Способ получения препарата радионуклида никеля-63

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано для получения препарата радионуклида никеля-63. В способе получения препарата радионуклида никеля-63 гексааминперхлорат никеля Ni(NH₃)₆(ClO₄)₂ обрабатывают аммиачным раствором иодидов натрия или аммония, термически разлагают образовавшиеся соединение до оксида никеля и растворяют его в минеральной кислоте. Изобретение позволяет снизить трудоемкость получения препарата радионуклида никеля-63. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в химической технологии и аналитической химии.

Известен способ очистки препарата радионуклида ⁶³Ni [E.B.Егоров, С.Б.Макарова Ионный обмен в радиохимии. М.: Атомиздат 1971, с. 368]. Способ включает операции растворения облученного материала в 12 моль/л. соляной кислоте и сорбции из полученного раствора радионуклидов кобальта на сильноосновном анионите Dowex-1.

Недостатком способа является невозможность очистки ⁶³Ni от присутствующих в облученном материале, помимо радионуклидов кобальта, радиоактивных примесей ^134,137Cs, ¹⁴⁰Ва, ^152,154Eu, ¹⁴⁴Се, ^103,106Ru, ¹³¹I, ^110mAg, ⁹⁵Nb, ⁵¹Cr, ⁵⁴Mn.

Указанный недостаток обусловлен низкими коэффициентами распределения данных элементов на анионите. Другим недостатком способа является использование концентрированной соляной кислоты, вызывающей коррозию защитного оборудования ("горячие" камеры и боксы), изготовленного из нержавеющей стали.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения препарата радионуклида никеля-63 (Патент №2219133 от 22.04.2002 C01G 53/00, G21G4 /00), заключающийся в получении раствора его нитрата, содержащего аммиак с концентрацией не менее 4 моль/л, введении в раствор нитрата железа (Ш) в количестве, соответствующем массовому отношению Fe:Ni=0,01-0,03, с последующим отделением раствора от осадка, осаждении ⁶³Ni в присутствии пероксида водорода с концентрацией 0,01-0,1 моль/л в виде перхлората гексааминникеля посредством введения перхлората натрия или аммония при отношении молярных концентраций перхлорат-ионов и никеля в интервале 10-20, отделении маточного раствора от осадка, промывке осадка раствором с концентрациями в нем аммиака не менее 4 моль/л, перхлорат-ионов 0,5-2 моль/л, пероксида водорода - 0,01-0,1 моль/л с последующим отделением промывного раствора, растворении осадка в азотной кислоте с концентрацией 0,5-2 моль/л при молярном отношении количеств кислоты и никеля 8-10, сорбции ⁶³Ni из полученного раствора на сильнокислом катионите Dowex-50, последовательной промывке сорбента водой и раствором соляной кислоты с концентрацией 0,3-0,5 моль/л и десорбции ⁶³Ni раствором соляной кислоты с концентрацией 4-6 моль/л.

Согласно химической формуле гексааминперхлората никеля (ГАПН) на 1 моль никеля приходится 6 моль аммиака и при растворении осадка в кислоте образуется, соответственно, 6 моль ионов аммония. При пропускании азотнокислого раствора ГАПН через Dowex-50 происходит сорбция ионов никеля и аммония, а перхлорат-ионы остаются в растворе. Наличие шестикратного избытка ионов аммония приводит к увеличению необходимого количества сорбента и объема колонки. Соответственно, возрастает объем растворов, необходимых для раздельного элюирования катионов аммония и никеля.

Непосредственное удаление аммиака из ГАПН нагреванием невозможно, поскольку сухой ГАПН при нагревании выше 100°С разлагается с взрывом.

Техническим результатом заявляемого способа является снижение трудоемкости получения препарата радионуклида никеля-63.

Для этого в способе получения препарата радионуклида никеля-63, включающем осаждение из аммиачных растворов гексааминперхлората никеля Ni(NH₃)₆(ClO₄)₂ и растворение соединения никеля в минеральной кислоте, обрабатывают гексааминперхлорат никеля Ni(NH₃)₆(ClO₄)₂ аммиачным раствором реактива, термически разлагают образовавшееся соединение до оксида никеля и растворяют его в минеральной кислоте.

В качестве реагента для обработки гексааминперхлората никеля используют аммиачный раствор иодидов натрия или аммония в количестве, обеспечивающем мольное отношение иодид- и перхлорат-ионов не менее 5, а термическое разложение полученного соединения проводят при температуре не менее 350°С.

При обрабатывании осадка гексааминперхлората никеля аммиачным раствором иодидов аммония или натрия происходит твердофазное замещение перхлорат-ионов в осадке иодид-ионами. Полнота замещения зависит от мольного отношения иодид- и перхлорат-ионов.

На прилагаемом чертеже представлена зависимость степени превращения гексааминперхлората никеля в гексааминиодид никеля (ГАИН) от мольного отношения иодид- и перхлорат-ионов.

Как видно, полное превращение гексааминперхлората никеля в гексааминиодид никеля происходит при мольном отношении иодид- и перхлорат-ионов более 5.

После промывок спиртом и высушивания осадок гексааминиодида никеля выдерживают при температуре ≥350°С. При этом происходит превращение Ni(NH₆)₆I₂ в оксид никеля с выделением NH₃ и I₂. Анализ остатка после прокаливания показал отсутствие иодида. Масса остатка соответствует оксиду никеля.

Улетучивание аммиака на воздухе из сухих аминосолей никеля происходит уже при комнатной температуре, и скорость процесса возрастает с увеличением температуры. В данном случае приемлемая скорость разложения гексааминиодида никеля наблюдается при температуре 350°С. Следует отметить, что температура разложения иодида никеля равна 797°С и при термической обработке гексааминиодида никеля должен образовываться не оксид, а иодид никеля. По-видимому, термическое разложение гексааминиодида никеля представляет собой окислительно-восстановительный процесс с участием иодид-ионов и кислорода воздуха.

Пример конкретного выполнения.

Пример 1

100 мл раствора 0,504 г никеля-63 в 1 моль/л азотной кислоты добавили при перемешивании к 100 мл раствора 25% аммиака. К полученному аммиачному раствору никеля-63 добавили 1 мл 30% перекиси водорода и 20 мл 6,7 моль/л перхлората натрия. Осадок ГАПН выдержали под слоем маточного раствора в течение 10 часов. Осадок отделили от маточного раствора, промыли 3 раза раствором состава: 4 моль/л аммиак + 0.6 моль/л NaClO₄ и 2 раза спиртом. Промытый осадок высушили и взвесили.

Осадок ГАПН обработали 2 раза по 20 мл 2,5 моль/л раствором NaI в 2-4 моль/л аммиака, промыли спиртом и выдержали при 400°С до постоянного веса (время выдержки 4 часа). Остаток после прокаливания растворили в 25 мл 6 М соляной кислоты и определили содержание никеля и иодид-ионов.

Результаты:

Исходная навеска ГАПН, г	4,063
Расчетное количество NiO
после термического разложения ГАИН, г	0,598
Остаток после прокаливания, г	0,605
Содержание никеля в остатке после прокаливания, г	0,47
В пересчете на NiO, г	0,598

Содержание иодид-ионов в остатке после прокаливания отсутствует.

Пример 2

100 мл раствора 0,504 г никеля-63 в 1 моль/л азотной кислот добавили при перемешивании к 100 мл раствора 25% аммиака. К полученному аммиачному раствору никеля-63 добавили 1 мл 30% перекиси водорода и 20 мл 6,7 моль/л перхлората натрия. Осадок ГАПН выдержали под слоем маточного раствора в течение 10 часов. Осадок отделили от маточного раствора, промыли 3 раза раствором состава: 4 моль/л аммиак + 0.6 моль/л NaClO₄ и 2 раза спиртом. Промытый осадок высушили и взвесили.

Осадок ГАПН обработали 2 раза по 20 мл 2,5 моль/л раствором NH₄I в 2-4 моль/л аммиаке, промыли спиртом и выдержали при 400°С до постоянного веса (время выдержки 4 часа). Остаток после прокаливания растворили в 25 мл 6 М соляной кислоты и определили содержание никеля и иодид-ионов.

Результаты:

Исходная навеска ГАПН, г	4,02
Расчетное количество NiO
после термического разложения ГАИН, г	0,5916
Остаток после прокаливания, г	0,598
Содержание никеля в остатке после прокаливания, г	0,47
В пересчете на NiO, г	0,59

Содержание иодид-ионов в остатке после прокаливания отсутствует.

Как видно из результатов, остаток после термического разложения ГАИН соответствует оксиду никеля NiO.

1. Способ получения препарата радионуклида никеля-63, включающий осаждение из аммиачных растворов гексааминперхлората никеля Ni(NH₃)₆(ClO₄)₂ и растворение соединения никеля в минеральной кислоте, отличающийся тем, что обрабатывают гексааминперхлорат никеля Ni(NH₃)₆(ClO₄)₂ аммиачным раствором иодидов натрия или аммония, термически разлагают образовавшееся соединение до оксида никеля и растворяют его в минеральной кислоте.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатывают гексааминперхлорат никеля аммиачным раствором иодидов натрия или аммония при мольном отношении иодид- и перхлоратионов не менее 5.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термическое разложение полученного соединения проводят при температуре не менее 350°С.