Способ изготовления активной части радионуклидного источника

 

Использование: ядерная техника, а именно изготовление источников ионизирующего излучения на основе актинидов и лантанидов. Сущность изобретения: способ изготовления активной части радионуклидного источника заключается в том, что оксид радионуклида восстанавливают до металла, затем металл радионуклида наносят на подложку путем испарения металла в вакууме. Испарение проводят при температуре тигля-испарителя 900-2100^oC. Для изготовления подложки используют неметаллы, например Si, C, Ge, или неплатиновые металлы, например Cu, Ag, Au, Fe, Co, Ni. Достигаемый технический результат - устойчивость соединений, образованных между радионуклидом и материалом подложки, высокая механическая прочность изделия. 2 табл.

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к изготовлению источников ионизирующего излучения на основе актинидов и лантанидов.

Известен способ изготовления активной части радионуклидного источника на основе сплава радионуклида калифорния-252 или кюрия-242, 244 с металлами платиновой группы, включающий получение слоя оксида на поверхности подложки толщиной 0,001-0,5 мм и прокаливание этой композиции в токе водорода с содержанием в нем (1-9)·10^-5% паров воды (авт. св. СССР N 1266366, кл. G 04 G 4/02, 1985).

Металлы платиновой группы являются дефицитными и достаточно дорогостоящими материалами, поэтому применение их в массовом производстве источников нецелесообразно. В ряде случаев к подложке могут предъявляться специфические требования, связанные с природой материала.

Предлагаемый способ заключается в том, что оксид радионуклида предварительно восстанавливают известным способом (например торийтермическим) до металла; металл радионуклида испаряют при 900-2100^oC и остаточном давлении воздуха 0,01-0,1 мПа и осаждают при 600-1500^oC на подложку из любого тугоплавкого металла или неметалла, образующих с радионуклидом соответственно сплавы или устойчивые соединения.

Достоинством способа является высокая химическая устойчивость полученных соединений и высокая механическая прочность изделия.

Предлагаемый способ позволяет оперировать малыми количествами радионуклида (менее 1 мг) и получать источники излучения с уникальными свойствами.

Примеры конкретного выполнения способа приведены в табл. 1 и 2. Методика изготовления образцов активной части источника заключалась в следующем. Оксид кюрия-244 перемешивали с порошком металлического тория, прессовали из смеси таблетку и нагревали ее с помощью ВЧ-токов в вакууме, постепенно поднимая температуру до 2000^oC. В итоге оксид кюрия восстанавливался до металла, а последний испарялся и конденсировался на пластинке из металлического тантала. Пластинку с металлическим кюрием разрезали на несколько частей. Одну из таких частей помещали в танталовый тигель, над которым устанавливали пластину из конкретного металла (Ni, Сu) или неметалла (Si, С) и сборку помещали в реакционную ячейку. После вакуумирования ячейки тигель нагревали до 1700-2100^oC. Пластина, на которую конденсировался металлический кюрий, нагревалась за счет теплового излучения тигля до 900-1500^oC. Время проведения процесса обычно составляло 0,5-2 мин.

При этом происходило испарение металлического кюрия из тигля, конденсация его на металлической пластине с образованием сплава или (на неметаллической подложке) устойчивых соединений (силицидов, карбидов). Содержание кюрия в образцах и собственные полуширины альфа-линии , характеризующие толщину слоя, в котором зафиксирован кюрий, в зависимости от условий проведения процесса, приведены в табл. 1 и 2.

Рассмотрение данных таблиц показывает, что при выбранных режимах получения образцов (T=1860-2100^oC, τ 50 с, вакуум 0,1 мПа) практически 100% кюрия фиксируется на кремниевой подложке. Образующиеся на поверхности подложки силициды кюрия являются химически устойчивыми соединениями и не растворяются в 1-4 моль/л HNO₃.

При изготовлении образцов на подложках из иридия и родия при тех же условиях доля кюрия, зафиксированного в виде сплава, составляет 50-83% В табл. 2 приведены данные по изготовлению активной части источника на основе ²⁴⁴Cm с другими материалами, а также их спектрометрические характеристики, выбор материалов подложек может быть более широким в зависимости от требований к конкретному изделию. Могут использоваться такие металлы как железо, кобальт, никель, серебро, золото, рутений, медь. Радионуклиды (актиниды) на таких подложках будут фиксироваться в виде сплавов. В качестве неметаллов могут рассматриваться, например, подложки на основе кремния, германия, углерода. С этими материалами радионуклиды будут образовывать устойчивые химические соединения.

Формула изобретения

Способ изготовления активной части радионуклидного источника, включающий восстановление оксида радионуклида до металла, нанесение радионуклида на подложку и получение соединения (сплава) путем нагревания подложки с радионуклидом до температуры образования соединения (сплава) с подложкой, отличающийся тем, что сначала восстанавливают оксид радионуклида до металла, металл радионуклида испаряют в вакууме при температуре тигля-испарителя 900 2100^oС, а для изготовления подложки используют неметалл, например Si, С, Ge, или металл неплатиновой группы, например Cu, Ag, Au, Fe, Co, Ni.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2