RU2344504C1 - Method of obtaining silver radioisotopes without carrier - Google Patents
Method of obtaining silver radioisotopes without carrier Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344504C1 RU2344504C1 RU2007108700/06A RU2007108700A RU2344504C1 RU 2344504 C1 RU2344504 C1 RU 2344504C1 RU 2007108700/06 A RU2007108700/06 A RU 2007108700/06A RU 2007108700 A RU2007108700 A RU 2007108700A RU 2344504 C1 RU2344504 C1 RU 2344504C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reagent
- silver
- radioisotopes
- column
- quartz
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способам получения радиоизотопов. Изобретение может быть использовано в радиохимии для производства радиоизотопов серебра с высокой степенью чистоты.The invention relates to the field of radiochemistry, in particular to methods for producing radioisotopes. The invention can be used in radiochemistry for the production of silver radioisotopes with a high degree of purity.
К настоящему времени идентифицировано 33 радиоизотопа серебра [1] (без учета изомеров) (Antony M.S. Nuclide Chart 2002, IReS, 23 rue du Loess, BP 20, Strasburg, France, p.15-16). Большая их часть имеет малые периоды полураспада T1/2 - от миллисекунд до нескольких часов. 2 нейтронодефицитных радиоизотопа с атомными числами А, равными 105 и 106, а также 2 нейтроноизбыточных нуклида с А=110 и 111 характеризуются большими значениями Т1/2 (более суток). Они широко применяются в физической химии и электрохимии (Haissinsky M., Adioff J.-P. Radiochemical Survey of the Elements, Elsevier Publishing Company, Amsterdam/London/New York, 1965, p.143).To date, 33 silver radioisotopes of silver have been identified [1] (excluding isomers) (Antony MS Nuclide Chart 2002, IReS, 23 rue du Loess, BP 20, Strasburg, France, p.15-16). Most of them have small half-lives T 1/2 - from milliseconds to several hours. 2 neutron-deficient radioisotopes with atomic numbers A equal to 105 and 106, as well as 2 neutron-rich nuclides with A = 110 and 111 are characterized by large values of T 1/2 (more than a day). They are widely used in physical chemistry and electrochemistry (Haissinsky M., Adioff J.-P. Radiochemical Survey of the Elements, Elsevier Publishing Company, Amsterdam / London / New York, 1965, p. 143).
Известен способ получения короткоживущих радиоизотопов серебра (Bruechle W., Herrmann G. Decay properties neutron-rich silver isotopes. Radiochim. Acta, 1982, Vol.30, N 1, pp.1-10), образующихся в процессе облучения природного урана нейтронами с энергиями 14 МэВ, при облучении 252Cf тепловыми нейтронами и кадмия нейтронами с энергией 14 МэВ (аналог). После облучения к азотнокислым растворам урана и кадмия добавляли насыщенный раствор K2Cr2О7 в 2N растворе Н2SO4, затем полученный раствор пропускали через тонкий слой AgCl, в котором осуществлялось накопление радиоизотопов серебра. Полученный сборник промывали, растворяли, фильтровали и проводили его γ-спектрометрию (вручную или в автоматическом режиме) на содержание радиоизотопов серебра. К недостаткам способа относятся его трудоемкость и сложность проведения технологических циклов.A known method for producing short-lived silver radioisotopes (Bruechle W., Herrmann G. Decay properties neutron-rich silver isotopes. Radiochim. Acta, 1982, Vol.30,
Описан способ получения радиоизотопов серебра без носителей (Айхлер Б., Доманов В.П. Препринт ОИЯИ, Р 12-7775, Дубна, 1974), которые выделяют в виде хлоридов (прототип). Согласно предложенному подходу, в качестве вещества мишени используют металлический кадмий, который облучают ускоренными протонами с энергией 660 МэВ. В процессе облучения в веществе мишени накапливаются нейтронодефицитные радиоизотопы серебра, в частности 105Ag и 106Ag, образующиеся по ядерным реакциям Cd(p,2pxn), а также сопутствующие нуклиды с порядковыми номерами Z<47. Облученный материал переносят на поверхность кварцевого песка, помещенного в кварцевую трубку, и при нагревании отгоняют вещество мишени в потоке водорода, а кварцевый песок с адсорбированными на его поверхности продуктами ядерных реакций помещают в стартовую зону кварцевой трубки (ТХК), которую нагревают при 1000°С в потоке хлора - газа-носителя и реагента. Образующиеся летучие хлориды адсорбируются на стенках ТХК при определенных температурах. В описанных условиях хлорид серебра (AgCl) осаждается при 620°С.A method for producing silver radioisotopes without carriers is described (Eichler B., Domanov V.P. JINR Preprint, P 12-7775, Dubna, 1974), which are isolated in the form of chlorides (prototype). According to the proposed approach, cadmium metal is used as the target material, which is irradiated with accelerated protons with an energy of 660 MeV. During irradiation, neutron-deficient radioisotopes of silver are accumulated in the target material, in particular, 105 Ag and 106 Ag, formed by the nuclear reactions Cd (p, 2pxn), as well as related nuclides with serial numbers Z <47. The irradiated material is transferred to the surface of quartz sand placed in a quartz tube, and when heated, the target substance is distilled off in a stream of hydrogen, and quartz sand with the nuclear reaction products adsorbed on its surface is placed in the starting zone of the quartz tube (TCA), which is heated at 1000 ° С in a stream of chlorine - carrier gas and reagent. The resulting volatile chlorides are adsorbed on the walls of TCA at certain temperatures. Under the described conditions, silver chloride (AgCl) precipitates at 620 ° C.
К недостаткам метода относится присутствие в радиоактивных препаратах серебра радиоизотопов родия и палладия, т.к. летучесть их хлоридов близка к летучести хлорида серебра.The disadvantages of the method include the presence in the radioactive silver preparations of the radioisotopes of rhodium and palladium, because the volatility of their chlorides is close to the volatility of silver chloride.
Технической задачей настоящего изобретения является получение радиоизотопов серебра с высокой радиохимической чистотой.An object of the present invention is to obtain silver radioisotopes with high radiochemical purity.
Поставленная задача достигается тем, что для выделения радиоизотопов серебра в качестве реагента используют пары фосфора или мышьяка. В первом случае серебро образует летучий фосфид, который осаждается на поверхности кварца при 660-680°С, а во втором - летучий арсенид, адсорбирующийся при 620-640°С. Сопутствующие серебру радиоизотопы с Z<47, в частности, палладия, родия, рутения, технеция, ниобия, циркония и иттрия, летучих соединений не образуют и они остаются в исходном образце.The problem is achieved in that for the separation of silver radioisotopes as a reagent, pairs of phosphorus or arsenic are used. In the first case, silver forms volatile phosphide, which is deposited on the surface of quartz at 660-680 ° C, and in the second, volatile arsenide adsorbed at 620-640 ° C. Radioisotopes accompanying silver with Z <47, in particular, palladium, rhodium, ruthenium, technetium, niobium, zirconium and yttrium, do not form volatile compounds and they remain in the original sample.
Существенное отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в том, что в качестве газов-реагентов используют пары фосфора или мышьяка.A significant difference of the proposed method from the prototype lies in the fact that as the reagent gases use pairs of phosphorus or arsenic.
Этот существенный признак позволяет получать радиоизотопы серебра с высокой степенью очистки от посторонних примесей.This essential feature makes it possible to obtain silver radioisotopes with a high degree of purification from extraneous impurities.
Сущность способа заключается в следующем: кадмиевую мишень облучают ускоренными протонами. При облучении кадмия образуются радиоизотопы с Z≤48, в частности 106Ag(T1/2=8,3 сут) и 105Ag(T1/2=41,3 сут). После облучения вещество мишени переносят на поверхность кварцевого песка, помещенного в кварцевой трубке, и в токе водорода отгоняют вещество мишени, нагреваемой до определенной температуры. После отгонки и охлаждения зоны нагрева кварцевый песок с собранными на его поверхности радиоизотопами переносят в стартовую зону кварцевой ТХК, перед которой помещают твердый реагент - фосфор или мышьяк. Готовую к эксперименту колонку устанавливают внутри каскада трубчатых электропечей, имеющих различное функциональное назначение. Первая печь (1) предназначена для нагревания твердого реагента до определенной температуры, вторая (2) обеспечивает горячий транспорт паров реагента, третья (3) обогревает исходный радиоактивный образец до высокой температуры, а четвертая (4) создает вдоль колонки отрицательный температурный градиент. После продувки установки очищенным гелием вдоль колонки устанавливают заданное температурное распределение. В процессе высокотемпературной химической обработки исходного образца парами реагента радиоизотопы серебра образуют летучие пниктиды, транспортируемые вдоль ТХК в потоке гелия и адсорбирующиеся при определенных температурах. Радиоизотопы сопутствующих серебру элементов летучих соединений не образуют и остаются в исходном образце. Основная доля газообразных реагентов, не вступившая в химические реакции, осаждается на стенках ТХК при сравнительно невысоких температурах. Распределение 105,106Ag вдоль ТХК и их химический выход Y определяют с помощью γ-спектрометра. Значение Y зависит от ряда параметров, в частности от концентрации реагентов в газовой фазе, что, в свою очередь, определяется температурой нагревания твердого реагента t1. При работе с красным фосфором, нагретым до 320°С, величина Y составила 43%, при t1=330°C значение Y=65%, а при t1=340°C величина Y достигает 76%. Нагревание фосфора при более высоких температурах приводит к заметному увеличению концентрации его паров, которые, осаждаясь, перекрывают колонку. Таким образом, температурный интервал 330-340°С является оптимальным для реализации способа.The essence of the method is as follows: the cadmium target is irradiated with accelerated protons. When irradiated with cadmium, radioisotopes are formed with Z≤48, in particular 106 Ag (T 1/2 = 8.3 days) and 105 Ag (T 1/2 = 41.3 days). After irradiation, the target material is transferred to the surface of quartz sand placed in a quartz tube, and the target material heated to a certain temperature is distilled off in a stream of hydrogen. After distillation and cooling of the heating zone, quartz sand with radioisotopes collected on its surface is transferred to the starting zone of quartz TXK, in front of which a solid reagent - phosphorus or arsenic is placed. A column ready for the experiment is installed inside the cascade of tubular electric furnaces having various functional purposes. The first furnace (1) is designed to heat the solid reagent to a certain temperature, the second (2) provides hot transport of the reagent vapor, the third (3) heats the original radioactive sample to a high temperature, and the fourth (4) creates a negative temperature gradient along the column. After purging the installation with purified helium, a predetermined temperature distribution is established along the column. In the process of high-temperature chemical treatment of the initial sample with reagent vapors, silver radioisotopes form volatile pnictides transported along the TCA in a helium stream and adsorbed at certain temperatures. Radioisotopes associated with silver elements of volatile compounds do not form and remain in the original sample. The bulk of gaseous reactants that have not entered into chemical reactions are deposited on the walls of TCA at relatively low temperatures. The distribution of 105.106 Ag along TCA and their chemical yield Y are determined using a γ spectrometer. The value of Y depends on a number of parameters, in particular, on the concentration of reagents in the gas phase, which, in turn, is determined by the heating temperature of the solid reagent t 1 . When working with red phosphorus heated to 320 ° C, the Y value was 43%, at t 1 = 330 ° C the value Y = 65%, and at t 1 = 340 ° C the Y value reaches 76%. Heating phosphorus at higher temperatures leads to a noticeable increase in the concentration of its vapors, which, precipitating, overlap the column. Thus, the temperature range of 330-340 ° C is optimal for the implementation of the method.
При выборе концентрации в газовой фазе мышьяка использовались данные (Таблицы физических величин. Справочник под ред. И.К.Кикоина, М., Атомиздат, 1976, с.206). Найдено, что при нагревании этого реагента до 370°С величина Y составила 51%. При t1=390°C химический выход радиоизотопов серебра вырос до 75%, при t1=405°С - Y=87%, а при t1=415°C значение Y=84%. Исходя из полученных данных сделан вывод, что температурный интервал 395-415°С является оптимальным для решения поставленной задачи. Перевод выделенных радиоизотопов в водную фазу осуществляют путем обработки зоны адсорбции пниктидов подходящим растворителем, например азотной кислотой.When choosing the concentration in the gas phase of arsenic, the data were used (Tables of physical quantities. Handbook edited by I.K. Kikoin, M., Atomizdat, 1976, p.206). It was found that when this reagent was heated to 370 ° C, the Y value was 51%. At t 1 = 390 ° C, the chemical yield of silver radioisotopes increased to 75%, at t 1 = 405 ° C - Y = 87%, and at t 1 = 415 ° C the value Y = 84%. Based on the data obtained, it was concluded that the temperature range of 395-415 ° C is optimal for solving the task. Transfer of the isolated radioisotopes to the aqueous phase is carried out by treating the pnictide adsorption zone with a suitable solvent, for example, nitric acid.
Пример 1Example 1
Предлагаемый способ был использован для получения ультрачистых препаратов изотопов 106Ag(T1/2=8,3 сут) и 105Ag(T1/2=41,3 сут). 8 г гранулированного кадмия марки о.с.ч. облучают ускоренными протонами с энергией 660 МэВ и интенсивностью пучка 5×1012 с-1. см-2 в течение 72 часов. По окончании облучения мишень "охлаждают" в течение 2-3 суток, переносят ее на поверхность кварцевого песка (d=100-200 мкм), предварительно помещенного в кварцевую трубку (d=10 мм), и отгоняют вещество мишени в токе водорода при температуре 600°С. По окончании возгонки и охлаждения устройства полученный исходный радиоактивный образец переносят в стартовую зону кварцевой ТХК (d=3 мм), а в начале колонки помещают твердый реагент - красный фосфор марки о.с.ч. Подготовленную колонку помещают внутрь каскада трубчатых электропечей. После продувки колонки в токе очищенного гелия (остаточное содержание водяных паров менее 10-4% и кислорода менее 10-6%) последовательно подавали напряжение на печь (4), обеспечивающую отрицательный температурный градиент с величиной α=-17°С/см, на печь (2) (360-380°С), затем на печь нагревания исходного образца (3) при 900°С. По достижении заданных параметров подавали напряжение на печь (1), в которой фосфор нагревали при 340°С. Концентрация паров фосфора равнялась 4×10-6 моль·см-3. Объемная скорость гелия составляла 20·см3·мин-1, а продолжительность процесса - 1 час. Полученный фосфид серебра осаждался при 680°С с химическим выходом 75%. Радиохимическая чистота препаратов радиоактивного серебра составила 99,99%. Полученный результат иллюстрируется фиг.1, на которой показано распределение фосфида 105,106Ag вдоль колонки. Видно, что зоны осаждения фосфида серебра и фосфора разделены, что свидетельствует и о высокой химической чистоте выделенных радиоизотопов серебра.The proposed method was used to obtain ultrapure preparations of isotopes 106 Ag (T 1/2 = 8.3 days) and 105 Ag (T 1/2 = 41.3 days). 8 g of granular cadmium grade o.s.ch. irradiated with accelerated protons with an energy of 660 MeV and a beam intensity of 5 × 10 12 s -1 . cm -2 for 72 hours. At the end of the irradiation, the target is “cooled” for 2-3 days, transferred to the surface of quartz sand (d = 100-200 μm), previously placed in a quartz tube (d = 10 mm), and the target substance is distilled off in a stream of hydrogen at a
Пример 2Example 2
Ультрачистые препараты радиоизотопов 106Ag(T1/2=8,3 сут) получены также при использовании в качестве реагента паров мышьяка. 6,5 г гранулированного кадмия марки о.с.ч. облучают ускоренными протонами с энергией 660 МэВ и интенсивностью пучка 7×1012 с-1·см-2 в течение 48 часов. По окончании облучения мишень "охлаждают" в течение 2-3 суток, переносят ее на поверхность кварцевого песка (d=100-200 мкм), предварительно помещенного в кварцевую трубку (d=10 мм), и отгоняют вещество мишени в токе водорода при температуре 600°С. По окончании возгонки и охлаждения устройства полученный исходный радиоактивный образец переносят в стартовую зону кварцевой ТХК (d=3 мм), а в начале колонки помещают твердый реагент - мышьяк марки х.ч., который предварительно очищали путем вакуумной сублимации. Затем колонку помещают внутрь трубчатых электропечей (1)-(4). После продувки колонки в токе очищенного гелия (остаточное содержание водяных паров менее 10-4% и кислорода менее 10-6%) последовательно подавали напряжение на печь (4), обеспечивающую отрицательный температурный градиент с величиной α=-17°С/см, на печь (2) (430-450°С), затем на печь нагревания исходного образца (3) (900°С). По достижении заданных параметров подавали напряжение на печь (1), в которой мышьяк нагревали при 405°С. Концентрация паров мышьяка составляла 2×10-6 моль·см-3. Объемная скорость гелия составляла 20 см3· мин-1, а продолжительность процесса - 1 час. Полученный арсенид серебра осаждался при 640°С с химическим выходом 87%. Радиохимическая чистота препаратов радиоактивного серебра составила также 99,99%. На фиг.2 показано распределение арсенида серебра вдоль колонки. На фиг.2 видно, что зоны осаждения арсенида серебра и мышьяка находятся на значительном расстоянии друг от друга, что обеспечивает высокую химическую чистоту полученных радиоизотопов серебра.Ultrapure preparations of 106 Ag radioisotopes (T 1/2 = 8.3 days) were also obtained when using arsenic vapor as a reagent. 6.5 g of granular cadmium brand o.s.ch. irradiated with accelerated protons with an energy of 660 MeV and a beam intensity of 7 × 10 12 s -1 · cm -2 for 48 hours. At the end of the irradiation, the target is “cooled” for 2-3 days, transferred to the surface of quartz sand (d = 100-200 μm), previously placed in a quartz tube (d = 10 mm), and the target substance is distilled off in a stream of hydrogen at a
Предлагаемый способ может быть использован как в традиционных областях применения (электрохимия, физическая химия), так и для химической идентификации сверхтяжелого элемента с Z=111 - предполагаемого химического аналога серебра и золота.The proposed method can be used both in traditional applications (electrochemistry, physical chemistry), and for the chemical identification of an superheavy element with Z = 111 - the alleged chemical analogue of silver and gold.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108700/06A RU2344504C1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Method of obtaining silver radioisotopes without carrier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007108700/06A RU2344504C1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Method of obtaining silver radioisotopes without carrier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007108700A RU2007108700A (en) | 2008-09-20 |
| RU2344504C1 true RU2344504C1 (en) | 2009-01-20 |
Family
ID=39867497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007108700/06A RU2344504C1 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Method of obtaining silver radioisotopes without carrier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2344504C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617715C2 (en) * | 2015-07-24 | 2017-04-26 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Method for producing silver radioisotopes without a carrier |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2102810C1 (en) * | 1992-02-17 | 1998-01-20 | Акционерное общество закрытого типа "Технолаб Бизнес Лтд" | Method for producing carrier-free radionuclide |
| SU1648215A1 (en) * | 1988-12-20 | 2000-05-10 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | METHOD OF OBTAINING RADIONUCLIDE Lutetium-172 |
| CN1341761A (en) * | 2001-09-10 | 2002-03-27 | 中国原子能科学研究院 | Preparation process of radioactive isotope cadmium-109 |
| RU2239900C1 (en) * | 2003-03-13 | 2004-11-10 | Закрытое акционерное общество "Циклотрон" | Method for producing radioactive isotopes cobalt-57 and cadmium-109 |
-
2007
- 2007-03-12 RU RU2007108700/06A patent/RU2344504C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1648215A1 (en) * | 1988-12-20 | 2000-05-10 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | METHOD OF OBTAINING RADIONUCLIDE Lutetium-172 |
| RU2102810C1 (en) * | 1992-02-17 | 1998-01-20 | Акционерное общество закрытого типа "Технолаб Бизнес Лтд" | Method for producing carrier-free radionuclide |
| CN1341761A (en) * | 2001-09-10 | 2002-03-27 | 中国原子能科学研究院 | Preparation process of radioactive isotope cadmium-109 |
| RU2239900C1 (en) * | 2003-03-13 | 2004-11-10 | Закрытое акционерное общество "Циклотрон" | Method for producing radioactive isotopes cobalt-57 and cadmium-109 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2617715C2 (en) * | 2015-07-24 | 2017-04-26 | Объединенный Институт Ядерных Исследований | Method for producing silver radioisotopes without a carrier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007108700A (en) | 2008-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12191046B2 (en) | System and method for metallic isotope separation by a combined thermal-vacuum distillation process | |
| JP2023502987A (en) | Separation of rare earth elements | |
| RU2344504C1 (en) | Method of obtaining silver radioisotopes without carrier | |
| Cieszykowska et al. | Separation of Ytterbium from 177 Lu/Yb mixture by electrolytic reduction and amalgamation | |
| Nagai et al. | High thermo-separation efficiency of 99mTc from molten 100MoO3 samples by repeated milking tests | |
| Lee et al. | Study on the separation of carrier-free yttrium-90 from strontium-90 | |
| RU2313838C1 (en) | Method and target for producing radio tin in carrier-free state | |
| US4248730A (en) | Evaporation-based Ge/68 Ga Separation | |
| RU2361303C2 (en) | Method of obtaining isotopes of gold without carrier | |
| RU2617715C2 (en) | Method for producing silver radioisotopes without a carrier | |
| US20240011125A1 (en) | Repeated Distillation/Sublimation of Rare Earth Elements | |
| Kawase et al. | The oxidation technique for efficient ionization of lanthanides by a helium-jet loaded on-line isotope separator | |
| RU2452051C2 (en) | Method of producing carrier-free indium-111 radioisotope | |
| US7976708B2 (en) | Innovative cut-and-feed operation for enhancing the performance of ion-exchange chromatographic separation | |
| Lee et al. | Determination of polonium nuclides in a water sample with solvent extraction method | |
| US20200143953A1 (en) | Systems and methods for preparing tailored radioactive isotope solutions | |
| RU2102810C1 (en) | Method for producing carrier-free radionuclide | |
| RU2698468C1 (en) | Method of simulating chemical behavior of atoms of superheavy elements | |
| RU2831334C1 (en) | Separation of rare-earth elements by physical chemistry | |
| Tachikawa et al. | Trapping and recovery of radioiodine compounds by copper metal | |
| US3450597A (en) | Production of high purity radioactive indium-113m | |
| SU580000A1 (en) | Method of separating radioactive platinum isotopes | |
| Oganessian et al. | Production, chemical and isotopic separation of the178m2Hf high-spin isomer | |
| EA048565B1 (en) | CYCLIC ENRICHMENT OF METALS OR ISOTOPES | |
| SU1411840A1 (en) | Method of extracting niobium-97 radionuclide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170313 |