Способ изготовления протяженных источников ионизирующего излучения

 

Сущность изобретения: путем упаривания раствора радиоактивного элемента в минеральной кислоте вместе с металлическим порошком алюминия наносят радиоактивный элемент на металлический порошок, методом термообработки закрепляют радиоактивный элемент в виде оксидной пленки на металлическом порошке и засыпают полученную композицию в корпус источника. Затем для осуществления фиксации активной части в корпусе источника проводят термообработку композиции при 650^oС в течение 90 мин. Приемуществом способа является то, что он позволяет получать источники с высокой равномерностью распределения радионуклида в объеме композиции и точно задавать номинальную активность источника в широком диапазоне активностей. 1 табл.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении протяженных источников ионизирующего излучения на основе радиоактивных элементов (трансплутониевых - ТПЭ, редкоземельных РЗЭ, либо других).

Известен способ изготовления протяженных нейтронных источников из керметов (1. Патент США N 3778295, кл.421-6, 1973 г.). Этот способ включает очистку исходного раствора, выделение ТПЭ в виде оксалата (карбоната, сульфата), введение в раствор катиона благородного металла и восстановителя, фильтрацию, закрепление ТПЭ на частичках металла кальцинированием в атмосфере гелия и водорода, прессование, спекание, прокатку в стержень или проволоку, ампулирование.

Способ позволяет получать мощные источники различной конфигурации с равномерным распределением ТПЭ по длине источника. Недостатками способа является большая сложность технологии изготовления керметной проволоки и трудность регенерации нуклидов ТПЭ из отработанных источников.

Это достигается тем, что способ изготовления протяженных источников ионизирующего излучения на основе ТПЭ либо РЗЭ включает приготовление исходного раствора радиоактивного элемента в минеральной кислоте заданной конфигурации, нанесение радиоактивного элемента на металлический порошок упариванием раствора с порошком, закрепление радиоактивного элемента на порошке в виде оксидной пленки термообработкой, засыпку порошка в корпус источника и ампулирование. В качестве металлического порошка для формирования активной части источника используют порошок металлического алюминия, а фиксацию активной части в корпусе источника проводят термообработкой при 650^oC в течение 90 мин.

Дозировка номинальной активности источника обеспечивается заданной концентрацией радиоактивного элемента в приготовленном растворе, объемом раствора и величиной навески порошка и величиной навески порошка металлического алюминия.

Таким образом, можно очень точно задать номинальную активность в источник в широком диапазоне, включая очень малые количества ТПЭ или РЗЭ 10^-2 - 10^-3 мас.%.

Требуемая высокая равномерность распределения радиоактивного элемента в объеме композиции достигается упариванием раствора с металлическим порошком и последующим циклом термодеструкции. При этом каждая частичка порошка покрывается оксидом радиоактивного элемента.

Технологические свойства алюминия позволяют проводить вышеперечисленные операции.

Термообработка засыпанной в корпус источника композиции при 650^oC в течение 90 мин позволяет спечь композицию в жесткий стержень. При температуре выше 650^oC начинается плавление алюминия. Внутри стержня образуются раковины, ухудшается равномерность распределения радиоактивного элемента по длине источника. При температуре ниже 650^oC не происходит спекания частичек алюминия.

При времени термообработки меньше 90 мин спекания стержня по всему объему не происходит - внутри стержня могут оставаться неспеченные участки, внутри которых возможно перераспределение радиоактивного элемента. Сам факт спекания сыпучего порошка алюминия без прессования в литературе не описан. Это позволяет сделать вывод о новизне заявляемого решения.

Зная насыпной вес алюминия и внутренний объем корпуса источника, рассчитывают навеску алюминиевого порошка, необходимую на источник и объем раствора ¹⁵³Gd в минеральной кислоте с известной концентрацией последнего (т.е. задают номинальную активность источника). Готовят композицию Al-Gd₂O₃. Засыпают навеску композиции в корпус источника, проверяют равномерность распределения ¹⁵³Gd по длине источника. Спекают композицию в корпусе источника и еще раз проверяют равномерность.

Результаты изготовления различных источников приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ изготовления протяженных источников ионизирующего излучения, заключающийся в том, что подготавливают исходный раствор радионуклидного элемента и металлического порошка алюминия, наносят радиоактивный элемент на металлический порошок упариванием, засыпают композицию в корпус источника, фиксируют радионуклидный элемент термообработкой композиции при температуре 650^oС в течение 90 мин и ампулируют.

РИСУНКИ

Рисунок 1