СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОТОПОВ ТЕЛЛУРА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК B01D59/20 C01B19/04 

Изобретение относится к способам получения изотопов теллура и устройствам для его осуществления. Изотопы теллура используют в ядерно-физических и медико-биологических исследованиях.

Технология получения изотопов включает следующие операции: приготовление рабочего вещества (это вещество, содержащее элемент, изотопы которого подлежат разделению), разделение рабочего вещества на изотопные фракции и переработку фракции, содержащей заданный изотоп, в товарный продукт.

Известен способ получения изотопов, в том числе и изотопов теллура, включающий разделение рабочего вещества электромагнитным методом /Кащеев Н. А., Дергачев В.А. Электромагнитное разделение изотопов и изотопный анализ. - М.: Энергоатомиздат, 1989, с. 67/. В упомянутом источнике информации для получения изотопов теллура в качестве рабочего вещества используют элементный теллур.

Известен способ получения изотопов, в том число изотопов теллура, включающий обработку рабочего вещества лазерным излучением /Заявка Японии 3-66927, МПК В 01 D 59/34, опубл. 21.10.91/; в качестве рабочего вещества применяют соединение формулы (CX₃)Te, где х - водород, дейтерий, фтор.

Известен способ, применимый для получения изотопов теллура, включающий селективное возбуждение молекул рабочего вещества - гексафторида теллура (селективное относительно входящих в состав рабочего вещества изотопов) и мономолекулярное разложение ионов с возбужденными колебательными спектрами /Заявка Франции 2308400, МПК В 01 D 59/34, опубл. 24.12.76/. Способ выбран в качестве прототипа.

Задачей изобретения является разработка способа получения изотопов теллура, обеспечивающего расширение арсенала средств того же назначения.

Задачей изобретения является также создание установки для осуществления заявляемого способа.

Поставленную задачу решают тем, что в способе получения изотопов теллура, включающем получение гексафторида теллура природного изотопного состава, его изотопное разделение и выделение теллура из изотопнообогащенной фракции в элементном состоянии, изотопное разделение осуществляют методом газового центрифугирования, разделенный по изотопному составу гексафторид теллура пофракционно восстанавливают раствором гидразингидрата, полученную реакционную смесь выдерживают при рН 4-6.

Гексафторид теллура природного изотопного состава получают фторированием теллура элементным фтором при температуре 100-300^oC.

Поставленную задачу решают также тем, что установка для получения изотопов теллура включает реактор фторирования теллура природного изотопного состава, сообщенный с криогенным конденсатором гексафторида теллура с образованием циркуляционного контура, подсоединенного к узлу питания элементным фтором и снабженного побудителем расхода, каскад газовых центрифуг с узлом питания гексафторидом теллура от криогенного конденсатора, снабженный приемниками изотопных фракций гексафторида теллура, реакторы восстановления гексафторида теллура, питаемые соответственно получаемым изотопам от приемников изотопных фракций и снабженные дозаторами реагентов, и узел выделения осадка теллура из реакционной смеси, его промывки и сушки.

На чертеже изображена установка для получения изотопов теллура.

Установка включает реактор фторирования 1 с размещенными в нем лодочками для загрузки в реактор теллура природного изотопного состава, снабженный нагревателем; криогенный конденсатор, представляющий собой сосуд Дюара 2 с установленной в нем емкостью 3 для конденсации гексафторида теллура (емкость 3 является также транспортной емкостью для передачи гексафторида теллура на каскад центрифуг); узел питания элементным фтором 4; побудитель расхода - компрессор 5; реактор 1 сообщен с криогенным конденсатором и компрессором с образованием циркуляционного контура.

Установка включает также каскад газовых центрифуг 6 с узлом питания гексафторидом теллура 7 (включающим ресивер 8 и транспортную емкость 3); приемники изотопнообогащенных фракций гексафторида теллура 9n, подключенные к точкам отбора на каскаде центрифуг (n=1...8 - количество получаемых стабильных изотопов теллура:
Те - 120, Те - 122, Те - 123, Те - 124, Те - 125, Те - 126, Те - 128, Те - 130).

Установка включает также реакторы 10n для восстановления теллура из изотопнообогащенных фракций гексафторида теллура, питаемые соответственно получаемым изотопам от приемников 9n через ресиверы-дозаторы 11n и снабженные дозаторами 12n для жидких реагентов.

Кроме того, установка снабжена узлом 13 выделения осадка теллура из реакционной смеси, его промывки и сушки, в состав которого входят колбы 14n для обработки кислотой реакционной смеси, полученной в реакторах 10n, и промывки осадка; фильтр 15 и вакуумная колба (колба Бунзена) 16, предназначенные для отделения жидкой фазы от осадка путем декантации; вакуумный сушильный шкаф 17 для сушки полученных изотопов теллура.

Способ осуществляют следующим образом.

Теллур природного изотопного состава помещают в реактор фторирования 1. Реактор 1, емкость 3 конденсатора, компрессор 5 вакуумируют до остаточного давления не выше 0,13 кПа (1 мм рт.ст.) Реактор 1 нагревают до 100-300^oC и производят подачу фтора в аппараты циркуляционного контура до давления 0,1 МПа (735 мм рт. ст. ). Затем компрессором 5 осуществляют циркуляцию фтора через реактор 1 и емкость 3 конденсатора.

Образующийся при взаимодействии теллура с фтором гексафторид теллура конденсируют в емкости 3 конденсатора при минус 100^oC. Падение давления в реакторе 1 и циркуляционном контуре, вызванное образованием гексафторида теллура и его конденсацией, компенсируют подачей фтора. О завершении синтеза гексафторида теллура судят по прекращению падения давления фтора в реакторе и циркуляционном контуре.

Полученный гексафторид теллура природного изотопного состава из емкости 3 через ресивер 8 подают в каскад газовых центрифуг 6 для разделения на изотопнообогащенные фракции методом газового центрифугирования. Изотопнообогащенные фракции собирают в приемники 9n (каждую из n - фракций в свой приемник).

Полученные изотопнообогащенные фракции гексафторида теллура подают из приемников 9n через ресиверы-дозаторы 11n в предварительно отвакуумированные до остаточного давления но более 0,13 кПа (1 мм рт.ст.) реакторы 10n. В заполненные газом реакторы 10n вводят раствор гидразингидрата из дозаторов 12n. В результате реакции температура реакционной смеси повышается до 40-50^oC. Об окончании реакции судят по снижению температуры в реакторе до комнатной. Содержимое реакторов 10n с выпавшим осадком переносят в колбы 14n. Реакционную смесь подкисляют до рН 4-6 и выдерживают в течение 2-3 ч. Осадки отделяют от жидкой фазы путем декантации, затем их промывают дистиллированной водой, спиртом и сушат в вакуумном сушильном шкафу. Получают вышеперечисленные стабильные изотопы теллура.

Изобретение может быть использовано в ядерно-физических и медико-биологических исследованиях. Теллур природного изотопного состава помещают в реактор фторирования 1. Реактор 1, емкость 3 конденсатора, компрессор 5 вакуумируют до остаточного давления не выше 0,13 кПа. Реактор 1 нагревают до 100-300^oС, заполняют фтором. Циркуляцию фтора проводят компрессором 5 через реактор 1 и емкость 3 конденсатора. Образующийся гексафторид теллура конденсируют в емкости 3, подают через ресивер 8 на каскад газовых центрифуг 6. Разделенные изотопно обогащенные фракции гексафторида теллура собирают в приемниках 9n. Гексафторид теллура пофракционно из приемников 9n подают в реакторы 10n через ресиверы-дозаторы 11n, предварительно отвакуумированные до остаточного давления не более 0,13 кПа. В реакторы 10n подают раствор гидразин-гидрата из дозаторов 12n. Реакционную смесь с выпавшим осадком переносят в колбы 14n, подкисляют до рН 4-6, выдерживают 2-3 ч. Осадки отделяют декантацией, промывают водой и спиртом, сушат под вакуумом в сушильном шкафу. Получают стабильные изотопы теллура Те-120, Те-122, Те-123, Те-124, Те-125, Те-126, Те-128, Те-130. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения изотопов теллура, включающий получение гексафторида теллура природного изотопного состава, его изотопное разделение и выделение теллура из изотопно-обогащенной фракции в элементном состоянии, отличающийся тем, что изотопное разделение осуществляют методом газового центрифугирования, разделенный по изотопному составу гексафторид теллура пофракционно восстанавливают раствором гидразин-гидрата, полученную реакционную смесь доводят до рН 4-6, после чего проводят выделение теллура. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гексафторид теллура природного изотопного состава получают фторированием теллура элементным фтором при 100-300^oС. 3. Установка для получения изотопов теллура, включающая реактор фторирования теллура природного изотопного состава, сообщенный с криогенным конденсатором гексафторида теллура с образованием циркуляционного контура, снабженного побудителем расхода, подсоединенным к узлу питания элементным фтором, каскад газовых центрифуг, соединенный с узлом питания гексафторидом теллура от криогенного конденсатора, снабженный приемниками изотопно-обогащенных фракций гексафторида теллура, реакторы восстановления теллура из гексафторида теллура, питаемые соответственно получаемым изотопам от приемников изотопно-обогащенных фракций и снабженные дозаторами гексафторида теллура и восстановителя, узел выделения осадка изотопов теллура из реакционной смеси, его промывки и сушки.