RU2339718C2 - Method for receiving actinium-227 and thorium-228 from treated by neutrons in reactor radium-226 - Google Patents
Method for receiving actinium-227 and thorium-228 from treated by neutrons in reactor radium-226 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339718C2 RU2339718C2 RU2006139624A RU2006139624A RU2339718C2 RU 2339718 C2 RU2339718 C2 RU 2339718C2 RU 2006139624 A RU2006139624 A RU 2006139624A RU 2006139624 A RU2006139624 A RU 2006139624A RU 2339718 C2 RU2339718 C2 RU 2339718C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radium
- irradiation
- separation
- thorium
- actinium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству радионуклидов для промышленности, науки, медицины и особенно ядерной медицины, проблемы которой требуют использования и организации получения радионуклидов в значительных количествах и более широкого спектра радиационных свойств. Масштабы распространения онкологических заболеваний требуют новых подходов в терапии этих заболеваний - радиоиммунотерапии, и новых радионуклидов для их реализации. Такими радионуклидами признаны радионуклиды альфа-излучатели, цитотоксический эффект которых на 2-3 порядка превышает эффект от бета-излучателей. Из них наиболее перспективными (по биологическому действию и радиотерапевтической эффективности) признаны Tb-149, At-211, Pb-212 (Bi-212), Ra-223, Ra-224, Ac-225, Bi-213 [McDevitt MR., Sgouros G., Firr R.D. at. al. «Eur, J. Nucl. Med.» 1998. v.25. № 9, p.1341-1351]. Три из них являются продуктами распада Ас-227 (Ra-223) и Th-228 (Ra-224, Pb-212 (Bi-212). Получению их в достаточных количествах при относительно низкой стоимости более всего удовлетворяет процесс выделения их из облученного топлива тепловыми нейтронами в реакторе Ra-226 по реакции многонейтронного захватаThe invention relates to the production of radionuclides for industry, science, medicine and especially nuclear medicine, the problems of which require the use and organization of obtaining radionuclides in significant quantities and a wider range of radiation properties. The scale of the spread of cancer requires new approaches in the treatment of these diseases - radioimmunotherapy, and new radionuclides for their implementation. Alphon emitters are recognized as such radionuclides, the cytotoxic effect of which is 2-3 orders of magnitude higher than the effect of beta emitters. Of these, Tb-149, At-211, Pb-212 (Bi-212), Ra-223, Ra-224, Ac-225, Bi-213 are recognized as the most promising (in terms of biological effect and radiotherapeutic effectiveness) [McDevitt MR. Sgouros G., Firr RD at. al. "Eur, J. Nucl. Med. "1998. v.25. No. 9, p.1341-1351]. Three of them are the decay products of Ac-227 (Ra-223) and Th-228 (Ra-224, Pb-212 (Bi-212). The process of their separation from irradiated fuel is most satisfactory in obtaining them in sufficient quantities at a relatively low cost thermal neutrons in the Ra-226 reactor according to the multi-neutron capture reaction
Другие источники получения Ас-227 и Th-228 достаточно трудоемки для производства их в необходимых количествах: Ac-227 - из предварительно полученных и выдержанных препаратов Pa-231 [Henrecsen G., Alstad J., Larsen R. «Radiochim. Acta» (2001) 89, 661-666]; Ac-227 из отходов и концентратов переработки урана [Bray at al. U.S. Patent 5809394, 15.09.1998. Bray at al. U.S. Patent 5885465, 23.09.1999]; Th-288 - из выдержанных препаратов U-232, полученных при облучении нейтронами Pa-231 [Deliken О. «Health Phys» (1978) v. 35 (Juli), p.21-14] или из старых солей тория через предварительное выделение Ra-228 [Sani A.R. «J. Radioanal chem.», 1970, v. 4, p.127]. Получение этих изотопов по другим ядерным реакциям не оправдано из-за малого выхода.Other sources of Ac-227 and Th-228 are laborious enough to produce them in the required quantities: Ac-227 — from previously obtained and aged Pa-231 preparations [Henrecsen G., Alstad J., Larsen R. “Radiochim. Acta "(2001) 89, 661-666]; Ac-227 from Uranium Processing Waste and Concentrates [Bray at al. U.S. Patent 5809394, September 15, 1998. Bray at al. U.S. Patent 5885465, 09/23/1999]; Th-288 - from the aged preparations of U-232 obtained by neutron irradiation of Pa-231 [Deliken O. "Health Phys" (1978) v. 35 (Juli), p.21-14] or from old thorium salts through preliminary isolation of Ra-228 [Sani A.R. "J. Radioanal chem. ", 1970, v. 4, p. 127]. The production of these isotopes from other nuclear reactions is not justified because of the small yield.
Процесс выделения больших количеств Ас-227 и Th-228 из облученного Ra-226 отличается специфическими особенностями этой системы: высоким удельным энерговыделением, обязанным образованию еще двух радиоактивных семейств (Ас-227 (4n+3) и Th-228 (4n)), проявляющемся в радиационном разрушении технологических реагентов, радиолизе растворов, нарушении технологических режимов, выделении больших количеств радиоактивных газов (Rn-22, Tn-220, An-219) и в повышенном уровне радиационной опасности. Поэтому неотложной проблемой любого масштабного процесса отделения Ас-227 и Th-228 от облученного Ra-226 является выведение (отделение) в первую очередь Ra-226 и других изотопов радия из технологического процесса, чтобы снизить радиационное воздействие на процесс.The process of separation of large quantities of Ac-227 and Th-228 from irradiated Ra-226 is characterized by specific features of this system: high specific energy release, due to the formation of two more radioactive families (Ac-227 (4n + 3) and Th-228 (4n)) manifested in the radiation destruction of technological reagents, the radiolysis of solutions, the violation of technological regimes, the release of large quantities of radioactive gases (Rn-22, Tn-220, An-219) and in an increased level of radiation hazard. Therefore, the urgent problem of any large-scale process of separation of Ac-227 and Th-228 from irradiated Ra-226 is the removal (separation) of primarily Ra-226 and other radium isotopes from the process in order to reduce the radiation effect on the process.
При получении небольших количеств Ас-227 и Th-228 для проведения научно-исследовательских программ этих проблем не возникает.When receiving small quantities of Ac-227 and Th-228 for research programs, these problems do not arise.
Известные газофазные процессы в определенной мере решают эти проблемы, поскольку менее подвержены радиационным воздействиям и могут осуществляться в герметично закрытых объемах (аппаратах):Known gas-phase processes to some extent solve these problems, since they are less susceptible to radiation and can be carried out in hermetically sealed volumes (devices):
фракционной сублимацией галогенидов при температурах 800-900°С и разряжении ~10-6 мм рт.ст. [Патент Франции, № 1518786, кл. С22 В, 17.05.1968]. Однако инженерно-технические и технологические решения по реализации подобных процессов не получили необходимого развития для использования в прикладных, масштабных радиохимических процессах.fractional sublimation of halides at temperatures of 800-900 ° C and a discharge of ~ 10 -6 mm Hg [French patent, No. 1518786, cl. C22 B, 05.17.1968]. However, engineering, technical and technological solutions for the implementation of such processes have not received the necessary development for use in applied, large-scale radiochemical processes.
Наиболее близким к заявляемому является Бельгийский процесс широкомасштабного производства Ас-227 из облученного Ra-226 для изотопного термоэлектрического генератора, на его основе [L.H.Baetsle, P.Dejonghe, A.C.Demild, A.De.Troyer, A.Droissart, M.Poskin "Fourth United Nation International Conference on the Peaceful uses of Atomic Energy» Geneva, 1971, A/Conf. 49/P/287. Belgium, May, 1971].Closest to the claimed is the Belgian process of large-scale production of Ac-227 from irradiated Ra-226 for an isotope thermoelectric generator based on it [LHBaetsle, P. Dejonghe, ACDemild, A.De. Troyer, A.Droissart, M.Poskin " Fourth United Nation International Conference on the Peaceful uses of Atomic Energy "Geneva, 1971, A / Conf. 49 / P / 287. Belgium, May, 1971].
Этот процесс включает следующие основные стадии и операции, которые отражают особенности его технологического осуществления:This process includes the following main stages and operations, which reflect the features of its technological implementation:
- Подготовка мишени к облучению, мишень состоит из капсулы, выполненной из нержавеющей стали, в которой на плотном контакте со стенками капсулы вставлена алюминиевая матрица (Al-матрица) с отверстиями для заполнения их прокаленным и измельченным порошком карбоната радия (RaCO3) и уплотнения его в них до определенной плотности (~1,9 г/см), капсула герметизируется (терминология прототипа, рис.2);- Preparation of the target for irradiation, the target consists of a capsule made of stainless steel, in which an aluminum matrix (Al matrix) with holes for filling them with calcined and ground radium carbonate powder (RaCO 3 ) and sealing it is inserted into tight contact with the capsule walls in them up to a certain density (~ 1.9 g / cm), the capsule is sealed (prototype terminology, Fig. 2);
- Облучение мишени в реакторе проводится в форме карбоната (RaCO3);- Irradiation of the target in the reactor is carried out in the form of carbonate (RaCO 3 );
- Вскрытие облученной мишени. Осуществляется резкой наружной капсулы;- Opening an irradiated target. It is carried out by cutting the outer capsule;
- Отделение радия (от Ас и Th):- Separation of radium (from Ac and Th):
- Растворение облученного RaCO3 осуществляется непосредственно в капсуле в каналах Al-матрицы в разбавленной азотной кислоте (HNO3) (с добавкой уксусной кислоты для гашения вспенивания). На этой стадии в технологический процесс попадают продукты коррозии капсулы и Al-матрицы.- Dissolution of irradiated RaCO 3 is carried out directly in the capsule in the channels of the Al matrix in diluted nitric acid (HNO 3 ) (with the addition of acetic acid to quench foaming). At this stage, the corrosion products of the capsule and Al matrix enter the process.
- Раствор нитрата радия Ra(NO3)2 переносится из капсулы с сосуд из тантала для осаждения и отделения радия. Отделение радия осуществляется в форме нитрата радия осаждением его концентрированной азотной кислотой (80% HNO3) в танталовом сосуде. Раствор после промывки осадка направляется на выделение и разделение Ас-227 и Th-228, а осадок нитрата радия - на регенерацию в карбонатную форму. Продукты коррозии капсулы и Al-матрицы распределяются между осадком Ra(NO3)2 и раствором, содержащим Ас-227 и Th-228.- A solution of radium nitrate Ra (NO 3 ) 2 is transferred from the capsule to a vessel of tantalum for precipitation and separation of radium. The separation of radium is carried out in the form of radium nitrate by precipitation with concentrated nitric acid (80% HNO 3 ) in a tantalum vessel. After washing the precipitate, the solution is sent to the separation and separation of Ac-227 and Th-228, and the precipitate of radium nitrate is sent to regeneration in the carbonate form. The corrosion products of the capsule and Al matrix are distributed between the precipitate Ra (NO 3 ) 2 and the solution containing Ac-227 and Th-228.
- Регенерация радия (подготовка к новому облучению); поскольку формой облучения радия является карбонат радия, а формой его отделения - нитрат радия в прототипе осуществляется серия операций по переводу нитрата радия в карбонат (RaCO3). Осадок Ra(NO3)2 в танталовом сосуде после отделения фильтрата растворяют в воде и переносят в другой сосуд для осаждения RaCO3.- Radium regeneration (preparation for new exposure); since the form of irradiation of radium is radium carbonate, and the form of its separation is radium nitrate in the prototype, a series of operations are carried out to convert radium nitrate to carbonate (RaCO 3 ). The precipitate Ra (NO 3 ) 2 in the tantalum vessel after separation of the filtrate is dissolved in water and transferred to another vessel to precipitate RaCO 3 .
- Осаждение RaCO3 осуществляется добавлением избытка NH4OH к водному раствору Ra(NO3)2 при непрерывном пропускании через аммиачный раствор газообразного СО2 для образования осадка RaCO3. Осаждение и отделение радия в форме RaCO3 оказывается не полным. Причиной тому являются высокие радиационные нагрузки (радиолиз, обязанный наличием всех изотопов радия Ra-226, Ra-224, Ra-223 с продуктами распада, нарушающих режим осаждения) и присутствие продуктов коррозии капсулы и Al матрицы Al, Fe, Cr, Ni, Mn и др., образующих в аммиачной среде гидролизованные и коллоидные формы, захватывающие часть радия.- The precipitation of RaCO 3 is carried out by adding an excess of NH 4 OH to the aqueous solution of Ra (NO 3 ) 2 while continuously passing gaseous CO 2 through the ammonia solution to form a precipitate of RaCO 3 . The precipitation and separation of radium in the form of RaCO 3 is not complete. The reason for this is the high radiation loads (radiolysis, due to the presence of all radium isotopes Ra-226, Ra-224, Ra-223 with decay products that violate the deposition mode) and the presence of corrosion products of the capsule and Al matrix Al, Fe, Cr, Ni, Mn and others, forming in the ammonia medium hydrolyzed and colloidal forms, capturing part of the radium.
- Во избежание потерь радия на этой стадии в прототипе осуществляется дополнительная стадия фиксации потерь в форме хромата радия RaCrO4, который осаждается в фильтрате после отделения осадка RaCO3.- In order to avoid losses of radium at this stage in the prototype an additional stage of fixing losses in the form of radium chromate RaCrO 4 , which is deposited in the filtrate after separation of the precipitate RaCO 3 .
- Подготовка RaCO3 к новому облучению:- Preparing RaCO 3 for a new exposure:
- Осадок RaCO3 в танталовом сосуде высушивается и прокаливается;- The precipitate RaCO 3 in the tantalum vessel is dried and calcined;
- Прокаленный и спеченный осадок RaCO3 измельчают;- The calcined and sintered precipitate RaCO 3 is crushed;
- Порошком измельченного RaCO3 заполняют каналы новой Al-матрицы новой мишени и употребляют его в них для нового облучения.- Powder of ground RaCO 3 fill the channels of a new Al-matrix of a new target and use it in them for new exposure.
- Разделение и выделение Ас-227 и Th-228 осуществляется известным ионообменным способом на анионите Dawex AG 1×8 в 5 М HNO3.- The separation and isolation of Ac-227 and Th-228 is carried out by a known ion-exchange method on Dawex AG 1 × 8 anion exchange resin in 5 M HNO 3 .
- Очистка Ac-227 осуществляется известным способом в форме оксалата [З.К.Каралова, Б.Ф.Мясоедов, «Актиний», М., 1982 г.].- Purification of Ac-227 is carried out in a known manner in the form of oxalate [Z.K. Karalova, B.F. Myasoedov, "Actinium", M., 1982].
Способ, выбранный в качестве прототипа, его особенности и структура (схема) технологического процесса выделения определялись двумя исходными положениями: различием химических форм облучения радия (в форме карбоната, RaCO3 и его отделения от Ас-227 и Th-228 (в форме нитрата радия, Ra(NO3)2), а также и устройством мишени для облучения карбоната радия.The method selected as a prototype, its features and structure (scheme) of the separation process were determined by two initial positions: the difference in the chemical forms of radiation of radium (in the form of carbonate, RaCO 3 and its separation from Ac-227 and Th-228 (in the form of radium nitrate , Ra (NO 3 ) 2 ), as well as a target device for irradiating radium carbonate.
Первое из них требует включения в технологический процесс операции по регенерации радия для подготовки его в форме карбоната к новому облучению. Это выражается в организации отдельного этапа с соответствующей инфраструктурой и аппаратурным оснащением. Этот этап вследствие высоких радиационных воздействий, обязанных присутствием всех изотопов радия и их продуктов распада, а также появлением продуктов коррозии мишени (при растворении облученного RaCO3), сопровождается технологическими нарушениями режима операций и технологическими потерями радия, что в свою очередь требует введения в схему процесса еще одного самостоятельного этапа - фиксации потерь радия в форме хромата RaCrO4 (и также со своей инфраструктурой).The first of these requires the inclusion of radium regeneration operations in the process to prepare it in the form of carbonate for new irradiation. This is expressed in the organization of a separate stage with the appropriate infrastructure and hardware. This stage, due to high radiation exposures due to the presence of all radium isotopes and their decay products, as well as the appearance of target corrosion products (upon dissolution of irradiated RaCO 3 ), is accompanied by technological violations of the operation mode and technological losses of radium, which in turn requires the introduction of a process scheme one more independent stage - fixing radium losses in the form of RaCrO 4 chromate (and also with its infrastructure).
Кроме того, предложенный в прототипе процесс регенерации по условиям его осуществления сопровождается такими радиационно-опасными операциями как барботаж газа CO2 через аммиачный раствор радия для образования карбоната, что сопровождается мощным выделением всех радиоактивных газов (Rn-222, Tn-220, An-219) и образованием аэрозолей со всеми изотопами радия (Ra-226, Ra-224, Ra-223) и продуктами их распада. Используемое в прототипе устройство мишени для облучения карбоната обуславливает необходимость проведения этапа растворения облученного карбоната радия непосредственно в капсуле (после ее разрезания) в каналах Al-матрицы и появление в технологическом процессе продуктов коррозии капсулы и матрицы. Последние являются, как уже указывалось, одной из причин (наряду с радиолизом) нарушения технологического режима этапа регенерации радия, вследствие образования трудноотделимых гидролизованных и коллоидных форм продуктов коррозии и потерь радия с ними. И введения отдельного этапа фиксации потерь радия в форме RaCrO4, а на стадии разделения Ас-227 и Th-228 - отказа от использования радиационно стойких неорганических ионообменников (фосфатов Zr и Ti) вследствие потери ими ионообменной емкости на продуктах коррозии (см. прототип, стр.7).In addition, the regeneration process proposed in the prototype under the conditions of its implementation is accompanied by radiation-hazardous operations such as sparging of CO 2 gas through an ammonia solution of radium to form carbonate, which is accompanied by the powerful release of all radioactive gases (Rn-222, Tn-220, An-219 ) and the formation of aerosols with all isotopes of radium (Ra-226, Ra-224, Ra-223) and their decay products. The target device for irradiating the carbonate used in the prototype necessitates the stage of dissolving the irradiated radium carbonate directly in the capsule (after cutting it) in the channels of the Al matrix and the appearance of corrosion products of the capsule and matrix in the technological process. The latter are, as already indicated, one of the causes (along with radiolysis) of the violation of the technological regime of the radium regeneration stage, due to the formation of hydrolyzed and colloidal forms of corrosion products that are difficult to separate and radium losses with them. And the introduction of a separate stage of fixing losses of radium in the form of RaCrO 4 , and at the stage of separation of Ac-227 and Th-228, the refusal to use radiation-resistant inorganic ion exchangers (Zr and Ti phosphates) due to their loss of ion exchange capacity on corrosion products (see prototype, page 7).
Использование мишени в том ее устройстве, как это предложено в прототипе, сопровождается неизбежно применением на стадии подготовки мишени к облучению радиационно-опасных пылеобразующих операций: измельчение спеченного при прокаливании RaCO3, перенесения его из сосуда для прокаливания в Al-матрицу и заполнение его порошком каналов Al-матрицы и его уплотнения. Кроме того, то конструкторское решение, которое реализовано в мишени, предложенной в прототипе, допускает только разовое использование каждой мишени с обязательным прохождением каждый раз всех стадий технологического процесса подготовки радия для нового облучения.The use of the target in its device, as proposed in the prototype, is inevitably accompanied by the application at the stage of preparation of the target for irradiation of radiation-hazardous dust-forming operations: grinding the sintered during calcination of RaCO 3 , transferring it from the vessel for calcination to the Al matrix and filling it with powder of channels Al-matrices and its seals. In addition, the design solution, which is implemented in the target proposed in the prototype, allows only a single use of each target with the obligatory passage each time of all stages of the technological process of preparing radium for new exposure.
Задачей настоящего изобретения является:The objective of the present invention is:
- сокращение многостадийности процесса;- reduction of the multi-stage process;
- повышение технологической надежности процесса (исключение операций ненадежных по их реализации в условиях высоких радиационных воздействий излучений и способных вызвать нарушение технологических режимов);- increase the technological reliability of the process (the exclusion of operations unreliable in their implementation in conditions of high radiation exposure to radiation and capable of causing a violation of technological conditions);
- упрощение и снижение трудоемкости операций;- simplification and reduction of the complexity of operations;
- повышение радиационной безопасности технологического процесса: исключение или снижение числа радиационно-опасных операций (образование аэрозолей, пылеобразующих, барботажа).- increase the radiation safety of the process: the exclusion or reduction in the number of radiation-hazardous operations (the formation of aerosols, dust-forming, bubbling).
Для получения таких технических результатов, которые определены поставленными задачами, в представленном изобретении, сохраняющем все функциональные стадии и операции с радием, общие с прототипом, предлагается, в отличие от прототипа, использование единой химической формы радия - бромида радия (RaBr2) - на всех стадиях и операциях с ним: растворения, отделения (осаждения), регенерации, подготовки к новому облучению и само облучение, а осуществление всех указанных операций предлагается проводить в одном и том же реакционном сосуде, изготовленном из платины, как термически и коррозионно-устойчивом материале, инертном к активации при облучении нейтронами в реакторе и который перед облучением радия помещают для герметизации в металлическую капсулу, например, из алюминия.To obtain such technical results, which are determined by the tasks, in the presented invention, which retains all the functional stages and operations with radium common with the prototype, it is proposed, unlike the prototype, the use of a single chemical form of radium - radium bromide (RaBr 2 ) - on all stages and operations with it: dissolution, separation (precipitation), regeneration, preparation for new irradiation and irradiation itself, and all these operations are proposed to be carried out in the same reaction vessel, manufactured made of platinum, as a thermally and corrosion-resistant material, inert to activation by neutron irradiation in a reactor, and which, before irradiation, is placed for sealing in a metal capsule, for example, from aluminum.
Использование единой химической формы - бромида радия - позволяет осуществить следующие из поставленных задач:Using a single chemical form - radium bromide - allows you to carry out the following of the tasks:
- Объединение стадий отделения радия (в форме нитрата) и его регенерации (в форме карбоната) в одном химическом процессе отделения радия (в форме бромида) исключает процесс регенерации как отдельный, самостоятельный этап (стадия) технологического процесса; осажденный RaBr2, после отделения маточного раствора, содержащего Ас-227 и Th-228, является формой, готовой для нового облучения.- The combination of the stages of separation of radium (in the form of nitrate) and its regeneration (in the form of carbonate) in one chemical process of separation of radium (in the form of bromide) excludes the regeneration process as a separate, independent stage (stage) of the technological process; precipitated RaBr 2 , after separation of the mother liquor containing Ac-227 and Th-228, is a form ready for new irradiation.
- Исключение стадии регенерации в той ее форме, как она осуществлена в прототипе, позволяет избежать операций по фиксации потерь радия в форме RaCrO4 как отдельной стадии технологического процесса.- The exclusion of the stage of regeneration in its form, as it is carried out in the prototype, avoids the operations of fixing the loss of radium in the form of RaCrO 4 as a separate stage of the process.
- Исключение стадии регенерации в том виде как она представлена в прототипе позволяет повысить технологическую надежность процесса - избежать столь ненадежных в условиях высоких радиационных воздействий (радиолиз, разложение реагентов) операций как осаждение карбоната радия в аммиачной среде в присутствии продуктов коррозии и образования трудноотделимых форм продуктов коррозии.- The exclusion of the regeneration stage in the form presented in the prototype allows to increase the process reliability of the process - to avoid operations as precipitating radium carbonate in ammonia in the presence of corrosion products and the formation of difficult to separate forms of corrosion products under conditions of high radiation exposure (radiolysis, decomposition of reagents) .
- Улучшить радиационную обстановку и радиационную безопасность проведения процесса, исключив такие радиационно-опасные операции как барботаж газа СО2 через аммиачный раствор радия, сопровождающийся сильным выделением радиоактивных газов (Rn-222, Tn-220, An-219) и образованием аэрозолей со всеми изотопами радия (Ra-226, Ra-224, Ra-223) и продуктами их распада.- To improve the radiation environment and radiation safety of the process by eliminating such radiation-hazardous operations as sparging of CO 2 gas through an ammonia solution of radium, accompanied by a strong release of radioactive gases (Rn-222, Tn-220, An-219) and the formation of aerosols with all isotopes radium (Ra-226, Ra-224, Ra-223) and their decay products.
- Объединение стадий отделения радия и его регенерация упрощает процесс, снижает его трудоемкость в его осуществлении и оснащении.- The combination of the stages of separation of radium and its regeneration simplifies the process, reduces its complexity in its implementation and equipment.
Проведение всех указанных операций, в том числе облучения, в одном и том же реакционном платиновом сосуде позволяет в развитие к результатам, указанным ранее, осуществить другие из поставленных задач:Carrying out all of these operations, including irradiation, in the same reaction platinum vessel allows, in development to the results indicated earlier, to carry out other of the tasks:
- объединение операций по подготовке радия к облучению (прокаливание, измельчение) и самого облучения в одном платиновом сосуде позволяет избежать столь трудоемкой стадии как заполнение порошком прокаленного радия узких каналов Al-матрицы (диаметром 5 мм) и его уплотнения в них до определенной плотности.- the combination of operations for preparing radium for irradiation (calcination, grinding) and irradiation in one platinum vessel avoids such a time-consuming stage as filling the calcined radium powder with narrow channels of the Al matrix (5 mm in diameter) and compacting them to a certain density.
- Объединении операций растворения облученного радия, отделения (осаждением) и регенерации, проводимых, по прототипу, в трех разных реакционных сосудах (растворение - в капсуле, осаждение - в танталовом сосуде, регенерация - в третьем сосуде) в одном и том же платиновом сосуде позволяет существенно упростить процесс, избежать операций по перенесению растворов из капсулы в танталовый сосуд, а из него - в сосуд для регенерации, снизить тем самым трудоемкость процесса и упростить его в технологическом оснащении и осуществлении.- The combination of dissolution of irradiated radium, separation (precipitation) and regeneration, carried out, according to the prototype, in three different reaction vessels (dissolution in a capsule, deposition in a tantalum vessel, regeneration in a third vessel) in the same platinum vessel significantly simplify the process, avoid operations to transfer solutions from the capsule to the tantalum vessel, and from it to the vessel for regeneration, thereby reducing the complexity of the process and simplify it in the technological equipment and implementation.
- Использование этого отличия позволяет исключить попадание механических примесей и продуктов коррозии (при вскрытии капсулы и растворения в ней облученного радия) в технологический процесс и избежать нарушения его технологического режима.- The use of this difference allows to exclude the ingress of mechanical impurities and corrosion products (when opening the capsule and dissolving the irradiated radium in it) in the process and to avoid disruption of its technological mode.
- Улучшить радиационную обстановку и радиационную безопасность проведения процесса - избежать радиационно-опасных пылеобразующих операций как измельчение прокаленного радия в сосуде для регенерации, перенесение порошка в Al-матрицу, заполнения ее каналов и уплотнения в них, что позволяет так же упростить проведение всего процесса в целом.- To improve the radiation environment and radiation safety of the process - to avoid radiation-hazardous dust-forming operations such as grinding calcined radium in the regeneration vessel, transferring the powder to the Al-matrix, filling its channels and compaction in them, which also simplifies the whole process .
Использование платинового сосуда в таком многофункциональном назначении позволяет проводить технологический процесс отделения Ас-227 и Th-228 многократно в одном и том же платиновом сосуде с одной и той же порцией (загрузкой) радия в режиме чередования и повторения циклов облучения и выделения, что отличает заявленный способ от прототипа, в котором для каждого нового облучения требуется подготовка (снаряжение) новой Al-матрицы.The use of a platinum vessel for such a multifunctional purpose allows carrying out the technological process of separating Ac-227 and Th-228 multiple times in the same platinum vessel with the same portion (load) of radium in the alternation and repetition of irradiation and isolation cycles, which distinguishes the claimed the method of the prototype, in which for each new exposure requires the preparation (equipment) of a new Al-matrix.
Для достижения такого результата в предложенном изобретении для герметизации платинового сосуда используется в отличие от прототипа металлическая капсула, например, из алюминия, в которой помещают платиновый сосуд. Это позволяет вскрывать алюминиевую капсулу растворением без нарушения целостности платинового сосуда, обеспечивая тем самым его многократное использование с одной порцией радия.To achieve this result, in the proposed invention for sealing a platinum vessel, in contrast to the prototype, a metal capsule is used, for example, of aluminum, in which a platinum vessel is placed. This allows you to open the aluminum capsule by dissolution without violating the integrity of the platinum vessel, thereby ensuring its multiple use with one portion of radium.
Предлагаемый способ осуществляется в следующей последовательности:The proposed method is carried out in the following sequence:
1. Облучение мишени с радием нейтронами в реакторе (мишень - RaBr2 в платиновом сосуде в алюминиевой капсуле, герметизированной сваркой).1. Irradiation of the target with radiation by neutrons in the reactor (the target is RaBr 2 in a platinum vessel in an aluminum capsule sealed by welding).
2. Вскрытие мишени осуществляется растворением алюминиевой капсулы.2. The target is opened by dissolving the aluminum capsule.
3. Отделение радия.3. The separation of radium.
3.1. Растворение облученного RaBr2 в платиновом сосуде в 0,1 М HBr в минимальном объеме.3.1. Dissolution of irradiated RaBr 2 in a platinum vessel in 0.1 M HBr in a minimum volume.
3.2. Осаждение RaBr2 концентрированной HBr.3.2. Precipitation of RaBr 2 with concentrated HBr.
3.3. Отделение маточного раствора.3.3. The separation of the mother liquor.
4. Подготовка RaBr2 к новому облучению.4. Preparation of RaBr 2 for new exposure.
4.1. Высушивание и прокаливание осадка RaBr2 в платиновом сосуде.4.1. Drying and calcining the RaBr 2 precipitate in a platinum vessel.
4.2. Герметизация платинового сосуда с прокаленным RaBr2 в новой алюминиевой капсуле.4.2. Sealing a platinum vessel with calcined RaBr 2 in a new aluminum capsule.
5. Разделение Ас-227 и Th-228 осуществляется экстракцией Th-228 трибутилфосфатом или триоктиламином в известном режиме.5. The separation of Ac-227 and Th-228 is carried out by extraction of Th-228 with tributyl phosphate or trioctylamine in a known manner.
6. Очистка Ас-227 осуществляется осаждением его в форме оксалата. [З.К.Каралова, Б.Ф.Мясоедов, «Актиний», М., 1982].6. The purification of Ac-227 is carried out by its precipitation in the form of oxalate. [Z.K. Karalova, B.F. Myasoedov, "Actinius", M., 1982].
ПРИМЕР 1EXAMPLE 1
Переработке подлежала мишень (платиновый сосуд в алюминиевой капсуле), содержащая 150 мг Ra-226 (по металлу) в форме бромида радия, 137 мКи Ас-227 и 130 мКи Th-228.The target was to be processed (a platinum vessel in an aluminum capsule) containing 150 mg of Ra-226 (for metal) in the form of radium bromide, 137 mCi Ac-227 and 130 mCi Th-228.
Вскрытие алюминиевой капсулы осуществлялось ее растворением в растворе состава (NaNO3+NaOH). Растворение облученного RaBr2 проводилось в платиновом сосуде в 0,1 М по HBr (в минимальном объеме для создания насыщенного раствора).The opening of the aluminum capsule was carried out by its dissolution in a solution of the composition (NaNO 3 + NaOH). Dissolution of irradiated RaBr 2 was carried out in a 0.1 M HBr platinum vessel (in a minimum volume to create a saturated solution).
Отделение радия осуществляется в том же платиновом сосуде осаждением его в форме бромида (RaBr2) концентрированной HBr. Маточный раствор, содержащий Ас-227 и Th-228, отделяется от осадка, осадок промывается концентрированной HBr. Объединенный маточный раствор упаривается для переведения его в нитратную форму. Влажный остаток растворяется в 6 М HNO3. Разделение Ас-227, и Th-228 осуществляется 40% трибутилфосфатом (ТБФ) в бензоле из водного раствора 6 М по HNO3. Водная фаза, содержащая Ас-227 промывается бензолом. Реэкстракция Th-228 из органической фазы осуществляется 0,1 М HNO3. Реэкстракт промывается бензолом. Выход Ас-227 - 92%, Th-228 - 81%.Radium is separated in the same platinum vessel by precipitation in the form of bromide (RaBr 2 ) concentrated HBr. The mother liquor containing Ac-227 and Th-228 is separated from the precipitate, the precipitate is washed with concentrated HBr. The combined mother liquor is evaporated to convert it to the nitrate form. The wet residue is dissolved in 6 M HNO 3 . The separation of Ac-227 and Th-228 is carried out with 40% tributyl phosphate (TBP) in benzene from an aqueous solution of 6 M in HNO 3 . The aqueous phase containing Ac-227 is washed with benzene. Reextraction of Th-228 from the organic phase is carried out with 0.1 M HNO 3 . The re-extract is washed with benzene. The yield of Ac-227 is 92%, Th-228 is 81%.
ПРИМЕР 2EXAMPLE 2
Переработке подлежала мишень (платиновый сосуд в алюминиевой капсуле), содержащая 1990 мг Ra (по металлу) в форме RaBr2 (бромида радия) 1880 мКи Ас-227 и 1760 мКи Th-228.The target (a platinum vessel in an aluminum capsule) containing 1990 mg of Ra (for metal) in the form of RaBr 2 (radium bromide) 1880 mCi Ac-227 and 1760 mCi Th-228 was subject to processing.
Вскрытие алюминиевой капсулы осуществляется ее растворением в растворе состава (NaOH+NaNO3). Растворение облученного бромида радия проводится в платиновом сосуде в минимальном объеме 0,1 М HBr. Отделение радия осуществляется в том же платиновом сосуде его осаждением в форме бромида концентрированной HBr. Осадок отделяется, промывается концентрированной HBr, промывные растворы объединяются с основным, маточным.The opening of the aluminum capsule is carried out by its dissolution in a solution of the composition (NaOH + NaNO 3 ). The dissolution of irradiated radium bromide is carried out in a platinum vessel in a minimum volume of 0.1 M HBr. Radium is separated in the same platinum vessel by its precipitation in the form of concentrated HBr bromide. The precipitate is separated, washed with concentrated HBr, the washing solutions are combined with the main mother liquor.
Объединенный маточный раствор, содержащий Ac-227 и Th-228, упаривается для переведения его в нитратную форму. Влажный остаток растворяется в 3 М HNO3.The combined mother liquor containing Ac-227 and Th-228 is evaporated to convert it to the nitrate form. The wet residue is dissolved in 3 M HNO 3 .
Разделение Ас-227 и Th-228 осуществляется экстракцией 0,4 М раствором триоктиламина (ТОА) в дибутиловом эфире (ДБЭ) из водного раствора 3М HNO3. Экстракт, содержащий Th-228, промывается 3М HNO3 и Th-228 реэкстрагируется 0,1 М HNO3, реэкстракт промывается ДБЭ. Рафинат, содержащий Ас-227, промывается ДБЭ.The separation of Ac-227 and Th-228 is carried out by extraction with a 0.4 M solution of trioctylamine (TOA) in dibutyl ether (DBE) from an aqueous solution of 3M HNO 3 . The extract containing Th-228 is washed with 3M HNO 3 and Th-228 is re-extracted with 0.1 M HNO 3 , the re-extract is washed with RHEED. The raffinate containing Ac-227 is washed with RHEED.
Бромид радия (после его осаждения)в том же платиновом сосуде высушивается, прокаливается при температуре ~300°С, закрывается пробкой и герметизируется в новой алюминиевой капсуле для нового облучения.Radium bromide (after precipitation) in the same platinum vessel is dried, calcined at a temperature of ~ 300 ° C, closed with a stopper and sealed in a new aluminum capsule for new irradiation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006139624A RU2339718C2 (en) | 2006-11-08 | 2006-11-08 | Method for receiving actinium-227 and thorium-228 from treated by neutrons in reactor radium-226 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006139624A RU2339718C2 (en) | 2006-11-08 | 2006-11-08 | Method for receiving actinium-227 and thorium-228 from treated by neutrons in reactor radium-226 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006139624A RU2006139624A (en) | 2008-05-20 |
RU2339718C2 true RU2339718C2 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=39798475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006139624A RU2339718C2 (en) | 2006-11-08 | 2006-11-08 | Method for receiving actinium-227 and thorium-228 from treated by neutrons in reactor radium-226 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2339718C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2513206C1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-04-20 | Леонид Асхатович Мазитов | Method of separating thorium-228 and radium-224 |
RU2716272C1 (en) * | 2019-10-15 | 2020-03-11 | Общество с ограниченной ответственностью «Научно-технический центр инноваций» (ООО "НТЦИ") | Method of producing actinium-227, thorium-228 and thorium-229 from irradiated radium-226 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2373589C1 (en) * | 2008-09-23 | 2009-11-20 | Институт ядерных исследований РАН | Method of producing actinium-225 and radium isotopes and target for realising said method (versions) |
-
2006
- 2006-11-08 RU RU2006139624A patent/RU2339718C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
BAETSLE L.H. и др. "Fourth United Nation International Conference on the Peaceful uses of Atomic Energy» Geneva, 1971, A/Conf. 49/P/287. Belgium, May, 1971. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2513206C1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-04-20 | Леонид Асхатович Мазитов | Method of separating thorium-228 and radium-224 |
RU2716272C1 (en) * | 2019-10-15 | 2020-03-11 | Общество с ограниченной ответственностью «Научно-технический центр инноваций» (ООО "НТЦИ") | Method of producing actinium-227, thorium-228 and thorium-229 from irradiated radium-226 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006139624A (en) | 2008-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6952151B2 (en) | Method for Producing 99Mo Radioisotope | |
Swain et al. | Separation and recovery of ruthenium: a review | |
Lee et al. | Development of industrial-scale fission 99Mo production process using low enriched uranium target | |
AU2012243407A1 (en) | Production of technetium from a molybdenum metal target | |
RU2490737C1 (en) | Method for obtaining molybdenum-99 radioisotope | |
Z Soderquist et al. | Production of high-purity radium-223 from legacy actinium-beryllium neutron sources | |
RU2339718C2 (en) | Method for receiving actinium-227 and thorium-228 from treated by neutrons in reactor radium-226 | |
Rao et al. | Studies on separation and purification of fission 99Mo from Neutron Activated Uranium Aluminum Alloy | |
Guseva | Radioisotope generators of short-lived α-emitting radionuclides promising for use in nuclear medicine | |
RU2588594C1 (en) | Method of producing nanostructured target for producing molybdenum-99 radioisotopes | |
RU2666552C1 (en) | Method of producing nanostructured target for production of molybdenum-99 | |
NL2011311B1 (en) | Extracting method of radioactive 99Mo from low-enriched uranium target. | |
RU2735646C1 (en) | Method of producing nanostructured target for production of radionuclide molybdenum-99 | |
RU2578039C1 (en) | Method of producing nanostructured target for production of molybdenum-99 radioisotope | |
US3519385A (en) | Method for separating molybdenum from technetium | |
Felker et al. | Separation of americium, curium, and plutonium from irradiated targets | |
Kuznetsov et al. | A rapid method for radium regeneration from its sulfate | |
RU2554653C1 (en) | Method of obtaining radioisotope molybdenum-99 | |
Kochnov et al. | Production of fission 99Mo at the VVR-Ts nuclear reactor in a closed-loop process with respect to U | |
Jerden et al. | Front-End Processes for Conversion of Current HEU-Based Alkaline Processes to LEU Foil Targets: Volumes and Compositions of All Waste, Product, and Off-Gas Streams from Both Front-End Options | |
CN111733339B (en) | Irradiation enrichment by accelerator100Mo production99mTc method | |
Ermolaev et al. | Production of 225 Ac for medical application from 232 Th-metallic targets in Nb-shells irradiated with middle-energy protons | |
Taylor et al. | Recovery of hafnium radioisotopes from a proton irradiated tantalum target | |
Verma et al. | A highly efficient in situ redox stabilization strategy for Am–Cm separation using AgBiO 3 | |
Kolobov et al. | Secondary raw materials of radioactive metals |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141109 |