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放射性同位素 百毫瓦级钚-238放射性同位素电池的研制 罗志福，蔡善钰，何舜尧，马会民，段利民，唐 显，蔡定勘， 颜素娟，龚玲玲，万志慧，张建中1，任保国1，王泽深1 （1 中国电子科技集团公司 第十八研究所，天津） 放射性同位素电池（RTG）的基本原理是利用温差发电装置将放射性同位素自发衰变产生的热能转变为电能。RTG具有使用比功率高（单位质量发电功率最高可达9.4 W/kg）寿命长（238Pu同位素电池可稳定供电数年）环境适应性强（不受太空恶劣环境如极冷、极热、真空、辐照影响）发电量稳定（238Pu同位素电池功率5年仅下降4%）等优点。因此，在空间、海洋、陆地极端条件等领域获得了广泛应用。 百毫瓦级钚-238放射性同位素电池以238PuO2为原料，经粉末冶金工艺制备成热源陶瓷体源芯采用TIG技术进行双层包壳焊封形成热源通过BiTe基体材料研制出热电转换装置最终将热源与热电转换装置装配成电池。 鉴于238PuO2属于剧毒物质，且来源困难，采用性质相似的材料进行了粉末冶金工艺研究，得到陶瓷源芯制备工艺参数。 根据设计要求，选择了适合的包壳材料并进行焊接工艺研究，确定了焊接工艺。按照确定的工艺参数制作出原型源，经检验达到了GB 4075—2003对放射源的要求（级别GB/2003/ E64444）。 为避免238Pu对操作人员的辐射损伤和对环境的污染，严格按照评审过的工艺经过示踪实验、小样实验和正式制作三个阶段，每个阶段严格检测，采取了多项措施保证制作过程的安全，并成功完成了238Pu热源的研制。 热电转换装置研究方面，根据估算的热源温度选择了此温度范围内具有最优的BiTe基热电转换材料并研究了其制备工艺，得到了所需的热电转换材料；通过实验确定使用外形为18 mm×18 mm的71对组件作为发电模块，并对发电模块的各项温差电性能参数进行了测试；通过对多种绝热材料进行对比试验选出了合适的绝热材料；研究了中子辐照对温差发电模块性能的影响等，以判断年内温差电转换装置热电转换效率的变化。 罗志福，尹 卫，张宝琦，刘玉平，邓雪松， 刘涉洋，梁成虎，刘庚首，赵贵植 用丰度为99.9的124Xe气体，通过124Xep, x)反应，经过123Xe衰变T1/2＝2.08 h制备123I，是目前国际上生产高纯度123I的重要方法。由于原加速器系统只有固体靶和液体靶两个束流输出孔道，在固体靶束流管道中间位置用弯铁和数组四级透镜引出条新的30 MeV束流。此新束流线与原固体靶束流线夹角为75°，并穿过2 m的固体靶屏蔽墙。气体靶站安装在新的靶厅里，与相应的热室、控制室和相应的附设构成124Xe气体靶系统制备123I的生产线。本项目的总目标是建立完整的124气体靶系统、123洗出和浓缩纯化系统，具备批量不低于3.7×1010 Bq的生产能力。123I产品的化学形态为Na123I的0.02 mol/L NaOH溶液，核纯99.8%，放射化学纯度95% I－。 124Xe气体靶系统的核心技术是124Xe气体的安全传输和元器件在真空和高压下的稳定运行。整个系统由下面部分组成1) 靶体靶体用金属铝加工而成，靶腔(20 mm×500 mm，外焊冷却水套，水套外包加热带。124Xe气体装靶压3 kg，照射约为7。靶腔连有压力传感器和温度传感器以在线监测打靶和生产过程。靶腔通过片金属钼箔与加速器真空室相连，钼箔用He气流冷却2) 124Xe存储和传输系统主要个Xe存储瓶和个Xe捕集瓶及相应LN2杜瓦瓶和Xe传送管道等构成，124Xe装靶及回收通过冷冻转移实现3) 氦冷循环系统由氦泵、热交换器及压力、温度传感器等构成，给靶窗提供He气流冷却4) 124Xe保留系统个抽到一定真空度的350不锈钢罐，以备万一靶窗破裂收集进入加速器真空室的124Xe，防止放射性外泄。收集在罐内的124Xe可用冷冻系统进行回收5) 123I洗出和纯化、浓集系统系统安装在热室的一个工作箱内。当打靶结束并通过4～6的衰变后，生成的123I吸附在靶腔壁上。在将124Xe气体回收到储瓶后，用除O2无菌水将123I洗下，并在小热室工作箱内进行纯化和浓集得Na123I水溶液产品系统控制软件一套PLC软硬件系统对整机进行自动化控制或手动控制。 123I放射性核素在临床中的用量占加速器生产放射性同位素的13%，排名第，仅位于18F45%）和201Tl27%）之后。目前，用于研究和应用的123I标记的放射性药物主要有神经系统诊断用123I标记的显像剂、心血管系统诊断用123I标记的显像剂、123I标记的肿瘤显像剂和123I标记的肾功能显像剂等几大类。已经商业化的123I放射性药物有123I-IMP、123I-IBZM、123I-IMZ、123I-β-CIT、123I-BMIPP、12