Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока


 


Владельцы патента RU 2569543:

Федеральное государственное унитарное предприятие "ГОРНО-ХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" (RU)
ОАО "Радиевый институт имени В.Г. Хлопина (RU)
ОАО "Производственное Объединение "Электрохимический завод" (RU)

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а более конкретно к технологии получения радиоактивного изотопа никель-63, используемого в производстве бета-вольтаических источников тока. Способ получения радионуклида никель-63 включает в себя получение из исходного никеля обогащенной по никелю-62 никелевой мишени с содержанием никеля-64 более 2%, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю-63 до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте. Изобретение обеспечивает крупномасштабное рентабельное производство никеля-63 для бета-вольтаических источников тока.

 

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а более конкретно к технологии получения радиоактивного изотопа никель-63, используемого в производстве бета-вольтаических источников тока.

Известен способ получения радионуклида никель-63, включающий получение обогащенной по никелю-62 никелевой мишени с содержанием никеля-64, не превосходящим 2%, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю-63, при котором изотоп никель-64 извлекают из облученного продукта (см. патент РФ №2313149, G21G 1/06).

Известный способ осуществляют в следующей последовательности.

Никель природного изотопного состава в форме тетрафторфосфина никеля - Ni(PF3)4 направляют на изотопное обогащение. Процесс обогащения осуществляют так, чтобы содержание никеля-64 было не более 2%. Это ограничение допускает обогащение никеля до 50% и более, но основной изотопной примесью являются более легкие, чем никель-62, изотопы. Обогащенный по никелю-62 тетрафторфосфин никеля переводят в металл и направляют на облучение в реакторе. После 2-летнего облучения накапливается 6,4% никеля-63, а содержание никеля возрастает до 1,5% за счет выгорания никеля-63. Облученный металлический никель переводят в тетрафторфосфин никеля и направляют на обогащение. Обогащение никеля-63 осуществляют в тяжелую фракцию, и при этом никель-64 извлекается из облученного материала. Именно невысокое содержание никеля-64 позволяет достигать обогащения никеля-63 до 50% и более. Тетрафторфосфин никеля переводят в металлическую форму и используют, например, в бета-вольтаических источниках тока. В остающейся легкой фракции содержится никель-62, остатки никеля-63 и нет никеля-64. Этот продукт может быть вновь направлен в реактор на облучение.

К недостаткам известного способа относится то, что извлечение изотопа никель-64 при реализации известного способа осуществляется дважды: при обогащении никелевой мишени до облучения с ограничением содержания никеля-64 не более 2% и при обогащении облученного продукта по никелю-63, когда изотоп никель-64 извлекают из облученного продукта. Процесс разделения изотопов, осуществляемый на высокоскоростных центрифугах, дорогостоящий, поэтому при крупномасштабном производстве никеля-63 для использования в бета-вольтаических батареях стоимость его получения может иметь определяющее значение.

Использование никеля-63, полученного известным способом, в бета-вольтаических источниках тока позволяет получить их срок службы более 30 лет. Промышленное производство бета-вольтаических источников тока может быть рентабельным только при их серийном производстве для конкретных изделий в аэрокосмической отрасли, приборостроении и т.п. Поэтому наиболее целесообразно изготавливать бета-вольтаические батареи со сроком службы, соответствующим сроку службы изделий. Исходя из этого и должна определяться наиболее эффективная степень обогащения по никелю-63, позволяющая с учетом его периода полураспада 100 лет сохранить характеристики бета-вольтаических батарей в конце установленного срока службы.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение возможности крупномасштабного рентабельного производства никеля-63 для производства бета-вольтаических батарей.

Для решения поставленной задачи в предлагаемом способе, включающем получение из исходного никеля обогащенной по никелю-62 никелевой мишени, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю-63, при получении из исходного никеля обогащенной по никелю-62 никелевой мишени содержание никеля-64 составляет более 2%, а обогащение облученного продукта по никелю-63 осуществляют до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте.

Получение обогащенной по никелю-62 никелевой мишени с содержанием никеля-64 более 2%, позволяет при последующем облучении мишени в реакторе за счет реакции радиационного захвата никелем-64 нейтронов и испускания γ-квантов (Ni64(0n1·γ)Ni65) получать изотоп никель-65 с периодом полураспада 2,57 часа. При этом при распаде никеля-65 образующуюся медь-65 отделяют применяемыми в радиохимических производствах химическими способами, например, сорбцией на ионообменных смолах, осуществляемой между растворением облученной никелевой мишени и ее переводом в тетрафторфосфин никеля для последующего обогащения облученного продукта по никелю-63, что позволяет сократить продолжительность разделения изотопов исходного никеля, а соответственно и стоимость конечного продукта - никеля-63.

Обогащение облученного продукта по никелю-63 до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте позволяет обеспечить сохранение характеристик бета-вольтаических источников тока в течение установленного для них срока службы и сократить продолжительность разделения изотопов никеля и осуществлять разделение без учета процентного соотношения изотопов никеля-62 и никеля-64 в продукте после обогащения.

Предлагаемый способ осуществляют в следующей последовательности.

Никель природного изотопного состава в форме тетрафторфосфина никеля - Ni(PF3)4 направляют на изотопное обогащение. Процесс обогащения осуществляют по никелю-62, при этом содержание никеля-64 составляет более 2%. Обогащенный по никелю-62 тетрафторфосфин никеля переводят в металл и направляют на облучение в реакторе. После 2-летнего облучения в мишени происходит накопление никеля-63 за счет захвата нейтронов ядрами атомов никеля-62. При этом содержание никеля-64 в облучаемой мишени в большей степени уменьшается за счет его выгорания в реакторе при облучении с образованием короткоживущего изотопа никель-65, чем его увеличение за счет выгорания образующегося при облучении нейтронами никеля-63. Облученный металлический никель растворяют, проводят его очистку от продуктов распада никеля-65 химическими способами, например сорбцией, а затем переводят в тетрафторфосфин никеля и направляют на обогащение. Обогащение облученного продукта по никелю-63 осуществляют до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте, обеспечивающего сохранение характеристик бета-вольтаических источников тока в течение установленного для них срока службы. Тетрафторфосфин никеля переводят в металлическую форму и используют для производства бета-вольтаических источников тока.

Способ получения радионуклида никель-63 для бета-вольтаических источников тока, включающий получение из исходного никеля обогащенной по никелю-62 никелевой мишени, облучение мишени в реакторе и последующее обогащение облученного продукта по никелю-63, отличающийся тем, что при получении из исходного никеля обогащенной по никелю-62 никелевой мишени содержание никеля-64 составляет более 2%, а обогащение облученного продукта по никелю-63 осуществляют до достижения им содержания 75% и более в обогащенном продукте.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к реакторной технологии получения радионуклидов и может быть использовано для производства радионуклида 63Ni, являющегося основой для создания миниатюрных автономных источников электрической энергии с длительным сроком службы, работающих на бета-вольтаическом эффекте.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении источников ионизирующего излучения (ИИИ) медицинского назначения. Способ включает в себя заполнение капсулы источниками ионизирующего излучения.

Изобретение относится к ядерной технике и может быть использовано при изготовлении источников для медицинских целей. Источники ионизирующего излучения (ИИИ) в виде заготовок из кобальта диаметром 1 мм и длиной 1 мм, заранее складированные в открытом бункере, порционно транспортируются сепаратором через узел загрузки в капсулу.

Изобретение относится к средствам извлечения полученных в результате облучения целевых компонентов из мишени. В заявленном способе предусмотрено выполнение мишени (19) в виде цилиндра с центральным стержнем, позиционированным по центру цилиндра двумя пробками, герметизация мишени с двух сторон и заполненение кольцеобразного пространства целевыми компонентами.

Изобретение относится к средствам извлечения компонентов из облученной мишени. В заявленном способе мишень, выполненную в виде загерметизированного в оболочку плоского сепаратора, сначала подвергают поперечной разрезке путем отсечения конечных частей мишени, а затем производят двухстороннее вскрытие мишени по обеим её длинным сторонам.

Изобретение относится к способам и устройствам для производства изотопов внутри водных стержней ядерных топливных узлов. Способы включают выбор требуемой облучаемой мишени, основываясь на свойствах мишени, загрузку мишени в стержень-мишень, основываясь на свойствах облучаемых мишеней и топливного узла, экспонирование стержня-мишени потоку нейтронов и/или сбор произведенных изотопов из облучаемых мишеней из стержня-мишени.

Изобретение относится к источнику ионизирующего излучения. Заявленный источник излучения содержит вставку с радиоактивным веществом, расположенную в свинцовом корпусе (3).

Заявленное изобретение относится к приборам для генерации нейтронов при ядерном взаимодействии ускоренных дейтронов с мишенями, содержащими тяжелые изотопы водорода.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при выполнении лучевой терапии злокачественных опухолей поджелудочной железы пучками адронов.

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов медицинского и научного назначения без носителя в радиохимически чистом виде. .

Изобретение относится к реакторной технологии получения радионуклидов и может быть использовано для производства радионуклида 63Ni, являющегося основой для создания миниатюрных автономных источников электрической энергии с длительным сроком службы, работающих на бета-вольтаическом эффекте.

Заявленное изобретение относится к способу осуществления ядерных реакций. Заявленный способ характеризуется тем, что каналируемые ядерные частицы, ионы или излучения при каналировании фокусируются в определенном месте канала в кристаллической решетке фазы внедрения, нанотрубках или за их пределами.

Заявленное изобретение относится к изотопному генератору. Колонный блок изотопного генератора содержит колонну, содержащую материнский радионуклид, который самопроизвольно распадается на относительно короткоживущий дочерний радионуклид.

Изобретение относится к стержням мишеней производства изотопов для активной зоны вырабатывающего энергию ядерного реактора. Стержень мишеней производства изотопов может включать в себя по меньшей мерее одну стержневую центральную корпусную деталь, включающую в себя внешнюю оболочку, которая определяет внутреннюю полость, и множество мишеней облучения в пределах внутренней полости.
Изобретение относится к способу генерации радиоизотопов, которые используются в ядерной медицине для приготовления фармпрепаратов, вводимых в пациентов. Заявленный способ включает облучение мишени пучком тормозного излучения и извлечение из мишени образовавшихся радионуклидов методами радиохимии.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при выполнении лучевой терапии злокачественных опухолей поджелудочной железы пучками адронов.

Изобретение относится к области радиохимии. .
Изобретение относится к ядерной технике и предназначено для использования в производстве радиоактивных изотопов для медицинских целей, а именно для производства высокоактивных генераторов изотопов 99mTc, используемых для диагностики и лечения некоторых онкологических заболеваний.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при выполнении лучевой терапии злокачественных опухолей пучками адронов. .

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано при выполнении лучевой терапии злокачественных опухолей пучками адронов. .

Изобретение относится к реакторной технологии получения радионуклидов и может быть использовано для производства радионуклида 63Ni, являющегося основой для создания миниатюрных автономных источников электрической энергии с длительным сроком службы, работающих на бета-вольтаическом эффекте.
Наверх