Способ очистки препаратов радионуклидов олова

 

Изобретение относится к очистке препаратов радионуклидов олова от примесей радионуклидов сурьмы, железа, кобальта, марганца и цинка. Получают раствор хлорида олова (IV), содержащий цитрат-ионы и соляную кислоту. Олово осаждают в виде металла посредством контактирования полученного раствора с металлическим алюминием. Осадок металлического олова отделяют от алюминия посредством контакта с раствором соляной кислоты или щелочи, например, гидроксида натрия. Олово промывают раствором соляной кислоты. Результат способа - фактор очистки от сурьмы 14, от кобальта и цинка не менее 450, содержание алюминия менее 0,05% от массы олова. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

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

Процесс реакторного получения радионуклидов олова сопровождается накоплением в облучаемом материале примесных радионуклидов. Типичными примесями в облученном олове являются радионуклиды ^{122, 124, 125, 126}Sb, ⁵⁹Fe, ⁶⁰Со, ⁵⁴Мn, ⁶⁵Zn. Для очистки препаратов радионуклидов олова от вышеуказанных примесей проводят следующие операции: Получают раствор хлоридов примесных радионуклидов и олова в степени окисления последнего (IV), содержащего 0,1-0,5 моль/л цитрат-ионов и соляную кислоту в интервале pH 0,2-0,6.

Выделяют металлическое олово из полученного раствора посредством его контактирования с металлическим алюминием (цементация).

Отделяют осадок металлического олова от алюминия посредством контакта с раствором, содержащим соляную кислоту с концентрацией 0,5-1,0 моль/л или щелочь, например, гидроксид натрия с концентрацией 0,2-0,5 моль/л (травление).

Промывают металлическое олово раствором соляной кислоты с концентрацией 0,1-0,5 моль/л.

Наличие операции получения раствора хлоридов примесных радионуклидов и олова (IV), содержащего цитрат-ионы в указанных концентрациях и соляную кислоту в указанном диапазоне pH, обеспечивает очистку целевых радионуклидов в процессе последующего цементационного выделения металлического олова.

Минимальная концентрация цитрат-ионов определяется необходимостью устранения эффектов гидролиза и осаждения малорастворимых соединений Sn (IV). Минимальное значение pH раствора определяется снижением степени очистки целевых радионуклидов от примесей. Максимальная концентрация цитрат-ионов, а также максимальное значение pH раствора определяются снижением выхода металлического олова.

Наличие операции цементационного выделения олова в виде металла позволяет снизил содержание в нем примесных радионуклидов ^{122, 124, 125, 126}Sb, ⁵⁹Fe, ⁶⁰Co, ⁵⁴Mn, ⁶⁵Zn. Максимальное соотношение массы осаждаемого металла и площади поверхности цементирующего металла определяется снижением выхода олова. На минимальное соотношение указанных параметров ограничение отсутствует.

Наличие операции отделения металлического олова от цементирующего металла позволяет подготовить препарат целевых радионуклидов к проведению последующих операций. Минимальные концентрации соляной кислоты или щелочи в травильном растворе определяются снижением скорости растворения цементирующего металла и, как следствие, снижением полноты отделения от него осажденного олова. Максимальные концентрации соляной кислоты или щелочи в травильном растворе определяются увеличением скорости растворения металлического олова и, как следствие, снижением его выхода в конечный препарат.

Наличие операции промывки олова соляной кислотой позволяет перевести в раствор содержащиеся в порах металлического осадка и адсорбированные на его поверхности примесные элементы, в том числе алюминий. Данная операция увеличивает полноту отделения радионуклидных примесей от олова, а также предотвращает загрязнение его препаратов солями алюминия. Минимальная концентрация соляной кислоты в промывном растворе определяется необходимостью устранения эффектов гидролиза и осаждения малорастворимых соединений алюминия. Максимальная концентрация соляной кислоты в промывном растворе определяется увеличением скорости растворения металлического олова и, как следствие, снижением его выхода в конечный препарат.

Препарат радионуклида ^119mSn получали облучением в реакторе СМ-3 (ГНЦ РФ НИИАР) обогащенного по изотопу ¹¹⁸Sn (97,9 ат.%) металлического олова массой 0,50 г. Согласно сертификату качества на стартовый материал, содержание в нем примеси алюминия составляло 0,04% от массы олова.

Облученное олово растворяли в соляной кислоте с концентрацией 11,5 моль/л. Для перевода растворенного олова в степень окисления (IV) использовали пероксид водорода (25 об.%); избыток последнего разрушали прогреванием раствора при температуре ~70^oС. В полученный раствор вводили цитрат натрия (в виде его 0,5 моль/л раствора) до достижения pH 0,45. Получено 0,100 л раствора с концентрациями в нем Sn (IV) - 5 г/л; цитрата натрия - 0,31 моль/л. Осаждение металлического олова проводили на прутке из алюминия марки АД1 (по ГОСТ 21488-76) при отношении массы осаждаемого металла к площади поверхности цементирующего металла, равном 310 г/м². Температура на всех стадиях очистки препарата ^119mSn составляла (25±2)^oC.

Активность радионуклида ^119mSn в исходном растворе составила 2,0•10¹⁰ Бк (0,54 Ки). Активность других радионуклидов олова составляла, в % от активности ^119mSn: ¹¹³Sn - 036; ^117mSn - 3,9. Распределение целевого и примесных радионуклидов в процессе очистки препарата ^119mSn по заявляемому способу, а также условия проведения соответствующих операций представлены в табл.1.

Как видно из табл. 1, фактор очистки препарата радионуклида ^119mSn от примеси радионуклидов сурьмы составил около 12; факторы очистки от радионуклидов кобальта, марганца, цинка и железа составили не менее 190. Содержание примеси алюминия в очищенном препарате ^119mSn составило (согласно результатам эмиссионно-спектрального анализа) менее 0,05% от массы олова. Таким образом, использование заявляемого способа не приводит к значительному увеличению содержания примеси алюминия в препарате ^119mSn.

Препарат радионуклида ^121mSn получили облучением в реакторе СМ-3 (ГНЦ РФ НИИАР) обогащенного по изотопу ¹²⁰Sn (99,6 ат.%) металлического олова массой 0,11 г. Согласно сертификату качества на стартовый материал, содержание в нем примеси алюминия составляло 0,05% от массы олова.

Облученное олово растворяли в смеси соляной кислоты с концентрацией 10 моль/л и азотной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л, что обеспечило перевод олова в степень окисления (IV). Азотную кислоту из полученного раствора удалили посредством его прогревания при температуре ~70^oС. После охлаждения в раствор ввели цитрат аммония (в виде его 0,5 моль/л раствора) до достижения pH 0,56. Получено 0,050 л раствора с концентрациями в нем Sn (IV) - 2,2 г/л; цитрата аммония - 0,43 моль/л. Осаждение металлического олова проводили на прутке из алюминия марки АДО (по ГОСТ 21488-76) при отношении массы осаждаемого металла к площади поверхности цементирующего металла, равном 138 г/м². Температура на всех стадиях очистки препарата ^121mSn составляла (22±2)^oC.

Активность радионуклида ^121mSn в исходном растворе составила 2,7•10⁷ Бк (0,73 мКи). Активность радионуклида ¹¹³Sn составляла 3,1% от активности ^121mSn. Распределение целевого и примесных радионуклидов в процессе очистки препарата ^121mSn по заявляемому способу, а также условия проведения соответствующих операций представлены в табл.2.

Таким образом, фактор очистки препарата радионуклида ^121mSn от примеси радионуклидов сурьмы составил около 14; факторы очистки от радионуклидов кобальта и цинка составили не менее 450. Содержание примеси алюминия в очищенном препарате ^121mSn составило (согласно результатам эмиссионно-спектрального анализа) менее 0,05% от массы олова.

Формула изобретения

1. Способ очистки препаратов радионуклидов олова, заключающийся в получении раствора хлорида олова (IV), содержащего 0,1-0,5 моль/л цитрат-ионов и соляную кислоту в интервале рН 0,2-0,6, выделении металлического олова посредством контактирования полученного раствора с металлическим алюминием, отделении осадка металлического олова от алюминия посредством контакта с раствором, содержащим соляную кислоту с концентрацией 0,5-1,0 моль/л или щелочь с концентрацией 0,2-0,5 моль/л, и промывки металлического олова раствором соляной кислоты с концентрацией 0,1-0,5 моль/л.

2. Способ по п.1, заключающийся в том, что в качестве щелочи используют гидроксид натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2