(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性ヨウ化メチル合成フラスコ、減圧用バルブ、ヨウ化メチルおよび水蒸気分別装置、ヨウ化メチルおよび水蒸気凝縮液分離装置、並びに気体性ヨウ化メチル凝縮器およびヨウ化メチル凝縮液捕集装置を含む放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造装置であって、
前記放射性ヨウ化メチル合成フラスコ、前記減圧用バルブ、前記ヨウ化メチルおよび水蒸気分別装置、前記ヨウ化メチルおよび水蒸気凝縮液分離装置、並びに前記気体性ヨウ化メチル凝縮器およびヨウ化メチル凝縮液捕集装置がこの順に接続され、
前記放射性ヨウ化メチル合成フラスコは、有機溶媒としてのヨウ化メチル（ＣＨ３１２７Ｉ）と放射性ヨード（Ｎａ１３１Ｉ）の置換反応が行われ、
前記減圧用バルブは、有機溶媒としてのヨウ化メチル（ＣＨ３１２７Ｉ）の蒸発を誘導して放射性ヨード（Ｎａ１３１Ｉ）の水分と分別して蒸留することができるように内部の圧力を低め、
前記ヨウ化メチルおよび水蒸気分別装置は、気化したＣＨ３（１２７Ｉ＋１３１Ｉ）が上部に移動し、水蒸気が下部に移動するように誘導管を設けてヨウ化メチルおよび水蒸気の分離が行われ、
前記ヨウ化メチルおよび水蒸気凝縮液分離装置は、比重差によって高比重のヨウ化メチルを残留させて純粋なヨウ化メチルを捕集するように構成され、
前記気体性ヨウ化メチル凝縮器およびヨウ化メチル凝縮液捕集装置は、ヨウ化メチルの凝縮を助けるための凝縮器、及び、凝縮したヨウ化メチルを捕集する捕集装置から構成される、
ことを特徴とする、放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造装置。
【請求項２】
前記凝縮器は、上位の凹んだ部位に、水又は氷で冷却させて気体ヨウ化メチルを凝縮させることを特徴とする、請求項１に記載の放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造装置。
【請求項３】
前記捕集装置は、下部に鉤型のガラス管を含み、凝縮したヨウ化メチルが流下するときに前記製造装置の壁面に沿って流れるようにすることを特徴とする、請求項１に記載の放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造方法およびその装置に係り、さらに詳しくは、ＡＳＴＭ  Ｄ  ３８０３(Standard  Test  Method  for  Nuclear-Grade  Activated  Carbon)検査の際に添着活性炭の放射性有機ヨード吸着性能検査のために使用される放射性ヨウ化メチル追跡子を製造する方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力施設に使用される添着活性炭は、激しい性能検査が要求されており、添着活性炭の放射性有機ヨードの除去性能を検査するために高湿度の空気条件の下で放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）の追跡子が用いられる。
【０００３】
既存の放射性ヨウ化メチルは、図１の装置を用いて無水メタノール溶液と濃硫酸（ｃ−Ｈ２ＳＯ４）溶液とを混合した後、攪拌冷却し、ヨウ化ナトリウム（無水メタノール溶液５．２ｍＬ、濃硫酸溶液１．２ｍＬのときに６．０ｇ）粉末を添加してさらに攪拌させた後、４０℃で還流させ、加熱蒸留して分離した２次反応生成物に５％チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）水溶液を添加混合して、遊離したヨウ化メチルを分離し、２次反応生成物からチオ硫酸ナトリウム溶液層を分離し、蒸留水を添加して洗浄操作することにより、収率４０％程度の放射性ヨウ化メチル溶液を製造した。既存の放射性ヨウ化メチルは、合計５段階の反応を経て製造される。
１段階：ヨウ化メチルの合成（１０℃、３０分）
２ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４→（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２＋２Ｈ２Ｏ、
（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２＋２Ｎａ１２７Ｉ→２ＣＨ３１２７Ｉ＋Ｎａ２ＳＯ４  ……（１）
２段階：ヨウ化メチルと放射性ヨードの置換（４０℃、３０分）
２ＣＨ３１２７Ｉ＋２Ｎａ１３１Ｉ
←→ＣＨ３１２７Ｉ＋ＣＨ３１３１Ｉ＋Ｎａ１２７Ｉ＋Ｎａ１３１Ｉ        ……（２）
３段階：ヨウ化メチルの蒸留（６０℃、７時間）
ＣＨ３ＯＨ＋ＣＨ３１２７Ｉ＋ＣＨ３１３１Ｉ＋２Ｈ２Ｏ＋１２７Ｉ２＋（Ｎａ１２７Ｉ＋Ｎａ１３１Ｉ＋Ｎａ２ＳＯ４）↓
→ＣＨ３ＯＨ＋ＣＨ３１２７Ｉ＋ＣＨ３１３１Ｉ＋２Ｈ２Ｏ＋１２７Ｉ２    ……（３）
４段階：ヨード除去（３０℃、５分）
ＣＨ３１２７Ｉ＋ＣＨ３１３１Ｉ＋ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋（１２７Ｉ２＋Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）↓
→ＣＨ３１２７Ｉ＋ＣＨ３１３１Ｉ＋ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ              ……（４）
５段階：メチルアルコールおよび水分除去（３０℃、５分）
ＣＨ３１２７Ｉ＋ＣＨ３１３１Ｉ＋ＣＨ３ＯＨ＋（Ｈ２Ｏ＋ＣａＣｌ２）↓→ＣＨ３１２７Ｉ＋ＣＨ３１３１Ｉ                  ……（５）
言い換えれば、従来の放射性ヨード（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の合成メカニズムは、水溶液状態の合成１〜２段階で（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２中間化合物に１３１Ｉを置換させてＣＨ３１３１Ｉを合成する方法である。
【０００４】
前述したような方法で合成された追跡子は、各種試薬と混在するため、各種混合物から揮発性のＨ２Ｏ、ＣＨ３ＯＨ、ＣＨ３１２７Ｉ、ＣＨ３１３１Ｉなどを蒸留した後、ＣＨ３１２７，１３１Ｉのみを精製しなければならなかった。この際、還流および蒸留過程としての３段階のみで７時間以上がかかり、最終段階としての５段階まで済ませると、１ｍＬ程度の放射性ヨード追跡子（ＣＨ３１３１Ｉ）を得ることができた。
【０００５】
このように従来の放射性ヨウ化メチル追跡子の製造方法は、放射性物質としてのヨウ化ナトリウム（Ｎａ１３１Ｉ）を相当時間（約１０時間）取り扱わなければならない。よって、作業者は、蒸留過程で揮発物質の漏洩による放射性ヨウ化ナトリウムからの体外被爆および放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）からの体内、体外被曝を受ける可能性が大きかった。
【０００６】
また、従来の方法は、放射能物質たるヨウ化ナトリウム（Ｎａ１３１Ｉ）や無水メチルアルコール、濃硫酸、チオ硫酸ナトリウム、塩化カルシウムなどの化学薬品、温湯器、低温冷却器、蒸留装置などを用いて製造することにより、非常に複雑であった。
【０００７】
そこで、本発明者は、合成所要時間を減らし且つ蒸留過程で揮発物質の漏洩による放射線被爆可能性を最小化するために鋭意努力した結果、簡単な放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）合成装置を考案し、本発明の完成に至った。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決するために案出されたもので、その主な目的は、簡単且つ安全に放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子を製造する方法およびその製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、常温、減圧の下で放射性ヨウ化ナトリウム（Ｎａ１３１Ｉ）とヨウ化メチル（ＣＨ３Ｉ）とを混合する直接合成法によって放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子を製造する方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、常温、減圧の下で放射性ヨウ化ナトリウム（Ｎａ１３１Ｉ）とヨウ化メチル（ＣＨ３Ｉ）とを混合して直接合成することにより、過多な合成所要時間を減らし、蒸留過程で揮発物質の漏洩による放射線被爆可能性を減らすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子合成装置を示す。
【図２】本発明に係る放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子合成装置の設置写真である。
【図３】本発明に係る放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）合成装置を示す。
【図４】本発明に係る放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）合成装置におけるヨウ化メチルの凝縮器および捕集装置を示す。
【図５】本発明に係る放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）合成装置におけるヨウ化メチルと水蒸気の分別装置および凝縮液分離装置を示す。
【図６】本発明によって製造された放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）の比放射能変化推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、直接合成法による放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造方法を提供する。
【００１４】
図２は本発明の直接合成法による放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子合成装置の設置写真である。具体的に、本発明の製造方法は、（ａ）ヨウ化メチル（ＣＨ３Ｉ）と放射性ヨード（１３１Ｉ）の置換段階と、（ｂ）放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）の抽出段階とを含んでなる。
【００１５】
本発明に係る製造方法では、水溶性物質（ＮａＩ）と非水溶性有機化合物（ＣＨ３Ｉ）が互いに溶解しないため、所望の同位元素追跡子を得ることが可能な置換反応は起こらないが、水溶性物質（ＮａＩ）が放射能を帯びた場合、自体の放射線エネルギーによって両混合物の境界でヨード元素のラジカル生成による置換反応が活発に起こる。
【００１６】
このような放射性物質の自体の放射線ベータ（β）、ガンマ（γ）エネルギー（βｍａｘ＝０．６０６ＭｅＶ、γ＝０．３６４ＭｅＶ）によって簡便に追跡子として用いることが可能な同位元素置換方法は、次のように表現できる。
ＣＨ３１２７Ｉ（ｓｏｌｖ）＋Ｎａ１３１Ｉ＋β、γエネルギー←→ＣＨ３・（ラジカル）＋１２７Ｉ・（ラジカル）
１２７Ｉ・＋Ｎａ＋＋１３１Ｉ−←→１２７Ｉ−＋Ｎａ＋＋１３１Ｉ・
１２３Ｉ−＋Ｎａ＋＋１３１Ｉ・＋ＣＨ３・←→ＣＨ３１２７Ｉ（ｓｏｌｖ）＋Ｎａ＋＋１２７Ｉ−
次に、本発明の直接合成法による放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造方法をより詳細に説明する。
１段階：ヨウ化メチルと放射性ヨードの置換（２０℃、５分）
２ＣＨ３１２７Ｉ（Ｏｒｇ．ｓｏｌｖ）＋Ｎａ１３１Ｉ（ａｑｕａ）←→
ＣＨ３（１２７Ｉ＋１３１Ｉ）（Ｏｒｇ．ｓｏｌｖ）＋Ｎａ（１２７Ｉ＋１３１Ｉ）（ａｑｕａ）
……（６）
２段階：放射性ヨウ化メチルの抽出（２０℃、５分）
ＣＨ３（１２７Ｉ＋１３１Ｉ）＋Ｎａ（１２７Ｉ＋１３１Ｉ）＋Ｈ２Ｏ
→ＣＨ３１２７Ｉ＋ＣＨ３１３１Ｉ                                ……（７）
本発明は、互いに混合されない放射性ヨウ化ナトリウム（Ｎａ１３１Ｉ）と有機溶媒としての非放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１２７Ｉ）とを常温で直接混合して合成された放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）と残留物を蒸留法で分離する直接合成法によって、放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子を上記の２段階反応を介して製造することが可能である。
【００１７】
【表１】
0005490057.tif 000002
【００１８】
また、本発明は、単純化された放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造装置を提供する。
【００１９】
図３は本発明に係る放射性ヨウ化メチル（ＣＨ３１３１Ｉ）追跡子の製造装置を示す。図３に示すように、本発明に係る放射性ヨウ化メチル追跡子の製造装置は、放射性ヨウ化メチル合成フラスコ１０１、減圧用バルブ１０２、ヨウ化メチルおよび水蒸気分別装置１０３、ヨウ化メチルおよび水蒸気凝縮液分離装置１０４、並びに気体性ヨウ化メチル凝縮器およびヨウ化メチル凝縮液捕集装置１０５から構成される。
【００２０】
本発明の製造装置は、動力源を使用せず、水または氷を用いた低温蒸留法を使用して、装置内で気化したヨウ化メチルを凝縮して回収することが可能であり、気体性ヨウ化メチル凝縮器およびヨウ化メチル凝縮液捕集装置１０５には、凝縮水が垂直に落ちないようにする鉤型の誘導装置を含む。
【００２１】
次に、本発明の製造装置について、図２を参照して各構成装置の役割および特性をより詳細に説明する。
【００２２】
本発明は、ヨウ化メチルと放射性ヨードの置換反応および放射性ヨウ化メチルの抽出反応により行われるが、放射性ヨウ化メチル合成フラスコ１０１は、ヨウ化メチルと放射性Ｎａ１３１Ｉとが置換反応できる反応空間を提供する。
【００２３】
また、装置内部減圧用バルブ１０２は、有機溶媒(Organic  Solvent)としてのヨウ化メチル（ＣＨ３１２７Ｉ）の蒸発を誘導してＮａ１３１Ｉの水分と分別して蒸留することができるように内部の圧力を低める役目をし、ヨウ化メチルおよび水蒸気分別装置１０３は、気化したＣＨ３（１２７Ｉ＋１３１Ｉ）が上部に移動し、沸点１００℃の水蒸気は下部に移動するように誘導管の役目をしてヨウ化メチルと水蒸気の分離機能を高める。よって、本発明では、水分を取り除くための別途の加湿剤（Ｈ２Ｏ＋ＣａＣｌ２）の使用が不要になる。
【００２４】
また、ヨウ化メチルおよび水蒸気凝縮液分離装置１０４にはヨウ化メチルが捕集されるが、もし水分が存在すると、両溶液の比重差によって、高比重のヨウ化メチルは残留し、低比重の水は溢れる(overflow)役目をして、純粋なヨウ化メチルを得ることを可能にする。
【００２５】
また、気体性ヨウ化メチル凝縮器およびヨウ化メチル凝縮液捕集装置１０５は、沸点約４２℃のヨウ化メチルの凝縮を助けるために、上部の凹んだ部位に水または氷で冷却させて気体ヨウ化メチルの凝縮を助け、下部の鉤型ガラス管は、凝縮したヨウ化メチルが流下するときに製造装置の壁面に沿って流れるように助けることを特徴とする。
【００２６】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。これらの実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２７】
実施例１．
互いに混合されないＮａ１３１Ｉ溶液と有機溶媒としてのＣＨ３１２７Ｉ溶液は、図２に示した合成装置の放射性ヨウ化メチル合成フラスコ１０１で混合し、０．１時間から１６時間まで各時間別にＣＨ３Ｉ試料を１０，０００倍希釈（１０μＬを採取して添着活性炭１００ｍＬに吸収）させてＨＰＧｅガンマ核種分析器（Ｇｅｎｎｉｅ  ２０００、Ｃａｎｂｅｒｒａ、ＵＳＡ）によって２００秒間分析することにより、１３１Ｉの比放射能値を得た（表２参照）。
【００２８】
この際、核種分析では１３１Ｉの比放射能を２回ずつ測定して平均を求めた。主カンマエネルギーピーク０．３６４５ＭｅＶと副ガンマエネルギーピーク０．６３７０ＭｅＶの比放射能変化推移は図６に示した。
【００２９】
本発明に係る製造方法は、放射性同位元素たるＮａ１３１Ｉ水溶液と揮発性有機溶媒たるＣＨ３１２７Ｉとを混合して生じる両溶液の境界面で１３１Ｉのベータ線およびガンマ線エネルギー（βｍａｘ＝０．６０６ＭｅＶ（Ｐ＝８９％）、γ＝０．３６４ＭｅＶ（Ｐ＝８１％））により生ずる活性化Ｉ・ラジカル反応である。
【００３０】
したがって、ＣＨ３１２７Ｉ＋Ｎａ１３１Ｉ＋Ｈ２Ｏの反応で２Ｉ・→Ｉ２が生成されないが、Ｎａ１３１Ｉとの反応の際にはＩ２の生成を確認することができる。放射性置換反応は体積ではなく面積でのみ反応するため、比放射能は、図５に示すように、６時間１次関数で増加し、６時間後から１６時間経過したときに約３％増加した（４５３．５→４６５．８Ｂｑ／ｍＬ）。よって、６時間の反応は平衡状態に近接するものと判断される。
【００３１】
蒸発法では、直接合成法と類似の４７２．２Ｂｑ／ｍＬを得た。両合成法で得る追跡子の放射能強さはＡＳＴＭ  Ｄ３８０３の要件（１０３〜１０５ｃｐｍ）を充足した（実際分析値は２．５×１０４ｃｐｍ）。
【００３２】
放射線防御の面で重要なことは、実際実験期間と実験過程における揮発性物質の漏洩有無であるが、従来の蒸発合成法は、５ｍＣｉのＲＩ（放射性同位元素）を１００分以上取り扱わなければならなかったが、本発明に係る直接合成法は、混合および分離に１０分程度がかかって実験時間が１／１０倍に減少した。また、本発明の直接合成法は、蒸発過程が不要なので、追跡子の漏洩可能性を最小化した。
【００３３】
【表２】
0005490057.tif 000003
【００３４】
以上、本発明の内容の特定部分を詳細に記述したが、当業界における通常の知識を有する者であれば、このような具体的な技術は好適な実施様態に過ぎないもので、本発明の範囲を制限するものではないことは明白であろう。よって、本発明の実質的な範囲は添付された請求の範囲およびその等価物によって定められるべきである。
【符号の説明】
【００３５】
１０１    放射性ヨウ化メチル合成フラスコ
１０２    装置内部減圧用バルブ
１０３    ヨウ化メチルおよび水蒸気分別装置
１０４    ヨウ化メチルおよび水蒸気凝縮液分離装置
１０５    気体性ヨウ化メチル凝縮器およびヨウ化メチル凝縮液捕集装置
【図１】
0005490057.tif 000004
【図２】
0005490057.tif 000005
【図３】
0005490057.tif 000006
【図４】
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【図５】
0005490057.tif 000008
【図６】
0005490057.tif 000009