RU2294314C2 - Device for separation of radioactive elements possessing different ability for forming amalgams - Google Patents

Device for separation of radioactive elements possessing different ability for forming amalgams Download PDF

Info

Publication number
RU2294314C2
RU2294314C2 RU2005103870/06A RU2005103870A RU2294314C2 RU 2294314 C2 RU2294314 C2 RU 2294314C2 RU 2005103870/06 A RU2005103870/06 A RU 2005103870/06A RU 2005103870 A RU2005103870 A RU 2005103870A RU 2294314 C2 RU2294314 C2 RU 2294314C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
separation
cell
mercury
radioactive elements
amalgam
Prior art date
Application number
RU2005103870/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Андрейчук (RU)
Николай Николаевич Андрейчук
Валентин Петрович Андреев (RU)
Валентин Петрович Андреев
Владимир Михайлович Лебедев (RU)
Владимир Михайлович Лебедев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
Priority to RU2005103870/06A priority Critical patent/RU2294314C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2294314C2 publication Critical patent/RU2294314C2/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Abstract

FIELD: separation and high cleaning of radioactive elements possessing ability for forming amalgams; radio-chemical industry for extraction of radioactive isotopes for medicine and analytical chemistry.
SUBSTANCE: proposed device has semi-counterflow unit for separation of radioactive elements possessing different ability for forming amalgams by cementation of one of elements, electrolysis, separation and regeneration cells located vertically one above another and provided with mixers mounted on common shaft, reservoir for receiving regenerated mercury and screw feeder tightly fitted in tube and rotating together with it; mercury flows from cell to cell through hydraulic seal by gravity.
EFFECT: operation of remotely controlled device in radiation shielded chambers.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения и глубокой очистки радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам, и может найти применение в радиохимической промышленности для выделения радиоактивных изотопов, используемых в медицине, в аналитической химии для выделения анализируемого элемента.The invention relates to a device for the separation and deep cleaning of radioactive elements with different ability to form amalgams, and may find application in the radiochemical industry for the separation of radioactive isotopes used in medicine, in analytical chemistry for the isolation of the analyzed element.

Существует много типов амальгамных реакторов периодического либо непрерывного действия (В.А.Смирнов. «Восстановление амальгамами», изд-во «Химия», Ленинградское отделение, 1970, стр.49-54). Промышленные реакторы не подходят для разделения радиоактивных элементов из-за их больших габаритов и невозможности дистанционного управления их работой в условиях радиационно-защитных камер.There are many types of amalgam reactors of batch or continuous operation (V. A. Smirnov. “Amalgam Restoration”, “Chemistry” Publishing House, Leningrad Branch, 1970, pp. 49-54). Industrial reactors are not suitable for the separation of radioactive elements because of their large size and the inability to remotely control their operation in radiation-protective chambers.

Наиболее близким к заявляемому является устройство с непрерывной регенерацией амальгамы (там же, стр.51). Оно состоит из кристаллизатора, залитого слоем ртути толщиной в 1 см. Сверху ртуть накрыта стеклянным колоколом, который устанавливают на подставках для создания зазора между нижним его обрезом и дном кристаллизатора в 1-2 мм. В наружное кольцевое пространство заливают 40% раствор щелочи, в который помещают никелевый анод. Катодом служит ртуть. Образующаяся при электролизе амальгама увлекается во внутреннее пространство прибора, где контактирует с загруженным в него раствором восстанавливаемого вещества.Closest to the claimed is a device with continuous regeneration of amalgam (ibid., P. 51). It consists of a mold filled with a layer of mercury 1 cm thick. On top of the mercury is covered with a glass bell, which is mounted on supports to create a gap between its lower edge and the bottom of the mold in 1-2 mm. A 40% alkali solution is poured into the outer annular space into which the nickel anode is placed. The cathode is mercury. The amalgam formed during electrolysis is carried away into the internal space of the device, where it is in contact with the solution of the recovered substance loaded into it.

Это устройство просто по конструкции, представляет собой замкнутую систему. Но оно имеет ряд существенных недостатков:This device is simple in design, it is a closed system. But it has a number of significant drawbacks:

- невозможность регулирования концентрации амальгамы в реакционном пространстве;- the inability to control the concentration of amalgam in the reaction space;

- невозможность эксплуатации установки в условиях радиационно-защитных камер.- the inability to operate the installation in conditions of radiation-protective chambers.

Задание настоящего изобретения является создание дистанционно управляемого устройства, работающего в условиях радиационно-защитных камер, для разделения радиоактивных элементов и получения радиохимически чистых препаратов.The task of the present invention is to provide a remotely controlled device operating in conditions of radiation-protective chambers for the separation of radioactive elements and obtain radiochemically pure preparations.

Для решения этой задачи предлагается полупротивоточное устройство для разделения радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам, методом цементации одного из элементов, содержащее электролизную, разделительную и регенерационные ячейки, расположенные вертикально одна под другой, снабженные мешалками, расположенными на одном валу, емкость для сбора регенерированной ртути и транспортирующим шнеком плотно посаженным в трубу и вращающимся вместе с трубой, причем катодом в электролизной ячейке служит ртуть, а анодом платиновое кольцо, расположенное в верхней части электролизной ячейки, а ртуть перемещается из ячейки в ячейку через гидрозатворы под действием силы тяжести.To solve this problem, a semi-countercurrent device is proposed for the separation of radioactive elements with different ability to form amalgams by cementing one of the elements, containing electrolysis, separation and regeneration cells located vertically one below the other, equipped with mixers located on one shaft, a collection tank regenerated mercury and a transporting screw tightly planted in the pipe and rotating together with the pipe, the cathode in the electrolysis cell being Tut, a platinum anode ring at the top of the electrolytic cell and the mercury moves from cell to cell through hydraulic locks by gravity.

Устройство для разделения радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам, представленное на чертеже, состоит из электролизной ячейки 1, разделительной ячейки 2, регенерационных ячеек 3, емкости для сбора ртути 4, транспортирующего шнека 5, привода шнека 6, мешалок 7, с электроприводом 8 и гидрозатворов 9.The device for the separation of radioactive elements with different ability to form amalgams, shown in the drawing, consists of an electrolysis cell 1, a separation cell 2, regeneration cells 3, a container for collecting mercury 4, a conveying screw 5, a screw drive 6, an agitator 7, with an electric drive 8 and hydraulic locks 9.

Разделительная и электролизная ячейки выполнены из оргстекла, регенерационные ячейки - из нержавеющей стали.Separation and electrolysis cells are made of plexiglass, regeneration cells are made of stainless steel.

Блочная компоновка устройства позволяет засылать аппарат в радиационно-защитную камеру в разобранном виде (блоками) по транспортеру, собирать и обслуживать копирующими манипуляторами.The block layout of the device allows you to send the device into the radiation-protective chamber disassembled (in blocks) through the conveyor, assemble and serve with copy manipulators.

Тяжелая фаза (ртуть) движется из ячейки в ячейку сверху вниз под действием сипы тяжести.The heavy phase (mercury) moves from cell to cell from top to bottom under the influence of gravity.

Образование амальгамы натрия происходит в электролизной ячейке под действием электрического тока. Анодом служит платиновое кольцо, расположенное в растворе натриевой щелочи, постоянно протекающей через ячейку, ртуть является катодом. Дозирование ртути в электролизную ячейку осуществляется транспортирующим шнеком, плотно посаженным в трубу (5) и вращающимся вместе с трубой с помощью отдельного привода (6). При вращении шнека ртуть поднимается по винтовой канавке и поступает в электролизную ячейку. Концентрация образующейся амальгамы в ячейке регулируется скоростью вращения шнека и силой тока.The formation of sodium amalgam occurs in the electrolysis cell under the influence of an electric current. The anode is a platinum ring, located in a solution of sodium alkali, constantly flowing through the cell, mercury is the cathode. Dosing of mercury into the electrolysis cell is carried out by a conveying screw, tightly fitted into the pipe (5) and rotating together with the pipe using a separate drive (6). When the screw rotates, mercury rises along the helical groove and enters the electrolysis cell. The concentration of the resulting amalgam in the cell is controlled by the speed of rotation of the screw and the current strength.

Амальгама натрия заданной концентрации из электролизной ячейки перетекает через гидрозатвор в разделительную ячейку, расположенную под электролизной. В разделительную ячейку заливают водный раствор разделяемых элементов такого состава, при котором амальгама натрия восстанавливает только один элемент, оставляя другой в ионном виде. Образовавшаяся в результате этого процесса амальгама поступает через гидрозатвор в регенерирующие ячейки, расположенные под разделительной ячейкой.Amalgam of sodium of a given concentration from the electrolysis cell flows through a water trap into the separation cell located under the electrolysis. An aqueous solution of separable elements of such a composition, in which sodium amalgam restores only one element, leaving the other in ionic form, is poured into the separation cell. The amalgam formed as a result of this process enters through the water trap into the regenerating cells located under the separation cell.

Из регенерационных ячеек очищенная ртуть поступает в сборник ртути (4) и далее шнеком в электролизную ячейку.From the regeneration cells, the purified mercury enters the mercury collector (4) and then auger into the electrolysis cell.

Таким образом, элемент, обладающий большей способностью к образованию амальгамы, выводится из системы с регенерирующим раствором в отдельную фракцию. Второй разделяемый элемент остается в неподвижной водной фазе в разделительной ячейке и по окончании процесса извлекается из нее.Thus, an element with a greater ability to form an amalgam is removed from the system with a regenerating solution into a separate fraction. The second shared element remains in the stationary aqueous phase in the separation cell and is removed from it at the end of the process.

Отличительными признаками предлагаемого решения является:Distinctive features of the proposed solution is:

Вертикальное расположение ячеек установки, позволяющее использовать для передвижения ртути по ячейкам силу тяжести и один привод для вращения мешалок во всех ячейках.The vertical arrangement of the unit cells, allowing the use of gravity to move mercury through the cells and one drive to rotate the mixers in all the cells.

Использование для возврата и дозирования ртути в электролизную ячейку шнека с регулируемой скоростью вращения, позволяющее задавать необходимую концентрацию амальгамы натрия и многократно использовать ртуть.Use for the return and dosing of mercury into the electrolysis cell of the screw with an adjustable rotation speed, which allows you to set the required concentration of sodium amalgam and reuse mercury.

Полупротивоточный режим проведения процесса, позволяющий осуществлять разделение элементов, выводя один из ник из разделительной ячейки с ртутью в виде амальгамы, оставляя другой в водном растворе.Semi-countercurrent mode of the process, which allows the separation of elements, removing one of the nickname from the separation cell with mercury in the form of an amalgam, leaving the other in an aqueous solution.

Блочное исполнение узлов установки, позволяющее осуществлять дистанционное обслуживание установки в условиях радиационно-защитных камер.The block design of the installation units, allowing remote maintenance of the installation in conditions of radiation-protective chambers

Пример использованияUsage example

Получение препарата гадолиний-153.Obtaining the drug gadolinium-153.

Гадолиний-153 получают облучением природного европия в ядерном реакторе по реакции (n, γ). В облученном материале γ-активность изотопа Gd-153 составляет 15-20% от общей γ-активности. Для применения в ядерной медицине препарат гадолиний-153 должен содержать γ-примесей не более 7·10-4%.Gadolinium-153 is obtained by irradiating natural europium in a nuclear reactor by the reaction (n, γ). In the irradiated material, the γ activity of the Gd-153 isotope is 15–20% of the total γ activity. For use in nuclear medicine, the gadolinium-153 preparation should contain γ-impurities of not more than 7 · 10 -4 %.

Мишень со стартовой загрузкой природного европия 9 г (по металлу) после облучения в реакторе и выдержки в бассейне растворили и проанализировали. В растворе содержалось 1080 Ки изотопов европия и 110 Ки гадолиния-153, что соответствовало ~1 г изотопов гадолиния и около 8 г радиоактивных изотопов европия.A target with a starting load of natural europium 9 g (for metal) after irradiation in the reactor and holding in the pool was dissolved and analyzed. The solution contained 1080 Ci of europium isotopes and 110 Ci of gadolinium-153, which corresponded to ~ 1 g of gadolinium isotopes and about 8 g of radioactive isotopes of europium.

Образовавшуюся смесь европия и гадолиния перерабатывали на установке. Исходный раствор европия и гадолиния перенесли в разделительную ячейку.The resulting mixture of europium and gadolinium was processed in a facility. The initial solution of europium and gadolinium was transferred to a separation cell.

Амальгама натрия образовывалась в электролизной ячейке при силе тока 5 А и напряжении 12 В. Ртуть в ячейку подавали шнеком со скоростью 4 мл/мин. При этих условиях концентрация натрия в амальгаме составляла 0,11%. (При подаче ртути со скоростью 2 мл/мин концентрация натрия в амальгаме была 0,165%).Sodium amalgam was formed in the electrolysis cell at a current strength of 5 A and a voltage of 12 V. Mercury was fed into the cell with a screw at a rate of 4 ml / min. Under these conditions, the concentration of sodium in the amalgam was 0.11%. (When mercury was supplied at a rate of 2 ml / min, the concentration of sodium in the amalgam was 0.165%).

Амальгама натрия из электролизной ячейки через гидрозатвор поступала в разделительную ячейку, в которой натрий восстанавливает европий до металла, оставляя гадолиний в ионном виде. Металлический европий взаимодействует с ртутью, образуя амальгаму европия, которая через гидрозатвор поступает в 1-ю регенерационную ячейку. Из амальгамы европия в 1-й регенерационной ячейке 99,9% европия вымывается раствором азотной кислоты в отдельную фракцию, из которой выделяется в виде оксида европия. Ртуть из 1-й регенерационной ячейки поступает во 2-ю и 3-ю, освобождаясь полностью от примесей. Очищенная ртуть самотеком попадает в емкость для сбора ртути, из нее шнеком подается в электролизную ячейку. Таким образом, установка работает в автоматическом режиме. Раствор с гадолинием после окончания процесса слили из разделительной ячейки и извлекли гадолиний в виде оксида. В гадолинии после 1-го цикла цементации содержалось 0,55 Ки изотопов европия. То есть коэффициент очистки гадолиния от европия был равен 2·103. Необходимая очистка гадолиния достигалась на последующих циклах цементации.Amalgam of sodium from the electrolysis cell through a water trap entered the separation cell, in which sodium reduces europium to the metal, leaving gadolinium in ionic form. Metallic europium interacts with mercury to form the europium amalgam, which, through a water trap, enters the 1st regeneration cell. From europium amalgam in the 1st regeneration cell, 99.9% of europium is washed out with a solution of nitric acid into a separate fraction, from which it is released in the form of europium oxide. Mercury from the 1st regeneration cell enters the 2nd and 3rd, completely freeing from impurities. Purified mercury flows by gravity into a container for collecting mercury, from which it is fed by a screw into the electrolysis cell. Thus, the installation works in automatic mode. The solution with gadolinium after the end of the process was drained from the separation cell and gadolinium was recovered in the form of oxide. After the 1st cementation cycle, gadolinium contained 0.55 Ci of europium isotopes. That is, the coefficient of purification of gadolinium from europium was equal to 2 · 10 3 . The necessary purification of gadolinium was achieved in subsequent cementation cycles.

Claims (1)

Устройство для разделения радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам, характеризующееся тем, что оно имеет электролизную, разделительную и регенерационную ячейки, расположенные вертикально одна под другой, снабженные мешалками, расположенными на одном валу, емкость для сбора регенерированной ртути, трубу, транспортирующий шнек, плотно посаженный в трубу и вращающийся вместе с ней с отдельным приводом, ртуть перемещается из ячейки в ячейку через гидрозатворы под действием силы тяжести.A device for separating radioactive elements with different ability to form amalgams, characterized in that it has electrolysis, separation and regeneration cells arranged vertically one below the other, equipped with stirrers located on one shaft, a container for collecting regenerated mercury, a pipe transporting a screw tightly seated in a pipe and rotating with it with a separate drive, mercury moves from cell to cell through hydraulic locks under the action of gravity.
RU2005103870/06A 2005-02-14 2005-02-14 Device for separation of radioactive elements possessing different ability for forming amalgams RU2294314C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103870/06A RU2294314C2 (en) 2005-02-14 2005-02-14 Device for separation of radioactive elements possessing different ability for forming amalgams

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103870/06A RU2294314C2 (en) 2005-02-14 2005-02-14 Device for separation of radioactive elements possessing different ability for forming amalgams

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2294314C2 true RU2294314C2 (en) 2007-02-27

Family

ID=37990815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005103870/06A RU2294314C2 (en) 2005-02-14 2005-02-14 Device for separation of radioactive elements possessing different ability for forming amalgams

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2294314C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.А.СМИРНОВ. «Восстановление амальгамами», 1970, изд-во «Химия», Ленинградское отделение, стр.49-54, 51. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schwarzbach et al. Development of a simple and selective separation of 67Cu from irradiated zinc for use in antibody labelling: a comparison of methods
JP5427483B2 (en) Concentration, elution recovery method, and system of radiotechnetium as a raw material for radiopharmaceuticals and their labeled compounds
ES2369066T3 (en) DECONTAMINATION PROCEDURE OF A RADIOACTIVE EFFLUENT LIQUID WITH ONE OR VARIOUS RADIOACTIVE CHEMICAL ELEMENTS BY SOLID-LIQUID EXTRACTION THAT IMPLEMENTS A RECYCLING LOOP.
WO2016078704A1 (en) Method and apparatus for the recovery of radioactive nuclides from spent resin materials
Cieszykowska et al. Separation of Ytterbium from 177 Lu/Yb mixture by electrolytic reduction and amalgamation
RU2294314C2 (en) Device for separation of radioactive elements possessing different ability for forming amalgams
JP5590527B2 (en) Molybdenum recovery from technetium 99m generator
CN109437343A (en) A kind of preparation method of Sodium Pertechnetate solution
US8647595B2 (en) Method for separating radioactive copper using chelating-ion exchange resin
Merritt Radiochemical analysis for long-lived fission products in environmental materials
Howells et al. The chemical processing of irradiated fuels from thermal reactors
EA005633B1 (en) Method and installation for the treatment of a radioactive wastes
RU77604U1 (en) DEVICE FOR SEPARATION OF RADIOACTIVE ELEMENTS POSSESSING VARIOUS ABILITY FOR EDUCATION OF AMALGES
CN109285616B (en) From235Extraction from U fission products99Device for extracting Mo and extracting Mo by using device99Method for Mo
Vandegrift et al. Preliminary investigations for technology assessment of Mo production from LEU targets
RU2498434C1 (en) Method to produce radionuclide bismuth-212
RU2713733C1 (en) Method for decontamination of graphite radioactive wastes
Boldyrev et al. A modified electrochemical procedure for isolating 177 Lu radionuclide
Skwarzec RadioanalyticalDetermination oC 55 Fe and 63Ni in the Environmental Samples
RU2106708C1 (en) Molybdenum fission radionuclide manufacturing process
Enferadi et al. Cyclotron production of 101Pd/101mRh radionuclide generator for radioimmunotherapy
Boldyrev et al. Electrochemical method for producing radionuclide Lu-177 with high specific activity
JP2013104786A (en) Method for treating soil contaminated by radioactive cesium
Bihari et al. Combined determination of 99 Tc and 108m Ag in L/ILW liquid wastes
RU2145127C1 (en) Method for producing and separating fission molybdenum-99 from uranium-containing homogeneous liquid phase

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner