WO2019035736A1 - Способ получения радионуклида никель-63 - Google Patents

Способ получения радионуклида никель-63 Download PDF

Info

Publication number
WO2019035736A1
WO2019035736A1 PCT/RU2018/000258 RU2018000258W WO2019035736A1 WO 2019035736 A1 WO2019035736 A1 WO 2019035736A1 RU 2018000258 W RU2018000258 W RU 2018000258W WO 2019035736 A1 WO2019035736 A1 WO 2019035736A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nickel
target
content
radionuclide
enriched
Prior art date
Application number
PCT/RU2018/000258
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Пётр Михайлович ГАВРИЛОВ
Игорь Александрович МЕРКУЛОВ
Вячеслав Анатольевич ДУДУКИН
Дмитрий Витальевич ДРУЗЬ
Андрей Викторович ОБЕДИН
Борис Николаевич БАРАКОВ
Андрей Петрович КОЗЛОВСКИЙ
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Горно- Химический Комбинат" (Фгуп "Гхк")
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Горно- Химический Комбинат" (Фгуп "Гхк") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Горно- Химический Комбинат" (Фгуп "Гхк")
Priority to EP18836226.3A priority Critical patent/EP3671762A4/en
Priority to JP2019505382A priority patent/JP6802902B2/ja
Publication of WO2019035736A1 publication Critical patent/WO2019035736A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/02—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes in nuclear reactors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/06—Arrangements 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
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/001—Recovery of specific isotopes from irradiated targets
    • G21G2001/0094—Other isotopes not provided for in the groups listed above

Definitions

  • the invention relates to the field of production of radioactive isotopes, and more specifically to the technology of production of the radioactive isotope Nickel-63, mainly for use in beta-voltaic current sources.
  • a known method for producing a nickel-63 radionuclide for beta-voltaic current sources includes obtaining a nickel-enriched nickel-62 nickel target with a nickel-64 content of more than 2% from the initial nickel, irradiating the target in the reactor and subsequent enrichment of the irradiated product through nickel-63 until reaching their content is 75% or more in the enriched product (see RF Patent JVS 2,569,543, G 21 G1 / 00).
  • 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 to the isotopic enrichment.
  • the enrichment process is carried out on Nickel-62, while the content of Nickel-64 may be more than 2%.
  • Nickel-enriched tetrafluorophosphine nickel is converted to metal and sent to irradiation in a reactor. After 2 years of irradiation, nickel-63 accumulates in the target due to neutron capture by the nuclei of nickel atoms — 62 65 with a half-life of 2, 57 hours, than its increase due to the burning out of nickel-63 produced by neutron irradiation.
  • the irradiated metallic nickel is dissolved, it is cleaned from nickel-65 decay products, 65 sobami, e.g. by sorption and then transferred to tetraftorfosfin nickel and directed to refining. Enrichment of the irradiated product for Nickel-63 is carried out until it reaches a content of 75% or more in the enriched product, ensuring the preservation of the characteristics of beta-voltaic current sources during the service life established for them.
  • Obtaining a nickel-63 radionuclide on an industrial scale is possible by irradiating a nickel target installed in a cell of an industrial reactor instead of a fuel assembly (FAS).
  • a nickel target installed in a cell of an industrial reactor instead of a fuel assembly (FAS).
  • FAS fuel assembly
  • RBMK-1000 can be placed nickel mass comparable to the weight of fuel assemblies, amounting to about 200 kg.
  • the disadvantages of this method are that when loading a nickel target with a nickel-64 content of more than 2% into the reactor for irradiation, the cell volume of the reactor is not used efficiently, resulting in a reduction in the amount of nickel-63 radionuclide produced.
  • a method of producing a nickel-63 radionuclide which includes obtaining a nickel-enriched nickel-62 target with a nickel-64 content not exceeding 2%, irradiating the target in the reactor and subsequent enrichment of the irradiated nickel-63 product, 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 to the isotopic enrichment.
  • the enrichment process is carried out so that the Nickel-64 content is not more than 2%. This restriction allows the enrichment of nickel to 50% or more, but the main isotopic impurity is lighter than nickel-62 isotopes.
  • Nickel-enriched tetrafluorophosphine nickel is converted to metal and sent to irradiation in a reactor. In the known method it is recommended to use for irradiation not highly enriched nickel, but nickel of an average enrichment of 50-80%.
  • nickel-63 After 2 years of irradiation, 6.4% of nickel-63 accumulates, and the nickel -64 content increases to 1.5% due to burnout of nickel-63. Irradiated nickel metal is transferred to nickel tetrafluorophosphine and sent for enrichment. Enrichment of the nickel-63 radionuclide is carried out in a heavy fraction, and at the same time nickel-64 is extracted from the irradiated material. Enriched heavy the nickel tetraphosphine fraction is converted into a metallic form and is used, for example, in beta-voltaic current sources. The remaining light fraction contains nickel-60, 61, and 62, nickel-63 residues, and virtually no nickel-64. This product may be re-directed to the reactor for irradiation.
  • the known method is chosen by the applicant as a prototype.
  • the disadvantages of this method include the fact that during primary loading of secondary enrichment nickel into the reactor for irradiation and secondary loading of the remaining light fraction containing more than 20% nickel - 60 and nickel 61, the cell volume of the reactor is not used efficiently, resulting in a reduction in the amount of radioisotope produced nickel-63 and its production becomes unprofitable.
  • Nickel-64 from the irradiated material leads to additional costs and losses of the Nickel-63 radionuclide, part of which will be distilled off together with the recovered Nickel-64.
  • the task to be solved by the invention is to ensure the possibility of large-scale profitable production of the nickel-63 radionuclide, in particular, for the production of beta-voltaic current sources.
  • the technical result consists in the most complete loading of the reactor cell with a nickel-62 isotope and an increase in the amount of nickel-63 radionuclide produced.
  • a known method for producing a nickel-63 radionuclide including obtaining a nickel-enriched nickel-62 nickel target from the initial nickel, irradiating the target in the reactor, enriching the irradiated product and returning the light fraction to the irradiation reactor, for manufacturing the primary nickel target Nickel-enriched nickel-62 enriched to a content of 98% or more.
  • the enrichment of the irradiated product is carried out in a light fraction of Nickel-62 to achieve their content of 98% or more.
  • the initial nickel enriched in nickel-62 is added to the light fraction nickel until it reaches a content of 98% or more, and is used to make a secondary nickel target.
  • the remaining heavy fraction is transferred to the metal and used for the manufacture of beta-radiation sources, in particular for beta-voltaic current sources.
  • the solution of the irradiated nickel target is subjected to radiochemical purification from copper-65 and gamma-active isotopes: iron-59, cobalt-60 and other radioactive impurities.
  • the use of the initial nickel enriched in nickel-62 with its content of 98% or more for the production of the primary nickel target allows to ensure the most complete loading of the reactor cell with the nickel-62 isotope and to obtain, after irradiation, the maximum possible nickel-63 radionuclide content in the irradiated target.
  • the use of the original nickel with such enrichment allows for the subsequent enrichment of the irradiated product into the light fraction to obtain in the remaining heavy fraction the content of the nickel-63 radionuclide of more than 75%.
  • the enrichment of the irradiated product into the light fraction of nickel-62 until it reaches a content of 98% or more allows the enrichment process to be carried out at a smaller number of separation production stages as compared to the enrichment into the heavy fraction due to the high content of nickel-62 in the irradiated product and, thus, reduce enrichment costs.
  • the remaining heavy fraction is 7-8% of the irradiated product and contains the radionuclide Nickel-63, Nickel-64 and partially not separated Nickel-62, and the content of the radionuclide Nickel-63 in it is more than 75%, which allows you to use the heavy fraction for the manufacture of the source beta radiation without nickel-64 extraction.
  • Adding nickel-62 in the light fraction of the initial nickel enriched in the nickel-62 isotope to a content of 98% or more, and using them to make a secondary nickel target allows you to increase the amount of the nickel-62 isotope to make a secondary target provide the most complete isotope cell loading Nickel-62 and obtain, after irradiation, the maximum possible content of nickel-63 radionuclide in the irradiated target.
  • the nickel-64 content will be determined only by its content in the 7-8% enriched nickel source added and the nickel-63 burnout upon irradiation.
  • the content of the nickel-63 radionuclide will be more than 75%.
  • the nickel radionuclide content -63 will be in the range of 75 -85%, depending on the volume of added nickel-enriched nickel-62.
  • the proposed method is carried out in the following sequence.
  • Nickel-62 with its content of 98% or more metallic nickel is directed to irradiation in the reactor.
  • the nickel-63 radionuclide accumulates in the nickel target due to the capture of neutrons by the nuclei of nickel atoms - 62.
  • 6.4% of the nickel-63 radionuclide accumulates, and the nickel content -64 increases slightly due to the burning of the nickel-63 radionuclide under irradiation.
  • the irradiated metallic nickel is dissolved and subjected to radiochemical purification from copper-65 and gamma-active isotopes, in particular iron-59, cobalt-60, and others. After deposition from the solution, the irradiated nickel is transferred to nickel tetrafluorophosphine and sent for enrichment.
  • the enrichment of the irradiated product is carried out on Nickel-62 into the light fraction until its content reaches 98%, while 92-93% of the irradiated product are removed into the light fraction, and 7-8% of the irradiated product remain in the heavy fraction.
  • the extracted light fraction contains nickel-62, light nickel isotopes and a partially non-separated radionuclide nickel-63 and virtually no nickel-64.
  • the heavy fraction nickel tetrafluorophosphine is transferred to the metal and used as a beta-radiation source, in particular, in beta-voltaic current sources, since the content of the nickel-63 radionuclide in the heavy fraction is more than 75%, which makes it possible to use it for the manufacture of a beta source -radiation without extraction of nickel-64.
  • the light fraction tetrafluorophosphine of nickel is also converted into metal, initial nickel is added, enriched in nickel-62 isotope until they reach a content of 98% or more, and are used to make secondary and subsequent nickel targets.
  • the content of nickel-64 isotope will decrease to the value of its content in the added enriched nickel.
  • a highly enriched target with a nickel isotope content indicated in row 2 of the table is in the research reactor of the Institute of Reactor Materials JSC.
  • the table shows the actual and calculated data of the implementation of the proposed method when using highly enriched in the isotope Nickel-62 with its content of 99.36% of the original Nickel.
  • Row 3 of the table shows the calculated data of AO “Institute of Reactor Materials” on the isotopic composition of the nickel target after its irradiation.
  • 6.4% of the nickel-63 radionuclide will accumulate in the target, and the nickel -64 content will increase due to the burnout of the nickel-63 radionuclide upon irradiation.
  • the enrichment of the irradiated product for Nickel-62 into the light fraction before reaching its content of 99.36% will reduce the content of Nickel-62 in the remaining heavy fraction and lead to an increase in the content of nickel-63 radionuclide in it to 86.5%.
  • the isotopic compositions of the light and the remaining heavy fraction are given in rows 4 and 5 of the table.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (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 включает в себя получение из исходного никеля никелевой мишени, обогащенной по никелю-62 до достижения им содержания 98% и более, облучение мишени в реакторе и обогащение облученного продукта в легкую фракцию. К легкой фракции добавляют исходный никель, обогащенный по изотопу никель-62 до достижения им содержания 98% и более, и используют их для изготовления вторичной никелевой мишени. Оставшуюся тяжелую фракцию переводят в металл и используют для изготовления источников бета-излучения, применяемых в бета-вольтаических источниках тока. После облучения раствор никелевой мишени подвергают радиохимической очистке от меди-65 и гамма-активных изотопов, в частности железа-59 и кобальта-60. Технический результат заключается в наиболее полной загрузке ячейки реактора изотопом никеля-62 и увеличении количества получаемого радионуклида никель-63.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА НИКЕЛЬ-63
Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а более конкретно к технологии получения радиоактивного изотопа никель-63, в основном для использования в бета-вольтаических источниках тока.
Известен способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока, включающий 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 (см. патент РФ JVS 2 569 543, G 21 G1/00).
Известный 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 может составлять 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 с периодом полураспада 2, 57 часа, чем его увеличение за счет выгорания образующегося при облучении нейтронами никеля- 63. Облученный металлический никель растворяют, проводят его очистку от продуктов распада никеля - 65, в частности медь-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.
Получение радионуклида никель-63 в промышленных масштабах возможно при облучении никелевой мишени, установленной в ячейку промышленного реактора вместо тепловыделяющей сборки (ТВС). Например, в ячейке реактора РБМК-1000 можно поместить никель массой, сопоставимой с массой ТВС, составляющей около 200кг.
Анализ затрат на получение в промышленных масштабах радионуклида никель-63 показал, что стоимость облучения обогащенной по никелю-62 никелевой мишени в течение 2-х лет в энергетическом промышленном реакторе, например в реакторе РБМК-1000, составит практически половину стоимости получения радионуклида никель-63 для компенсации снижения выработки электрической энергии занятой ячейкой реактора. Поэтому обеспечение рентабельного производства радионуклида никель-63 возможно только при максимально возможной загрузке ячейки реактора изотопом никель-62.
К недостаткам известного способа относится то, что при загрузке в реактор на облучение никелевой мишени с содержанием никеля-64 более 2%, объем ячейки реактора используется не эффективно, в результате чего сокращается количество получаемого радионуклида никель-63.
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. В известном способе рекомендуется использовать для облучения не высокообогащенный никель, а никель среднего обогащения 50-80%. После 2- летнего облучения накапливается 6,4% никеля-63, а содержание никеля -64 возрастает до 1,5% за счет выгорания никеля-63. Облученный металлический никель переводят в тетрафторфосфин никеля и направляют на обогащение. Обогащение радионуклида никель-63 осуществляют в тяжелую фракцию, и при этом никель-64 извлекается из облученного материала. Обогащенную тяжелую фракцию тетрафосфина никеля переводят в металлическую форму и используют, например, в бета-вольтаических источниках тока. В остающейся легкой фракции содержится никель-60, 61 и 62, остатки никеля-63 и практически нет никеля-64. Этот продукт может быть вновь направлен в реактор на облучение.
Известный способ выбран заявителем в качестве прототипа.
К недостаткам известного способа относится то, что при первичной загрузке в реактор на облучение никеля среднего обогащения и вторичной загрузке остающейся легкой фракции, содержащей более 20% никеля - 60 и никеля 61, объем ячейки реактора используется не эффективно, в результате чего сокращается количество получаемого радиоизотопа никель-63 и его производство становится нерентабельным.
Кроме того, извлечение никеля-64 из облученного материала приводит к дополнительным затратам и потерям радионуклида никель-63, часть которого будет отгоняться вместе с извлекаемым никелем-64.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение возможности крупномасштабного рентабельного производства радионуклида никель-63, в частности для производства бета- вольтаических источников тока.
Технический результат заключается в наиболее полной загрузке ячейки реактора изотопом никеля-62 и увеличении количества получаемого радионуклида никель-63.
Для получения указанного технического результата в известном способе получения радионуклида никель - 63, включающем получение из исходного никеля обогащенной по никелю - 62 никелевой мишени, облучение мишени в реакторе, обогащение облученного продукта и возвращение легкой фракции в реактор на облучение, для изготовления первичной никелевой мишени используют исходный никель, обогащенный по никелю-62 до достижения им содержания 98% и более. Обогащение облученного продукта осуществляют в легкую фракцию по никелю-62 до достижения им содержания 98% и более. К никелю легкой фракции добавляют исходный никель, обогащенный по никелю-62 до достижения им содержания 98% и более, и используют их для изготовления вторичной никелевой мишени.
з Оставшуюся тяжелую фракцию переводят в металл и используют для изготовления источников бета-излучения, в частности для бета-вольтаических источников тока.
В частном случае применения способа раствор облученной никелевой мишени подвергают радиохимической очистке от меди-65 и гамма- активных изотопов: железа-59, кобальта-60 и других радиоактивных примесей.
Использование для изготовления первичной никелевой мишени исходного никеля, обогащенного по никелю-62 с его содержанием 98% и более, позволяет обеспечить наиболее полную загрузку ячейки реактора изотопом никеля-62 и получить после облучения максимально возможное содержание радионуклида никель-63 в облученной мишени. Кроме того, применение исходного никеля с таким обогащением позволяет при последующем обогащении облученного продукта в легкую фракцию получить в остающейся тяжелой фракции содержание радионуклида никель-63 более 75%.
Обогащение облученного продукта в легкую фракцию по никелю-62 до достижения им содержания 98% и более, позволяет провести процесс обогащения на меньшем количестве ступеней разделительного производства по сравнению с обогащением в тяжелую фракцию вследствие высокого содержания никеля-62 в облученном продукте и, тем самым, сократить затраты на обогащение.
При этом при обогащении облученного продукта в легкую фракцию выводится 92-93% облученного продукта и в ней содержится в основном никель- 62, частично не отделенный радионуклид никель-63 и практически отсутствует никель-64.
Оставшаяся тяжелая фракции составляет 7-8% облученного продукта и содержит радионуклид никель-63, никель-64 и частично не отделенный никель-62, причем содержание радионуклида никель-63 в ней составляет более 75%, что и позволяет использовать тяжелую фракцию для изготовления источника бета- излучения без извлечения никеля-64.
Добавление к никелю-62 в легкой фракции исходного никеля, обогащенного по изотопу никель-62 до достижения им содержания 98% и более, и их использование для изготовления вторичной никелевой мишени позволяет увеличить количество изотопа никель-62 для изготовления вторичной мишени и, тем самым, обеспечить наиболее полную загрузку ячейки реактора изотопом никеля-62 и получить после облучения максимально возможное содержание радионуклида никель-63 в облученной мишени.
Перевод остающейся тяжелой фракции в металл и его использование для изготовления источников бета-излучения, в частности для бета-вольтаических источников тока, позволяет исключить операцию извлечения из тяжелой фракции никеля-64, сократить потери радионуклида никель-63 вместе с извлекаемым никелем-64 и, тем самым, увеличить количество получаемого радионуклида никель-63 .
В случае изготовления вторичной мишени с восстановлением первоначального объема изотопа никеля-62, к остающемуся в легкой фракции никелю-62 необходимо добавить 7-8% исходного никеля, обогащенного по изотопу никель-62 с его содержанием более 98%. В этом случае, во вторичной облученной никелевой мишени содержание никеля-64 будет определяться только его содержанием в добавляемых 7-8% обогащенного исходного никеля и выгоранием никеля-63 при облучении.
При этом после обогащения облученного продукта в остающейся тяжелой фракции содержание радионуклида никель-63 составит уже более 75%.
В случае изготовления вторичной мишени с превышением первоначального объема изотопа никеля-62 за счет добавления к остающемуся в легкой фракции никелю-62 более 8% исходного никеля, обогащенного по никелю-62 с его содержанием 98% и более, в остающейся тяжелой фракции содержание радионуклида никель-63 будет в пределах 75 -85% в зависимости от объема добавляемого исходного никеля, обогащенного по никелю-62.
Проведение после облучения радиохимической очистки никелевой мишени от меди-65 и гамма-активных изотопов: железа-59 и кобальта-60 позволяет повысить радиационную безопасность при проведении дальнейших операций с облученным продуктом и уменьшить количество примесей в конечном продукте
Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.
Высокообогащенный по известной технологии по изотопу никель-62 с его содержанием 98% и более металлический никель направляют на облучение в реакторе. При облучении в никелевой мишени происходит накопление радионуклида никель-63 за счет захвата нейтронов ядрами атомов никеля - 62. После 2-летнего облучения накапливается 6,4% радионуклида никель-63, а содержание никеля -64 несколько возрастает за счет выгорания радионуклида никель-63 при облучении.
Облученный металлический никель растворяют и подвергают радиохимической очистке от меди-65 и гамма-активных изотопов, в частности железа-59, кобальта-60 и других. После осаждения из раствора облученный никель переводят в тетрафторфосфин никеля и направляют на обогащение.
Обогащение облученного продукта осуществляют по никелю-62 в легкую фракцию до достижения его содержания 98%, при этом в легкую фракцию выводится 92-93% облученного продукта, а в тяжелой фракции остается 7-8% облученного продукта.
В выведенной легкой фракции содержится никель-62, легкие изотопы никеля и частично не отделенный радионуклид никель-63 и практически отсутствует никель-64.
Далее тетрафторфосфин никеля тяжелой фракции переводят в металл и используют в качестве источника бета-излучения, в частности в бета- вольтаических источниках тока, так как содержание радионуклида никель-63 в тяжелой фракции составляет более 75%, что и позволяет использовать ее для изготовления источника бета-излучения без извлечения никеля-64.
Тетрафторфосфин никеля легкой фракции также переводят в металл, добавляют исходный никель, обогащенный по изотопу никель-62 до достижения им содержания 98% и более, и используют их для изготовления вторичной и последующих никелевых мишеней.
Во вторичной и последующих никелевых мишенях содержание изотопа никель-64 будет уменьшаться до величины его содержания в добавляемом обогащенном никеле.
На предприятии начались опытные работы по получению радионуклида никель-63 предлагаемым способом. В настоящее время в исследовательском реакторе АО «Института реакторных материалов» находится на облучении высокообогащенная мишень с указанным в строке 2 таблицы содержанием изотопов никеля. В таблице приведены фактические и расчетные данные реализации предлагаемого способа при применении высокообогащенного по изотопу никель-62 с его содержанием 99,36% исходного никеля.
Таблица б продукт Изотопы никеля, %
58 60 61 62 63 64
1 изотопный состав природного 67,27 27,10 1,13 3,59 0,91 никеля, % - изотопный состав
2 высокообогащенного никеля, 0,01 0,44 0,00 99,36 - 0,18 направляемого на облучение,
%
3 изотопный состав после 0,00 0,40 0,04 92,86 6,40 0,30 облучения %
4 изотопный состав никеля в
обогащенной по никелю-62 0,00 0,40 0,04 99,36 0,19 0,01 легкой фракции, %
5 изотопный состав никеля в 0,00 0,42 0,04 8,76 86,50 4,28 тяжелой фракции
В строке 3 таблицы приведены расчетные данные АО «Института реакторных материалов» по изотопному составу никелевой мишени после ее облучения. После 2-х летнего облучения в мишени накопится 6,4% радионуклида никель-63, а содержание никеля -64 возрастет за счет выгорания радионуклида никель-63 при облучении. Обогащение облученного продукта по никелю-62 в легкую фракцию до достижения его содержания 99,36% сократит содержание ниекля-62 в оставшейся тяжелой фракции и приведет к повышению содержания в ней радионуклида никель-63 до 86,5%.
Изотопные составы легкой и оставшейся тяжелой фракции приведены в строках 4 и 5 таблицы.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения радионуклида никель - 63 , включающий получение из исходного никеля обогащенной по никелю - 62 никелевой мишени, облучение мишени в реакторе, обогащение облученного продукта и возвращение легкой фракции в реактор на облучение, отличающийся тем, что для изготовления первичной никелевой мишени используют исходный никель, обогащенный по никелю-62 до достижения им содержания 98% и более, обогащение облученного продукта осуществляют в легкую фракцию по никелю-62 до достижения им содержания 98% и более, к никелю легкой фракции добавляют исходный никель, обогащенный по никелю-62 до достижения им содержания 98% и более, и используют их для изготовления вторичной никелевой мишени, а оставшуюся тяжелую фракцию переводят в металл и используют для изготовления источников бета-излучения для бета-вольтаических источников тока.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор облученной никелевой мишени подвергают радиохимической очистке от меди-65 и гамма-активных изотопов, в частности железа-59 и кобальта-60.
PCT/RU2018/000258 2017-08-14 2018-04-23 Способ получения радионуклида никель-63 WO2019035736A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18836226.3A EP3671762A4 (en) 2017-08-14 2018-04-23 METHOD OF MANUFACTURING THE RADIONUCLIDE NICKEL 63
JP2019505382A JP6802902B2 (ja) 2017-08-14 2018-04-23 ニッケル−６３放射性核種の製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017129007A RU2654535C1 (ru) 2017-08-14 2017-08-14 Способ получения радионуклида никель-63
RU2017129007 2017-08-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019035736A1 true WO2019035736A1 (ru) 2019-02-21

Family

ID=62202284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2018/000258 WO2019035736A1 (ru) 2017-08-14 2018-04-23 Способ получения радионуклида никель-63

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3671762A4 (ru)
JP (1) JP6802902B2 (ru)
RU (1) RU2654535C1 (ru)
WO (1) WO2019035736A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2720703C1 (ru) * 2019-12-30 2020-05-12 Акционерное общество «Государственный научный центр-Научно-исследовательский институт атомных реакторов» Способ выделения Ni-63 из облученной мишени и очистки его от примесей
RU2748573C1 (ru) * 2020-10-26 2021-05-27 Акционерное Общество "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (АО "ПО ЭХЗ") Способ получения радионуклида никель-63
CN114203330B (zh) * 2021-12-13 2024-09-10 中国核动力研究设计院 一种超薄镍-63辐射源及其制备方法、应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2344084C1 (ru) * 2007-05-24 2009-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" Способ получения препарата радионуклида никеля-63
US20130170593A1 (en) * 2010-03-10 2013-07-04 The South African Nuclear Energy Corporation Ltd. Method of producing radionuclides
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

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017116274A1 (ru) * 2015-12-31 2017-07-06 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2344084C1 (ru) * 2007-05-24 2009-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Научно-исследовательский институт атомных реакторов" Способ получения препарата радионуклида никеля-63
US20130170593A1 (en) * 2010-03-10 2013-07-04 The South African Nuclear Energy Corporation Ltd. Method of producing radionuclides
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3671762A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP3671762A4 (en) 2021-07-21
JP2020518784A (ja) 2020-06-25
RU2654535C1 (ru) 2018-05-21
JP6802902B2 (ja) 2020-12-23
EP3671762A1 (en) 2020-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2569543C1 (ru) Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока
WO2019035736A1 (ru) Способ получения радионуклида никель-63
KR20140035261A (ko) 과잉 플루토늄으로부터 금속 연료의 제조 방법
RU2313149C1 (ru) Способ получения радионуклида никель-63
Lainetti Thorium and its future importance for nuclear energy generation
RU2629014C2 (ru) Способ получения радионуклида никель-63
US20110064179A1 (en) Advanced Fusion Fuel
Palkin Reprocessed uranium purification in cascades with 235U enrichment to 5%
WO2017116274A1 (ru) Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока
RU2748573C1 (ru) Способ получения радионуклида никель-63
RU2702620C1 (ru) Способ изотопного восстановления регенерированного урана
Seaborg et al. Radioactive tellurium: further production and separation of isomers
CN113574612A (zh) 核燃料循环再混合
RU2399971C1 (ru) Способ изотопного восстановления регенерированного урана
RU2561378C1 (ru) Способ получения радионуклида никель-63
CN110335697B (zh) 一种高丰度98Tc的制备方法
Takahashi et al. Use of the linear accelerator for incinerating the fission products of 137 Cs and 90 Sr
Palkin Purification and enrichment of regenerated uranium in a double cascade
RU2282904C2 (ru) Способ изотопного восстановления регенерированного урана
US2934424A (en) Decontamination of plutoniumaluminum alloy material
WO2014087950A1 (ja) エネルギー獲得および核種変換の方法
Palkin Purification of depleted uranium hexafluoride in a cascade with intermediate product flow
Charpie et al. On the Delayed Neutron Emitter N 17 7
CN114503219A (zh) 用于产生同位素的方法和系统
Younas et al. Enrichment of Uranium

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019505382

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018836226

Country of ref document: EP

Effective date: 20190111

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18836226

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE