DE753436A - - Google Patents

Description

PJL 148032*23.2.30,

Herstellung hochkonzentrierter künstlich

_/^~<»«^ΛΒτ«™»«τ»«««-Νι_ radioaktiver^Stoffe.

Durch die Entwicklung der Atomphysik ist es in

der letzten Zeit möglich geworden, eine grosse Anzahl von künstlich radioaktiven Stoffen herzustellen. Es haben sich verschiedene Wege uls möglich erwiesen, um dieses Ziel zu erreichen. Einer der interessantesten Wege hierbei ist der, dass man eine Substanz, etwa Jod, mit sogenannten Neutronen bestrahlt, Hierbei v/erden die neutronen zum Teil von den Atomkernen des Jods aufgenommen, und es entsteht ein kunstlich radioaktives Jodisotop. Der Kürze halber sollen die anderen an sich bekannten 7/ege der Herstellung kunstlich radioaktiver Stoffe hier nicht beschrieben werden. Was die tecnnischen Anwendungen dieser kunstlich radioaktiven Stoffe anbelangt, so stehen im iieutigen Stadium vor allem die Anwendungen in der Medizin und in der Chemie im Vordergrund des Interesses. Bei der Medizin ist der ^T,»'ert der künstlich radioaktiven Stoffe insbesondere darin<begründet, dass man nunmehr nicht nur einige wenige

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schwere Elemente wie Radium, Thorium, Uran usw. in radioaktiver Form besitzt, sondern fast alle chemischen Elemente in radioaktiver Form erhalten kann. Man kann also auf diese Weise zum Beispiel ein solches Element radioaktiv machen, das an irgend einer "bestimmten, zu beeinflussenden Stelle des Organismus angereichert wird. Injiziert man diesen künstlich radioaktiven Stoff, so wandert er in die betreffende Stelle des Organismus und übt dort seine Strahlenwirkung aus. Dadurch wird die Möglichkeit der internen Strahlentherapie ganz ausserordentlich vergrössert. Hinzu kommt noch, dass die bisherigen langlebigen radioaktiven Stoi'fe eine Reihe von Zerfallsprodukten hatten, die eine andere chemische Natur hatten als die Muttersubstanzen und infolgedessen im Körper vagabundierten und dort durch ihre Strahlenwirkung unerwünschte Nebenwirkungen erzeugten. Die Anwendung in der Chemie ist insbesondere in G-estalt der sogenannten Indikatormethode wichtig. Die Indikatormethode besteht darin, dass man einen bestimmten an sich

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nicht radioaktiven Stoff mit dem radioaktiven Isotop versetzt. Eunmehr iat man in der lage, den Verbleib des betreffenden Elementes bis zu den geringsten G-ewjechtsmengen zu verfolgen. Denn auch dann, wenn dieses Element in unwägbarer Menge vorhanden ist, ist seine Quantität durch die Strahlenwirkung des zugesetzten radioaktiven Isotops feststellbar und sogar messbar. Es ist hierdurch eine ausserordentliehe Verfeinerung der analytischen Chemie für eine grosse Reihe von Elementen möglich geworden.

Voraussetzung für die Durchführbarkeit der oben erwähnten Anwendungen in der Medizin und insbesondere in der Chemie ist jedoch, dass das radioaktive Element an eine verhaltnismässig kleine Menge inaktiven Isotops gebunden ist oder, wie der BadiοChemiker sagt, dass das radioaktive Eiment in konzentriertem Zustand vorliegt. In der Medizin ist dieser Umstand insofern von Bedeutung, als ein grosser Ballast an inaktivem Isotop störende

physiologische Wirkungen ausüben könnte, ja,^ unter Umständen sogar toxische Wirkungen im Gefolge hat. Noch wichtiger ist dieser Umstand in der Anwendung auf dem Gebiet der analytischen Chemie. Denn der Sinn des Verfahrens liegt ja gerade darin, dass man ungeheuer geringe, unwägbare Mengen verfolgt, und dies würde unmöglich werden, wenn man allzu grosse Mengen an inaktivem Isotop von vornherein zusetzen würde.

Die lösung der gestellten Aufgabe stellt ein ausserordentlich schweres Problem dar. Demi bekanntlich ist die absolute Ausbeute an künstlich radioaktiven Elementen, selbst bei Bestrahlung mit noch so starken Präparaten, eine überaus geringe. Bestrahlt man z.B. Jod mit Neutronen, so ist ein geradezu verschwindender Bruchteil aller Jodatome radioaktiv, der allergrösste Teil der Atome bleibt inaktiv und stellt also einen stgrenden Ballast dar. Eine Lösung dieses Problems ist vor kurzem von 8zilard und Chalmers vorgeschlagen worden. Szilard und Chalmers sind von folgenden Gedanken ausgegangen: Bestrahlt man

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etwa Aethyljodid mit Neutronen, so nimmt ein Teil der Jodatome Neutronen auf und wird "aus der Verbindung entfernt". Um nun die Jetzt radioaktiven Seeien Jodatome vor einem Austausch, mit den noch in der Verbindung gebundenen inaktiven Atomen zu schützen, geben sie eine kleine Menge elementares Jod zu, welches sich in dem Aethyljodid auflöst. Nach der Bestrahlung wird ein wässriges Reduktionsmittel zugesetzt und sehliesslieh die wässrige Schicht, die jetzt das zugegebene freie J_od und das radioaktive Jod als Jodwasserstoff enthält, abgetrennt.

Dies Verfahren hat sich jedoch als völlig unzulänglich erwiesen. Zunächst ist zu sagen, dass dieses Verfahren nur bei Halogenen gehen dürfte. Denn das Wesen des Verfahrens besteht ja darin, dass man von vornherein ein freies Halogen, also ein freies Element, zusetzt, um die radioaktiven Atome vor einer Rückkehr in die Verbindung zu schützen. Dies dürfte aber bei den meisten anderen Elementen, insbesondere bei den stark reaktionsfähigen Metallen, unmöglich sein. Aber selbst auch bei Halogen erfüllt das Verfahren nicht die Erwartungen, die man

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auf Grund des Prinzips der Methode haben körnte. Denn der Grad der Anreicherung v/ird sehr st^rk herabgesetzt

1) dadurch, dass von vornherein ein Zusatz an nichtradioaktivem, also als Ballast wirkendem Halogen vorgenommen wird,

2) dadurch, dass ein Teil der organischen Halogenverbindung sich in dem Wasser, mit dem man das Jod herausextrahiert, löst und dadurch eine genügende Anreicherung zunichte macht,

3) dass das zur Extraktion zum obigen Verfahren notwendige Reduktionsmittel nicht nur das freie Jod und das in dem Wasser gelöste Aethyljodid in Jodwasserstoffsäure verwandelt, sondern auch noch etwas Aethyljodid, was an sich nicht ins Wasser gegangen wäre, angreift.

Di4 vorliegende Erfindung beruht auf zwei G-rundgedanken, und zw.,r erstens darauf, dass man versucht, die Extraktion bezw. cnemische Abtrennung des radioaktiven Elementes vom nichtradioaktiven unter der Voraussetzung vorzunehmen, dass das radioaktive Element in ionogener Form vorliegt.

Ei. 2352Ο'Ί*25.5 38

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"Die zweit3 erfinderische I.aßnahme war die, dass man iiii Gegensatz zu dor LIetliode von Dzilaz-d eine Abtrennung deb reinen radioaktiven Elementes ohne jeglichen Zasatz

Ά nichtradioaktiven Isotop vornimmt. Im Ge₁ enteil, es werden alle !.aßnanmen ^etrofien, um anfänglich vorhandene Spuren «etir niciitradioaktivo-m Isotop in elementarer und ionisiei

tür /oru zu beseitigen.Lie Entfcrnun_o der freien Ionen erfolgt in bekannter ,/eise, wie in den Beispielen 1 und 2 angegeben ist. Demgemäß erhalt man jetzt b^i der .Bestrahlung eier so geröinigoen Verbindung nur die radioaktiven Atome in ionisierter form und versucht nun erfincLungsgemäß die Abtrc'j-nung&methode so durchzuführen, daß praktisch nur die (radioaktiven) Ionen abgetrennt werden.

Hierau haben sich erfindungsgemäss folgende Jege als geeignet erwiesen: Is wird eine xibtre^nung der Ionen so, wie sie unmittelbar nach der Bestrahlung entstanden sind, vorgenommen, ohne dass eine lieduaition od^r irgend eine chemische Umwandlung des radioaktiven ^lemtes vorgenommen wird. LIan bestrahlt eine Verbindung des zu aktivierenden Elementes in einer an sich bekannten ./eise etwa mit lleutro-

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nen und zwar eine solche Verbindung, bei eier das zu aktivie-„ rende jJlement zunächst praktisch in nicht ionogener Form vorliegt. Praktischerweise wird entweaer von vornherein eine flüssige Verbindung verwendet ocer, falls die Verbindung fest ist, dieselbe in ein Lösungsmittel gebracht, in dem das Clement praktisch nicht ionisiert auftreten kann. Freie Ionen,die dennoch in geringer Lenge vorhanden sind, werden vor der BeaLrahlung entfernt. Ijunmehr wird die Bestrahlung vorgenommen, jjie Abtreanung des als Ion vorliegenden radioaktiven Llenentes erfolgt nun entweder dadurch, daß die Flüssigkeit mit sehr reinem ,/a^yer geschüttelt v/ird. Hierdurch werde., die radioaktiven Ionen i._ das /asser hinüber geführt» Gleichzeitig geht der oer Löslichkeit entsprechende Teil auch i_i das ./asser. Letzterer wird durch Schütteln mit einem geeigneten, nicht-ionisierenden Lösungsmittel wieder extrahiert.

Das zweite Verfahren, das von denselben Voraussetzungen ausgeht, beruht darauf, daß zu der Flüssigkeit vor oder nach der Bestrahlung ein geei|pietes Adsorptionsmittel zugefügt v/ird, das nach der Bestrahlung die radioaktiven Ionen adsorbiert, die dann durch Trennung des .-idsorp-

t ivs von der Flüssigkeit getrennt werden. Dieses Verfahren würde in dem Moment versagen, wo man im Gegensatz zum 7/esen der Erfindung einen Zusatz Äfir"nichtradioaktivem Träger-Isotop vornehmen ?rürde, denn hierdurch würde man, ohne eine Anreicherung zu erhalten, die Adsorptionsfläche des Adsorptive mit inaktiven Elementen absättigen.

Das neue Verfahren bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich und ermöglicht in vielen Fällen überhaupt erst eine Abtrennung der radioaktiven Isotope von nichtradioaktiven. Dadurch, dass überhaupt kein Zusatz von Trägersubstanz erfolgt, ist hier prinzipiell erstmalig eine Möglichkeit gegeben, die radioaktiven Isotope in ganz reiner Form, d.h. ohne jeden inaktiven Ballast, zu erhalten. Dadurch, dass eine nachträgliche Reduktion umgangen wirl, ist _uch jegliche Gefahr für eine nachbildung freier ionisierter oder elementarer nichtradioaktiver Isotope beseitigt. Durch diese beiden Faktoren kann, wie unsere Versuche gezeigt haben, ein Anreicherungsgrad erreicht werden, der auf Grund der bisherigen Kenntnis

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der Radiochemie kaum zu erwarten war. In bestimmten Fällen ist es sogar gelungen, das radioaktive Element praktisch frei von inaktivem Isotop zu erhalten. Sehr wesentlich ist ferner noch, dass die Methode sich nicht allein auf die Halogene beschränkt, sondern auch bei anderen Elementen anwendbar ist.

; ΤΠΠΐ "j KA.1037791 30.1238

ί ' ■·''■ ' ^ ^{<! τ}' ■ Beispiel 1.

50 g Tr i phenyl phosphat v/erden vorerst durch mehrfache Umkristallisation gründlichst gereinigt, d.h. von allen stoffen und Verbindungen befreit, die den Phosphor in anderer Form als Triphenylphosphat enthalten. Codann v/erden diese 50 g in 125 con Benzol aufgelöst, und zwar gerade deswegen in Benzol, weil e rf in dungs genieß eine Flüssigkeit als Lösungsmittel anzuwenden ist, die nicht zur Bildung von Phosphorionen führt» Eine Lösung von Triphenylphosphat in Benzol erfüllt gerade diese Bedingung. Nunmehr v/ird noch einmal kurz vor Beginn der Bestrahlung mit einer Neutronenquelle uie Lösung mit wasser ausgeschüttelt, damit inzwischen entstandene Ionen aus der Lösung noch entfernt werden. Sodann beginnt die Bestrahlung, und zwar v/ird hierzu die Lösung in eine braune Flasche gefüllt, da sich gezeigt hat, daß das Licht eine geringe Zersetzung des Triphenylphosphats bewirkt und wiederum Phosphor in io^ener Form sich bilden könnte, T\ach vollzogener Bestrahlung v/ird die Lösung mit

11 as s er
einer größeren -enge/ausgeschüttelt. Hierdurch wird der

entscheidende üchritt der ganzen Operation vorgenommen, nämlich, die Ionen, die gleichzeitig auch das radioaktive Phos- i)L, phor/^cTarstellen, aus der Be .zollösurg in das \7asser herausextrahiert. Da eine ganz geringe Lenge des Triphenylphosphats sich noch im. Jasser löst und somit auch in die wässerige Lösung gelangt, wird hinterher noch die wässerige Lösung mit reinem Benzol ausgeschüttelt, damit das unerwünschte Triphenylphosphat wieder der wässerigen Lösung entzogen v/erden kann.

Beispiel 2.

j Is ιi.as_baii{;sflüssigkeit fur kunstlich, radioaktives Brom wird Aethyloromid verwendet, und zwar wird dieses vor der ±3esirahlung einer längeren Behandlung unterworfen, die die uiitferiiung aller Brom-Ionen zum Ziele hat. Hierzu wird die riussigkeit mit einigen ecm einer Suspension von fein ver teilten Silber m destilliertem >/&,Gaer eine stunde oder langer geschüttelt. Coiann wird die organische Flüssigkeit zusammen mit aer Cilbersuspension in ,wasser in einen iJcheidetrichter aber^efuhrt und dann aie organische Flüssigkeit durch ein filter in eine flasche mit IGG ecm destilliertem Wasser abgelassen. ITach 3C bekunden langem Schutbein werden die beiden Flüssigkeiten wieder in einen ucheidetriehter übergeführt und die organische flüssigkeit in eine zweite Flasche mit 1OG ecm destilliertem ,/asser abgelassen. Jie Operation wird dann noch einmal wiederholt, die organische flüssigkeit aurch ein Filter in ein «/ageglas abgelassen, in dieses unter Lmruhren mit dem ^inleitungsrohr Stickstoff ein_oeleitet und das .<cigeglas in Gasstrom verschlossen. Das Vageglas wird sogleich nach dem Verschließen in eine schwarze Umholo-ung _öegeben, Um jede Zersetzung der Halo^enverbindung durch Licht und somit jede Ionenbildung zu vermeiden. Das in schwarzes ^apier eiii_oehullte »/cageglas mit der Plalogenverbindung wird nun fc«. der Bestrahlung nit Feutronen unterworfen, wozu es in eine passende Gfinung eines ?araffmblockes eingesetzt wird, in dem an anderer Ctelle eine Leutronenquelle eingebettet ist. Lach uein Bestrahlen wird die Flüssigkeit in einen Ccheioetrichter zu 20 ecm reinem i/asser gegeben, 1 Linute geschüttelt, dann nach vollständigem Ablassen der organischen Halo_fcenverbinaung das Wasser in einen

Scheiuetrichter mit 30 ecm Benzol übergeführt und 30 Sekunden geschüttelt. Diese Operation hat deu Zweck, die Spuren des Aethylbromids, die in n'asser gelangt sind, aus diesem wieder zu entfernen. In dem Wasser verbleibt nunmehr das reine radioaktive Brom. Die gauze Operation nach Abbrechen der Bestrahlung bis zur abtrennung der wässerigen ώιαlösung des radioaktiven Broms nimmt weniger als 10 Linuten in Anspruch, was in diesem Falle wegen der verhältnismäßig kurzen Halbwertszeit des radioaktiven Broms von Bedeutung ist.

Beispiel 3»

Schwefelkohlenstoff in beliebiger llenge wird mit neutronen bestrahlt, dann mit Wasser, bezw. Adsorptionskohle der dadurch gebildete radioaktive abgetrennt.

Die an Kohle absorbierte radioaktive Atomart wird mit lasser ausgezogen« Es handelt sich hier um einen Fall, wo nicht ein radioaktives Isotop der bestrahlten Substanz

an entsteht, sonuern infolge der Neutronen/Lagerung ein Teil des Atomkerns herausgeschleudert wird, so dai3 die entstandene radioaktive Atomart eine andere Atomrrumi.ier hat als die ursprünglich der Bestrahlung ausgesetzte»

Beispiel 4.

Reines Katriumaethylat wird in absolutem Aethyläther gelöst, Adsorptionskohle zugefügt und dann mit lieutronen bestrahlt. Hierauf wird die Lohle vou der iitherlösung abfiltriert, jille Operationen finden unter Ausschluß der Luft im Jasserstoffstrom statt. Das radioaktive Natrium ist an der Lohle adsorbiert. Die an Kohle absorbierte radioaktive Atomart wird mit Wasser ausgezogene

Claims (1)

1. Patentansprüche«

   1. Verfahren zur Herstellung hochkonzentrierter künstlich radioaktiver Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß

   trahlung nicht—ionisierter flüssiger oder

   gelöster Verbindungen^radioaktive Atomarten, bezw. Isotop«^ •^ V-v-V wi^N^-Vi^-^v^X-»^«--««? Λ>γ*44Α^Γ64&4>τάι<η/' Q%<kfir&/^f*#4* Jt+Ititc,

   J in Ionenform^iot"-eg4e«:f°gie "in an Sich bekannter Weise von der nicht ionisierten Verbindung abgetrennt werden.

   2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung durch Ausschütteln der bestrahlten Flüssigkeit mit einer Flüssigkeit, etwa Wasser, die mit der ersteren nicht mischbar ist und die das betreffende Element ionogen löst, vorgenommen wird.

   3»y Verfahren nach Anspruch/l und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich evtl. in der Extraktionsflüssigkeit lösende Ausgangsverbindung durch nachträgliche Extraktion mit einem geeigneten, nicht mischbaren Lösungsmittel wieder entfernt wird.

   4.^¹X Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Ionen durch Anwendung von Adsorbentien erfolgt. *—-—- ———