RU2741315C1 - Method of producing xenon 128 54xe from pure iodine 127 53j - Google Patents

Method of producing xenon 128 54xe from pure iodine 127 53j Download PDF

Info

Publication number
RU2741315C1
RU2741315C1 RU2020131215A RU2020131215A RU2741315C1 RU 2741315 C1 RU2741315 C1 RU 2741315C1 RU 2020131215 A RU2020131215 A RU 2020131215A RU 2020131215 A RU2020131215 A RU 2020131215A RU 2741315 C1 RU2741315 C1 RU 2741315C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iodine
xenon
thermal
pure
vessel
Prior art date
Application number
RU2020131215A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Безотосный
Павел Афиногенович Пономаренко
Олег Павлович Синицин
Виталий Федорович Тишков
Мария Александровна Фролова
Original Assignee
Олег Павлович Синицин
Виталий Федорович Тишков
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 Олег Павлович Синицин, Виталий Федорович Тишков filed Critical Олег Павлович Синицин
Priority to RU2020131215A priority Critical patent/RU2741315C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2741315C1 publication Critical patent/RU2741315C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/06Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by neutron irradiation

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: invention relates to a method of producing inert gas xenon12854Xe. Method of producing xenon12854Xe from pure iodine12753J is based on nuclear technology, according to the invention, chemically pure crystalline iodine12753J is placed in a vessel from material which does not absorb neutrons and is chemically neutral to iodine12753J and xenon12854Xe, leaving a small part of the volume free. Vessel equipped with gas discharge system, chemically neutral with respect to iodine12753J and xenon12854Xe, is evacuated and placed in heat column of nuclear reactor with density of thermal neutrons flow not less than ϕtn≥1013n⋅cm-2⋅s-1. During irradiation in the field of thermal neutrons, the vessel with crystalline iodine12753J is cooled to the temperature of non-sublimation of iodine, gaseous decomposition products of iodine12853J are continuously pumped from the container and directed for exposure. During irradiation in the flow of thermal neutrons there is activation of iodine12753J and iodine decomposition12853J with production of xenon12854Xe according to known physical model:where:12753J - natural iodine (initial raw material - nucleus-target);10n - thermal energy neutron; En- neutron energy, at which reaction is possible, eV;12853J - radioactive iodine undergoing beta decay; -β-- ionizing particle emitted by radioactive iodine;12854Xe - xenon-decay product of radioactive iodine.EFFECT: technical result is possibility of obtaining chemically pure xenon12854Xe.1 cl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к ядерным технологиям получения газов в чистом виде и касается, в частности, получения инертного газа ксенон 128 54Хе, и может быть использовано в: медицине, как анестетика и средства диагностики при обследованиях мозга (ксенон поглощает рентгеновское излучение и помогает выявить места поражения); области регистрации слабовзаимодействующих излучений (нейтрино, антинейтрино например, РЭД-100 и т.д.); газоразрядных лампах и импульсных источниках света; лазерной технике и электрореактивных двигателях космических аппаратов (ионных и плазменных) и металлургии (фториды ксенона используют для пассировки металла).The invention relates to nuclear technologies for the production of gases in a pure form and concerns, in particular, the production of an inert gas xenon 128 54 Xe, and can be used in: medicine, as an anesthetic and a diagnostic tool for brain examinations (xenon absorbs X-rays and helps to identify lesions ); registration areas of weakly interacting radiation (neutrinos, antineutrinos for example, RED-100, etc.); gas discharge lamps and pulsed light sources; laser technology and electric propulsion of spacecraft (ion and plasma) and metallurgy (xenon fluorides are used for metal passivation).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

Развитие наукоемких технологий требует совершенствования и упрощения технологий получения редких элементов. При нормальных условиях в м3 воздуха содержится всего 0,086 см3 ксенона (Хе) [1. 2].The development of science-intensive technologies requires the improvement and simplification of technologies for obtaining rare elements. Under normal conditions, m 3 of air contains only 0.086 cm 3 of xenon (Xe) [1. 2].

Обычно ксенон получают из воздуха как второстепенный продукт ректификации (разделения воздуха на кислород и азот) на металлургических предприятиях. После такого разделения получившийся жидкий кислород содержит небольшие количества криптона и ксенона. Дальнейшая ректификация обогащает жидкий кислород до содержания 0.1-0.2% ксеноно-криптоновой смеси, которая отделяется адсорбированием на силикагель или дистилляцией. После чего ксеноно-криптоновый концентрат разделяется дистилляцией на криптон и ксенон [3].Usually xenon is obtained from air as a secondary product of rectification (separation of air into oxygen and nitrogen) at metallurgical enterprises. After this separation, the resulting liquid oxygen contains small amounts of krypton and xenon. Further rectification enriches liquid oxygen to a content of 0.1-0.2% of a xenon-krypton mixture, which is separated by adsorption onto silica gel or distillation. Then the xenon-krypton concentrate is separated by distillation into krypton and xenon [3].

Недостатками способа являются:The disadvantages of this method are:

- основными источниками ксеноно-криптоновой смеси, полученной ректификацией воздуха, являются кислородные производства экологически грязных металлургических комбинатов;- the main sources of xenon-krypton mixture, obtained by air rectification, are oxygen production facilities of ecologically dirty metallurgical plants;

- высокая энергоемкость и сложность процесса производства ксенона ректификацией воздуха. Необходимость применять дополнительные технологии, разделения и очистки ксеноно-криптоновой смеси приводит к удорожанию конечного продукта [3].- high energy consumption and complexity of the xenon production process by air rectification. The need to apply additional technologies, separation and purification of the xenon-krypton mixture leads to an increase in the cost of the final product [3].

Существуют также ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КСЕНОНА, ОСНОВАННЫЕ НА МЕМБРАННОМ РАЗДЕЛЕНИИ ГАЗОВ, которые по всем своим характеристикам (экологическим, экономическим, эксплуатационным) предпочтительнее производства ксенона методом прямой ректификации воздуха [4].There are also XENON PRODUCTION TECHNOLOGIES BASED ON MEMBRANE SEPARATION OF GASES, which in all their characteristics (environmental, economic, operational) are preferable to xenon production by direct air rectification [4].

Недостатками данной технологии являются:The disadvantages of this technology are:

- мембранное разделение газов - очень сложный и высокотехнологичный процесс;- membrane gas separation is a very complex and high-tech process;

- оборудование, используемое в процессе производства ксенона, должно исключать присутствие в конечном продукте вредных примесей, таких как CF4, S2F6, наличие которых приводит к выходу из строя дорогостоящего оборудования, работающего в контакте с этими газами [4].- the equipment used in the xenon production process must exclude the presence of harmful impurities in the final product, such as CF 4 , S 2 F 6 , the presence of which leads to the failure of expensive equipment operating in contact with these gases [4].

Наиболее близким техническим решением, выбранный в качестве прототипа, является СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КСЕНОНА 128 54ХЕ ИЗ ЧИСТОГО ЙОДА 127 53J, (патент на полезную модель UA57922, Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности, 2011). Входным продуктом является чистый йод 127 53J. Йод в жидком состоянии помещают в сосуд и размещают в экспериментальном канале исследовательского реактора. При облучении йода 127 53J тепловыми нейтронами образуется йод 128 53J, который является β-радиоактивным нуклидом с периодом полураспада 25 мин. Вследствие β-распада йода 128 53J образуется чистый газ ксенон 128 54Хе.The closest technical solution, chosen as a prototype, is a METHOD FOR OBTAINING XENON 128 54 XE FROM PURE IODINE 127 53 J, (utility model patent UA57922, Sevastopol National University of Nuclear Energy and Industry, 2011). The input product is pure iodine 127 53 J. Iodine in a liquid state is placed in a vessel and placed in the experimental channel of the research reactor. Irradiation of iodine 127 53 J with thermal neutrons produces iodine 128 53 J, which is a β-radioactive nuclide with a half-life of 25 minutes. Due to the β-decay of iodine 128 53 J, pure gas xenon 128 54 Xe is formed.

Для осуществления ядерной реакции образования чистого стабильного газа 128 54Хе из чистого йода 127 53J энергия нейтронов должна быть меньше 0,5 эВ. Выход ядерной реакции зависит от плотности потока нейтронов, времени облучения и объема входного продукта.For a nuclear reaction to form a pure stable gas 128 54 Xe from pure iodine 127 53 J, the neutron energy must be less than 0.5 eV. The yield of a nuclear reaction depends on the neutron flux density, the irradiation time and the volume of the input product.

Таким образом, в результате облучения йода 127 53J тепловыми нейтронами, а потом выдержки облученного продукта в течение 12 часов для полного распада 128 53J получаем чистый газ ксенон 128 54Хе.Thus, as a result of irradiation of iodine 127 53 J with thermal neutrons, and then holding the irradiated product for 12 hours for the complete decay of 128 53 J, we obtain pure xenon gas 128 54 Xe.

Недостатками данной технологии являются:The disadvantages of this technology are:

- йод в жидком виде невозможно использовать для получения химически чистого ксенона 128 54Хе, любой растворитель из существующих приведет к образованию примесей и радиоактивных отходов;- iodine in liquid form cannot be used to obtain chemically pure xenon 128 54 Xe, any existing solvent will lead to the formation of impurities and radioactive waste;

- сосуд с кристаллическим йодом необходимо охлаждать, при высокой температуре начинается возгонка газообразного йода, что ведет к загрязнению ксенона и снижению скорости образования 128 53J;- the vessel with crystalline iodine must be cooled; at a high temperature, sublimation of gaseous iodine begins, which leads to contamination of xenon and a decrease in the rate of formation of 128 53 J;

- сосуд необходимо вакуумировать до давления значительно ниже атмосферного, сосуды высокого давления нельзя использовать в ядерных реакторах;- the vessel must be evacuated to a pressure significantly lower than atmospheric; pressure vessels cannot be used in nuclear reactors;

- сосуд должен быть изготовлен из материала, не поглощающего нейтроны и химически нейтрального к йоду 127 53J и ксенону 128 54Хе:- the vessel must be made of a material that does not absorb neutrons and is chemically neutral to iodine 127 53 J and xenon 128 54 Xe:

- плотность потока тепловых нейтронов в исследовательском реакторе слишком мала для получения приемлемого количества ксенона.- the thermal neutron flux density in the research reactor is too low to obtain an acceptable amount of xenon.

Существующие способы получения ксенона 128 54Хе имеют существенные недостатки: очень дорогие, энергоемкие и требуют создания сложных технологических процессов.The existing methods for producing xenon 128 54 Xe have significant drawbacks: they are very expensive, energy-intensive and require complex technological processes.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Технической задачей изобретения является создание высокоэффективного, надежного способа получения ксенона 128 54Хе из чистого йода 127 53J на основе ядерной технологии, позволяющего снизить энергоемкость технологического процесса, при одновременном упрощении и удешевлении реализации способа производства ксенона 128 54Хе.The technical objective of the invention is to create a highly efficient, reliable method for producing xenon 128 54 Xe from pure iodine 127 53 J based on nuclear technology, which makes it possible to reduce the energy consumption of the technological process, while simplifying and reducing the cost of implementing the method for producing xenon 128 54 Xe.

Поставленная техническая задача реализуется следующим образом. Способ получения ксенона 128 54Хе из чистого йода 127 53J, основанный на ядерной технологии, по изобретению:The set technical task is implemented as follows. A method for producing xenon 128 54 Xe from pure iodine 127 53 J, based on nuclear technology, according to the invention:

1) химически чистый кристаллический йод J127 помещают в сосуд из материала, не поглощающего нейтроны и химически нейтрального к йоду 127 53J и 128 54Хе, оставляя малую часть объема свободным;1) chemically pure crystalline iodine J 127 is placed in a vessel made of material that does not absorb neutrons and is chemically neutral to iodine 127 53 J and 128 54 Xe, leaving a small part of the volume free;

2) сосуд, оборудованный системой отвода газа, химически нейтральной в отношении йода 127 53J и ксенона 128 54Хе, вакуумируют и размещают в тепловой колонне ядерного реактора с плотностью потока тепловых нейтронов не менее ϕтн≥1013 (н⋅см-2⋅с-1);2) a vessel equipped with a gas exhaust system, chemically neutral with respect to iodine 127 53 J and xenon 128 54 Xe, is evacuated and placed in the thermal column of a nuclear reactor with a thermal neutron flux density of at least ϕ tn ≥10 13 (n⋅cm -2 ⋅ s -1 );

3) в ходе облучения в поле тепловых нейтронов сосуд с кристаллическим йодом 127 53J охлаждают до температуры не возгонки йода, из контейнера непрерывно выкачивают газообразные продукты распада йода J128 и направляют на выдержку.3) during irradiation in the field of thermal neutrons, the vessel with crystalline iodine 127 53 J is cooled to the temperature of non-sublimation of iodine, the gaseous decomposition products of iodine J 128 are continuously pumped out of the container and sent for holding.

Устройство для осуществления заявленного способа состоит из герметичного контейнера из материала, не поглощающего нейтроны и химически нейтрального к йоду 127 53J, ксенону 128 54Хе.A device for implementing the claimed method consists of a sealed container made of a material that does not absorb neutrons and is chemically neutral to iodine 127 53 J, xenon 128 54 Xe.

Контейнер имеет герметично закрываемую крышку с разъемом для вакуумирования и подключения системы отвода газообразных продуктов распада 128 53J.The container has a hermetically sealed lid with a connector for evacuation and connection of a system for removing gaseous decomposition products 128 53 J.

Контейнер с кристаллическим йодом 127 53J размещается в тепловой колонне ядерного реактора с максимальной плотностью потока тепловых нейтронов.The container with crystalline iodine 127 53 J is placed in the thermal column of a nuclear reactor with the maximum thermal neutron flux density.

В процессе облучения в потоке тепловых нейтронов происходит активация йода 127 53J и распад йода 128 53J с получением ксенона 128 54Хе по известной физической модели:In the course of irradiation in a flux of thermal neutrons, iodine 127 53 J is activated and iodine 128 53 J decays to produce xenon 128 54 Xe according to the well-known physical model:

Figure 00000001
Figure 00000001

где: 127 53J - природный йод (исходное сырье - ядро-мишень); 1 0n - нейтрон тепловой энергии; En - энергия нейтрона, при которой возможно протекание реакции, эВ; 128 53J - радиоактивный йод, претерпевающий бета-распад; -β- - ионизирующая частица, испускаемая радиоактивным йодом; 128 54Хе - ксенон-продукт распада радиоактивного йода.where: 127 53 J - natural iodine (feedstock - target nucleus); 1 0 n - thermal energy neutron; E n is the neutron energy at which the reaction is possible, eV; 128 53 J - radioactive iodine undergoing beta decay; -β - - an ionizing particle emitted by radioactive iodine; 128 54 Xe - xenon-decay product of radioactive iodine.

Преимуществом заявленного изобретения является получение химически чистого и операбельного ксенона 128 54Хе высокой изотопной чистоты, исключение образования радиоактивных отходов.The advantage of the claimed invention is the production of chemically pure and operable xenon 128 54 Xe of high isotopic purity, exclusion of the formation of radioactive waste.

Для осуществления ядерной реакции образования чистого стабильного ксенона 128 54Хе из чистого йода 127 53J энергия нейтронов должна быть менее 0,5 эВ.For a nuclear reaction to form pure stable xenon 128 54 Xe from pure iodine 127 53 J, the neutron energy must be less than 0.5 eV.

Скорость образования выходного продукта ядерной реакции

Figure 00000002
зависит от плотности потока тепловых нейтронов, микроскопического сечения активации, числа ядер входного продукта йода 127 53J и описывается следующей математической моделью:Formation rate of the output product of a nuclear reaction
Figure 00000002
depends on the thermal neutron flux density, the microscopic activation cross section, the number of nuclei of the iodine input product 127 53 J and is described by the following mathematical model:

Figure 00000003
Figure 00000003

где:

Figure 00000004
- микроскопическое сечение активации нуклида, см2;Where:
Figure 00000004
- microscopic cross-section of a nuclide activation, cm 2 ;

ϕтн - плотность потока тепловых нейтронов (0,005 - 0,5 эВ), н⋅см-2⋅с-1;ϕ tn - thermal neutron flux density (0.005 - 0.5 eV), n⋅cm -2 ⋅s -1 ;

N - число ядер нуклида в 1 см3, ядер⋅см-3;N is the number of nuclei of a nuclide in 1 cm 3 , nuclei cm -3 ;

λ - постоянная распада радионуклида, с-1.λ - decay constant of the radionuclide, s -1 .

Анализ математической модели позволяет заключить, что заявляемый способ дает возможность генерировать чистый ксенон без примесей. Таким образом, в результате облучения йода J127 тепловыми нейтронами, и полного распада 128 53J получаем чистый газ ксенон 128 54Хе.Analysis of the mathematical model allows us to conclude that the proposed method makes it possible to generate pure xenon without impurities. Thus, as a result of irradiation of iodine J 127 with thermal neutrons, and the complete decay of 128 53 J, we obtain pure xenon gas 128 54 Xe.

При облучении чистого йода 127 53J в кристаллическом состоянии, отсутствуют токсические свойства выходного продукта - ксенона 128 54Хе. В несколько раз снижается энергоемкость технологического процесса, так как основное потребление электрической энергии при использовании предлагаемого способа затрачивается на поддержание заданного уровня мощности ядерного реактора. Упрощается и удешевляется реализация технологии производства ксенона 128 54Хе. Исключается необходимость использования специальных технологий очистки от примесей выходного продукта - ксенона 128 54Хе.When pure iodine 127 53 J is irradiated in the crystalline state, there are no toxic properties of the output product - xenon 128 54 Xe. The energy intensity of the technological process is reduced several times, since the main consumption of electrical energy when using the proposed method is spent on maintaining a given power level of a nuclear reactor. The implementation of the technology for the production of xenon 128 54 Xe becomes simpler and cheaper. Eliminates the need to use special technologies for purification from impurities of the output product - xenon 128 54 Xe.

Предлагаемый способ производства ксенона 128 54Хе, в отличие от существующих методов, наиболее приемлем и оправдан, так как не требует больших капиталовложений при реализации, достаточно прост и надежен в плане получения чистого ксенона 128 54Хе в промышленных масштабах.The proposed method for the production of xenon 128 54 Xe, in contrast to the existing methods, is the most acceptable and justified, since it does not require large investments in implementation, it is quite simple and reliable in terms of obtaining pure xenon 128 54 Xe on an industrial scale.

Следует учитывать, что в мире стратегическая роль использования ксенона в различных областях науки, техники и народного хозяйства непрерывно растет:It should be borne in mind that in the world the strategic role of xenon use in various fields of science, technology and the national economy is constantly growing:

- в газоразрядных лампах и импульсных источниках света;- in gas-discharge lamps and pulsed light sources;

- в лазерной технике и электрореактивных двигателях космических аппаратов (ионных и плазменных);- in laser technology and electric propulsion of spacecraft (ionic and plasma);

- в металлургии (фториды ксенона используют для пассировки металла);- in metallurgy (xenon fluorides are used for metal passivation);

- в медицине как анестетик и средство диагностики и т.д.- in medicine as an anesthetic and diagnostic tool, etc.

Кроме использования ксенона как анестетика при хирургических операциях, существует спрос на применение этого газа при обследованиях мозга. Ксенон сильно поглощает рентгеновское излучение и помогает найти места поражения.Besides the use of xenon as an anesthetic in surgical operations, there is a demand for the use of this gas in brain examinations. Xenon strongly absorbs X-rays and helps locate the affected area.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯCARRYING OUT THE INVENTION

В качестве примера реализации предложенного способа рассмотрим следующий вариант. Реализация целесообразна в активной зоне реактора с плотностью потока тепловых нейтронов ϕтн≥1⋅1015 н⋅см-2⋅с-1 (например, ИР-8).As an example of the implementation of the proposed method, consider the following option. Implementation is expedient in the reactor core with a thermal neutron flux density ϕ tn ≥1⋅10 15 n⋅cm -2 ⋅s -1 (for example, IR-8).

Активная зона реактора «ИР-8» состоит из 16 тепловыделяющих сборок (ТВС) типа ИРТ-ЗМ. Длина активной части ТВС 580 мм, содержание урана 235U - 90 грамм, а его обогащение - 90%.The core of the IR-8 reactor consists of 16 fuel assemblies (FA) of the IRT-3M type. The length of the active part of the fuel assembly is 580 mm, the content of uranium 235 U is 90 grams, and its enrichment is 90%.

Боковая поверхность активной зоны окружена слоями металлического бериллия толщиной 300 мм, причем внутренние слои сменные. Использование бериллия позволяет уменьшить объем активной зоны и получить в отражателе максимальную плотность нейтронов.The lateral surface of the core is surrounded by layers of metallic beryllium 300 mm thick, the inner layers being removable. The use of beryllium makes it possible to reduce the volume of the core and to obtain the maximum neutron density in the reflector.

Химически чистый, кристаллический йод 127 53J массой 10 кг помещают в герметичный сосуд из материала, не поглощающего нейтроны и химически нейтрального к йоду 127 53J и ксенону 128 54Хе (например, алюминий), оставляя малую часть объема свободным. Сосуд имеет герметично закрываемую крышку со штуцерным разъемным соединением для вакуумирования и подключения системы отвода газообразных продуктов распада йода 128 53J. Сосуд, оборудованный герметичной системой отвода газа, химически нейтральной в отношении йода 127 53J и ксенона 128 54Хе, вакуумируют и размещают в активной зоне ядерного реактора с максимальной плотностью потока тепловых нейтронов ϕтн≥1015 нейтр⋅см-2⋅с-1. Реактор выводят на мощность и облучают сосуд с кристаллическим йодом 127 53J в течение длительного времени, при облучении в поле тепловых нейтронов сосуд с кристаллическим йодом 127 53J (при необходимости) охлаждают до температуры не возгонки йода. Из контейнера непрерывно выкачивают газообразные продукты распада йода 128 53J.Chemically pure, crystalline iodine 127 53 J weighing 10 kg is placed in a sealed vessel made of a material that does not absorb neutrons and is chemically neutral to iodine 127 53 J and xenon 128 54 Xe (for example, aluminum), leaving a small part of the volume free. The vessel has a sealed cover with detachable connection choke for vacuum drainage system and connecting the product gas decay of iodine 128 53 J. vessel equipped with a sealed gas discharge system, chemically neutral in relation to iodine 127 53 J 54 128 and xenon Xe, evacuated and placed in an active the zone of a nuclear reactor with a maximum thermal neutron flux density ϕ tn ≥10 15 neutrcm -2 ⋅s -1 . The reactor is brought to power and the vessel with crystalline iodine 127 53 J is irradiated for a long time; when irradiated in the field of thermal neutrons, the vessel with crystalline iodine 127 53 J (if necessary) is cooled to the temperature of no sublimation of iodine. Gaseous decomposition products of iodine 128 53 J are continuously pumped out of the container.

В процессе облучения йода 127 53J в потоке тепловых нейтронов образуется йод 128 53J который является β-активным радионуклидом с периодом полураспада 25 мин. В процессе β-распада йода 128 53J образуется химически чистый газ ксенон 128 54Хе по схеме (1). За время облучения 24 ч, при плотности потока тепловых нейтронов ϕтн≥1015 нейтр⋅см-2⋅с-1, образуется 6,4 грамма 128 54Хе объемом не менее 1100 см3.In the course of irradiation of iodine 127 53 J, iodine 128 53 J is formed in a flux of thermal neutrons, which is a β-active radionuclide with a half-life of 25 minutes. In the process of β-decay of iodine 128 53 J, chemically pure gas xenon 128 54 Xe is formed according to the scheme (1). During the irradiation time of 24 h, at a thermal neutron flux density ϕ tn ≥10 15 neutrcm -2 ⋅s -1 , 6.4 grams of 128 54 Xe with a volume of at least 1100 cm 3 are formed .

Предлагаемая ядерная технология получения чистого ксенона 128 54Хе из чистого йода 127 53J отличается экологической чистотой, простотой реализации (по сравнению с существующими в данный момент технологиями), отсутствием специальной системы очистки и не требует привлечения крупных капиталовложений.The proposed nuclear technology for producing pure xenon 128 54 Xe from pure iodine 127 53 J is distinguished by its environmental friendliness, ease of implementation (in comparison with currently existing technologies), the absence of a special purification system and does not require large investments.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Легасов В.Α., Соколов В.Б. Ксенон // Химическая энциклопедия: в 5 т.1. Legasov V.Y., Sokolov V. B. Xenon // Chemical encyclopedia: in 5 volumes.

2. И.Л. Кнунянц (гл. ред.). - М.: Советская энциклопедия, 1990. - Т.; Даффа - Меди. - С.548 - 549. - 671 с. - 100 000 экз. - ISBN 5-85270-035-5.2. I.L. Knunyants (chief editor). - M .: Soviet encyclopedia, 1990. - T .; Duffa - Medi. - p. 548 - 549 .-- p. 671. - 100,000 copies - ISBN 5-85270-035-5.

3. Головко Г.А., Ручкин А.В. Разделение воздуха. Л., 1982.3. Golovko G.A., Ruchkin A.V. Air separation. L., 1982.

4. Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Каграманов Г.Г. Мембранное разделение газов. М.: Химия, 1991.4. Dytnersky Yu.I., Brykov V.P., Kagramanov G.G. Membrane gas separation. Moscow: Chemistry, 1991.

Claims (10)

Способ получения ксенона 128 54Хе из чистого йода 127 53J, основанный на ядерной технологии, отличающийся тем, чтоA method for producing xenon 128 54 Xe from pure iodine 127 53 J, based on nuclear technology, characterized in that химически чистый кристаллический йод J127 помещают в сосуд из материала, не поглощающего нейтроны и химически нейтрального к йоду 127 53J и ксенону 128 54Хе, оставляя малую часть объема свободным;chemically pure crystalline iodine J 127 is placed in a vessel made of a material that does not absorb neutrons and is chemically neutral to iodine 127 53 J and xenon 128 54 Xe, leaving a small part of the volume free; сосуд, оборудованный системой отвода газа, химически нейтральной в отношении йода 127 53J и ксенона 128 54Хе, вакуумируют и размещают в тепловой колонне ядерного реактора с плотностью потока тепловых нейтронов не менее ϕтн≥1013 н⋅см-2⋅с-1;a vessel equipped with a gas exhaust system, chemically neutral with respect to iodine 127 53 J and xenon 128 54 Xe, is evacuated and placed in the thermal column of a nuclear reactor with a thermal neutron flux density of at least ϕ tn ≥10 13 n⋅cm -2 ⋅s -1 ; в ходе облучения в поле тепловых нейтронов сосуд с кристаллическим йодом 127 53J охлаждают до температуры не возгонки йода, из контейнера непрерывно выкачивают газообразные продукты распада йода 128 53J и направляют на выдержку;during irradiation in the field of thermal neutrons, the vessel with crystalline iodine 127 53 J is cooled to the temperature of no sublimation of iodine, the gaseous decomposition products of iodine 128 53 J are continuously pumped out of the container and sent for holding; устройство для осуществления заявленного способа состоит из герметичного контейнера из материала, не поглощающего нейтроны и химически нейтрального к йоду 127 53J и ксенону 128 54Хе;a device for implementing the claimed method consists of a sealed container made of a material that does not absorb neutrons and is chemically neutral to iodine 127 53 J and xenon 128 54 Xe; контейнер имеет герметично закрываемую крышку с разъемом для вакуумирования и подключения системы отвода газообразных продуктов распада 128 53J;the container has a hermetically sealed lid with a connector for evacuation and connection of the system for removing gaseous decomposition products 128 53 J; контейнер с кристаллическим йодом 127 53J размещают в тепловой колонне ядерного реактора с максимальной плотностью потока тепловых нейтронов;the container with crystalline iodine 127 53 J is placed in the thermal column of a nuclear reactor with a maximum thermal neutron flux density; в процессе облучения в потоке тепловых нейтронов происходит активация йода 127 53J и распад йода 128 53J с получением ксенона 128 54Хе по известной физической модели:In the course of irradiation in a flux of thermal neutrons, iodine 127 53 J is activated and iodine 128 53 J decays to produce xenon 128 54 Xe according to the well-known physical model:
Figure 00000005
Figure 00000005
где: 127 53J - природный йод (исходное сырье - ядро-мишень); 1 0n - нейтрон тепловой энергии; En - энергия нейтрона, при которой возможно протекание реакции, эВ; 128 53J - радиоактивный йод, претерпевающий бета-распад; -β- - ионизирующая частица, испускаемая радиоактивным йодом; 128 54Хе - ксенон-продукт распада радиоактивного йода.where: 127 53 J - natural iodine (feedstock - target nucleus); 1 0 n - thermal energy neutron; E n is the neutron energy at which the reaction is possible, eV; 128 53 J - radioactive iodine undergoing beta decay; -β - - an ionizing particle emitted by radioactive iodine; 128 54 Xe - xenon-decay product of radioactive iodine.
RU2020131215A 2020-09-21 2020-09-21 Method of producing xenon 128 54xe from pure iodine 127 53j RU2741315C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131215A RU2741315C1 (en) 2020-09-21 2020-09-21 Method of producing xenon 128 54xe from pure iodine 127 53j

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020131215A RU2741315C1 (en) 2020-09-21 2020-09-21 Method of producing xenon 128 54xe from pure iodine 127 53j

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2741315C1 true RU2741315C1 (en) 2021-01-25

Family

ID=74213375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020131215A RU2741315C1 (en) 2020-09-21 2020-09-21 Method of producing xenon 128 54xe from pure iodine 127 53j

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2741315C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2702591A1 (en) * 1993-01-18 1994-09-16 Eremeev Igor P A method of transmutation of isotopes
RU2000133305A (en) * 1998-05-26 2002-12-10 Линде Газ Акциенгезельшафт METHOD FOR PRODUCING XENON
UA57922U (en) * 2009-06-04 2011-03-25 Севастопольский Национальный Университет Ядерной Энергии И Промышленности Process for the preparation of xenon xe128 from pure iodine j127
RU2449946C1 (en) * 2010-12-29 2012-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing xenon
RU2466086C2 (en) * 2010-02-16 2012-11-10 Владимир Петрович Сметанников Method of producing xenon concentrate from natural combustible gas, products of its treatment including man-caused off gases and device to this end (versions)
RU2480688C2 (en) * 2011-07-06 2013-04-27 Виталий Леонидович Бондаренко Method for obtaining xenon concentrate from xenon-containing oxygen, and plant for its implementation
RU190469U1 (en) * 2018-12-26 2019-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) TARGET DEVICE FOR THE IRRADIATED SUBSTANCE
US20200027618A1 (en) * 2018-07-16 2020-01-23 BWXT Isotope Technology Group, Inc. Target irradiation systems for the production of radioisotopes
EP3475954B1 (en) * 2016-06-28 2020-06-10 Institut National Des Radioéléments Method for producing an iodine radioisotopes fraction, in particular of i-131, iodine radioisotopes fraction, in particular of i-131

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2702591A1 (en) * 1993-01-18 1994-09-16 Eremeev Igor P A method of transmutation of isotopes
RU2000133305A (en) * 1998-05-26 2002-12-10 Линде Газ Акциенгезельшафт METHOD FOR PRODUCING XENON
UA57922U (en) * 2009-06-04 2011-03-25 Севастопольский Национальный Университет Ядерной Энергии И Промышленности Process for the preparation of xenon xe128 from pure iodine j127
RU2466086C2 (en) * 2010-02-16 2012-11-10 Владимир Петрович Сметанников Method of producing xenon concentrate from natural combustible gas, products of its treatment including man-caused off gases and device to this end (versions)
RU2449946C1 (en) * 2010-12-29 2012-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing xenon
RU2480688C2 (en) * 2011-07-06 2013-04-27 Виталий Леонидович Бондаренко Method for obtaining xenon concentrate from xenon-containing oxygen, and plant for its implementation
EP3475954B1 (en) * 2016-06-28 2020-06-10 Institut National Des Radioéléments Method for producing an iodine radioisotopes fraction, in particular of i-131, iodine radioisotopes fraction, in particular of i-131
US20200027618A1 (en) * 2018-07-16 2020-01-23 BWXT Isotope Technology Group, Inc. Target irradiation systems for the production of radioisotopes
RU190469U1 (en) * 2018-12-26 2019-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) TARGET DEVICE FOR THE IRRADIATED SUBSTANCE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hochanadel Photolysis of dilute hydrogen peroxide solution in the presence of dissolved hydrogen and oxygen: evidence relating to the nature of the hydroxyl radical and the hydrogen atom produced in the radiolysis of water
Dainton et al. The primary radical yield in water. A comparison of the photolysis and radiolysis of solutions of hydrogen peroxide
US20130336870A1 (en) Advanced Tritium System for Separation of Tritium from Radioactive Wastes and Reactor Water in Light Water Systems
Austin et al. A batch process for the production of 13N-labelled nitrogen gas
RU2741315C1 (en) Method of producing xenon 128 54xe from pure iodine 127 53j
Tilbury et al. Fluorine-18 production for medical use by helium-3 bombardment of water
Mahlman et al. Hydrogen Yields in Aqueous Sodium Nitrate Solution by Cobalt‐60 Gamma‐Ray Radiation
Anderson et al. HYDROGEN YIELDS IN THE RADIOLYSIS OF AQUEOUS HYDROGEN PEROXIDE1
US3981769A (en) Process for preparing fluorine-18
KR20200107723A (en) Purification method for tritium-containing raw water and purification device therefor
NL2011311B1 (en) Extracting method of radioactive 99Mo from low-enriched uranium target.
Rook et al. Chemical etching procedure used to remove surface oxygen contamination in charged-particle activation analysis
Buckingham et al. Nitrogen-13 solutions for research studies in pulmonary physiology
US5345477A (en) Device and process for the production of nitrogen-13 ammonium ions using a high pressure target containing a dilute solution of ethanol in water
JP6636478B2 (en) Radioactive cesium processing system and radioactive cesium processing method
Tanase et al. Test Production of Tritium in 3 TBq Level from Neutron-Irradiated 6Li-AL Alloy Targets
Alekseev et al. Development of a heavy water detritiation plant for PIK reactor
RU2212074C2 (en) Method for carbon extraction from neutron- irradiated graphite
Capellos et al. Pulse radiolysis and. gamma.-radiolysis of alkyl iodides and their mixtures
JP2004045254A (en) Nuclide conversion method
RU2054718C1 (en) Method for producing flaw-detection gamma-radiation source
GB2098974A (en) Iodine removal from a gas phase
RU2106032C1 (en) Carbon isotope production process
JP2569357B2 (en) Method for removing radioactive europium from radioactive gadolinium solution
Ando et al. Effects of additives and electrolytic treatment to remove tritium from contaminated water