一种砹-211生产装置的制作方法

本技术涉及放射性核素生产，具体地说，涉及一种砹-211生产装置。

背景技术：

1、虽然放射性核素在核医学诊断中已广泛应用，但用于治疗的α放射性核素药物仍属新兴领域。靶向α治疗旨在利用α粒子局部高细胞毒性，精准杀伤癌细胞，提升疗效并减少对健康组织的损伤。砹-211因其7.2小时半衰期和纯α衰变特性，被视为理想候选核素。目前，生产这种放射性同位素的有效方法是利用加速器α粒子轰击铋209，通过209bi (4he,2n)211at反应来生产砹-211。由于目前科研领域和未来医疗应用对砹-211的需求，必须采用回旋加速器在内的新型加速器，以精确的能量和高强度的束流照射高质量的铋靶来生产砹-211。现有生产方法多采用约30 mev的α束流照射镀于铝基底的铋金属靶。铋通常是镀到铝基底上。当照射到预定的时间后，将靶体传送到另一个加工台，利用刮刀工具将原本的铋镀层刮下并收集起来，刮下的收集物是呈粉末状的砹-211核素。然而，高能束流易导致铋靶（熔点271.5℃）积热软化甚至熔化，严重影响产额与靶体稳定性。

2、砹-211属于较新领域，目前世界上应用的生产的方式较少，例如中国实用新型专利（cn120456986a）一种用于放射性物质的自动刮刀，仅仅通过将照射后的放射性目标放置在目标保持器后通过不同角度进行刮取收集，达到提供增加的安全性和改善的放射性核素收率的效果，但无法将照射和刮取结合起来，导致整体生产效率较低。日本理化研究所提出倾斜靶面并配合束流偏转与旋转，以增大照射面积至约5 cm²，适用于50 μa束流，但产量有限，同时日本宣布正在开发更高流强的α粒子加速器，目前还未公开适用于更高流强加速器的靶体设计。美国则采用依次照射多个小尺寸铋靶片的方式，照射时靶体和束流都不移动，每片辐照区域直径约1 cm，每片靶片照射完后装配到靶梭，再通过管道从加速器室传送到加工车间。然后用刀片将照射点生成的砹-211刮下，呈粉末状收集进容器，再进行后续加工。在靶片更换过程中束流浪费、靶体传输需复杂铅屏蔽等问题，工程难度大。

3、因此，当前砹-211生产中仍面临生产效率低、靶体散热不足、辐照效率低、屏蔽设计复杂及束流利用率不高等问题，亟需开发新型靶体结构与辐照方案以提升产额与实用性。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的是现有的砹-211生产过程中存在生产效率低、靶体散热不足、屏蔽设计复杂及束流利用率低的技术问题，为克服以上现有技术的缺陷，本实用新型提供一种砹-211生产装置，将照射和刮取相结合提升生产效率，并在有限空间内增大辐照面积且增强冷却效率，同时实现砹-211在辐照位置直接收集至屏蔽容器，避免远距离传输，从而提升生产安全性与效率。

2、为本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：

3、一种砹-211生产装置，包括圆筒靶体，其外周壁设有用于接受束流辐照的铋镀层；防护罩，罩设于所述圆筒靶体外部，所述防护罩上设有用于束流入射的照射孔和用于刮刀伸入的刮刀孔；靶体驱动机构，与所述圆筒靶体连接，用于驱动其绕轴线旋转；冷却系统，包括设置于所述圆筒靶体内的冷却流道以及与之连通的旋转接头组件，所述旋转接头组件上呈同轴设置有用于往冷却流道通入冷却介质的进液流道和用于从冷却流道流出冷却介质的出液流道；刮刀，穿设于所述刮刀孔内，用于刮除所述圆筒靶体表面的铋镀层；收集容器，用于收集被刮下的含砹-211粉末；屏蔽容器，罩设于所述收集容器外部，用于屏蔽放射性辐射；收集管道，连接所述防护罩与所述收集容器，用于将刮下的粉末导入收集容器。该装置将照射和刮取相结合，大大提升生产效率，通过圆筒靶体配合旋转驱动，增大辐照面积，避免束流停留在同一位置导致积热，同时圆筒内部兼容水冷系统，进一步提高散热效率，避免铋靶在高强度束流下软化熔化，保障靶体稳定性。通过照射与刮取动作在同一防护罩内完成，无需靶体远距离传输，提升生产效率。通过内置冷却流道实现高效散热，避免铋靶软化熔化，保障靶体稳定性。通过收集管道直接连接防护罩与屏蔽容器，放射性粉末就近收集，降低辐射泄漏风险，简化屏蔽设计。

4、作为优选，所述旋转接头组件包括旋转接头壳体、外管和内管；旋转接头壳体沿所述圆筒靶体的轴向贯穿设置有安装孔，所述旋转接头壳体的轴向一端连接有与安装孔连通的进液管；所述外管转动连接在安装孔内，外管的进液端与进液管连通；外管的出液端与圆筒靶体可拆卸的连接在一起，且外管内部形成所述进液流道；所述内管呈同轴穿设在外管内，内管的进液端延伸至冷却流道内，内管的出液端延伸至旋转接头壳体外，且内管内部形成所述出液流道。通过同轴设计（内管出液，外管与内管之间的环形通道进液）极大地节省了轴向安装空间，使设备结构更紧凑。

5、作为优选，所述安装孔呈阶梯状，且安装孔由大往小依次包括呈同轴设置的第一台阶孔、第二台阶孔、第三台阶孔和贯穿孔；所述第一台阶孔内位于旋转接头壳体和外管之间安装有旋转轴承，第一台阶孔内壁设置有第一卡槽，并通过第一卡簧将旋转轴承限位在第一台阶孔内；所述第二台阶孔内位于旋转接头壳体和外管安装有旋转密封环，第二台阶孔内壁设置有第二卡槽，并通过第二卡簧将旋转密封环限位在第二台阶孔内；所述外管的进液端限位在第三台阶孔内，所述贯穿孔的进液端与进液管的出液端连通。通过将安装孔按功能分区，分别适配旋转轴承、旋转密封环、外管限位及介质流通，实现各部件的精准定位安装，避免不同组件在同一孔内相互干涉，提升整体装配精度。

6、作为优选，所述收集管道包括自上而下依次连通的漏斗部和直管部；所述漏斗部的顶部与防护罩的底部连通，所述直管部的下端延伸至收集容器顶部的开口内。通过漏斗部扩大收集范围，确保刮下的含砹粉末无遗漏导入。通过直管部精准导向收集容器，避免粉末在传输过程中残留或扩散，提升收集效率。

7、作为优选，还包括吸风机构，所述吸风机构通过连接支管与所述直管部连通，所述连接支管与直管部的连通处设置有滤膜，并通过吸风机构将防护罩内的砹吸入至收集容器内。通过吸风机构产生负压，加速防护罩内粉末向收集容器移动，进一步提升收集效率。并且滤膜可拦截放射性粉末，确保砹吸入至收集容器内，防止其进入吸风机构造成污染，同时保障气流顺畅，兼顾收集效果与设备清洁。

8、作为优选，所述靶体驱动机构包括驱动支架和驱动电机，所述驱动电机呈水平设置在驱动支架上，且驱动电机通过联轴器与圆筒靶体的一端连接；所述刮刀驱动机构为直线滑台，所述刮刀通过刮刀支架设置在直线滑台的滑动部上。通过驱动电机通过联轴器直接驱动圆筒靶体，传动稳定，确保靶体旋转精度，保障辐照均匀性。通过直线滑台驱动刮刀实现精准进退，可灵活控制刮取力度与范围，避免损伤靶体同时确保刮取彻底。

9、作为优选，所述靶体驱动机构还包括水平滑台，所述驱动支架设置在水平滑台的滑动部上，用于带动所述圆筒靶体沿其轴向移动。通过水平滑台带动圆筒靶体沿轴向移动，进一步扩大辐照覆盖范围，适配更高流强加速器，提升产额。同时靶体轴向与周向双重运动结合，优化辐照效果，增强装置适用性。

10、作为优选，所述收集容器为顶部开口的玻璃瓶，所述屏蔽容器包括瓶罩和罩盖；所述瓶罩顶部设有用于容纳所述玻璃瓶的放置槽，所述罩盖上设有供所述收集管道穿过的穿孔，且穿孔与放置槽竖向对齐设置；所述玻璃瓶放置在放置槽内，所述罩盖盖在瓶罩的顶部并将玻璃瓶罩设在内，所述收集管道下端从穿孔插入延伸至玻璃瓶内。通过玻璃瓶作为收集容器，取材便捷且便于后续处理含砹粉末。通过瓶罩与罩盖配合形成完整屏蔽结构，穿孔与放置槽竖向对齐，确保收集管道精准插入，同时全面屏蔽辐射，提升操作安全性。

11、作为优选，还包括用于支撑屏蔽容器的升降平台；所述升降平台包括平台支架、升降驱动件、升降台；所述升降驱动件设置在平台支架上，所述升降驱动件顶端的驱动部与升降台连接，并通过升降驱动件带动升降台升降，所述升降台上还设置有与平台支架滑动配合的升降导杆；所述升降台的顶面设置有用于放置屏蔽容器的容器定位槽。通过升降导杆保障升降台平稳移动，容器定位槽固定屏蔽容器，避免收集过程中容器移位导致粉末泄漏，通过升降平台方便脱离容器以及转移。

12、作为优选，所述防护罩的顶部设置为可开启的顶盖。通过可开启的顶盖使得人员能够直接接触防护罩内部，便于对圆筒靶体进行更换、维护，以及对防护罩内部进行清洁，大大提升了设备的可维护性。

13、本实用新型的优点是：

14、提升生产效率与束流利用率：通过圆筒靶体的旋转与轴向移动结合，大幅扩大辐照面积，避免积热效应，适配更高流强加速器；同时，辐照与刮取在同一防护罩内同步进行，无需靶体转移，减少操作时间，束流利用率与生产效率显著提升；

15、解决靶体散热难题：圆筒靶体内置冷却流道，配合同轴设计的进液、出液流道与旋转接头组件，实现冷却介质稳定循环，高效带走辐照积热，避免铋镀层软化或熔化，保障靶体稳定性与砹- 211产额；

16、简化屏蔽设计，提升安全性：屏蔽容器直接罩设收集容器，收集管道实现粉末就近收集，无需远距离传输；

17、操作与运维便捷：升降平台适配不同规格收集容器；直线滑台驱动刮刀实现精准刮取，装置整体操作灵活、运维成本低；

18、收集效率高且无污染：漏斗部扩大收集范围，吸风机构加速粉末移动，滤膜防止粉末污染设备，确保含砹-211 粉末的高回收率与纯度。