Способ получения обогащенного радиоактивного изотопа криптон-85

Изобретение относится к области разделения изотопов и касается создания технологии получения обогащенного радиоактивного изотопа криптон-85 газоцентрифужным методом из малого количества исходной изотопной смеси. Предлагается способ получения обогащенного радиоактивного изотопа криптон-85 газоцентрифужным методом из малого количества исходной изотопной смеси, содержащей криптон-85. Для заполнения каскада и настройки его оптимальных параметров перед проведением каждого этапа обогащения криптона-85 используют изотопную смесь, в качестве которой выступает криптон с природным изотопным составом. Изобретение позволяет снизить потери исходной изотопной смеси, повысить извлечение криптона-85 из исходной смеси. 2 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к области разделения изотопов и касается создания технологии получения обогащенного радиоактивного изотопа криптон-85 газоцентрифужным методом из малого количества исходной изотопной смеси.

Криптон - химический элемент VIII группы Периодической таблицы, имеет 33 изотопа, из них 6 стабильных изотопов. Криптон-85 - радиоактивный изотоп с периодом полураспада 10,8 лет, он распадается с испусканием β-частиц и γ-квантов и превращается в стабильный изотоп рубидий-85. Криптон-85 присутствует в природных условиях в пренебрежимо малом количестве 0,5⋅10-15%, он образуется в результате естественных процессов (взаимодействие нейтронов космического излучения с криптоном-84, деление урана в земной коре) и искусственным путем (при испытаниях ядерных устройств, производстве плутония-239 и работе ядерных реакторов). В ядерных реакторах при делении урана-235 в тепловыделяющих элементах образуется криптон с содержанием криптона-85 не менее 4% (таблица 1).

Криптон-85 используется для изготовления радиолюминесцентных источников света с высокими светотехническими характеристиками, газоразрядных стабилизаторах напряжения, а также в дефектоскопии. Для этих целей используется обогащенный криптон-85 (с содержанием более 30%).

Для обогащения криптона-85 может быть использован газоцентрифужный метод, который первоначально разрабатывался для разделения изотопов урана. Позднее этот метод стал использоваться для разделения стабильных и радиоактивных изотопов различных химических элементов. Для осуществления разделения изотопная смесь в виде газа подается в быстровращающийся ротор газовой центрифуги. При этом легкие изотопы концентрируются вблизи оси ротора, более тяжелые - около стенки ротора, за счет чего достигается разделительный эффект. Умножение эффекта разделения достигается соединением газовых центрифуг в ступень и каскад [Шемля М., Перье Ж., Разделение изотопов, М: Атомиздат, 1980]. В каскаде исходная изотопная смесь разделяется на тяжелую фракцию, обогащенную тяжелыми изотопами, и легкую фракцию с повышенным содержанием легких изотопов.

Известен способ разделения изотопов в малом количестве [заявка №026824/14/2296861 от 11.09.1981]. Он основан на проведении нестационарного процесса разделения, в ходе которого исходная изотопная смесь подается в каскад газовых центрифуг, производится отбор одной из фракций (легкой или тяжелой), другая фракция смешивается с исходной изотопной смесью и снова подается в каскад. Применение этого метода для получения обогащенного криптона-85 характеризуется низкой производительностью и низкой степенью извлечения криптона-85 из исходной смеси изотопов.

Известны способы разделения изотопов [заявка №029118/14/2297258 от 27.07.1983, авторское свидетельство №204382 по заявке 026736/14 от 06.08.1981], основанные на подаче в каскад исходной изотопной смеси и одного или двух газов-носителей, накоплении целевого изотопа и его дискретном отборе из каскада в потоке одной из фракций (легкой или тяжелой) вместе с газом-носителем. Недостатками этих способов для получения обогащенного криптона-85 является сложность (или невозможность) подбора газа-носителя с подходящей молярной массой. К газам-носителям также предъявляются те же требования, что и для рабочих веществ, используемых для разделения изотопов в газовых центрифугах (давление насыщенных паров, термическая устойчивость, инертность к рабочему веществу и конструкционным материалам газовой центрифуги и т.д.). Помимо этого, при использовании этого метода имеется необходимость в проведении этапа отделения обогащенного криптона-85 от газов-носителей, а также образуется дополнительное количество радиоактивных веществ в виде смеси газа-носителя с криптоном-85.

Известен способ получения обогащенного криптона-85 в ходе проведения двух последовательных этапов в стационарном режиме [Баранов В.Ю. Изотопы: свойства, получение, применение. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2005]: на первом этапе в каскад подается исходная изотопная смесь, в потоке легкой фракции отбирается изотопная смесь с повышенным содержанием криптона-85 и пониженным содержанием криптона-86. На втором этапе эта смесь подается потоком питания в каскад и обогащенный криптон-85 отбирается в потоке тяжелой фракции. Упомянутый способ использован в качестве прототипа.

Недостатком прототипа для получения криптон-85 в малых количествах является наличие потерь времени работы каскада (порядка нескольких часов) и потерь исходной изотопной смеси при заполнении каскада, настройке его оптимальных параметров, как следствие, низкое извлечение криптона-85 из исходной смеси.

Задачами, на решение которых направлено заявляемое изобретение, являются: получение обогащенного криптон-85, снижение потерь исходной изотопной смеси, повышение извлечения криптона-85 из исходной смеси.

Эти задачи решаются за счет использования изотопной смеси, не содержащей криптон-85, для заполнения каскада и настройки его оптимальных параметров перед проведением каждого этапа обогащения криптона-85. В качестве изотопной смеси используется криптон с природным изотопным составом. В связи с тем, что содержание криптона-85 в изотопной смеси пренебрежимо мало (0,5⋅10-15%), дозовая нагрузка на обслуживающий персонал минимизирована.

В процессе заполнения и настройки каскада изотопная смесь подается в ту же ступень, в которую в дальнейшем подается исходная смесь, содержащая криптон-85. При этом величины внешних потоков каскада (питание, легкая и тяжелая фракция), давлений в ступенях и, как следствие, межступенных потоков в процессе настройки каскада на изотопной смеси устанавливаются такие же, как и для режима обогащения криптона-85. Это позволяет избежать дополнительных регулировок после подачи в каскад исходной изотопной смеси, содержащей криптон-85, и уменьшить потери целевого изотопа.

Заявляемый способ получения обогащенного криптон-85 осуществляют в следующей последовательности. Изотопную смесь подают в каскад, заполняют его, устанавливают величины потоков и давлений такие же, как и для первого этапа обогащения криптона-85, проводят настройку оптимальных параметров каскада. Для случая, когда в качестве изотопной смеси используется криптон с природным изотопным составом, в таблице 2 приведено содержание изотопов криптона во внешних потоках каскада после его заполнения и настройки.

После настройки каскада прекращают подачу в каскад изотопной смеси, подают исходную изотопную смесь с содержанием криптона-85 не менее 4%, после чего происходит выведение из каскада изотопов смеси и одновременно увеличение концентрации криптона-85 до 9,37% в потоке легкой фракции каскада (таблица 3).

В случае, когда в качестве изотопной смеси используется криптон с природным изотопным составом, средневзвешенное массовое число криптона в каскаде составляет 83,09-84,69 а.е.м. После подачи исходной изотопной смеси криптон-85 начинает концентрироваться в ступенях от подачи потока питания до отбора тяжелой фракции. Это обусловлено тем, что массовое число криптона-85 больше средневзвешенного массового числа криптона в каскаде. После выведения из каскада легких изотопов (криптон-78, криптон-80 и криптон-82) средневзвешенное массовое число криптона в каскаде увеличивается и криптон-85 переносится к отбору легкой фракции (фиг. 1).

Аналогично проводится настройка каскада с использованием изотопной смеси (криптона с природным изотопным составом) перед вторым этапом обогащения криптона-85, в ходе которого в потоке тяжелой фракции каскада отбирается криптон с содержанием криптона-85 не менее 30% (Фиг. 2).

Заявляемый способ получения обогащенного криптон-85 расширяет технологические возможности газоцентрифужного метода разделения изотопов, обеспечивая возможность получения обогащенного криптона-85 из малого количества исходной изотопной смеси с меньшими потерями криптона-85, что приводит к увеличению степени его извлечения. Изобретение не требует использования дополнительных устройств и может быть реализовано на имеющемся оборудовании. Промышленная осуществимость предлагаемого технического решения вытекает из разработанности и практического осуществления обогащения криптона-85. [Баранов В.Ю. Изотопы: свойства, получение, применение, М., ФИЗМАТЛИТ, 2005].

Техническим результатом использования заявляемого способа явилось получение криптона с содержанием криптона-85 более 30% из малого количества исходной смеси. Степень извлечения криптона-85 из исходной изотопной смеси составила 93%.

Способ получения обогащенного радиоактивного изотопа криптон-85 газоцентрифужным методом из малого количества исходной изотопной смеси, содержащей криптон-85, отличающийся тем, что для заполнения каскада и настройки его оптимальных параметров перед проведением каждого этапа обогащения криптона-85 используют изотопную смесь, в качестве которой выступает криптон с природным изотопным составом, что позволяет снизить потери исходной изотопной смеси, повысить извлечение криптона-85 из исходной смеси.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения технеция-99m из молибдена-100 в виде металлического порошка. Способ включает стадии (i) облучения в преимущественно не содержащей кислорода среде отвержденной покрытой металлическим Мо-100 пластины-мишени протонами, излучаемыми циклотроном, (ii) растворения ионов молибдена и ионов технеция из облученной пластины-мишени в растворе Н2О2 с получением окисного раствора, (iv) доведения рН окисного раствора до около 14, (v) подачи окисного раствора со скорректированным рН через колонну со смолой с целью иммобилизации на ней ионов К[TcO4] и элюирования из нее ионов К2[МоО4], (vi) элюирования связанных ионов К[TcO4] из колонны со смолой, (vii) подачи элюированных ионов К[TcO4] через колонну с окисью алюминия с целью иммобилизации на ней ионов K[TcO4], (viii) промывания ионов K[TcO4] водой, (ix) элюирования ионов К[TcO4] солевым раствором, и (x) извлечения ионов K[TcO4].

Изобретение относится к способу получения радионуклида 149Tb, используемого в ядерной медицине. Способ включает облучение на ускорителе заряженных частиц легкими ядрами 3Не (или 4Не) мишени из металлического европия или его соединений и наработку в мишени в результате ядерных реакций 151Eu(3He,5n)149Tb и (или) 153Eu(3He,7n)149Tb (либо, соответственно, 151Eu(4He,6n)149Tb и(или) 153Eu(4He,8n)149Tb) радионуклида 149Tb, который после облучения извлекают из мишени либо методом твердотельной экстракции, либо методом электромагнитного разделения изотопов.

Изобретение относится к технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц. Способ получения радиоизотопа стронций-82 (82Sr) по реакции Rb(p,xn)82Sr включает облучение мишени протонами, в качестве которой используют раствор или расплав одного или нескольких химических соединений рубидия или их взвесь в жидком носителе, и осуществление их циркуляции в замкнутом контуре через зону облучения протонами, нарабатывая в мишени по реакции 85Rb(p,4n)82Sr и(или) реакции 87Rb(p,6n)82Sr радиоизотоп 82Sr, и выделение 82Sr из облученной мишени после облучения или непосредственно во время облучения радиохимическим методом.

Изобретение относится к источникам нейтронного излучения и может найти применение в ядерных реакторах. Излучающая нейтроны сборка изготовлена из основного бериллиевого компонента - размножителя нейтронов, в который инкапсулировано малое количество запального источника 252Cf.

Изобретение относится к способу получения содержащего 99mTc продукта реакции. В заявленном способе предусмотрено обеспечение подлежащей облучению мишени из металла 100Мо, облучение мишени из металла 100Мо пучком протонов с энергией для индуцирования ядерной реакции 100Мо(р,2n)99mTc, нагревание мишени из металла 100Мо до температуры свыше 300°С, извлечение возникающего 99mTc в мишени (15) из металла 100Мо в процессе экстракции сублимацией с помощью газа кислорода, который направляют над мишенью из металла 100Мо с образованием оксида технеция 99mTc.

Изобретение относится к средствам производства изотопов при помощи ускоренного пучка частиц. В заявленном способе ускоренный пучок частиц (11) направляют на первый исходный материал, содержащийся в мишенном блоке (15), в котором производят первый радиоактивный изотоп (19) посредством первой ядерной реакции.

Изобретение относится к способу получения 99mTc. Заявленный способ включает следующие стадии: получение раствора, содержащего 100Mo-молибдат-ионы; создание протонного луча с энергией, достаточной для того, чтобы при облучении 100Mo-молибдат-ионов индуцировать ядерную реакцию 100Mo(p,2n)99mTc; облучение раствора протонным лучом и индуцирование ядерной реакции 100Mo(p,2n)99mTc; применение метода экстрагирования для экстрагирования 99mTc из раствора.

Изобретение относится к способу получения изотопов для ядерной медицины. Способ включает облучение мишени нейтронами и выделение 177Lu из облученной мишени.

Изобретение относится к способу получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц. Способ включает облучение мишени на ускорителе протонов и выделение 82Sr без носителя из облученной мишени.

Изобретение относится к технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в реакторах с прямым преобразованием энергии в электрическую. Активная зона ядерного реактора включает по меньшей мере один модуль, а также твердый и жидкий замедлители нейтронов.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при создании атомного реактора, преимущественно малой мощности. Ядерный реактор содержит герметичный корпус, частично заполненный теплоносителем, и погруженную в него активную зону.

Изобретение относится к излучателям нейтронов. Устройство содержит составной зеркальный нейтроновод, часть которого выполнена из чистого графита и соединена с двух сторон нейтроноводами, изготовленными из меди.

Изобретение относится к управляющей сборке для ядерного реактора. Сборка содержит первую сборку управления реактивностью, имеющую первый модифицирующий нейтроны материал, вторую сборку управления реактивностью, имеющую второй модифицирующий нейтроны материал, и по меньшей мере один приводной механизм, соединенный с первым модифицирующим нейтроны материалом и со вторым модифицирующим нейтроны материалом.

Изобретение относится к ядерному реактору деления на быстрых нейтронах. Реактор содержит активную зону, имеющую места для установки устройств.

Изобретение относится к атомной технике, а именно к ядерным реакторам на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем на основе свинца и его сплавов с поглощающими элементами.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано в реакторах с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую. Активная зона ядерного реактора включает по меньшей мере один модуль, твердый и жидкий замедлители нейтронов.

Изобретение относится к ядерной технике, а именно: к конструкции ядерных реакторов на быстрых нейтронах, работающих в подкритическом режиме, предназначенных для децентрализованного энергоснабжения.

Изобретение относится к области ядерных энергодвигательных установок и электроракетных двигательных установок с электромагнитным ускорением плазмы и преимущественно может быть использовано в двигательных установках космических аппаратов.

Изобретение относится к созданию системы горячего водоснабжения (ГВС). Отличительным признаком предлагаемого изобретения от используемых в настоящее время систем ГВС второго типа является то, что в нем рассматривается практическая возможность использования для водонагрева вместо тепла недешевых традиционных источников в виде угля, солярки, природного газа и т.п., а теплогенерации отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), например отработавших ТВС ядерных реакторов ВВЭР-1000, РБМК-1000 и др., которые после 3-летнего использования в реакторе помещаются в бассейн выдержки для последующей процедуры утилизации.

Изобретение относится к области разделения изотопов и касается создания технологии получения обогащенного радиоактивного изотопа криптон-85 газоцентрифужным методом из малого количества исходной изотопной смеси. Предлагается способ получения обогащенного радиоактивного изотопа криптон-85 газоцентрифужным методом из малого количества исходной изотопной смеси, содержащей криптон-85. Для заполнения каскада и настройки его оптимальных параметров перед проведением каждого этапа обогащения криптона-85 используют изотопную смесь, в качестве которой выступает криптон с природным изотопным составом. Изобретение позволяет снизить потери исходной изотопной смеси, повысить извлечение криптона-85 из исходной смеси. 2 ил., 3 табл.

Наверх