RU2574274C1 - Method of separating cadmium and silver radionuclides - Google Patents

Method of separating cadmium and silver radionuclides Download PDF

Info

Publication number
RU2574274C1
RU2574274C1 RU2014137381/05A RU2014137381A RU2574274C1 RU 2574274 C1 RU2574274 C1 RU 2574274C1 RU 2014137381/05 A RU2014137381/05 A RU 2014137381/05A RU 2014137381 A RU2014137381 A RU 2014137381A RU 2574274 C1 RU2574274 C1 RU 2574274C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silver
cadmium
radionuclides
solution
separating
Prior art date
Application number
RU2014137381/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Степанович Корнилов
Павел Сергеевич Буткалюк
Ирина Львовна Буткалюк
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов" filed Critical Открытое акционерное общество "Государственный научный центр Научно-исследовательский институт атомных реакторов"
Application granted granted Critical
Publication of RU2574274C1 publication Critical patent/RU2574274C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of separating cadmium and silver radionuclides includes dissolving irradiated silver in nitric acid, evaporating the solution, dissolving the formed nitrates in ammonia solution, reducing silver to metal in the ammonia medium with hydroxylamine sulphate at pH higher than 6 and molar ratio of the hydroxylamine sulphate to silver greater than 1, separating the silver metal residue from the mother solution containing cadmium-109 and precipitating any low-solubility cadmium compound from the mother solution.
EFFECT: efficient separation of cadmium and silver radionuclides.
2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в технологии получения радиоактивных изотопов и аналитической химии.The invention relates to the field of radiochemistry and can be used in the technology for the production of radioactive isotopes and analytical chemistry.

Радионуклид кадмий-109 применяется для изготовления эталонных источников ионизирующего излучения. 109Cd может быть получен путем облучения серебра нейтронами по реакциямCadmium-109 radionuclide is used for the manufacture of reference sources of ionizing radiation. 109 Cd can be obtained by irradiating silver with neutrons by reactions

Figure 00000001
Figure 00000001

При облучении изотопнообогащенного 107Ag в течение полугода в высокопоточном реакторе выход кадмия составляет ~50% от массы облучаемого серебра. Помимо основного продукта реакции при облучении образуются значимые количества радионуклида 110mAg. Последующая химическая переработка облученного образца проводится с целью очистки 109Cd от 110mAg и получения требуемой химической формы препарата.When the isotopically enriched 107 Ag is irradiated for six months in a high-flow reactor, the cadmium yield is ~ 50% of the mass of the irradiated silver. In addition to the main reaction product, significant amounts of 110m Ag radionuclide are formed during irradiation. Subsequent chemical processing of the irradiated sample is carried out in order to purify 109 Cd from 110m Ag and obtain the desired chemical form of the preparation.

В соответствии с ТУ 7011-20553876-2012 ОКП 70 1682 1000 препарат Кадмий-109 представляет собой раствор хлорида кадмия в 0,1-1 моль/л соляной кислоте, отношение активности 110mAg к активности 109Cd не должно превышать 3*10-4%.In accordance with TU 7011-20553876-2012 OKP 70 1682 1000, the preparation Cadmium-109 is a solution of cadmium chloride in 0.1-1 mol / L hydrochloric acid, the ratio of 110m Ag activity to 109 Cd activity should not exceed 3 * 10 -4 %

Известен способ экстракционного разделения радионуклидов серебра и кадмия [Левин В.И. Получение радиоактивных изотопов. - М.: Атомиздат, 1972, с. 182], заключающийся в приготовлении раствора кадмия и серебра в смеси роданида аммония и ацетата натрия, последующей экстракции кадмия смесью пиридина с хлороформом и реэкстракции кадмия азотной кислотой. Недостаток способа - неполное разделение компонентов.A known method of extraction separation of radionuclides of silver and cadmium [Levin V.I. Getting radioactive isotopes. - M .: Atomizdat, 1972, p. 182], which consists in preparing a solution of cadmium and silver in a mixture of ammonium thiocyanate and sodium acetate, subsequent extraction of cadmium with a mixture of pyridine with chloroform and re-extraction of cadmium with nitric acid. The disadvantage of this method is the incomplete separation of components.

Способ ионообменного разделения радионуклидов серебра и кадмия [Разбаш А.А., Севастьянов Ю.Г., Маклачков А.Г., Алексеева Л.Г., Радиохимия, 1981, т. 23, №3, с. 442] основан на сорбции Ag и Cd на сильнокислом катионите КРС-8п из смеси азотной и плавиковой кислот, элюировании кадмия раствором плавиковой кислоты, десорбции серебра раствором азотной кислоты. Недостатками данного способа являются неполное разделение компонентов и использование плавиковой кислоты, вызывающей коррозию защитного оборудования.The method of ion-exchange separation of silver and cadmium radionuclides [Razbash A.A., Sevastyanov Yu.G., Maklachkov A.G., Alekseeva L.G., Radiochemistry, 1981, v. 23, No. 3, p. 442] based on the sorption of Ag and Cd on the strongly acidic cation exchange resin KRS-8p from a mixture of nitric and hydrofluoric acids, elution of cadmium with a solution of hydrofluoric acid, and desorption of silver with a solution of nitric acid. The disadvantages of this method are the incomplete separation of components and the use of hydrofluoric acid, which causes corrosion of protective equipment.

Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является способ разделения радионуклидов серебра и кадмия [Патент RU №2230032 С2, 10.06.2004], заключающийся в осаждении металлического серебра из 0,1-2 моль/л HNO3 в присутствии нитрата гидразония и углеродного сорбента СКН. Далее кадмий осаждают из маточного раствора каким-либо известным способом и переводят в нужную химическую форму. При равной исходной активности 109Cd и 110mAg коэффициент очистки кадмия от серебра равен приблизительно 500-800.The closest analogue that coincides with the claimed invention for the largest number of essential features is a method for the separation of silver and cadmium radionuclides [Patent RU No. 2230032 C2, 06/10/2004], which consists in the deposition of metallic silver from 0.1-2 mol / l HNO 3 in the presence of hydrazonium nitrate and carbon sorbent SKN. Next, cadmium is precipitated from the mother liquor by any known method and transferred to the desired chemical form. With equal initial activity of 109 Cd and 110m Ag, the coefficient of cadmium purification from silver is approximately 500-800.

Поскольку изотопнообогащенное 107Ag явлется дорогостоящим стартовым материалом, осажденное серебро подлежит регенерации для повторного использования. Для этого углеродный сорбент СКН с осажденным на нем металлическим серебром обрабатывают азотной кислотой, растворенное изотопнообащенное 107Ag регенерируют любым известным способом в металлическое серебро для повторного цикла облучения.Since isotopically enriched 107 Ag is an expensive starting material, precipitated silver must be regenerated for reuse. For this, the carbon sorbent SKN with metallic silver deposited on it is treated with nitric acid, the dissolved isotopically enriched 107 Ag is regenerated in any known manner into metallic silver for a repeated irradiation cycle.

Недостатком прототипа является необходимость дополнительных операций по регенерации серебра: растворении осажденного на сорбенте СКН серебра и повторного осаждения металлического серебра.The disadvantage of the prototype is the need for additional operations for the regeneration of silver: dissolving the silver deposited on the sorbent SKN and re-deposition of silver metal.

Вышеуказанные недостатки устраняются в способе разделения радионуклидов кадмия и серебра, заключающимся в растворении мишени в азотной кислоте, упаривании раствора до солей, растворении солевого остатка в аммиачном растворе, восстановлении серебра до металла, отделении осадка металлического серебра от маточного раствора и осаждении из маточного раствора любого малорастворимого соединения кадмия, причем восстановление серебра до металла проводят в аммиачной среде сернокислым гидроксиламином (ГАС) при рН более 6 при мольном отношении сернокислого гидроксиламина к серебру более 1.The above disadvantages are eliminated in the method of separation of cadmium and silver radionuclides, which consists in dissolving the target in nitric acid, evaporating the solution to salts, dissolving the salt residue in an ammonia solution, reducing silver to metal, separating the silver metal precipitate from the mother liquor and precipitating any slightly soluble precipitate from the mother liquor compounds of cadmium, and the reduction of silver to metal is carried out in an ammonia environment with hydroxylamine sulfate (GAS) at a pH of more than 6 at a molar ratio hydroxylamine sulfate to silver more than 1.

Гидроксиламин с кадмием при этом не реагирует.Hydroxylamine with cadmium does not react.

Наличие операции контакта раствора с сернокислым гидроксиламином (ГАС) позволяет восстановить серебро до металла в аммиачной среде, осажденное металлическое серебро легко отделяется от маточного раствора и является готовым исходным продуктом для изготовления мишеней.The presence of the operation of contacting the solution with hydroxylamine sulfate (GAS) allows you to restore silver to metal in an ammonia medium, the precipitated metal silver is easily separated from the mother liquor and is a ready-made initial product for the manufacture of targets.

Граничные значения рН и мольного соотношения ГАС к серебру, необходимые для наиболее полного восстановления и, соответственно, осаждения металлического серебра, определялись экспериментально.The boundary values of pH and molar ratio of HAS to silver, necessary for the most complete recovery and, accordingly, deposition of metallic silver, were determined experimentally.

Для проведения экспериментов использовали нитраты серебра и кадмия, меченые радиоактивными изотопами 110mAg и 109Cd. Массовые концентрации серебра и кадмия определялись, соответственно, методом радиоактивных индикаторов. Полнота осаждения контролировалась по активности изотопа 110mAg в маточном растворе (Амат).For the experiments, silver and cadmium nitrates were used, labeled with the radioactive isotopes 110m Ag and 109 Cd. Mass concentrations of silver and cadmium were determined, respectively, by the method of radioactive indicators. The completeness of the deposition was monitored by the activity of the 110m Ag isotope in the mother liquor (A mat ).

Влияние величины рН и мольного отношения ГАС/Ag на полноту осаждения серебра приведено на рисунках 1-2.The effect of pH and GAS / Ag molar ratio on the completeness of silver deposition is shown in Figures 1-2.

Как видно из рисунков 1-2, наилучшие результаты по восстановлению серебра получаются при мольном отношении ГАС/Ag более 1 и при рН более 6. В этих условиях остаточное содержание серебра в маточном растворе не превышает 0.014% от исходной активности.As can be seen from Figures 1-2, the best silver recovery results are obtained at a GAS / Ag molar ratio of more than 1 and at a pH of more than 6. Under these conditions, the residual silver content in the mother liquor does not exceed 0.014% of the initial activity.

Мишень облученного серебра массой 12,3 грамма растворили в 12 моль/л HNO3, упарили до солей, солевой остаток растворили в 0,3 л раствора, содержащего 0,5 моль/л NH4OH и 0,5 моль/л NH4NO3. Добавили при помешивании 12 г сернокислого гидроксиламина и выдержали 20 часов. Маточный раствор отфильтровали через фильтр «синяя лента» и промыли осадок металлического серебра двумя порциями дистиллированной воды по 100 мл. Промывки присоединили к маточному раствору.A target of irradiated silver weighing 12.3 grams was dissolved in 12 mol / L HNO 3 , evaporated to salts, the salt residue was dissolved in 0.3 L of a solution containing 0.5 mol / L NH4OH and 0.5 mol / L NH4NO3. 12 g of hydroxylamine sulfate was added with stirring and held for 20 hours. The mother liquor was filtered through a blue ribbon filter and the silver metal precipitate was washed with two 100 ml portions of distilled water. Washings were added to the mother liquor.

К объединенному маточному раствору добавляли 2 моль/л раствор K2СО3 до концентрации 0.3 моль/л, выдерживали в течение суток, отделяли маточный раствор от осадка, промывали осадок 2 раза дистиллированной водой и растворяли осадок 50 мл 1 моль/л НСl. Результаты разделения приведены в таблице 1.A 2 mol / L K 2 CO 3 solution was added to the combined mother liquor to a concentration of 0.3 mol / L, kept for a day, the mother liquor was separated from the precipitate, the precipitate was washed 2 times with distilled water, and the precipitate was dissolved with 50 ml of 1 mol / L HCl. The separation results are shown in table 1.

Figure 00000002
Figure 00000002

Как видно из данных таблицы 1, за одну операцию осаждения содержание 110mAg снижается в 107 раз, а конечное содержание 110mAg в препарате 109Cd равно 5*10-6%.As can be seen from the data of table 1, for one deposition operation, the content of 110m Ag decreases 10 7 times, and the final content of 110m Ag in the preparation 109 Cd is 5 * 10 -6 %.

Claims (1)

Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра, включающий растворение облученного серебра в азотной кислоте, упаривание раствора, растворение образовавшихся нитратов в аммиачном растворе, восстановление серебра до металла, отделение осадка металлического серебра от маточного раствора, содержащего кадмий-109 и осаждение из маточного раствора любого малорастворимого соединения кадмия, отличающийся тем, что восстановление серебра до металла проводят в аммиачной среде сернокислым гидроксиламином при рН более 6 при мольном отношении сернокислого гидроксиламина к серебру более 1. A method for separating cadmium and silver radionuclides, including dissolving irradiated silver in nitric acid, evaporating the solution, dissolving the formed nitrates in an ammonia solution, reducing silver to metal, separating metallic silver precipitate from the mother liquor containing cadmium-109, and precipitating any poorly soluble compound from the mother liquor cadmium, characterized in that the reduction of silver to metal is carried out in an ammonia environment with hydroxylamine sulfate at a pH of more than 6 at a molar ratio of hydroxylamine sulphate to silver more than 1.
RU2014137381/05A 2014-09-15 Method of separating cadmium and silver radionuclides RU2574274C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2574274C1 true RU2574274C1 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112368784A (en) * 2018-07-24 2021-02-12 西部现实有限公司 Additive for fuel mixtures of nuclear fuels of nuclear reactors

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102810C1 (en) * 1992-02-17 1998-01-20 Акционерное общество закрытого типа "Технолаб Бизнес Лтд" Method for producing carrier-free radionuclide
RU2230032C2 (en) * 2002-04-22 2004-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр РФ Научно-исследовательский институт атомных реакторов Silver and cadmium radionuclide separation method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102810C1 (en) * 1992-02-17 1998-01-20 Акционерное общество закрытого типа "Технолаб Бизнес Лтд" Method for producing carrier-free radionuclide
RU2230032C2 (en) * 2002-04-22 2004-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научный центр РФ Научно-исследовательский институт атомных реакторов Silver and cadmium radionuclide separation method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112368784A (en) * 2018-07-24 2021-02-12 西部现实有限公司 Additive for fuel mixtures of nuclear fuels of nuclear reactors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9951399B2 (en) Separation of protactinum, actinium, and other radionuclides from proton irradiated thorium target
RU2745524C2 (en) Method of production of fraction of iodine radioisotopes, particularly i-131
US11798700B2 (en) Systems, apparatus and methods for separating actinium, radium, and thorium
Hubicki et al. Application of ion exchange methods in recovery of Pd (II) ions—a review
US2873170A (en) Anion exchange method for separation of metal values
RU2574274C1 (en) Method of separating cadmium and silver radionuclides
Sadeghi et al. Separation of the no-carrier-added 109 Cd from Ag, Cu and 65 Zn by use of a precipitation and AG1-X8 resin
RU2575886C2 (en) Method for extraction of radionuclide cadmium-109
JPWO2010001728A1 (en) Separation of radioactive copper using chelate exchange resin
Ruhela et al. Novel imino diacetamide styrene divinyl benzene resin for separation of 99 molybdenum from irradiated uranium–aluminium alloy
AU2017312531B2 (en) Methods for purifying molybdenum-99
RU2576530C1 (en) Method of cleaning uranium products from treatment of spent nuclear fuel from ruthenium
JPH09203792A (en) Method for separating and recycling platinum group element
Sadeghi et al. High cadmium-109 recovery from a dissolved silver target solution using dowex 1× 8 anion-exchange resin
RU2230032C2 (en) Silver and cadmium radionuclide separation method
WO2013121867A1 (en) Method for processing radioactive waste liquid and method for producing inorganic ion-exchange agent
JPS589769B2 (en) How to recover cadmium from cadmium plating waste liquid
Ichikawa The isolation of technetium by coprecipitation or anion exchange
US7101484B2 (en) Sr-90/Y-90 radionuclide generator for production of high-quality Y-90 solution
Yavari et al. Preparation of 111 In using irradiated natural cadmium target for medical applications with a simple ion exchange method
RU2542897C2 (en) Method of ruthenium extraction from complex ruthenium compounds
Kim et al. Surface Modification of Alginate Beads for Enhanced Affinity to Barium Ions in 131Cs Separation Process
RU2188247C1 (en) Method of recovering platinum metals from refining production solutions
Irving Separation techniques used in radiochemical procedures
Stepinski et al. Optimization of SHINE Process: Design and Verification of Plant-Scale AG 1 Anion-Exchange Concentration Column and Titania Sorbent Pretreatment