一种防核辐射用净化喷雾及其制作方法和应用

本发明涉及一种防核辐射用净化喷雾及其制作方法和应用，属于核辐射防护领域。

背景技术：

1、近年来，核医学同位素显像和治疗技术有了快速发展，放射性诊断与治疗药品使用量逐年快速上升，由此产生的放射性废气、废水及固废已成为辐射安全和防护监管的重点与难点。核医学常用核素一般为碘131(i-131)、锝99(tc-99)和氟18(18-f)等。其中，治疗甲状腺疾病的放射性核素用量占核素治疗总用量的90％以上，且所用放射性核素基本均为i-131核素。因此，i-131成为核医学活动中产生放射性废气的最大来源。i-131的原子核内有78个中子，比碘的稳定性核素原子核的中子数多4个。i-131是β衰变核素，发射β射线(99％)和γ射线(1％)。i-131生物半衰期较长，服药后的病人，成为活体放射源，其放射出的β和γ射线会对周围人员产生外照射。i-131放射性废气的产生主要来源于核素放射性药物分装、口服过程中产生的废气，患者排泄物、被服和其他固体废物挥发的废气，以及住院期间患者体内代谢呼出的含放射性元素的废气。大气中i-131核素常以气溶胶和气态产物两种形式存在，气溶胶是i-131分散附着在空气中的固体粒子或液滴所构成的悬浮体系，主要包括不易挥发的碘化物和碘酸盐等，气态产物则主要包括元素碘、碘化氢和有机碘(如放射性甲基碘ch3131i)等。目前采用的废气处置方式主要包括气溶胶过滤和气态产物吸附两个主要环节。然而，过滤法和气态产物吸附法只能分别针对微米大小的气溶胶颗粒和较高浓度的放射性核废气起作用，对散落在空气中的低浓度小分子元素碘、碘化氢以及有机碘的去除效果不佳。而且，有研究表明当环境中有机污染物含量超过10％时，气态产物吸附法对放射性甲基碘吸附效率迅速降低。除此之外，目前采用的气溶胶过滤和气态产物吸附技术只能将i-131吸附在滤纸、活性炭等过滤材料内，放射性核素在过滤材料内继续衰变，向环境中释放射线、中子等有害物质。如何及时阻断放射核素对周围环境的污染也成为目前核辐射防护产品亟需解决的问题之一。目前，应对持续性的核放射线危害常用铅元素阻挡吸收，但是铅及其化合物具有一定的毒性，进入机体后，会对神经造血，消化肾脏，心血管和内分泌等多个系统产生危害。

2、除了使用放射性药物产生的核污染，医院中使用回旋加速器制备放射性同位素时产生的中子是另一个主要的辐射污染源。中子通过物质时具有很强的穿透力，对人体产生的危险比相同剂量的x射线、γ射线更为严重。除此之外，中子与机房内空气相互作用可能产生氮13(n-13)、碳11(c-11)、氧15(o-15))和氩41(ar-41)等感生放射性气体，进一步加剧核污染。

3、研发新型高效防核辐射用净化材料及产品，是目前防核辐射技术的关键，也是核医学技术及其它核能技术进一步走向实用化的必然趋势和发展方向。铋元素吸收x射线的性能与铅相近，且对γ射线具有强烈的吸收作用，其比铅多一个外层电子且拥有较大的衰减系数，比铅元素更适合用于辐射防护领域。我国的铋资源储量位居世界第一，众多内服药用铋制剂的开发使用也证明了铋元素作为绿色安全防核射线材料的可能性。硼-10元素相对于其它中子吸收屏蔽材料而言，具有中子吸收截面大且不释放伽马粒子、可溶于水、无毒或毒性较弱、在空气中不易发生反应、酸碱性较弱等优点。而且，天然硼元素中硼-10与硼-11的丰度分别为19.78％和80.22％，可采用高剂量的天然硼元素代替硼-10作为中子防护材料。我国辽东地区具有丰富的硼镁铁矿资源，天然硼元素在矿物中以化合物形式存在，来源丰富，成本较低。因此可利用含有铋元素和硼元素的化合物制备可同时防护核放射线和中子辐射的防核辐射用净化喷雾产品，同时消除核污染环境中放射线以及中子的危害，既具有较高的科学研究价值，又具有对治理核污染环境、保护核暴露场所人员健康的实际意义。如何配置该防核辐射用净化喷雾产品是目前需要解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种防核辐射用净化喷雾及其制作方法和应用。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防核辐射用净化喷雾，其含有硼元素和铋元素。

3、优选地，所述硼元素来源于硼酸、硼-10酸和可溶性含硼药品(例如硼替佐米、伊沙佐米、他伐硼罗、克立硼罗、法硼巴坦-美罗培南)中的至少一种。

4、更优选地，所述硼酸的质量浓度为0.1～10％。

5、优选地，所述铋元素来源于柠檬酸铋、柠檬酸铋钾、柠檬酸铋铵、铝酸铋、胶体果胶铋、次碳酸铋、氧化铋、钨酸铋、氯氧化铋等无毒或低毒无机铋类化合物中的至少一种。

6、本发明还提供了上述防核辐射用净化喷雾的制作方法：将铋源分散于去离子水中，加入丙三醇，搅拌制成a液；在a液中加入阿拉伯胶、丙三醇，超声溶解，再加入无水乙醇、明胶，超声搅拌溶解，获得b液；将b液稀释后，加入硼源，待硼源溶解后加入稳定剂、抗菌剂及抗氧化剂，搅拌均匀，得到所述防核辐射用净化喷雾。

7、优选地，所述a液中，铋源中的铋元素与水的质量比为1：(5～5000)，丙三醇与水的体积比为1：(1～1000)。

8、优选地，所述b液中，阿拉伯胶与水的质量比为1：(1～2000)，丙三醇与水的体积比为1：(1～1000)，无水乙醇与水的体积比为(0～1)：(1～2000)，阿拉伯胶与明胶的质量比为1：(0.1～10)。无水乙醇用于提高分散性，降低液体的粘度，不加入无水乙醇也能溶解。

9、优选地，所述b液的稀释倍数为1～1000。

10、优选地，所述抗氧化剂的加入量为以质量百分比计的0.01～1％。

11、本发明还提供了上述防核辐射用净化喷雾在核辐射污染环境中吸收放射性元素、放射线或中子中的应用。

12、本发明提供了一种简单、快捷、可控性高的制备防核辐射用净化喷雾的方法。

13、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

14、1)由本发明方法获得的防核辐射用净化喷雾可同时吸收核污染环境中射线及中子，消除核污染环境中的核放射线和中子辐射危害。

15、2)由本发明方法获得的防核辐射用净化喷雾凝固后可将核污染环境中放射性核素包裹，阻挡放射性核素继续向环境中释放射线和中子，便于核污染废弃物后续处理。

16、3)本发明制备方法无需特殊设备和苛刻条件，工艺简单，可控性强，容易实现规模化生产，具有实用性。

技术特征：

1.一种防核辐射用净化喷雾，其特征在于，含有硼元素和铋元素。

2.如权利要求1所述的防核辐射用净化喷雾，其特征在于，所述硼元素来源于硼酸、硼-10酸和可溶性含硼药品中的至少一种。

3.如权利要求2所述的防核辐射用净化喷雾，其特征在于，所述硼酸的质量浓度为0.1～10％。

4.如权利要求1所述的防核辐射用净化喷雾，其特征在于，所述铋元素来源于柠檬酸铋、柠檬酸铋钾、柠檬酸铋铵、铝酸铋、胶体果胶铋、次碳酸铋、氧化铋、钨酸铋、氯氧化铋中的至少一种。

5.权利要求1-4任一项所述的防核辐射用净化喷雾的制作方法，其特征在于，将铋源分散于去离子水中，加入丙三醇，搅拌制成a液；在a液中加入阿拉伯胶、丙三醇，超声溶解，再加入无水乙醇、明胶，超声搅拌溶解，获得b液；将b液稀释后，加入硼源，待硼源溶解后加入稳定剂、抗菌剂及抗氧化剂，搅拌均匀，得到所述防核辐射用净化喷雾。

6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述a液中，铋源中的铋元素与水的质量比为1：(5～5000)，丙三醇与水的体积比为1：(1～1000)。

7.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述b液中，阿拉伯胶与水的质量比为1：(1～2000)，丙三醇与水的体积比为1：(1～1000)，无水乙醇与水的体积比为(0～1)：(1～2000)，阿拉伯胶与明胶的质量比为1：(0.1～10)。

8.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述b液的稀释倍数为1～1000。

9.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述抗氧化剂的加入量为以质量百分比计的0.01～1％。

10.权利要求1-4任一项所述的防核辐射用净化喷雾在核辐射污染环境中吸收放射性元素、放射线或中子中的应用。

技术总结
本发明公开了一种防核辐射用净化喷雾及其制作方法和其在核辐射污染环境中吸收放射性元素、放射线或中子中的应用。制作方法为：将铋源分散于去离子水中，加入丙三醇；加入阿拉伯胶、丙三醇，超声溶解，再加入无水乙醇、明胶，超声搅拌溶解，稀释后，加入硼源，待硼源溶解后加入稳定剂、抗菌剂及抗氧化剂，搅拌均匀，得到所述防核辐射用净化喷雾。本发明可同时吸收核污染环境中射线及中子，消除核污染环境中的核放射线和中子辐射危害。该防核辐射用净化喷雾凝固后可将核污染环境中放射性核素包裹，阻挡放射性核素继续向环境中释放射线和中子，便于核污染废弃物后续处理。

技术研发人员：孙松美,刘利达,范小熙,边浩铨
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14