Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра

Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в технологии получения радиоактивных изотопов и аналитической химии.

Радионуклид кадмий-109 применяется для изготовления эталонных источников ионизирующего излучения. ¹⁰⁹Cd может быть получен путем облучения серебра нейтронами по реакциям

При облучении изотопнообогащенного ¹⁰⁷Ag в течение полугода в высокопоточном реакторе выход кадмия составляет ~50% от массы облучаемого серебра. Помимо основного продукта реакции при облучении образуются значимые количества радионуклида ^110mAg. Последующая химическая переработка облученного образца проводится с целью очистки ¹⁰⁹Cd от ^110mAg и получения требуемой химической формы препарата.

В соответствии с ТУ 7011-20553876-2012 ОКП 70 1682 1000 препарат Кадмий-109 представляет собой раствор хлорида кадмия в 0,1-1 моль/л соляной кислоте, отношение активности ^110mAg к активности ¹⁰⁹Cd не должно превышать 3*10^-4%.

Известен способ экстракционного разделения радионуклидов серебра и кадмия [Левин В.И. Получение радиоактивных изотопов. - М.: Атомиздат, 1972, с. 182], заключающийся в приготовлении раствора кадмия и серебра в смеси роданида аммония и ацетата натрия, последующей экстракции кадмия смесью пиридина с хлороформом и реэкстракции кадмия азотной кислотой. Недостаток способа - неполное разделение компонентов.

Способ ионообменного разделения радионуклидов серебра и кадмия [Разбаш А.А., Севастьянов Ю.Г., Маклачков А.Г., Алексеева Л.Г., Радиохимия, 1981, т. 23, №3, с. 442] основан на сорбции Ag и Cd на сильнокислом катионите КРС-8п из смеси азотной и плавиковой кислот, элюировании кадмия раствором плавиковой кислоты, десорбции серебра раствором азотной кислоты. Недостатками данного способа являются неполное разделение компонентов и использование плавиковой кислоты, вызывающей коррозию защитного оборудования.

Наиболее близким аналогом, совпадающим с заявляемым изобретением по наибольшему количеству существенных признаков, является способ разделения радионуклидов серебра и кадмия [Патент RU №2230032 С2, 10.06.2004], заключающийся в осаждении металлического серебра из 0,1-2 моль/л HNO₃ в присутствии нитрата гидразония и углеродного сорбента СКН. Далее кадмий осаждают из маточного раствора каким-либо известным способом и переводят в нужную химическую форму. При равной исходной активности ¹⁰⁹Cd и ^110mAg коэффициент очистки кадмия от серебра равен приблизительно 500-800.

Поскольку изотопнообогащенное ¹⁰⁷Ag явлется дорогостоящим стартовым материалом, осажденное серебро подлежит регенерации для повторного использования. Для этого углеродный сорбент СКН с осажденным на нем металлическим серебром обрабатывают азотной кислотой, растворенное изотопнообащенное ¹⁰⁷Ag регенерируют любым известным способом в металлическое серебро для повторного цикла облучения.

Недостатком прототипа является необходимость дополнительных операций по регенерации серебра: растворении осажденного на сорбенте СКН серебра и повторного осаждения металлического серебра.

Вышеуказанные недостатки устраняются в способе разделения радионуклидов кадмия и серебра, заключающимся в растворении мишени в азотной кислоте, упаривании раствора до солей, растворении солевого остатка в аммиачном растворе, восстановлении серебра до металла, отделении осадка металлического серебра от маточного раствора и осаждении из маточного раствора любого малорастворимого соединения кадмия, причем восстановление серебра до металла проводят в аммиачной среде сернокислым гидроксиламином (ГАС) при рН более 6 при мольном отношении сернокислого гидроксиламина к серебру более 1.

Гидроксиламин с кадмием при этом не реагирует.

Наличие операции контакта раствора с сернокислым гидроксиламином (ГАС) позволяет восстановить серебро до металла в аммиачной среде, осажденное металлическое серебро легко отделяется от маточного раствора и является готовым исходным продуктом для изготовления мишеней.

Граничные значения рН и мольного соотношения ГАС к серебру, необходимые для наиболее полного восстановления и, соответственно, осаждения металлического серебра, определялись экспериментально.

Для проведения экспериментов использовали нитраты серебра и кадмия, меченые радиоактивными изотопами ^110mAg и ¹⁰⁹Cd. Массовые концентрации серебра и кадмия определялись, соответственно, методом радиоактивных индикаторов. Полнота осаждения контролировалась по активности изотопа ^110mAg в маточном растворе (А_мат).

Влияние величины рН и мольного отношения ГАС/Ag на полноту осаждения серебра приведено на рисунках 1-2.

Как видно из рисунков 1-2, наилучшие результаты по восстановлению серебра получаются при мольном отношении ГАС/Ag более 1 и при рН более 6. В этих условиях остаточное содержание серебра в маточном растворе не превышает 0.014% от исходной активности.

Мишень облученного серебра массой 12,3 грамма растворили в 12 моль/л HNO₃, упарили до солей, солевой остаток растворили в 0,3 л раствора, содержащего 0,5 моль/л NH4OH и 0,5 моль/л NH4NO3. Добавили при помешивании 12 г сернокислого гидроксиламина и выдержали 20 часов. Маточный раствор отфильтровали через фильтр «синяя лента» и промыли осадок металлического серебра двумя порциями дистиллированной воды по 100 мл. Промывки присоединили к маточному раствору.

К объединенному маточному раствору добавляли 2 моль/л раствор K₂СО₃ до концентрации 0.3 моль/л, выдерживали в течение суток, отделяли маточный раствор от осадка, промывали осадок 2 раза дистиллированной водой и растворяли осадок 50 мл 1 моль/л НСl. Результаты разделения приведены в таблице 1.

Как видно из данных таблицы 1, за одну операцию осаждения содержание ^110mAg снижается в 10⁷ раз, а конечное содержание ^110mAg в препарате ¹⁰⁹Cd равно 5*10^-6%.

Способ разделения радионуклидов кадмия и серебра, включающий растворение облученного серебра в азотной кислоте, упаривание раствора, растворение образовавшихся нитратов в аммиачном растворе, восстановление серебра до металла, отделение осадка металлического серебра от маточного раствора, содержащего кадмий-109 и осаждение из маточного раствора любого малорастворимого соединения кадмия, отличающийся тем, что восстановление серебра до металла проводят в аммиачной среде сернокислым гидроксиламином при рН более 6 при мольном отношении сернокислого гидроксиламина к серебру более 1.