СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАТРИЯ-22 ИЗ ОБЛУЧЕННОЙ ПРОТОНАМИ АЛЮМИНИЕВОЙ МИШЕНИ Российский патент 2013 года по МПК G21G4/04 

Изобретение относится к радиохимии и может быть использовано для получения натрия-22, применяемого для производства источников гамма и позитронного излучения.

Известен способ получения натрия-22 путем его отгонки из расплавленной облученной протонами алюминиевой мишени и последующего улавливания на холодной поверхности (Griffm H.C., Steiger Т.Д. «System for separating radioactiv Na from Al». US Patent 4894208).

Недостатки известного способа: сложное аппаратурное оформление и потенциальная опасность возможного выброса радиоактивного натрия в окружающую воздушную среду.

Наиболее близким по технической сущности заявленному способу является способ получения натрия-22 (Taylor W.A.; Heaton R.C. «Production of sodium-22 from proton irradiated alumunwn» US Patent 5487880).

Известный способ включает растворение облученной протонами алюминиевой мишени, осаждение части ионов алюминия из раствора алюминиевой мишени, сорбцию ионов алюминия и натрия-22 из полученного раствора на катионообменной смоле и десорбцию натрия-22 с катионообменной смолы.

Недостатки известного способа:

- часть ионов алюминия осаждают из раствора алюминиевой мишени в виде хлорида алюминия, что требует многократного повторения этой операции;

- раствор, полученный после осаждения части ионов алюминия, очищают от примесей меди и железа сорбцией на анионообменной смоле.

Технический результат изобретения заключается в упрощении технологии выделения натрия-22.

Для достижения технического результата в способе получения натрия-22 из облученной протонами алюминиевой мишени, включающем растворение облученной алюминиевой мишени, осаждение части ионов алюминия и примесных тяжелых металлов из раствора алюминиевой мишени, сорбцию натрия-22 и остаточных ионов алюминия из полученного раствора на катионообменной смоле и десорбцию натрия-22 с катионообменной смолы, предлагается ионы алюминия и примесных тяжелых металлов осаждать из раствора алюминиевой мишени в виде гидрата окиси алюминия и гидратов окислов тяжелых металлов.

В частных случаях применения способа предлагается:

- алюминиевую мишень растворять в концентрированной соляной кислоте;

- полученный кислый раствор натрия-22 очищать от следов катионов на катионообменной смоле;

- в качестве катионообменной смолы использовать Dowex 50w.

Сущность изобретения поясняется представленной на фиг.1 блок-схемой процесса получения раствора натрия-22.

На фигуре 1 приняты следующие обозначения: 1 - растворение облученной протонами алюминиевой мишени, 2 - упаривание раствора до минимального объема, 3 -осаждение части ионов алюминия и примесных тяжелых металлов в виде гидратов окислов, 4 - упаривание раствора натрия-22 и оставшегося алюминия с одновременным разложением избыточного карбоната аммония, 5 - корректировка кислотности раствора, 6 - очистка ионов натрия-22 от алюминия на катионообменной смоле (операции 5 и 6 повторяют дважды), 7 - очистка полученного кислого раствора натрия-22 от следов катионов сорбцией на катионообменной смоле.

Способ применяют следующим образом.

Растворяют облученную протонами алюминиевую мишень в 3÷12 М растворе соляной кислоты с образованием раствора, содержащего ионы алюминия и натрия.

Упаривают раствор алюминиевой мишени, содержащий ионы алюминия, натрия и примесных тяжелых металлов, до минимального объема.

Осаждают часть алюминия и примесных тяжелых металлов в виде гидратов окислов путем добавления к раствору 3÷4 кратного избытка карбоната аммония. Отфильтровывают осадок, промывают его 1÷2 М раствором карбоната аммония, промывной раствор объединяют с фильтратом.

Упаривают полученный раствор, содержащий ионы натрия, оставшиеся ионы алюминия и избыточный карбонат аммония досуха, при этом карбонат аммония разлагается и улетучивается в виде газов.

Растворяют сухой остаток в 0,01÷0,06 М соляной кислоте. Пропускают полученный раствор через колонку с катионообменной смолой, при этом ионы алюминия и натрия сорбируются на колонке. Промывают катионообменную колонку дистиллированной водой до появления ионов натрия на выходе из колонки.

Десорбируют натрий с катионообменной колонки 0,1÷0,5 М раствором соляной кислоты. Полученный десорбат упаривают досуха.

Растворяют сухой остаток в 0,01÷0,06 М соляной кислоте. Пропускают полученный раствор через вторую колонку с катионообменной смолой. Промывают колонку дистиллированной водой до появления ионов натрия на выходе из колонки.

Десорбируют натрий с колонки 0,1÷0,5 М раствором соляной кислоты. Десорбат упаривают досуха.

Сухой остаток растворяют в требуемом объеме соляной или азотной кислоты необходимой концентрации.

Пример конкретного применения способа получения натрия-22.

Растворяют облученную на ускорителе протонами алюминиевую мишень в 12 М растворе соляной кислоты с образованием раствора, содержащего ионы алюминия и натрия.

Упаривают полученный раствор, содержащий ионы алюминия, натрия-22 и примесных тяжелых металлов до минимального объема.

Осаждают часть ионов алюминия и примесных тяжелых металлов в виде гидратов окислов путем добавления к раствору 3, 5-кратного избытка карбоната аммония. Отфильтровывают осадок гидрата окиси алюминия. Промывают осадок гидрата окиси алюминия 1,5 М раствором карбоната аммония, при этом промывной раствор объединяют с фильтратом.

Упаривают полученный раствор, содержащий ионы натрия, оставшиеся ионы алюминия и избыточный карбонат аммония, досуха, при этом карбонат аммония разлагается и улетучивается в виде газов.

Растворяют сухой остаток в 0,01 М растворе соляной кислоты. Пропускают полученный раствор через колонку с катионообменной смолой Dowex 50w.

Промывают колонку дистиллированной водой до появления ионов натрия на выходе из колонки. Десорбируют натрий с катионообменной колонки 0,2 М раствором соляной кислоты. Полученный десорбат упаривают досуха.

Растворяют сухой остаток в 0,01 М растворе соляной кислоты. Пропускают полученный раствор через вторую колонку с катион обменной смолой Dowex 50w. Промывают колонку дистиллированной водой до появления ионов натрия на выходе из колонки. Десорбируют натрий-22 с катионообменной колонки 0,2 М раствором соляной кислоты. Десорбат упаривают досуха.

Сухой остаток растворяют в требуемом объеме соляной или азотной кислоты необходимой концентрации. Полученный раствор является готовым раствором натрия-22.

Изобретение относится к радиохимии. Способ получения натрия-22 из облученной протонами алюминиевой мишени включает растворение облученной алюминиевой мишени в концентрированной соляной кислоте, осаждение части ионов алюминия и примесных тяжелых металлов из раствора алюминиевой мишени в виде гидратов окислов, сорбцию ионов алюминия и натрия-22 из полученного раствора на катионообменной смоле Dowex 50w и десорбцию натрия-22 с катионообменной смолы Dowex 50w. Изобретение позволяет упростить технологию выделения натрия-22. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения натрия-22 из облученной протонами алюминиевой мишени, включающий растворение облученной алюминиевой мишени, осаждение части ионов алюминия и примесных тяжелых металлов из раствора алюминиевой мишени, сорбцию натрия-22 и остаточных ионов алюминия из полученного раствора на катионообменной смоле и десорбцию натрия-22 с катионообменной смолы, отличающийся тем, что ионы алюминия и примесных тяжелых металлов осаждают из раствора алюминиевой мишени в виде гидрата окиси алюминия и гидратов окислов тяжелых металлов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что алюминиевую мишень растворяют в концентрированной соляной кислоте.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный кислый раствор натрия-22 очищают от следов катионов на катионообменной смоле.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катионообменной смолы используют Dowex 50w.