DE1514223A1

DE1514223A1 - Radioisotope enthaltende teilchenfoermige Masse sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1514223A1
Application number: DE19651514223
Authority: DE
Inventors: Halva Carroll J; Grotenhuis Ivan M
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1964-08-24
Filing date: 1965-08-23
Publication date: 1969-12-11
Also published as: DE1514223B2; CH438502A; GB1094549A; US3334050A

Description

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul/

Minnesota, V.St,A.

Radioisotope enthaltende teilchenförmige Masse sowie Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft radioaktive Quellen und insbesondere Radioisotope enthaltende Strahlungsquellen, die das radioaktive Material fest und nicht auslaugbar enthalten; sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung.

Es ist vorgeschlagen worden, Radioisotope in die Struktur von synthetischen Harzen einzubauen, und es sind Massen hergestellt worden, die Tritium oder Kohlenstoff-14 in der Struktur von synthetischen Harzen bzw. Kunststoffen einverleibt enthalten. Diese Erzeugnisse sind jedoch verhältnismässig weich, da sie die physikalischen Eigenschaften dieser Kunststoffe besitzen; und sie weisen eine geringe potentielle ^pezifIsche Aktivität auf. Gegenüber verhältnismässig hohen Temperaturen sind sie nicht' beständig

und

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und sind auch in bezug auf den Typ der Ionen, die in sie einverleibt werden können, beschränkt.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, radioaktive Isotope auf Tonen, wie Montmorillonit, zu adsorbieren und das Material anschliessend zur Erzielung einer harten, feuerfesten Struktur zu brennen. Beim Brennen sintert das Material jedoch zu einer festen, spröden Masse zusammen, die - wenn sie in Form von Teilchen verwendet werden soll - gemahlen bzw. anderweitig zerkleinert werden muss, was zur Folge hat, dass die enthaltenen Radioisotope an den gebildeten frischen Oberflächen blossliegen und auf diese Welse ausgelaugt werden können. Weiterhin kann bei solchen Tonen nur eine sehr geringe spezifische Radioaktivität in die gebrannte Masse einverleibt werden. Die Brauchbarkeit derartiger Massen ist begrenzt und beschränkt sich wahrscheinlich zur Hauptsache darauf, dass auf diese Weise radioaktive Abfälle beseitigt werden können.

Erfindungsgemäss wird nun ein Verfahren zur Herstellung von radioaktiven Teilchen vorgeschlagen, die aus kohlenstoffhaltigen bzw. kohlenstoffartigen Massen bestehen, die fest gebundene Radioisotope in sich dlspergiert enthalten.

demfiss einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung hitzebeständige, mechanisch verhältnismässig

feste

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feste Strahlungsquellen von hoher spezifischer Radioaktivität, bei denen eineorganische Matrix das radioaktive Material fest gebunden enthält.

Erfindungsgemäss werden radioaktive Quellen mit vorteilhaften Eigenschaften erhalten, indem man eine radioaktive Ionen enthaltende Lösung mit einem teilchenförmigen organischen Ionenaustauschharz für eine ausreichende Zeitdauer in Berührung bringt, dass ein bedeutender Ionenaustausch stattfinden kann, wonach man das Harz aus der Lösung entfernt und das Harz, das nun die radioaktiven Ionen enthält, bei einer Temperatur von bis zu etwa 45O⁰C wärmebehandelt. Beim Erhitzen findet eine Schrumpfung und ein Gewichtsverlust, wie z.B. durch Wasserabspaltung, des Harzes statt, das sich in eine kohlenstoffartige bzw. kohlenstoffhaltige Masse umwandelt, die keine Ionen mehr austauscht. In dieser Form sind die radioaktiven Ionen fest in der Struktur der Teilehen gebunden und können nicht mehr aus ihnen ausgelaugt werden, selbst wenn man Lösungen verwendet, die Ionen enthalten,, die sie normalerweise aus dem Harz verdrängen würden.

Diese Teilchen sind pheysikalisch recht fest, werden durch Hitze praktisch nicht angegriffen, zumindest bis zu den Temperaturen, auf die sie während ihrer Herstellung erhitzt worden sind, und sind befähigt, eine sehr

hohe

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hohe spezifische Radioaktivität zu enthalten. Bis zu JO Gew..-% Radioisotopenionen können in die Teilchen einverleibt werden.

Die ursprüngliche Gestalt der Teilchen wird durch die Wärmebehandlung nicht wesentlich verändert. Die kugelförmigen Harzteilchen bleiben daher kugelförmig und schrumpfen nur etwa zu glänzenden, dunkelbraunen oder schwarzen Kügelchen zusammen. Unregelmassig gestaltete Teilchen behalten ebenfalls die gleiche allgemeine Gestalt bei, die sie vor der Wärmebehandlung besessen haben. - -

Die auf diese Weise erhaltenen Teilchen können zur Herstellung von selbstleuchtenden Zeichen und Markierungen verwendet werden, wenn sie mit einem Leuchtstoff bzw. Phosphor kombiniert werden. Von besonderer Brauchbarkeit sind sie auch in der Medizin. So können sie zur Diagnose und Therapie verwendet sowie wegen ihrer günstigen spezifischen Dichte, die durch geeignete Wahl der Menge und der Art der verwendeten Ionen eingestellt werden kann, der spezifischen Dichte des Blutes etwa angepasst werden, so dass sie im Blut suspendiert und durch die Blutgefässe getragen werden können, ohne sich in Vertiefungen abzusetzen bzw. anzusammeln. Weiterhin lassen sie sich wegen dieser günstigen Dichteeigenschaften viel leichter in pharmazeutischen Medien

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suspen-

suspendieren, die bei der Diagnose bzw. bei der Behandlung verwendet werden.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Teilchen sind gegenüber einem Auslaugen der in ihnen enthaltenen radioaktiven Teilchen höchst beständig. So können sie längere Zeit in wässrigen bzw. in physiologischen Flüssigkeiten suspendiert werden, ohne dass bedeutende Mengen an Radioaktivität aus den Teilchen ausgelaugt· werden. Selbst wenn die Teilchen Risse bilden bzw.zerbrechen, erhöht sich die Auslaugegeschwindigkeit nicht, obgleiche aus den Bruchflächen eine geringe Menge an radioaktivem Material ausgelaugt werden kann. Offensichtlich ist das radioaktive Material also nach dem Brennen bzw. Erhitzen in irgendeiner Weise strukturmässig innerhalb der Poren des Ionenaustauschharzes gebunden. Die exakte Natur dieser Bindung ist nicht genau bekannt, doch ist anzunehmen, dass die Ionen nicht nur. auf blossephysikalische Weise in den Poren eingeschlossen sind, sondern auch chemisch gebunden vorliegen.

Ganz allgemein können bei dem erfindungsgemässen Verfahren sämtliche radioaktiven Isotope verwendet werden, die in einer Lösung in Form von Ionen vorliegen können. Eine spezielle Behandlung kann notwendig sein, wenn flüchtige Radioisotope verwendet werden, wie z.B. ein Brennen der Harzteilohen, die die adsorbierten Ionen

Enthalten,

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enthalten, unter Druck. Besonders brauchbare Radioisotope sind die kurzlebigen Isotope, wie Yttrium-90, Ytterblum-169* Scandium-46, Chrom-51 und dergl. Diese Isotope sind durch Halbwertszeiten in der Grössenordnung von weniger als 100 Tagen gekennzeichnet. Die erfindungsgemässen Teilchen sind jedoch nicht auf die Ver-Wendung dieser Isotope beschränkt, und es können auch langlebige Isotope verwendet werden, wo es für spezielle Zwecke erforderlich ist. Wertn Radioisotope mit längeren Halbwertszeiten verwendet werden, werden Harze verwendet, die strahlungsbesandiger sind. Derartige Materialien sind bekannt und könrm zur Verwendung bei Gelegenheiten, wo es auf eine Strahlungsbeständigkeit ankommt, leicht ausgewählt werden.

Bei den Ionenaustauschharzen, die bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden können, handelt es sich um anionische oder kationische organische Ionenaus tausohharze. Es sind zahlreiche derartige Harze bekannt, und es ist wohlbekannt, dass sie in Formen erhalten werden können, die einen Austausoh mit speziellen Ionen gestatten; gegebenenfalls können sie durch Behandlung mit dem,geeigneten Reagens in eine solche Form gebracht werden.

Beispiele für brauchbare Ionenaustauscher sind u.a. die stark sauren sulfonierten Polystyrolharze, Phenolharze, die über Methylengruppen gebundene Sulfonsäuregruppe

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enthalten, Polystyrolharze, die Phosphoneäuregrüppen enthalten, Acrylharze, die Carboxylgruppen enthalten, Polystyrolharzej, die quaternäre Ammoniumgruppen enthalten, mit Fyridinlumgruppen substituierte Polystyrolharze, Epoxy-Polyamln-Harze, die tertiäre und quaternäre Ammoniumgruppen enthalten, Polystyrolharze, die schwach saure Iminodiessigsäuregruppen enthalten, und Polystyrolharze, die Polyamingruppen enthalten. Diese Harze sind in Teilohenform erhältlich, wie z.B. in Form winziger Kügelctien mit Durchmessern von 10 - 200μ, oder in Form unregelmässig geformter Teilchen. Sogar Filme bzw. Folien können aus derartigen Harzen hergestellt werden. Sämtliche dieser Formen können bei dem erfindungsgemässeh Verfahren verwendet werden; und obgleich in bezug auf die verwendbare Teilchengrösse keine Beschränkungen bestehen, werden vorzugsweise Kügelchen bzw. unregelmässig gestaltete Teilchen mit einer Grosse in der Grössenordnung von etwa 10 - 150μ verwendet. Grössere Teilchen können für spezielle Zwecke verwendet werden; aus praktischen Gründen wird Jedoch die Teilchengrösse auf einem Wert gehalten, dass die Teilchen durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,297 nun hindurchgehen, was einer Teilchengrösse von etwa 200μ entspricht. Für medizinische diagnostische bzw. therapeutische Zwecke sind die Teilchen vorzugsweise kugelförmig; und sie können - wie z.B. durch

" Sieben -

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Sieben - so klassifiziert werden, dass gewährleistet ist, dass nur Teilchen eines engen Grössenbereichs erhalten werden. Auf diese Weise können Teilchen erhalten werden, die z.B. zur Einführung in den Blutkreislauf geeignet sind.

Bei den in der Ionenaustauschstufe des erfindungsgemässen Verfahrens verwendeten Lösungen handelt es sich gewöhnlich um wässrige Lösungen, doch können auch organische Lösungsmittel verwendet werden, in denen die Radioisotope in Form von Ionen vorliegen. So können z.B. Lösungen von •Radioisotopen in niederen aliphatischen Alkoholen oder Ketoen verwendet werden, oder man kann wässrige Lösungen benutzen, die organische Lösungsmittel enthalten. Zu diesen Lösungen können geeignete Mittel zur Einstellung des gewünschten pH-Wertes gegeben werden, und zwar entweder saure oder basische Mittel Je nach Lage des Falles. Diese Massnahmen und Mittel sind wohlbekannt, da die erste Stufe des erfindungsgemässen Verfahrens eine normale lonenaustauschstufe darstellt und in dieser Beziehung in der üblichen Weise durchgeführt wird. Die angewendeten Verfahren sind ebenfalls wohlbekannt, und der Ionenaustausch kann einfach in der Weise durchgeführt werden, dass man die Teilehen des Ionenaustaiischharzes mit der Lösung aufschlämmt oder die Lösung durch eine Säule des Harzmaterials gibt. Natürlich müssen entsprechend der radioaktiven Natur der verwendeten Isotope geeignete

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Vorsichtsmassnahmen getroffen werden.

Das Brennen der die radioaktiven Ionen enthaltenden Teilchen wird in einem Ofen durchgeführt, wie z.B. in einem üblichen mit Hilfe elektrischer Widerstände beheizten Ofen, der die erforderlichen Temperaturn zu liefern vermag. Glasbehälter sind für diesen Zweck recht geeignet und haben den Vorteil, dass man ihren Inhalt während des Brennvorganges unter Beobachtung halten kann. Im allgemeinen werden die getrockneten, d.h. lösungsmittelfreien Teilchen in den Behälter gebracht, in dem Ofen innerhalb von etwa 1 Stunde auf die gewünschte Temperatur erhitzt und sodann bei dieser Temperatur etwa 4 Stunden belassen. Während dieser Zeitdauer schrumpfen die Teilehen unter Entwicklung von Wasserdampf und anderen Gasen zusammen und nehmen eine schwarze Farbe an,, ohne jedoch zusammenzuschmelzen oder in irgendeiner anderen Welse aneinanderzuhaften. Die Teilchen werden dann abkühlen gelassen und sind zur weiteren Behandlung fertig.

Die typischen Veränderungen in der Zusammensetzung der Kügelchen nach dem Brennen lassen sich aus den Ergebnissen ersehen, die bei der Elementaranalyse eines sulfonierten Polystyrolharz-Ionenaustausohers vor und nach dem Brennen erhalten wurden. Vor dem Brennen wiesen die luftgetrockneten Teilehen die folgende prozentuale Zusammensetzung auf: C 48,3; H 5,Ij 0 32,6j S 13,4. Nach dem Brennen

betrug

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- ίο -

betrug die prozentuale Zusammensetzung C 67,5; H >,0j 0 21,0) S 5,3. Der Gewichtsverlust betrug etwa 80$ des ursprünglichen Gewichtes. Die Kügelchen schrumpfen beim Brennen gewöhnlich auf etwa 65$ ihres ursprünglichen Durchmessers zusammen.

Die beim Brennen angewendeten Temperaturen betragen gewöhnlich bis zu etwa 45O°C. Die angewendete Maximaltemperatur richtet sich nach der Natur der Ionen und des jeweils verwendeten Harzes. Die Mindesttemperatur' ist der Wert, bei der die Teilchen in eine kohlenstoffartige bzw. kohlenstoffhaltige, nicht mehr ionenaustauschfähige Form umgewandelt werden, in der die Ionen des Radioisotops - wie sich durch die weiter unten beschriebenen Auslaugungsprüfversuche ermitteln lässt in nicht auslaugbarer Form fest gebunden sind. Diese Mindesttemperaturen liegen in der Grössenordnung von 200 - 250⁰C. Die obere Temperaturgrenze richtet sich nach dem Punkt, bei dem das Harz vollständig abgebaut bzw. zersetzt wird. Im allgemeinen beginnen sich sämtliche der zur Zeit bekannten Ionenaustauschharze in bedeutendem Masse bei Temperaturen in der Grössenordnung von 500⁰C zu zersetzen, so dass sie nach längerem Erhitzen auf diese Temperaturen nicht mehr befähigt sind, die Radioisotope festzuhalten, wie der Auslaugprüfversueh zeigt.

Die erflndungsgemässen Erzeugnisse können als Quellen

909850/0235 _für

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für radioaktive Strahlen, wie α-, ß- und γ-Strahlen, verwendet werden. Z.B. können Teilchen, die α-Teilchen emittierende Isotope enthalten/ zur Herstellung von Fölienmaterialien verwendet werden, indem sie mit einem geeigneten Trägermaterial verbunden werden. In dieser Form können sie dann als statische Eliminatoren, d.h. als Mittel zur Entfernung elektrostatischer Ladungen, verwendet werden. Für diesen Zweck können die· Folienmaterialien z.B. in der Nähe eines Fliess- bzw. Förderbandes angebracht werden; ein auf dem Band befindliches elektrostatisches Potential wird-dann durch Ionisierung der umgebenden Luft, wodurch di.e Elektrizität abgeleitet werden kann, praktisch bis auf den Wert Null herabgesetzt

Durch Überziehen mit Phosphoren bzw. Leuchtstoffen, wie_ z.B. in einem organischen Bindemittel, und zwar durch Überziehen der Teilchen selbst oder durch Überziehen der auf einem Trägermaterial befestigten Teilchen, können selbstleuchtende Markierungen, Zeichen und dergl. erhalten werden.

Beispiel 1-.

2 g eines stark sauren Katlonenaustauschharzes/ wobei es sich um ein sulfoniertes Harz« vom Polystyroltyp ("Dowex-50") handelte, in Form von Kügelchen mit einem Durchmesser von $ etwa 10 - 20μ und in der Η-Form wurden zu 50 com einer Lösung gegeben, die 35ΟΟ Millicurie .

Yttrium-90

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Yttrium-90 enthielt und mit Hilfe von Citratpuffer auf einen pH-Wert von 5,5 gepuffert war. Die Aufschlämmung wurde zum Sieden erhitzt und sodann 1 Stunde geschüttelt, worauf die Lösung abdekantiert wurde und die IonenaustauscherkUgelchen, die nun 99*8$ des Radioisotops enthielten, zweimal mit je 50 ecm H_p0 gewaschen wurden. Die Kügelchen wurden etwa 1 Stunde an der Luft getrocknet und in einem Glasbehälter in einen Ofen gebracht, Die Temperatur wurde innerhalb von 1 Stunde auf 35O⁰C gebracht und sodann Λ Stunden auf diesem Wert gehalten. Die gebrannten Kügelchen, die nunmehr zusammengeschrumpft und glänzend schwarz, jedoch noch kurgelförmig waren, wurden aus dem Ofen entfernt und abgekühlt. Sie wurden dann mit 50 ecm 0,1 η Salpetersäure 16 Stunden behandelt, wobei nur 0,1$ der in den Kügelchen enthaltenen 3500 Millicurie entfernt wurden. Die Kügelchen wurden weiter zweimal mit je 50 ecm Wasser gewaschen und sodann 1 Stunde bei 100⁰C getrocknet.

Das auf diese Weise erhaltene Produkt wurde auf seine Auslaugbeständigkeit geprüft, indem die Kügelchen in 50 ecm einer G,9#igen Natriumchloridlösung gebracht und in dieser Lösung l6 Stunden belassen wurden. Eine zu diesem Zeitpunkt κχέ£Η entnommene Probe der überstehenden Flüssigkeit zeigte bei Untersuchung mit Hilfe

eines

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eines üblichen Oeiger-Müller-Endfensterzählrohres, dass lediglich 0,01$ des gesamten Yttrlum-90 in löslicher Form in der überstehenden Flüssigkeit enthalten waren. Das Endprodukt wog 1,4 g und wies eine spezifische Aktivität von 2500 Millicurle/g auf.

Zur Bestimmung der Auslaugbeständigkeit dieser Teilchen wurde ein weiterer Prüfversuch durchgeführt, indem 0,1 g der Teilchen in 10 ecm menschliches Blut gebracht wurden. Nur 0,5$ der gesamten vorhandenen Radioaktivität waren nach 5-tägigem Rühren bei einer Temperatur von yj°C in dem Blut enthalten.

Beispiel 2,

Eine Lösung von 2,41 g Strontiumnitrat in 50 ecm destilliertem Wasser, die 50 Millicurle Sr-90 enthielt, wurde durch eine Säule gegeben, die mit 5g kleinen Kügelchen eines stark sauren Kationenaustauschharzes vom sulfonierten Polystyroityp in der Ammoniumform gefüllt war. Die Analyse der ausfliessenden Lösung nach 2-maligem Hindürchgeben durch die Säule- zeigt-, dass 9^# des Sr-90 von dem Ionenaustausohharz adsorbiert worden waren. Die Kügelohen wurden aus der Säule entfernt und an der Luft getrocknet. Nach dem Trocknen wurden sie in einen Ofen gebracht und innerhalb von 1 Stunde auf 260°C erhitzt. Der Ofen wurde darm 19 Stunden auf dieser Temperatur gehalten, wonach die Kügelohen schwarz und ge-

sohrumpft

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schrumpft waren, obgleich sie noch kugelförmig und glänzend waren. Die Kügelchen wurden aus dem Ofen entfernt und abgekühlt.

Die auf diese Weise erhaltenen radioaktiven Kügelchen wogen 3,5 g und enthielten 13*5 Millicurie Sr-90 je g. Das Produkt wurde in 50 ecm Wasser 4 Tage bei Raumtemperatur eingetaucht. Die "Analyse der überstehenden Lösung mit Hilfe eines Geiger-Müller-Zählrohres zeigte, dass lediglich 0,01$ des Sr-90 aus den Kügelchen in die Flüssigkeit ausgelaugt worden waren. Die Probe der Kügelchen wurde weiterhin in 50 ecm einer ü,9#igen Natriumchloridlösung 28 Stunden aufbewahrt. Nach Ablauf dieser Zeit wurde gefunden, dass 0,06# des Sr-90 aus den KUgelchen ausgelaugt worden waren.

Beispiel 3.

2 ecm einer wässrigen Thalliumnitratlösung, die etwa 7,5 Millicurie Tl-204 je- ecm enthielten, wurden mit Wasser auf 7*5 ecm verdünnt, und der pH-Wert wurde mit verdünnter Salpetersäure auf etwa 6 eingestellt. Etwa 0,2 g kleiner Kügelchen eines stark sauren Kationenaustauscherharzes (sulfoniertes Harz vom PoIystyroltyp) in der Η-Form, wurden zu dieser Lösung gegeben, und das Ganze wurde 24 Stunden geschüttelt. Etwa 50$ des Tl-204 wurden von dem Harz während dieser Zeit adsorbiert, was durch Analyse der überstehenden Flüssigkeit ermittelt wurde. Die überstehende Flüssigkeit

909850/0235 _wurde

wurde abdekantiert und das Harz 1 Stunde bei Raumtemperatur getrocknet. Nach dem Trocknen wurde das Harz in einen Ofen gebracht und innerhalb von 1 Stunde auf eine Temperatur von 40O⁰C erhitzt. Diese Temperatur wurde 5 Stunden aufrechterhalten, wonach das Harz entfernt und abgekühlt wurde. Die schwarzen Kügelchen wurden weiter mit 20 ecm einer 8 η Salpetersäure 5 Stunden bei Raumtemperatur behandelt. Die Kügelchen wurden gewaschen und 2 Stunden bei 100⁰C getrocknet. Das Endprodukt wog 0,13 g und wies eine spezifische Aktivität von 51,2 Millioürie je g auf.Nur 0,12$ desTl-20^ waren während der oben beschriebenen Behandlung mit Salpetersäure aus den Kügelchen entfernt worden. Die Kügelchen wurden weiter geprüft, indem sie in 20 ecm einer 0,1 η HCl 16 Stunden aufbewahrt wurden. Die Analyse der überstehenden Flüssigkeit mit Hilfe eines üblichen Geiger-Müller-Zählrohres zeigte, dass weniger als 0,01$ des Tl-204 bei dieser Behandlung aus den Kügelchen entfernt worden waren.

Beispiel 4.

50 com einer wässrigen Lösung, die 100 Millicurie S-35 in Form von Natriumsulfat enthielten, wurden l8 Stunden mit 1 g eines stark basischen Anionenaustauschharzes vom Polystyroltyp, das quateraäre Amingruppen enthielt ("Dowex-2"), in Form von kleinen Kügelchen mit einem

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Durchmesser von etwa 50μ geschüttelt. Nach Ablauf dieser Zeit zeigte eineUntersuchung der überstehenden Flüssigkeit mit Hilfe eines Oeiger-MÜller-Zählrohres, dass 98$ des S-35 von dem Harz aufgenommen worden waren. Die Überstehende Flüssigkeit wurde abdekantiert und das Harz mit 250 ccm-Anteilen von destilliertem Wasser gewaschen und 4 Stunden an der Luft bei 10O⁰C getrocknet. Die Kügelchen wurden dann in einen Ofen von 35O⁰C gebracht und 4 Stunden bei dieser Temperatur behandelt. Nach dem Abkühlen waren die Kügelchen schwarz und glänzend und wogen etwa 0,6 g. Die spezifische Radioaktivität des Produktes betrug l60 Mllllcurie Je g.

Das auf diese Weise erhaltene Produkt wurde auf seine Auslaugebeständigkeit geprüft, indem etwa 0,4 g der Kügelchen in 10 ecm 0,1 η Salzsäure gebracht wurden und das Gemisch mit einem Ultraschallgenerator 1 Stunde behandelt wurde. Danach wurde die Salzsäurelösung geprüft, und es würde gefunden, dass nur etwa 0,04$ des in den Teilchen enthaltenen S-35 in die überstehende Flüssigkeit ausgelaugt worden waren. Die gleiche Probe wurde in 50 ecm 0,1 η Salzsäure 5 Tage bei Raumtemperatur aufbewahrt. Danach wurde gefunden, dass die überstehende Flüssigkeit etwa 0,05$ der gesamten S-35-Aktivität enthielt.

Eine grosse Zahl der verschiedensten radioaktiven Materialien mit den verschiedensten Eigenschaften (wie in

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bezug auf die Halbwertszeit; ob beim radioaktiven Zerfall Partikel oder Strahlen emittiert werden; sowie in bezug auf die Valenz5 können bei dem erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden. Unter weiteren radioaktiven Ionen (sowohl Kationen als auch Anlernen), die verwendet werden können befinden sich So-l^/cs-lJ?, Ag-111, U-235, Au-198, P-J2 und C-l4 sowie Isotope von Jod, Rubidium, Calcium, Barium, Scandium, Titan, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Yttrium,Zirkonium, Indium, Cadmium, den Seltenen Erdmetallen, Quecksilber, Blei, Amerloium und Neptunium.

Die Erfindung umfasst ferner mit Metallen überzogene kohlenstoffhaltige bzw. kohlenstoffartige Kügelchen, die radioaktive Ionen enthalten. Die Metallüberzüge erhöhen die mechanische Festigkeit und wirken als zusätzliche Sperrschichten für eine mögliohe Freisetzung radioaktiver Materialien, wie z.B. durch Abplatzen, Abrieb usw. Dies ist bei vielen Anwendungszwecken der teilchenförmigen radioaktiven Strahlungsquellen, wie z.B. in der Lebensmittelindustrie, von grosser Bedeutung . So können Flüssigkelten direkt durch ein Bett der mit einem Metall überzogenen radioaktiven Teilchen geleitet werden, um diese Flüssigkeiten mit α-, fl- oder γ-Strahlung zu behandeln, ohne dass die Gefahr

einer 909850/0-235

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einer Kontamination der Flüssigkeit durch ausgelaugte Radioaktivität besteht. Unter den Metallen, die zur Herstellung von Schutzüberzügen auf den Teilchen verwendet werden können, befinden sich Nickel, Kobalt, Kupfer, Silber, Gold, Niob, Tantal, Wolfram, Zirkonium, Titan usw.

Das Überziehen lässt sich nach verschiedenen Verfahren erreichen-, wie z.B. durch stromlose Abscheidung oder durch Elektroabscheidung, durch Aufdampfen usw. Z.B. können die radioaktiven Kügelchen in Form eines Wirbelschichtbettes mit einem disperglerten (wie z.B. gasförmigen) Metallcarbonyl aufgewirbelt und das Wirbelschichtbett auf eine ausreichende Temperatur erhitzt werden, um das Carbonyl zu zersetzen und um auf diese Weise das Metall freizusetzen und auf der Oberfläche der Kügelchen abzuscheiden. Ein weiteres Verfahren besteht darin, die Teilchen zunächst elektrisch leitend zu machen (durch Überziehen mit Graphit, mit Metallpulvern, durch Aufdampfen von Metallen usw.) und sie sodann zu galvanisieren. Andere Verfahren können ebenfalls angewendet werden.

Beispiel 5

Nach dem Verfahren von Beispiel 2 hergestellte radioaktive Kügelohen (1 g), die etwa IJ,5 Milliourie Sr-90 enthielten wurden in etwa 100 ecm einer !Obigen

wässrigen

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..;■- 19 -

wässrigen Lösung von Zinn(ll)-Chlorid eingetaucht und sodann, ohne zu trocknen, mit etwa 100 ecm einer Palladiumohloridlösung behandelt, die etwa 1 g Palladiumchlorid je Liter Wasser enthielt. Die auf diese Weise behandelten Kügelchen wurden aus der Lösung entfernt und in noch feuchtem Zustand in ein stromloses Nickelplattierungsbad der folgenden Zusammensetzung gebracht: _ ,

NiCl₂-OH	2°	50	g	auf 1000 ecm
NaC₂H₃O^		50	g	4,5
Na₂H₂PO₂	.H₂O	10	g
Wasser		bis
pH-Wert		V-

Das Bad wird auf etwa 9O⁰C erhitzt. Die Kügelchen werden in dem Bad etwa 1 Stunde bei dieser Temperatur gerührt, sodann herausgenommen, mit destilliertem Wasser gewäsehen und getrocknet. Über der gesamten Oberfläche der Kügelchen hat sich ein Nickelüberzug von etwa 5 - 8μ Dicke gebildet.

In ahnlicher Weise können unter Anwendung bekannter stromloser Überzugsverfahren dichte, undurchlässige, fest haftende Überzüge von Silber, Kupfer, Kobalt und QoId auf den Kügelchen bzw. Teilchen der Erfindung erhalten werden.

Die auf diese Weise überzogenen Teilchen sind gegenüber 909850/023$

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über einer unbeabsichtigten Entfernung der radioaktiven Materialien aussergewöhnlloh beständig und sind daher besonders auf den zahlreichen Anwendungsgebieten vorteilhaft, wo es auf eine solche Beständigkeit ankommt.

Patentansprüche

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Claims

Dr. Expl.

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. P a t e η t a η s ρ r ü c h e

Teilchen, die eine Strahlungsquelle darstellen und radioaktive Materialien in einer wasserunlöslichen Matrix enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass Radioisotope . innerhalb einer wasserunlöslichen, entwässerten kohlenstoffhaltigen bzw. kohlenstoff artigen Matrix verteilt und in deren Struktur fest gebunden sind, die als Rückstand beim starken Erhitzen eines organischen Ionenaustauschermaterials verbleibt.
2.) Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ dass das Radioisotop Yttrium-90 ist.
3.) Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radioisotop Strontium-90 ist.
4.) Teilchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radioisotop Thallium-204 ist.
5.) Teilchen naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Radioisotop Sohwefel-j55 ist.
6,) Teilchen nach Anspruch 1 - 5» dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Metallüberzug aufweisen.
7.) Verfahren zur Herstellung von strahlenden Teilohen, die radioaktive Ionen enthalten, dadurch gekennzeichnet,

dass

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dass man eine Lösung, die radioaktive Ionen enthält, mit einem organischen Ionenaustausoherharζ so lange in Berührung bringt, dass ein bedeutender Ionenaustausch stattfindet, dass man das Harz aus der Lösung entfernt und dass man das die radioaktiven Ionen enthaltende Harz bei einer Wasserabspaltungstemperatur von bis zu etwa 450⁰C wärmebehandelt; _s um das Harz zu schrumpfen und aus ihm Wasser abzuspalten und es in eine kohlenstoffhaltige, nicht mehr ionenaustauschfähige Form umzuwandeln.
8.) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz in Form von Teilchen vorliegt.
9.) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen nach der Wärmebehandlung mit einem Metall überzogen werden.

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