RU2574274C1 - Method of separating cadmium and silver radionuclides - Google Patents
Method of separating cadmium and silver radionuclides Download PDFInfo
- 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
Links
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000004332 silver Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- VGYYSIDKAKXZEE-UHFFFAOYSA-L Hydroxylammonium sulfate Chemical compound O[NH3+].O[NH3+].[O-]S([O-])(=O)=O VGYYSIDKAKXZEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- BDOSMKKIYDKNTQ-OIOBTWANSA-N cadmium-109 Chemical compound [109Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-OIOBTWANSA-N 0.000 claims abstract description 4
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000001376 precipitating Effects 0.000 claims abstract description 3
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims abstract 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 12
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 7
- 229910000378 hydroxylammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 abstract 2
- 150000001662 cadmium compounds Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N HF Chemical class F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002285 radioactive Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000000977 initiatory Effects 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O Ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[O-][N+]([O-])=O DVARTQFDIMZBAA-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N Ammonium thiocyanate Chemical compound [NH4+].[S-]C#N SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YKYOUMDCQGMQQO-UHFFFAOYSA-L Cadmium chloride Chemical compound Cl[Cd]Cl YKYOUMDCQGMQQO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XIEPJMXMMWZAAV-UHFFFAOYSA-N Cadmium nitrate Chemical class [Cd+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XIEPJMXMMWZAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating Effects 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
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
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.
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)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2574274C1 true RU2574274C1 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (1)
| 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)
| 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)
| 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)
| 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 |