WO2017116274A1 - Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока - Google Patents
Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока Download PDFInfo
- Publication number
- WO2017116274A1 WO2017116274A1 PCT/RU2015/000966 RU2015000966W WO2017116274A1 WO 2017116274 A1 WO2017116274 A1 WO 2017116274A1 RU 2015000966 W RU2015000966 W RU 2015000966W WO 2017116274 A1 WO2017116274 A1 WO 2017116274A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- nickel
- current sources
- producing
- target
- enriched
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G4/00—Radioactive sources
- G21G4/04—Radioactive sources other than neutron sources
Definitions
- the invention relates to the field of production of radioactive isotopes, and more particularly to a technology for producing a radioactive isotope nickel-63 used in the production of beta-voltaic current sources.
- a known method of producing radionuclide nickel-63 including obtaining enriched in nickel-62 nickel target with a nickel-64 content not exceeding 2%, irradiating the target in the reactor and subsequent enrichment of the irradiated product with nickel-63, in which the nickel-64 isotope is extracted from irradiated product (see RF patent N ° 2 313 149, G 21 G1 / 06).
- the known method is carried out in the following sequence.
- Nickel of the natural isotopic composition in the form of nickel tetrafluorophosphine - Ni (PF 3 ) 4 is sent for isotopic enrichment.
- the enrichment process is carried out so that the nickel-64 content is not more than 2%.
- This limitation allows nickel enrichment up to 50% or more, but the main isotopic impurity is lighter than nickel-62 isotopes.
- Nickel-enriched nickel-62 tetrafluorophosphine nickel is converted into metal and sent for irradiation in the reactor. After 2 years of irradiation, 6.4% of nickel-63 is accumulated, and the nickel content increases to 1.5% due to the burning of nickel-63.
- Irradiated metallic nickel is converted to nickel tetrafluorophosphine and sent for enrichment.
- the enrichment of Nickel-63 is carried out in the heavy fraction, and Nickel-64 is extracted from the irradiated material. It is the low nickel-64 content that allows the enrichment of nickel-63 to reach 50% or more.
- Nickel tetrafluorophosphine is converted to metallic form and used, for example, in beta-voltaic current sources.
- the remaining light fraction contains nickel-62, residues of nickel-63 and no nickel-64. This product can be returned to the reactor for irradiation.
- the disadvantages of this method include the fact that the extraction of the Nickel-64 isotope when implementing the known method is carried out twice, with enriching the nickel target before irradiation with a limitation of nickel-64 content of not more than 2%, and when enriching the irradiated product with nickel-63, when the nickel-64 isotope is extracted from the irradiated product.
- the process of isotope separation, carried out on high-speed centrifuges, is expensive, therefore, with the large-scale production of nickel - 63 for use in beta-voltaic batteries, the cost of its production can be of decisive importance.
- beta-voltaic current sources allow to obtain their service life of more than 30 years.
- the industrial production of beta-voltaic current sources can be cost-effective only when they are mass-produced for specific products in the aerospace industry, instrumentation, etc. Therefore, it is most advisable to produce beta-voltaic batteries with a service life corresponding to the service life of the products. Based on this, the most efficient nickel-63 enrichment rate should be determined, allowing, taking into account its half-life of 100 years, to preserve the characteristics of beta-voltaic batteries at the end of the specified service life.
- the problem to which the invention is directed is to enable large-scale cost-effective production of nickel-63 for the production of beta-voltaic batteries.
- the proposed method which includes obtaining nickel-62 nickel target from the original nickel, irradiating the target in the reactor and then enriching the irradiated product with nickel-63, upon receipt of the nickel-62 nickel-rich nickel target, the nickel content is 64 is more than 2%, and the enrichment of the irradiated product with nickel-63 is carried out until it reaches 75% or more in the enriched product.
- Ni 64 ( 0 p ! ⁇ ) Ni 65 receive the nickel isotope - 65 with a half-life of 2, 57 hours.
- the resulting copper - 65 is separated chemical methods used in radiochemical industries, for example, sorption on ion-exchange resins, carried out between dissolving an irradiated nickel target and converting it into nickel tetrafluorophosphine for subsequent enrichment of the irradiated product with nickel-63, which reduces the duration of the separation of isotopes of the initial nickel and, accordingly, the cost of the final product - nickel-63.
- the enrichment of the irradiated product with nickel-63 until it reaches 75% or more in the enriched product allows to maintain the characteristics of beta-voltaic current sources during their specified service life and to reduce the duration of nickel isotope separation and to carry out separation without taking into account the percentage of nickel isotopes - 62 and nickel - 64 in the product after enrichment.
- the proposed method is carried out in the following sequence.
- Nickel of the natural isotopic composition in the form of nickel tetrafluorophosphine - Ni (PF 3 ) 4 is sent for isotopic enrichment.
- the enrichment process is carried out on nickel-62, while the content of nickel-64 is more than 2%.
- Nickel-enriched nickel-62 tetrafluorophosphine nickel is converted into metal and sent for irradiation in the reactor. After 2 years of irradiation in the target, nickel-63 accumulates due to neutron capture by nuclei of nickel atoms - 62.
- the -64 nickel content in the irradiated target decreases to a greater extent due to its burning in the reactor upon irradiation with the formation of a short-lived nickel isotope 65, than its increase due to the burning out of nickel-63 formed during neutron irradiation.
- Irradiated metallic nickel is dissolved, it is purified from nickel decomposition products by 65 chemical methods, for example by sorption, and then transferred to nickel tetrafluorophosphine and sent for enrichment.
- the irradiated product is enriched in nickel-63 until it reaches a content of 75% or more in the enriched product, which ensures that the characteristics of the beta-voltaic current sources are maintained for the duration of their service life.
- Nickel tetrafluorophosphine is converted into a metal form and used for the production of beta-voltaic current sources. s
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а более конкретно к технологии получения радиоактивного изотопа никель - 63, используемого в производстве бета-вольтаических источников тока. Способ получения радионуклида никель - 63 для бета-вольтаических источников тока включает в себя получение из исходного никеля обогащенной по никелю - 62 никелевой мишени с содержанием никеля - 64 более 2%, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю - 63 до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте.
Description
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА НИКЕЛЬ-63 ДЛЯ БЕТА- ВОЛЬТ АИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а более конкретно к технологии получения радиоактивного изотопа никель-63, используемого в производстве бета-вольтаических источников тока.
Известен способ получения радионуклида никель-63, включающий получение обогащенной по никелю-62 никелевой мишени с содержанием никеля- 64, не превосходящим 2%, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю-63, при котором изотоп никель-64 извлекают из облученного продукта (см. патент РФ N° 2 313 149, G 21 G1/06).
Известный способ осуществляют в следующей последовательности.
Никель природного изотопного состава в форме тетрафторфосфина никеля - Ni(PF3)4 направляют на изотопное обогащение. Процесс обогащения осуществляют так, чтобы содержание никеля-64 было не более 2%. Это ограничение допускает обогащение никеля до 50% и более, но основной изотопной примесью являются более легкие, чем никель-62 изотопы. Обогащенный по никелю-62 тетрафторфосфин никеля переводят в металл и направляют на облучение в реакторе. После 2-летнего облучения накапливается 6,4% никеля-63, а содержание никеля возрастает до 1,5% за счет выгорания никеля-63. Облученный металлический никель переводят в тетрафторфосфин никеля и направляют на обогащение. Обогащение никеля-63 осуществляют в тяжелую фракцию, и при этом никель-64 извлекается из облученного материала. Именно невысокое содержание никеля-64 позволяет достигать обогащения никеля-63 до 50% и более. Тетрафторфосфин никеля переводят в металлическую форму и используют, например, в бета-вольтаических источниках тока. В остающейся легкой фракции содержится никель-62, остатки никеля-63 и нет никеля-64. Этот продукт может быть вновь направлен в реактор на облучение.
К недостаткам известного способа относится то, что извлечение изотопа никель-64 при реализации известного способа осуществляется дважды, при
обогащении никелевой мишени до облучения с ограничением содержания никеля- 64 не более 2% , и при обогащении облученного продукта по никелю-63, когда изотоп никель-64 извлекают из облученного продукта. Процесс разделения изотопов, осуществляемый на высокоскоростных центрифугах, дорогостоящий, поэтому при крупномасштабном производстве никеля - 63 для использования в бета-вольтаических батареях стоимость его получения может иметь определяющее значение.
Использование никеля-63, полученного известным способом, в бета- вольтаических источниках тока позволяет получить их срок службы более 30 лет. Промышленное производство бета-вольтаических источников тока может быть рентабельным только при их серийном производстве для конкретных изделий в аэрокосмической отрасли, приборостроении и т.п. Поэтому наиболее целесообразно изготавливать бета-вольтаические батареи со сроком службы, соответствующим сроку службы изделий. Исходя из этого, и должна определяться наиболее эффективная степень обогащения по никелю-63, позволяющая с учетом его периода полураспада 100 лет сохранить характеристики бета-вольтаических батарей в конце установленного срока службы.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение возможности крупномасштабного рентабельного производства никеля-63 для производства бета-вольтаических батарей.
Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе, включающем получение из исходного никеля обогащенной по никелю - 62 никелевой мишени, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю-63, при получении из исходного никеля обогащенной по никелю - 62 никелевой мишени содержание никеля-64 составляет более 2%, а обогащение облученного продукта по никелю-63 осуществляют до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте.
Получение обогащенной по никелю - 62 никелевой мишени с содержанием никеля-64 более 2%, позволяет при последующем облучении мишени в реакторе за счет реакции радиационного захвата никелем-64 нейтронов и испускания γ- квантов (Ni 64 (0п! γ) Ni65 ) получать изотоп никель - 65 с периодом полураспада 2, 57 часа. При этом, при распаде никеля - 65 образующуюся медь - 65 отделяют
применяемыми в радиохимических производствах химическими способами, например сорбцией на ионообменных смолах, осуществляемой между растворением облученной никелевой мишени и ее переводом в тетрафторфосфин никеля для последующего обогащения облученного продукта по никелю-63, что позволяет сократить продолжительность разделения изотопов исходного никеля, а соответственно и стоимость конечного продукта - никеля-63.
Обогащение облученного продукта по никелю-63 до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте позволяет обеспечить сохранение характеристик бета-вольтаических источников тока в течение установленнного для них срока службы и сократить продолжительность разделения изотопов никеля и осуществлять разделение без учета процентного соотношения изотопов никеля - 62 и никеля - 64 в продукте после обогащения.
Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.
Никель природного изотопного состава в форме тетрафторфосфина никеля - Ni(PF3)4 направляют на изотопное обогащение. Процесс обогащения осуществляют по никелю-62, при этом содержание никеля-64 составляет более 2%. Обогащенный по никелю-62 тетрафторфосфин никеля переводят в металл и направляют на облучение в реакторе. После 2-летнего облучения в мишени происходит накопление никеля-63 за счет захвата нейтронов ядрами атомов никеля - 62. При этом, содержание никеля -64 в облучаемой мишени в большей степени уменьшается за счет его выгорания в реакторе при облучении с образованием короткоживущего изотопа никель-65, чем его увеличение за счет выгорания образующегося при облучении нейтронами никеля-63. Облученный металлический никель растворяют, проводят его очистку от продуктов распада никеля - 65 химическими способами, например сорбцией, а затем переводят в тетрафторфосфин никеля и направляют на обогащение. Обогащение облученного продукта по никелю-63 осуществляют до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте, обеспечивающего сохранение характеристик бета- вольтаических источников тока в течение установленнного для них срока службы. Тетрафторфосфин никеля переводят в металлическую форму и используют для производства бета-вольтаических источников тока. з
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения радионуклида никель - 63 для бета-вольтаических источников тока, включающий получение из исходного никеля обогащенной по никелю - 62 никелевой мишени, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю-63, отличающийся тем, что при получении из исходного никеля обогащенной по никелю - 62 никелевой мишени содержание никеля-64 составляет более 2%, а обогащение облученного продукта по никелю-63 осуществляют до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000966 WO2017116274A1 (ru) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000966 WO2017116274A1 (ru) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2017116274A1 true WO2017116274A1 (ru) | 2017-07-06 |
Family
ID=59224984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2015/000966 WO2017116274A1 (ru) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2017116274A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3671762A4 (en) * | 2017-08-14 | 2021-07-21 | Federal State Unitary Enterprise "Mining And Chemical Combine" FSUE"MCC" | METHOD OF MANUFACTURING THE RADIONUCLIDE NICKEL 63 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2313149C1 (ru) * | 2006-06-20 | 2007-12-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Способ получения радионуклида никель-63 |
| RU2561378C1 (ru) * | 2014-09-19 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ получения радионуклида никель-63 |
| RU2569543C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока |
-
2015
- 2015-12-31 WO PCT/RU2015/000966 patent/WO2017116274A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2313149C1 (ru) * | 2006-06-20 | 2007-12-20 | Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" | Способ получения радионуклида никель-63 |
| RU2569543C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2015-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока |
| RU2561378C1 (ru) * | 2014-09-19 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ получения радионуклида никель-63 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3671762A4 (en) * | 2017-08-14 | 2021-07-21 | Federal State Unitary Enterprise "Mining And Chemical Combine" FSUE"MCC" | METHOD OF MANUFACTURING THE RADIONUCLIDE NICKEL 63 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2569543C1 (ru) | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока | |
| WO2011156446A3 (en) | Methods and apparatus for selective gaseous extraction of molybdenum-99 and other fission product radioisotopes | |
| RU2313149C1 (ru) | Способ получения радионуклида никель-63 | |
| JP6802902B2 (ja) | ニッケル−６３放射性核種の製造方法 | |
| US20150332799A1 (en) | Methods and apparatus for the production of isotopes | |
| Jeffery et al. | Routine production of copper-64 using 11.7 MeV protons | |
| US20110272272A1 (en) | Method of producing molybdenum-99 | |
| WO2017116274A1 (ru) | Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока | |
| RU2629014C2 (ru) | Способ получения радионуклида никель-63 | |
| Thoennessen | 2014 update of the discoveries of nuclides | |
| Ahmad et al. | Molybdenum-99 (99Mo): Past, Present and Future” | |
| RU2748573C1 (ru) | Способ получения радионуклида никель-63 | |
| RU2317607C1 (ru) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ Th-228 И Ra-224 ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ПРЕПАРАТА НА ОСНОВЕ РАДИОНУКЛИДОВ Bi-212 | |
| Chetham-Strode et al. | THE NEW ISOTOPE EINSTEINIUM-248 | |
| CN113470843A (zh) | 生产放射性同位素的方法 | |
| CN110335697B (zh) | 一种高丰度98Tc的制备方法 | |
| RU2561378C1 (ru) | Способ получения радионуклида никель-63 | |
| CN104357687B (zh) | 一种高丰度93Zr的制备方法 | |
| JP6106892B2 (ja) | 放射性廃棄物の処理方法 | |
| US2741627A (en) | Production of curium 243 | |
| US9842664B2 (en) | Recovering and recycling uranium used for production of molybdenum-99 | |
| US9793023B2 (en) | Recovery of uranium from an irradiated solid target after removal of molybdenum-99 produced from the irradiated target | |
| Kikunaga et al. | Search for α-decay of 229mTh produced from 229Ac β-decay following 232Th (γ, p 2 n) reaction | |
| KR20220069956A (ko) | 동위원소 생성을 위한 방법 및 시스템 | |
| RU2688196C9 (ru) | Способ получения радиоизотопа молибден-99 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15912151 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15912151 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |