СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОТОПА УГЛЕРОДА-14 Российский патент 1998 года по МПК G21G1/06 G21G1/08 

Настоящее изобретение относится к области ядерной техники и может найти применение в промышленности, и научных исследованиях.

Преимущественно изобретение предназначено для получения изотопной продукции, в частности, изотопа углерода-14, как одного из наиболее широко применяемых индикаторов.

Известен способ получения углерода-14 путем облучения раствора нитрата аммония в канале графитового реактора (Материалы Международной конференции по мирному использованию атомной энергии. Женева, 1955 г.) Недостатками известного способа являются сложность управления процессом и низкая радиационная стойкость раствора нитрата аммония.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ получения изотопа углерода-14 путем упаковки мишени, представляющей собой таблетку Be₃N₂, в алюминиевый контейнер и последующего облучения материала мишени в потоке нейтронов (Радиохимия и химия ядерных процессов, под ред. А.Н.Мукина, Ленинград, Госхимизат, 1960, 675 с.)
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе для выделения изотопа углерода-14 необходимо извлекать материал мишени из зоны облучения, а это приводит к "загрязнению" соединений углерода-14 при их отделении от материала мишени побочными изотопами, образующимися в процессе облучения. Кроме того, для накопления изотопа углерода-14 в количестве, позволяющем его эффективное отделение без N₂, необходимо облучение в течение длительного периода времени (от 3-х до 5 лет), что делает углерод-14 одним из самых дорогих изотопов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является генерирование изотопа углерода-14 высокого препаративного качества.

Технический результат повышение экономичности способа получения изотопа углерода-14.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе получения изотопа углерода-14, включающего упаковку мишени в защитную оболочку и дальнейшее облучение в потоке нейтронов, особенностью является то, что в качестве исходного вещества мишени используют жидкофазные соединения оксидов азота, например, четырехоксид азота N₂O₄.

По реакции взаимодействия в процессе облучения азотосодержащей мишени происходит образование диоксида углерода-14, который самопроизвольно отделяется, за счет несовместимости с материалом мишени, что позволяет генерировать его соединения непосредственно из зоны облучения.

При проведении заявителем анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, не установлено средство того же назначения, характеризующееся признаками, тождественными всем существенным признакам заявляемого устройства, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение, по мнению заявителя, соответствует критерию "новизна".

Результаты дополнительного поиска известных решений показали, что данное техническое решение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из него заявителем не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата.

Это позволяет заявителю сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствует условию "изобретательский уровень".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, представлены в таблице, отражающей результаты опытов получения изотопа углерода-14 по прототипу и предлагаемому способам.

Пример N 1. По способу, взятому за прототип, мишень, представляющую собой порошок нитрида бериллия Be₃N₂, спрессованный в таблетки, упаковывали в алюминиевый контейнер, который помещали в активную зону реактора. После облучения в потоке нейтронов контейнер извлекали, выдерживали и затем расплавляли. Мишени из нитрида бериллия растворяли в 65% серной кислоте с добавлением 30% пероксида водорода и выделившуюся смесь газов потоком азота пропускали через медноокисную печь при температуре 750^oC, а затем раствором гидроксида натрия газовую смесь поглощали. Из раствора гидроксида натрия осаждали углерод-14 в виде карбоната бария.

Пример N 2. В алюминиевый контейнер объемом 100 см³ заливали 100г мишени, представляющей собой, согласно изобретению, жидкофазное соединение - четырехокись азота. Контейнер помещали в охлаждаемый водой канал активной зоны реактора. Газоотводная трубка контейнера сообщалась с тремя последовательносоединенными поглотителями, содержащими раствор гидроксида натрия, очищенного от карбонатов. Облучение контейнера с мишенью проводили в течение 26 ч. После этого контейнер удаляли из активной зоны, извлекали мишень и измеряли ее объем. Затем раствор гидроксида натрия сливали из барботеров, объединяли и осаждали углеров-14 в виде карбоната бария. Осадок промывали, сушили, взвешивали и определяли количество углерода-14 путем измерения интенсивности бета-излучения.

Пример N 3. В алюминиевый контейнер объемом 14 л, снабженный двумя трубками для заливки мишени и отбора газовой фазы, помещали 1500 г четырехокиси азота и опускали контейнер с мишенью в канал промышленного реактора на 220 ч, отбирая газовую фазу в емкость из нержавеющей стали через каждые 24 ч облучения. Из нержавеющей емкости газовую фазу пропускали через раствор гидроксида натрия. После облучения контейнер с мишенью извлекали из канала, измеряли количество оставшегося материала мишени, а растворы гидроксида натрия объединяли и осаждали углеров-14 в виде карбоната бария, осадок которого сушили и взвешивали, определяя затем количество углерода-14 радиометрическим методом.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, преимущественно в атомной;
для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован независимым пунктом изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;
способ получения изотопа углерода-14, воплощенный в заявленном изобретении, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно: значительное снижение себестоимости получения изотопа углерода-14 высокого препаративного качества за счет генерирования его соединений непосредственно из зоны облучения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".

Использование: в ядерной технике, в частности, в промышленности и научных исследованиях для получения изотопа углерода-14, как наиболее широко применяемого индикатора. Сущность изобретения: способ получения изотопа углерода-14 включает упаковку мишени в защитную оболочку и последующее облучение ее в потоке нейтронов. В качестве исходного вещества облучение ее в потоке нейтронов. В качестве исходного вещества мишени используют жидкофазное соединение оксида азота, например, четырехоксид азота (N₂O₄), что позволяет генерировать соединения изотопа углерода-14 непосредственно из зоны облучения. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. 3 пр.

1. Способ получения изотопа углерода-14, включающий упаковку мишени в защитную оболочку, облучение вещества мишени в потоке нейтронов, отличающийся тем, что в качестве исходного вещества мишени используют жидкофазные соединения оксидов азота. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного вещества мишени применяют четырехоксид азота (N₂O₄).