从铀-235及其裂变产物中分离医用钼-99的方法

摘要

一种分离钼-99的方法。这是一种从铀-235裂变产物中分离医用钼-99的方法。该方法由如下步骤组成：(1)靶物质的辐照；(2)靶的脱壳；(3)靶的溶解；(4)Al

说明书

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本发明属于分离钼-99（⁹⁹Mo）的方法。⁹⁹Mo广泛用于核医学上，因为⁹⁹Mo-⁹⁹mTc发生器产生的锝-99m可作为诊断肿瘤的示踪剂。对于这种示踪剂的杂质含量必须达到如下指标：

钌-103＜0.05μCi/mCi锝-99m;碘-131＜0.05μCi/mCi锝-99m;其它总γ杂质＜0.1μCi/mCi锝-99m;锶-89＜6×10^-4μCi/mCi锝-99m;锶-99＜6×10^-5μCi/mCi锝-99m;总α杂质＜1×10^-6μCi/mCi锝-99m。为此，对用于制备⁹⁹Mo-^99mTc发生器的钼-99也必须要有很高的纯度。目前，国际上多用反应堆辐照铀-235来制备钼-99，由此得的钼-99，与其共存的裂变产物多至40余种元素，300多种核素，其中以阴离子形式存在的裂变产物，如碲-132、碘-131、钌-103及部分锆-95、铌-95等与钼-99的化学行为比较相似，特别是碲-132与钼-99更为相似，因此，从如此复杂的体系中分离出高纯度钼-99是相当困难的。

目前，从铀-235裂变产物中分离高纯度钼-99的方法有许多，但都比较复杂。如西德的沉淀-有机色层-无机色层-灼烧法（Nucler Research Center Karlsruhe，Institute of Radiachemistry，West-Germany）、加拿大的无机色层-沉淀-灼烧法（Atomic Energy of Canada Limited）等。其中加拿大的方法是分离高纯度⁹⁹Mo的较好方法之一。该方法包括如下步骤：（1）靶物质的辐照;（2）辐照后靶的溶解;（3）溶解液的过滤;（4）Al₂O₃色层柱分离钼-99;（5）用α-氨息香肟沉淀钼-99;（6）钼-99沉淀的灼烧;（7）钼-99沉淀的溶解。该方法中用α-氨息香肟沉淀钼-99，有可能沾污产品，因此必须经过高温灼烧以除去α-氨息香肟。又方法中所用的Al₂O₃色层柱的尺寸较大，分离效率较低，虽然经过HNO₃、H₂O、稀NH₃·H₂O的洗涤，仍不能达到满意的去污效果。用1NNH₃·H₂O解吸钼-99时，钼-99产品中还有3%～10%的碲-132以及少量碘-131、钌-103、锆-95、铌-99等杂质，产品达不到制备医用⁹⁹Mo-^99mTc发生器的质量要求。这种钼-99的粗产品还必须经过沉淀，反复洗涤，最后再经高温灼烧（使MoO₃升华）后，才能达到制备锝-99m发生器的要求。因此，上述方法仍然存在步骤多，化学操作复杂，分离周期长，固、液废物多，有有机废液等问题。

本发明的目的是公开一种简单可靠、操作方便的从铀-235裂变产物中分离高纯度钼-99的方法。

本方法中采用的Al₂O₃色层柱具有较高的柱高/柱径比，以提高对碘-131、钌-103、锆-95、铌-95等杂质核素的去污效果。通过在NH₃·H₂O解吸液中添加氧化剂如H₂O₂、Br₂从而明显地提高了钼-99与碲-132的分离效果。由此，可删去很多旨在分离磅-132以及碘-131、钌-103、锆-95、铌-95等杂质核素的繁琐操作。本方法具有如下特点：分离步骤少、流程周期短、产生的固、液废物少、不引入任何有机试剂;不产生难以处理的有机废液;流程中只采用耐辐射的无机交换剂，因而可大规模地从裂变产物中分离钼-99。

附图是本发明分离医用钼-99的工艺流程示意图。

如附图所示，（1）靶的辐照：该步骤中采用的靶物质为UO₂-Mg散体或UO₂、金属铀及其合金等。把制成的靶置于反应堆中辐照6～7天，冷却1～2天后，再置于热室中进行化学处理。

（2）靶的脱壳：如果靶物质为UO₂-Mg散体（即游泳池式轻水实验堆的燃料元件），此靶物质封于铝壳内。经辐照后的靶就需脱壳。在该步骤中用混合硷（如NaOH和NaNO₃的混合液）溶解辐照过的靶的铝包壳。溶解铝壳在沸水浴中进行。最佳投料比Al∶NaOH∶NaNO₃＝1∶1.41∶1.1（按mol量计算）。用混合硷脱壳的好处是使反应中产生的H₂转换成NH₃，并可减少放射性碘分子的逸出。

如果靶物质为UO₂或金属铀及其合金就不需经脱壳这步骤。其它各步骤条件均相同。

（3）靶的溶解：用含有适量Hg（NO₃）₂的无机酸（如HNO₃）溶解去壳后的UO₂-Mg（或UO₂、金属铀及其合金）。溶解是在不锈钢密封系统中进行，溶解后用适量蒸溜水冲稀，保持酸度为0.1～1N。

（4）Al₂O₃色层柱分离钼-99：主要采用柱高与柱径比等于或大于10的Al₂O₃色层柱，提高了对碘-131、钌-103、铌-95、锆-95等核素的去污效果。实验结果表明，同样装有20g>2O₃（粒度为120～180目）的φ10×200mm的色层柱要比装成φ26×32mm色层柱的柱效增加3倍。用Al₂O₃色层柱分离钼-99的过程是：（1）钼-99的吸附。含有钼-99的溶解液通过Al₂O₃色层柱，以MoO^＝₄形式（在0.1～1NHNO₃溶液中）的钼-99可定量地吸附在Al₂O₃柱上，碲-132等以阴离子形式存在的其它裂变产物也部分被吸附，只有UO⁺⁺₂等阳离子裂变产物不被吸附，流速控制在20ml/cm²·min。（2）洗涤。先用1NHNO₃洗涤色层柱，钼-99在酸性Al₂O₃上吸附的最佳酸度范围是0.1～0.4N之间，但选用1NHNO₃洗涤是为了有效地除去碘-131等杂质核素，流速控制在40～80ml/cm²·min。然后用H₂O洗涤以清除在色层柱中余留的HNO₃，并使Al₂O₃柱中的介质转换为近中性。最后用0.01NNH₃·H₂O洗涤，进一步除去放射性杂质，流速为40～80ml/cm²·min。（3）钼-99解吸。将含有氧化剂如H₂O₂、Br₂的1NNH₃·H₂O溶液通过Al₂O₃色层柱，氧化剂在柱中与低价碲进行氧化-还原反应，反应后的碲在Al₂O₃上的吸附量明显增加，这样就有效地增加了碲-132与钼-99的分离因数。此外，氧化剂的存在可防止因辐射效应引起少量MoO^＝₄被还原成低价，从而增加了钼-99的解吸率。氧化剂为Br₂，则Br₂含量只要大于1.5‰（V/V）即可。解吸剂流速控制在20ml/cm²·min。

如果靶物质溶解后的体积很大，则可先使料液通过一个柱高/柱径之比为3/1（如100mm/30mm）的Al₂O₃色层柱，进行一次粗分离，然后再经过一根柱高/柱径比大于等于10/1的细柱分离。料液流量与解吸液流量之比可为5～10，这样可达到缩小料液体积的目的。其它条件与细柱条件相同。

本发明的实施方案如下：

（1）靶的辐照。靶物质为UO₂-Mg散体，铀-235的丰度为10%，散体中UO₂与Mg的重量百分比为87∶13。将其制成直径为8mm，长为30mm的棒状（含铀-235>

将上述铀靶2根置于反应堆中，辐照162小时（中子通量～1.5×10¹³n/cm²·s），冷却24小时。

（2）靶的脱壳。将装有328ml的NaOH+NaNO₃（NaOH为170g/l，NaNO₃为280g/l）混合硷的容器置于沸腾的水浴锅内，同时将2根铀靶放入混合硷液中。当硷液温度升至80℃时，溶解反应便立即进行，大约40分钟后，铝壳即溶解完全。取出铀靶，用水冲洗1至2次，移至不锈钢溶解器中。

（3）铀靶的溶解。往装有铀靶的溶解器内加入96ml 5.0NHNO₃（内含10^-3mol/1的Hg⁺⁺），20分钟后，先加热20分钟（沸水浴中），后冷却至室温，用蒸馏水稀释1倍，此时酸度接近1N。该溶液为提取钼-99的料液。

（4）Al₂O₃色层柱分离钼-99。将料液引入φ10×200mm，内装20g>2O₃（酸性、色谱用，粒度为120～180目）的色层柱中，控制料液流量在10ml/min，待料液全部流完后，依次用1NHNO₃（1200ml）、H₂O（2000ml）、0.01NNH₃·H₂O（1200ml）洗涤色层柱，流量为30ml/min。最后用300ml的1NNH₃·H₂O+Br₂溶液解吸钼-99，Br₂水的浓度为5%（V/V），流量控制在10ml/min。钼-99的核纯度已达到制备⁹⁹Mo-^99mTc发生器的纯度要求。

本方法已在实际生产中应用数十次，均得到良好的结果。