Способ получения радионуклидного генератора актиния-228

Изобретение относится к способу получения радионуклидного генератора актиния-228. В качестве сорбента актиния-228 используют твердый экстрагент, содержащий в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты, а в качестве элюента используют раствор неорганической кислоты с рН 0,8-1,2. На подготовительном этапе происходит отделение от тория комплексованием его с ЭДТА и селективной сорбцией из полученного раствора радия и актиния на сорбенте, содержащем MnO2. Дальнейшая выдержка сорбента, содержащего MnO2, насыщенного актинием и радием, их элюирование хлористоводородной кислотой, упаривание позволяют получить продуктивный раствор, который можно использовать для сорбции актиния-228. Техническим результатом является получение более чистого радионуклидного генератора актиния-228 с хорошей воспроизводимостью при увеличении степени извлечения актиния и уменьшении затрат на осуществление способа. 5 ил.

 

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

Актиний-228 в радиохимической практике используется в качестве удобного короткоживущего гамма-излучающего трассера для изучения актиния, а также в радиохимическом анализе актиния-227 для определения химического выхода аналита.

Известен способ получения радионуклидного генератора актиния-228 сорбционного типа, в котором в качестве сорбента используют сильнокислотный катионит (А.Н. Несмеянов Радиохимия. М.: Химия, 1978. — 560 с.). Способ включает растворение старой соли тория-232, выделение актиния-228 из полученного раствора соли тория, путем предварительного отделения от радия-228 соосаждением радия с хлоридом бария, от тория-232 экстракцией тория на трибутилфосфате, с дальнейшим концентрированием актиния-228 из продуктивного раствора на сорбенте. Дальнейшее элюирование актиния-228 из сорбента осуществляют с использованием в качестве элюента раствора лактата аммония.

Использование старой соли тория-232 является единственным практически реализуемым вариантом для получения радионуклидного генератора актиния-228, что обусловлено естественным накоплением актиния-228 при радиоактивном распаде тория-232 по цепочке: «торий-232 → радий-228 → актиний-228 → торий-228 → радий-224…». Период полураспада радия-228 составляет 5,75 лет, поэтому его существенные активности имеются лишь в солях тория после выдержки в течение как минимум 5 – 10 лет.

Недостатком способа является использование для концентрирования, в качестве сорбента, универсального сильнокислотного катионита, который способен сорбировать большинство ионов металлов. Поэтому при концентрировании совместно с актинием-228 сорбируются и остатки радия-228, тория-232 не отделенные вышеперечисленными методами, а также часть других катионов, которые входили в состав старой соли тория-232. Кроме того, использование в качестве элюента лактата аммония (аммонийная соль молочной кислоты) приводит к тому, что после элюирования получается раствор лактата актиния, который, для дальнейшего использования, необходимо дополнительно очищать от анионов молочной кислоты с переводом в более технологичные соляно-серно-азотнокислые среды. К еще одному недостатку можно отнести многостадийность осуществления способа, связанную с использованием осадительных операций, операций фильтрации и жидкостной экстракции, что приводит к увеличению затрат на осуществление способа и его недостаточной воспроизводимости, а также к значительным потерям актиния-228.

Изобретение направлено на решение технической проблемы, связанной с получением загрязненного радионуклидного генератора актиния-228 вследствие использования универсального сильнокислотного катионита, а также с большими потерями актиния, обусловленными многостадийностью операций, в том числе связанными с использованием нетехнологичного элюата.

В основу изобретения положена задача простого и воспроизводимого получения радионуклидного генератора актиния-228.

При этом, техническим результатом заявляемого изобретения является получение более чистого радионуклидного генератора актиния-228 при увеличении степени извлечения актиния и уменьшении затрат на осуществление способа.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе получения радионуклидного генератора актиния-228, согласно изобретению, проводят растворение старой соли тория-232, отделением из полученного раствора тория-232 и радия-228 и концентрирование актиния-228 из продуктивного раствора на сорбенте, используя в качестве элюента раствор лактата аммония, отличающийся тем, что соль тория-232 растворяют до концентрации по торию в интервале 0,1-10 г/дм3, далее в полученный раствор вводят ЭДТА с 2-3-кратным молярным избытком по отношению к торию-232 и поддерживают рН раствора соли тория-232 на уровне 4 – 8, отделение от тория-232 проводят путем совместной сорбции актиния-228 и радия-228 из полученного раствора на сорбенте, содержащем MnO2, при этом тоий-232 остается в растворе, чем достигается его отделение, а насыщенный актинием-228 и радием-228 сорбент, содержащий MnO2 выдерживают в течение как минимум 40 дней, после чего актиний-228 и радий-228 с сорбента, содержащего MnO2, десорбируют раствором хлористоводородной кислоты с концентрацией 0,5-1 моль/дм3, с получением раствора десорбции, содержащего актиний-228 и радий-228, который далее упаривают до влажных солей и растворяют в хлористоводородной кислоте до рН =1,8-2,2 с получением продуктивного раствора из которого концентрируют актиний-228 с одновременным отделением от радия-228 на сорбенте представляющем из себя твердый экстрагент, содержащий в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты, а в качестве элюента используют раствор неорганической кислоты с рН=0,8-1,2..

Интервал концентрации тория в растворе после растворения соли тория-232 определяет наиболее оптимальную его концентрацию для дальнейшего эффективного получения радионуклидного генератора актиния-228. Так, уменьшение концентрации тория в растворе менее 0,1 г/дм3 не позволит получить радионуклидный генератор актиния-228 необходимой удельной активности из-за очень незначительной концентрации актиния в растворе. Превышение концентрации тория в растворе более 10 г/дм3 будет приводить к его нестабильному поведению на следующих операциях связанному с гидролизом и образованием осадков гидроксида тория.

Заданный молярный избыток натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), вводимый в раствор соли тория, необходим для комплексования тория с данной кислотой для исключения его гидролиза на следующих операциях. Уменьшение молярного избытка ЭДТА менее 2 не позволит закомплексовать весь торий, находящийся в растворе, что будет приводить к его гидролизу и выпадению в осадок на следующих операциях. А это, в свою очередь, не позволит дальше вести весь процесс. Увеличение молярного избытка ЭДТА более 3 приведет к увеличению свободной ЭДТА, что на дальнейшей операции совместной сорбции актиния-228 и радия-228 будет приводить к растворению сорбента, содержащего MnO2.

Интервал рН, определенный для совместной сорбции актиния-228 и радия-228 на сорбенте, содержащем MnO2 характеризуется тем, что при рН менее 4 резко снижается степень извлечения как актиния-228, так и радия-228. При рН более 8 начинают разрушаться комплексные соединения тория с ЭДТА, торий начинает гидролизоваться и выпадать в осадок, что приводит к полной остановке процесса.

Время выдержки сорбента не менее 40 суток обусловлена тем, что за данный период распадается весь радий-224 и его дочерние изотопы. Радий-224 так же является продуктом распада тория-232, и он так же концентрируется на сорбенте, содержащем MnO2, совместно с актинием-228 и радием-228. Период полураспада радия-224 около 3,6 суток. Для его полного распада необходимо не менее 10 периодов полураспада. Таким образом, за счет выдержки сорбента, содержащего MnO2 отделяют радий-224.

После выдержки, сорбента, содержащего MnO2, актиний-228 и радий-228, десорбируют раствором хлористоводородной кислоты с концентрацией 0,5-1 моль/дм3, с получением раствора десорбции, содержащего актиний-228 и радий-228. Использование хлористоводородной кислоты с концентрацией более 1 моль/дм3 будет приводить к растворению сорбента, содержащего MnO2, с концентрацией менее 0,5 моль/дм3 к неполной десорбции актиния-228 и радия-228.

Далее, путем упаривания раствора десорбции, содержащего актиний-228 и радий-228 и последующего растворение влажных солей в растворе хлористоводородной кислоты, получают продуктивный раствор с рН =1,8-2,2, который направляют на концентрирование актиния-228 твердым экстрагентом, содержащим в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты.

Использование для концентрирования актиния-228 твердого экстрагента, содержащего в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты позволяет селективно выделить при рН =1,8-2,2 актиний-228 из продуктивного раствора. Моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты проявляет повышенную избирательность к редкоземельным элементам и, соответственно, к актинию, как аналогу редкоземельного элемента лантана. Предлагаемый, для извлечения актиния-228, интервал рН позволяет, как эффективно отделиться от радия-228, так и иметь сорбенту наибольшую емкость по актинию. Концентрирование актиния-228 при более низком значении рН будет приводить к снижению емкости сорбента по актинию. Концентрирование актиния-228 при более высоком значении рН будет приводить к увеличению сорбции радия-228 и других элементов.

Использование в качестве элюента неорганической кислоты (соляная, серная, азотная) позволяет получать раствор, готовый для дальнейшего технологического и аналитического применения. Выбранный интервал рН для элюирования актиния-228 отвечает наиболее низкой емкости сорбента по актинию. Дополнительное понижение значения рН будет приводить к перерасходу кислоты на выполнение операции элюирования, при этом эффективность элюирования повышаться не будет. Превышение значения рН элюента, более обозначенного, будет приводить к уменьшению эффективности элюирования актиния.

Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых изображено:

- фиг. 1 - таблица, изменение степени сорбции тория, радия и актиния и удельная активность актиния в зависимости от концентрации тория в растворе, содержания ЭДТА и рН растворов, по примеру 1;

- фиг. 2 - таблица, влияние времени выдержки сорбента, содержащего MnO2 на соотношение активностей радия-224 и радия-228 в сорбенте, по примеру 2;

- фиг. 3 - таблица, влияние концентрации хлористоводородной кислоты в растворе десорбции на степень десорбции радия и актиния, по примеру 3;

- фиг. 4 - таблица, влияние рН продуктивного раствора на степень извлечения радия и актиния, по примеру 4;

- фиг. 5 - таблица, влияние концентрации хлористоводородной кислоты, а также серной и азотной кислот на степень элюирования актиния, по примеру 5.

Осуществление заявляемого способа подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Несколько навесок старой соли тория-232 растворяют в хлористоводородной кислоте, при этом берут разную навеску старой соли тория-232, что бы при его растворении концентрация тория в растворах составляла 0,05, 0,1, 1, 5, 10, 12 г/дм3. Раствор соли тория с концентрацией 1 г/дм3 готовится в большем количестве и сначала делится на три равные части. В полученные растворы добавляют ЭДТА с 2-х кратным молярным избытком. В дополнительные части раствора с концентрацией тория 1 г/дм3 добавляют, кроме того, эквимолярное соотношение ЭДТА, 3-х, 4-х кратный молярный избыток ЭДТА. Полученный раствор соли тория с концентрацией тория 1 г/дм3 и 2-х кратным избытком ЭДТА дополнительно делят на пять равных частей и каждую часть корректируют щелочным агентом до рН 2, 4, 6, 8, 10. У растворов соли тория с различной концентрацией тория и 2-х кратным молярным избытком ЭДТА, а также у растворов соли тория с концентрацией тория 1 г/дм3 и эквимолярным, 3-х и 4-х кратным избытком ЭДТА корректируют до рН 6. Все растворы с откорректированными рН приводят в контакт с расчётным количеством сорбента, содержащего MnO2. Полученные после сорбции растворы отделяют от сорбента, содержащего MnO2 и анализируют на содержание тория, радия, а также измеряют удельную активность сорбента, содержащего MnO2 для оценки степени сорбции актиния.

Пример 1 показывает изменение степени сорбции тория радия и актиния и удельной активности актиния в зависимости от концентрации тория в растворе, содержания ЭДТА и рН растворов. Из примера 1 видно, что наилучшего концентрирования актиния, на сорбенте, содержащем MnO2 и при этом эффективного отделения от тория при сорбции актиния из раствора тория, удается добиться при концентрации тория в растворе в интервале от 0,1 до 10 г/дм3, избытка ЭДТА в интервале 2-3, рН раствора в интервале 4-8.

Пример 2. Навеску старой соли тория растворяют в хлористоводородной кислоте, с получением раствора соли тория с концентрацией 1 г/дм3. В полученный раствор добавляют ЭДТА с 2-х кратным молярным избытком, корректируют рН до 6, приводят в контакт с расчётным количеством сорбента, содержащего MnO2. Насыщенный радием и актинием сорбент, содержащий MnO2, измеряют на гамма-спектрометре сразу, а также через 5, 10, 20, 30, 40, 50 суток, и делают вывод о соотношении активностей радия-224 и радия-228 в сорбенте, содержащем MnO2.

Пример 2 показывает влияние времени выдержки сорбента, содержащего MnO2 на соотношение активностей радия-224 и радия-228 в сорбенте. Время выдержки 40 и более суток позволяет практически полностью отделиться от радия-224 и продуктов его распада.

Пример 3. Навеску старой соли тория растворяют в хлористоводородной кислоте, с получением раствора тория с концентрацией 1 г/дм3. В полученный раствор добавляют ЭДТА с 2-х кратным молярным избытком, корректируют рН до 6, приводят в контакт с расчётным количеством сорбента, содержащего MnO2. Насыщенный радием и актинием сорбент, содержащий MnO2, выдерживают 40 суток. После чего сорбент, содержащий MnO2, делят на 4 части и десорбируют расчётным количеством хлористоводородной кислоты различной концентрации. Полученные растворы анализируют на содержание актиния и радия. По результатам анализа рассчитывают степень десорбции.

Пример 3 показывает, что наиболее эффективной десорбции радия и актиния можно добиться при использовании хлористоводородной кислоты с концентрацией 0,5-1 моль/дм3.

Пример 4. Навеску старой соли тория растворяют в хлористоводородной кислоте, с получением раствора тория с концентрацией 1 г/дм3. В полученный раствор добавляют ЭДТА с 2-х кратным молярным избытком, корректируют рН до 6, приводят в контакт с расчётным количеством сорбента, содержащего MnO2. Насыщенный радием и актинием сорбент, содержащий MnO2, выдерживают 40 суток, десорбируют расчётным количеством хлористоводородной кислоты с концентрацией 1 моль/дм3. Полученный раствор упаривают до влажных солей, которые делят на пять частей и далее растворяют в воде с корректировкой рН 1, 1,8, 2,2, 2,5, 3, с получением продуктивного раствора. Полученные продуктивные растворы приводят в контакт с расчётным количеством сорбента - твердый экстрагент, содержащий в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты. Растворы отделяют от сорбента и анализируют на содержание актиния и радия для расчёта степени извлечения.

Пример 4 показывает, что наиболее эффективной сорбции актиния и, соответственно отделения от радия, на сорбенте, содержащем в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты, можно добиться при использовании продуктивного раствора с рН = 1,8-2,2.

Пример 5. Навеску старой соли тория растворяют в хлористоводородной кислоте, с получением раствора тория с концентрацией 1 г/дм3. В полученный раствор добавляют ЭДТА с 2-х кратным молярным избытком, корректируют рН до 6, приводят в контакт с расчётным количеством сорбента, содержащего MnO2. Насыщенный радием и актинием сорбент, содержащий MnO2, выдерживают 40 суток, элюируют расчётным хлористоводородной кислоты с концентрацией 1 моль/дм3. Полученный раствор упаривают до влажных солей, растворяют в воде с корректировкой рН до 1,8, с получением продуктивного раствора. Полученный продуктивный раствор приводят в контакт с расчётным количеством сорбента - твердый экстрагент, содержащий в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты. Насыщенный твердый экстрагент, содержащий в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты делят на 7 частей и элюируют расчётным количеством хлористоводородной, серной и азотной кислот. Полученные элюаты анализируют на содержание актиния.

Пример 5 показывает, что наиболее эффективного элюирования актиния можно добиться при использовании элюата (хлористоводородная, серная, азотная кислота) с рН = 1,8-2,2.

Способ получения радионуклидного генератора актиния-228, включающий растворение старой соли тория-232, отделение из полученного раствора тория-232, радия-228 и концентрирование актиния-228 из продуктивного раствора на сорбенте с последующим элюированием элюентом, отличающийся тем, что соль тория-232 растворяют до концентрации по торию в интервале 0,1-10 г/дм3, далее в полученный раствор вводят ЭДТА с 2-3-кратным молярным избытком по отношению к торию-232 и поддерживают рН раствора соли тория-232 на уровне 4–8, отделение из полученного раствора тория-232 проводят путем совместной сорбции актиния-228 и радия-228 на сорбенте, содержащем MnO2, при этом торий-232 остается в растворе, чем достигается его отделение, а насыщенный актинием-228 и радием-228 сорбент, содержащий MnO2, выдерживают в течение минимум 40 дней, после чего актиний-228 и радий-228 с сорбента, содержащего MnO2, десорбируют раствором хлористоводородной кислоты с концентрацией 0,5-1 моль/дм3 с получением раствора десорбции, содержащего актиний-228 и радий-228, который далее упаривают до влажных солей и растворяют в хлористоводородной кислоте до рН 1,8-2,2 с получением продуктивного раствора, из которого концентрируют актиний-228 с одновременным отделением от радия-228 на сорбенте, представляющем собой твердый экстрагент, содержащий в качестве активного компонента моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты, а в качестве элюента используют раствор неорганической кислоты с рН 0,8-1,2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения радионуклида альфа-эмиттера Pb-212/Bi-212 для производства терапевтического препарата на основе радионуклида Bi-212 для ядерной медицины на пучках протонов при проведении реакции и последующей цепочки альфа и бета распадов: 232Th(p,p4n)228Thα→224Raα→220Rnα→216Poα→212Pbβ→212Bi.

Изобретение относится к получению изотопов медицинского назначения, в частности Мо-99. Способ включает подачу в сорбционную колонку облученного раствора, содержащего йод, молибден и другие продукты деления урана, пропускание раствора облученного топлива снизу вверх через сорбционную колонку, подачу десорбирующего раствора на сорбционную колонку, удаление йода из полученного элюата и очистку элюата.

Изобретение относится к технологии получения радионуклидов для ядерной медицины. Способ производства трихлорида лютеция-177 включает изготовление мишени путем растворения стартового материала оксида лютеция-176 в азотной кислоте при температуре 90°С, дозирования полученного материала в кварцевую ампулу, выпаривания материала из ампулы до сухого состояния при температуре 110°С, запайки кварцевой ампулы в вакууме и помещения ампулы в мишень, выполненную в виде алюминиевой капсулы, облучение мишени в реакторе в течение 10 эффективных суток, после облучения алюминиевую капсулу дезактивируют азотной кислотой концентрацией 6 моль/л в течение 10 мин, промывают дистиллированной водой, вскрывают, извлекают кварцевую ампулу, дезактивируют азотной кислотой концентрацией 4 моль/л в течение 40 мин при температуре 70°С, промывают дистиллированной водой и высушивают, измеряют уровень загрязнения поверхности кварцевой ампулы методом мазка, затем дезактивированную кварцевую ампулу помещают в защитный бокс, где производят повторную дезактивацию и повторно измеряют уровень загрязнения поверхности кварцевой ампулы, в случае если уровень загрязнения не превышает 185 Бк, кварцевую ампулу надрезают по окружности абразивным инструментом, промывают и вскрывают, затем сухой осадок лютеция-177 в кварцевой ампуле растворяют в соляной кислоте с концентрацией 0,1 моль/л, затем извлекают и дозируют во флаконы, упаковывают в контейнеры для транспортировки потребителю.
Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при радиотерапии с использованием радиоактивных источников. Закрытый источник ионизирующего излучения содержит последовательно соединенные между собой герметичные капсулы с размещенной в каждой капсуле радиоактивной вставкой с радиоактивным веществом на ней, при этом герметичные капсулы соединены между собой путем последовательного оплетения нескольких герметичных капсул хирургической рассасывающейся нитью, причем размещенная в каждой герметичной капсуле радиоактивная вставка выполнена в виде металлической трубки из серебра или стали, покрытой слоем серебра с толщиной стенки металлической трубки, не превышающей значения обратной величины взвешенного по спектру излучения среднего коэффициента линейного ослабления излучения веществом металлической трубки или из куска серебряной проволоки, радиоактивное вещество равномерно нанесено на поверхность металлической трубки или на кусок серебряной проволоки, герметичная капсула образована отрезком трубки из титанового сплава и приваренными к нему лазерной сваркой торцевыми стенками.

Изобретение относится к области радиохимии, в частности к способу получения технеция-99m для медицины. Способ изготовления хроматографического генератора технеция-99m из облученного нейтронами молибдена-98 включает обработку оксида алюминия кислотой до полного прекращения ее взаимодействия с оксидом алюминия, внесение навески подготовленного оксида алюминия в хроматографическую колонку и нанесение на него раствора молибдена, при этом подачу раствора молибдена в колонку производят в направлении снизу вверх в противоток последующему элюированию технеция-99m.

Изобретение относится к технологии получения радионуклидов для ядерной медицины. Способ получения радионуклида 177Lu включает изготовление мишени, содержащей лютеций природного изотопного состава или обогащенный по изотопу 176Lu, облучение нейтронами мишени, с последующим выделением целевого радионуклида 177Lu, полученного в результате реакции 176Lu(n, γ)177Lu .

Изобретение относится к способу получения высокочистых соединений 177Lu, свободных от носителя, для медицинских целей и/или диагностических целей. Способ получения соединений 177Lu из соединений l76Yb, облучаемых тепловыми нейтронами, включает введение в первую колонку, заполненную катионообменным материалом, исходных веществ, растворенных в минеральной кислоте и содержащих l77Lu и 176Yb в примерном массовом соотношении от 1:102 до 1:1010, замену протонов катионообменного материала на ионы аммония с использованием раствора NH4Cl, промывку катионообменного материала водой, соединение выходного отверстия первой колонки и входного отверстия второй колонки, введение воды и хелатообразующего агента во входное отверстие первой колонки, чтобы элюировать соединения 177Lu из первой и второй колонок, определение уровня радиоактивного излучения на выходе второй колонки для подтверждения элюирования соединений 177Lu, сбор первого элюата 177Lu из выходного отверстия второй колонки в сосуд, протонирование хелатообразующего агента, загрузка конечной колонки путем непрерывной подачи полученного элюата l77Lu во входное отверстие конечной колонки, промывку от хелатообразующего агента разбавленной минеральной кислотой, удаление следов ионов других металлов из раствора l77Lu путем промывки катионообменного материала конечной колонки минеральной кислотой в разных концентрациях и элюирование ионов 177Lu из конечной колонки с помощью высококонцентрированной минеральной кислоты.

Заявленное изобретение относится к химической технологии производства радиоактивных изотопов медицинского назначения. В заявленном способе предусмотрен процесс выделения молибдена-99 из раствора облученной урановой мишени на стадии концентрирования и аффинажа с целью получения препарата молибден-99.

Изобретение относится к реакторной технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины. Способ получения радиоизотопа 99Mo включает облучение потоком нейтронов мишени с последующим выделением целевого радиоизотопа, образующегося в результате 98Mo(n,γ)99Mo реакции.

Изобретение относится к технике для ядерной медицины, в частности к изготовлению изотопных генераторов. Генератор рубидия-82 включает защитный от ионизирующего излучения корпус, внутри полости которого размещена емкость с разъемным защитным вкладышем из вольфрама или вольфрамового сплава, генераторной колонкой и подводящей и отводящей трубками, размещенными во внутренних пазах разъемного вкладыша, при этом крышка корпуса снабжена предохранительной полостью для сбора утерянной жидкости.
Наверх