,放射性剂量很高,故从裂变产物中分离短寿命核素时往往涉及到操作人员的剂量防护问题。而自动化分离系统可以保证分离速度快,实验安全可靠,容易操作。本工作的目的是:依托微堆,针对自动化领域的前沿技术,在国内首次建立一套基于LabVIEW(即实验室虚拟仪器工程平台)以S7-200 PLC为控制核心的SISAK短寿命核素自动化分离系统,并从复杂的裂变产物中分离得到短寿命核素95Y。
AKUFVE法短寿命同位素分离研究技术(简称SISAK)由德国Mainz大学、瑞典Chalmers大学、挪威Oslo大学于1974年联合研制成功,是国际上目前应用最广泛的快化分离技术之一,在裂变产物、超重元素、远离p稳定线的非稳核研究方面有着广泛的应用。
本文详细地介绍了自行建立的国内第一套短寿命核素自动化分离装置。整个分离装置分为四个部分:(1)裂变产物产生及传输单元;(2)自动去气分离单元;(3)自动产物收集单元;(4)测量单元。其工作流程是:多级裂变靶的235U经中子辐照产生裂变产物,通过气体射流反冲传输(Gas-jet recoil transportation)技术将裂变产物载带到放射化学分离室,再利用多级高速离心萃取分离机,先将Sr同位素从裂变产物中进行快速化学分离,然后根据短寿命目标核素与杂质核素母核间半衰期的差异等待一段时间后,再利用萃取色层柱分离出目标核素,并用测量单元进行测量。
实验成功地分离出短寿命核素95Y,结果证明SISAK技术是用于分离短寿命核素的一种可行的方法。研制的自动化分离系统大大降低了工作人员接受放射性辐射的剂量,使分离流程有更好的重复性,提高了操作的安全性和可靠性。本系统是PLC、LabVIEW在短寿命核素分离领域的成功应用。
本系统有很大的灵活性,只需要修改软件,就可以根据分离流程的要求随意增加或减少萃取离心机的级数,也可以很容易地将收集装置改成多级循环萃取,并控制收集时间和循环次数。本系统还有很大的升级空间,如增加相应的传感器即可组成闭环控制系统;或根据需要加入回流自动保护装置。这是国内自动化放射化学研究领域的有益的尝试。