DE1226219B - Verfahren zur Herstellung einer Polonium 210-Strahlungsquelle - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21g

Deutsche KL: 21g-21/11

Nummer: 1226219

Aktenzeichen: C 35233 VIII c/21 g

Anmeldetag: 5. März 1965

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Polonium 210-Strahlungsquelle durch Bestrahlung von Wismut 209 mit Neutronen.

Polonium 210 wird durch Neutronenbestrahlung von Wismut 209 erhalten, wobei das radioaktive Isotop Wismut 210 entsteht, das sich unter Aussendung von /^Strahlung in Polonium 210 umwandelt.

Von den gegenwärtigen Herstellungsverfahren für Polonium 210 seien insbesondere die Neutronenbestrahlung von Wismut oder Wismutoxid erwähnt. Wismut weist den Nachteil auf, bei 271° C zu schmelzen, was seine Bestrahlung in bei hoher Temperatur arbeitenden Reaktoren erschwert.

Das pulverförmige Wismutoxid läßt sich einerseits ziemlich schlecht tablettieren, was eine kleinere Dichte (d = 2,5) als die theoretische Dichte zur Folge hat, und weist andererseits eine geringe Wismutkonzentration auf. Das geformte Produkt weist daher pro Volumeinheit einen geringen Wismutgehalt auf, was einen Nachteil bedeutet, wenn das geformte Stück bestrahlt werden soll.

Die Erfindung bezweckt ein Verfahren zur Herstellung einer Polonium 210-Quelle, das in einem bei einer relativ hohen Temperatur arbeitenden Reaktor durchgeführt werden kann, wobei ein leicht in Form von Tabletten zu bringendes Produkt mit einer höheren Wismutkonzentration als die des Wismutoxids bestrahlt wird.

Das wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß eine Bi-Mg-Legierung mit einem Gewichtsgehalt an Wismut von weniger als 85,1 °/o bestrahlt wird. Offensichtlich kann man der Mischung Bi-Mg Spuren eines anderen Bestandteils beimischen, der insbesondere zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der Legierung, beispielsweise bei der Bestrahlung bei hoher Temperatur, dient. In einer bevorzugten Ausführungsform werden erfindungsgemäß Legierungen mit Gewichtsgehalten zwischen 70 und 85,1 % Wismut verwendet, und eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht in der Legierung mit 80 % Wismutgehalt.

Wenn die Legierung ausgehend von einer Mischung mit einer Wismutkonzentration in der Nähe von oder über 85,1 % hergestellt wird, enthält das erhaltene Produkt eine bestimmte Menge des Eutektikums Bi-Mg₃Bi₂, dessen zu niedriger Schmelzpunkt (260° C) die Verwendung der Legierung bei einer relativ hohen Temperatur ausschließt.

Die Erfindung bietet den Vorteil, ein Verfahren zur Herstellung einer Legierung anzugeben, die zur Herstellung einer Polonium 210-Quelle durch Bestrahlung in einem bei relativ hoher Temperatur (z. B. in der Verfahren zur Herstellung einer Polonium
210-Strahlungsquelle

Anmelder:

Commissariat ä !'Energie Atomique, Paris

Vertreter:

Dr. H. U. May, Patentanwalt,

München 2, Ottostr. 1 a

Als Erfinder benannt:

Robert Henry, Pallainvilliers;

Viviane Levy, Paris;

Jean Tournier, Vincennes (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 10. März 1964 (966 867)

Größenordnung von 300 bis 400° C) arbeitendem Reaktor verwendet werden kann und eine höhere Wismutkonzentration als die von Wismutoxid sowie eine höhere scheinbare Dichte in der Größenordnung von 5,5 aufweist, was ermöglicht, in einem gleichen Volumen eine größere Wismutmenge zu bestrahlen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß man durch einfaches Schmelzen die Legierung leicht in Form von Tabletten oder Barren erhalten kann.

Ohne die Erfindung damit zu begrenzen, wird im folgenden zur Erläuterung ein Beispiel einer Herstellung der Bi-Mg-Legierung und eine Verwendung dieser Legierung zur Herstellung einer Polonium 210-Quelle beschrieben.

Die Herstellung der Legierung geschieht in einem dichten Gefäß, das mit einer Pumpeinrichtung verbunden ist, wodurch man das Gefäß mit der zur Durchführung des Verfahrens unter günstigen Bedingungen notwendigen Atmosphäre füllen kann. Diese Atmosphäre muß so gewählt sein, daß das Magnesium nicht mit ihr reagiert. Im Fall von Luft beispielsweise kann das Magnesium mit dem Sauerstoff reagieren, für den es eine große Affinität aufweist, und Magnesiumoxid bilden; diese sehr exotherme Reaktion kann eine Entzündung des Magnesiums hervorrufen. In der Wärme kann das Magnesium auch mit dem Stickstoff der Luft reagieren und Magnesiumnitrid Mg₃N₂ bilden. Um solche

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Nachteile zu vermeiden, kann man eine Argonatmosphäre verwenden, die vollkommen befriedigende Ergebnisse liefert.

Statt Argon wäre jedoch auch eine Atmosphäre von Kohlendioxid oder sogar Schwefeldioxid ebenfalls geeignet.

Die Herstellung der Legierung durch Hochfrequenzschmelzen und die Vereinigung der Metalle geschieht in einem keramischen Tiegel, in dem man die eingesetzte Menge gibt und der von einem Metalltiegel aus Tantal oder rostfreiem Stahl, der mit einer isolierten Wicklung für den Durchtritt des elektrischen Stroms versehen ist, umgeben ist. Die Metallmasse wird 1 Stunde lang geschmolzen gehalten; dann wird die Heizung abgeschaltet.

Es sei bemerkt, daß diese Legierung eine gute Druckfestigkeit aufweist, da sie bei ihrer Verwendungstemperatur Drücken von mindestens 100 bar widerstehen kann.

Die Herstellung kann auch durch Schmelzen in einem Widerstandsofen unter Argonatmosphäre bei einer Temperatur in der Nähe von 900° C während 3 Stunden durchgeführt werden.

Es sei bemerkt, daß die Herstellungstemperatur über 651° C (Schmelzpunkt des Magnesiums) und unter 950° C liegen muß; oberhalb dieser Temperatur bilden sich nämlich erhebliche Kristallauswüchse, und die erhaltenen Schmelzflüsse und Barren sind nicht mehr homogen. Ein mehrstündiges Erhitzen bei 900° C liefert in ihrer ganzen Masse im wesentlichen homogene Barren.

Die erhaltenen Barren wurden auf zwei Arten im Tiegel abgekühlt, einmal durch langsame Abkühlung im Ofen und zum anderen durch ein Abschrecken mit Wasser von 650° C ab. Eine mikrografische Untersuchung zeigte, daß diese beiden Abkühlungsmethoden im wesentlichen identische Ergebnisse im Hinblick auf die Endstruktur der Legierung liefern. Eine nach dem oben angegebenen Verfahren hergestellte Legierung mit beispielsweise 80 % Gewichtsgehalt Wismut kann zur Herstellung einer Polonium 210-Quelle verwendet werden. Dazu wird ein Stück in ein Gefäß aus geeignetem Material gebracht und dieses Gefäß in einem Reaktorkanal der Neutronenstrahlung ausgesetzt. Am Ende dieser während einer bestimmten Zeit durchgeführten Bestrahlung hat sich Wismut 210 gebildet, das ein ^-Strahler ist und sich in Polonium 210 umwandelt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Polonium 210-Strahlungsquelle durch Bestrahlung von Wismut 209 mit Neutronen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bi-Mg-Legierung mit einem Gewichtsgehalt an Wismut von weniger als 85,1% bestrahlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wismutgehalt der Bi-Mg-Legierung zwischen 70 und 85,1 Gewichtsprozent, vorzugsweise in der Größenordnung von 80 Gewichtsprozent, liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Bi-Mg-Legierung durch Schmelzen bei einer Temperatur unter 950° C in einem Induktions- oder Widerstandsofen durchgeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Chemical Reviews«, Oktober 1951, Vol. 49, Nr. 2, S. 237 bis 272.

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