ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы получения радиоактивных изотопов и меченых соединений Получение радиоактивных изотопов методом нейтронного облучения в ядерном реакторе из "Радиоактивные изотопы в химических исследованиях" Большинство радиоактивных изотопов получают посредством нейтронного облучения в ядерном реакторе элементов, встречающихся в природе, и элементов, обогащенных. отдельными изотопами. [c.21] В данном случае число радиоактивных атомов в мишени будет пропорционально времени облучения. [c.22] Из формулы (23) следует, что число атомов образующегося радиоактивного изотопа зависит от числа атомов активируемого элемента в мишени, от содержания активируемого изотопа в облучаемой смеси изотопов данного элемента, от интенсивности нейтронного потока, сечения активации, времени облучения и постоянной радиоактивного распада. [c.22] При нейтронном облучении в реакторе могут иметь место следующие ядерные процессы радиационный захват п, у)-, радиационный захват с последующим р-раопадом промежуточного ко-роткоживущего изотопа и образованием радиоактивного изотопа элемента, соседнего с облучаемым элементом мишени реакции с изменением атомного номера ядра— (п, р) и (п, а). [c.22] Рациональный выбор ядерной реакции для производства того или иного изотопа определяется возможностью достижения достаточно большого выхода этого изотопа при его высокой удельной активности и максимальной радиохимической чистоте. Необходимо отметить, что радиохимические загрязнения, могут проявиться в большей степени, чем соответствующие химические. Например, при облучении потоком нейтронов (Ю з нейтр см сек) алюминия, содержащего в виде примесей 0,001% меди и 0,001% цинка, отношение активностей, обусловленных изотопами основного элемента и примесей, не соответствует их весовым соотношениям к тому же отношение это изменяется по мере выдерживания препарата после облучения (табл. 2). [c.22] Так как большинство элементов являются полиизотопными, то облучение их нейтронами приводит, как правило к образованию нескольких радиоактивных изотопов. Например, природные изотопы брома (50,56% Вг и 49,44% Вг ) мало отличаются по сечениям активации, и облучение их тепловыми нейтронами приводит к образованию смеси радиоактивных изотопов Вг , Вг и Вг . [c.22] Наличие, нескольких изотопов в радиоактивном препарате, как правило, не имеет существенного значения. Однако в отдельных случаях, например при изучении схем радиоактивного распада, возникает необходимость в получении ядерно-физически чистых препаратов, содержащих определенный радиоактивный изотоп. [c.23] Частным случаем получения индивидуальных изотопов являет- ся выдерживание смеси изотопов, сильно отличающихся по перио дам полураспада, до полного распада короткоживущего компо нента. Более общим методом можно считать облучение разделен ных изотопов. [c.23] Одним из важнейших типов ядерных процессов, дающим возможность получения радиоактивных изотопов почти всех элементов, является реакция радиационного захвата нейтронов [31, 32]. Широкое использование этой реакции связано, прежде всего, с наличием мощных источников нейтронов (ядерных реакторов). [c.23] К достоинствам этой реакции следует отнести высокие сечения активации, малую вероятность протекания конкурирующих ядерных процессов и возможность облучения больших масс вещества. [c.23] Помимо активации в результате одиночного захвата нейтрона, в ряде случаев существенное значение имеет активация в результате двойного и многократного захвата нейтронов. При этом довольно часто сечения активации для реакций последовательного захвата нейтронов оказываются весьма большими. С помощью этих реакций могут быть получены не только радиоактивные изотопы обычных элементов, но и значительные количества трансурановых элементов [38]. [c.23] Специальных приемов для выделения радиоактивных изотопов-обычно не требуется, поскольку по реакции (п, у) получаются изотопы тех же элементов, которые подвергаются облучению. [c.23] При получении радиоактивных изотопов по реакции [п, у), даже в случае применения нейтронных потоков высокой интенсивности, на каждый образующийся радиоактивный атом приходится огромное число изотопных с ним стабильных атомов. Это приводит в большинстве случаев к получению препаратов с ограниченной удельной активностью. В то же время для проведения некоторых исследований требуются препараты радиоактивных изотопов с предельно высокой удельной активностью. Отсюда возникает необходимость отделения радиоактивных атомов, образующихся по реакции [п, у), от основного вещества мишени. Трудность разделения изотопов усугубляется исключительно малым содержанием и ограниченной продолжительностью жизни большинства радиоактивных изотопов, получаемых по реакции п, у). [c.24] Единственным методом отделения радиоактивных атомов от стабильных, входящих в состав мишени, является метод атомов отдачи (метод Сцилларда — Чалмерса) [34]. Сущность этого метода заключается в следующем. При облучении соединения стабильного изотопа медленными нейтронами, захват нейтрона ядром этого изотопа сопровождается образованием составного возбужденного ядра, которое переходит в основное состояние путем эмиссии у-квантов захвата. Получаемая атомом энергия отдачи обычно во много раз превышает энергию химической связи атомов элемента в облучаемом соединении. В результате происходит разрушение молекулы и радиоактивный атом выделяется в свободном состоянии или в виде иона. Если между облучаемым соединением и формой стабилизации радиоактивных атомов не происходит изотопного обмена и химические формы, в виде которых стабилизируется радиоактивный изотоп, сравнительно легко отделяются от исходного соединения, то выделение этих форм приводит к обогащению изотопа. Таким образом, чрезвычайно трудная проблема разделения изотопов сводится к разделению различных химических форм одного и того же элемента. [c.24] Основными требованиями, предъявляемыми к исходному облучаемому соединению, являются отсутствие ионных связей атомов активируемого элемента в этом соединении и устойчивость его к воздействию у-радиации. Этим требованиям в значительной степени отвечают элементоргапнческие и комплексные соединения, карбонилы металлов, кислородсодержащие кислоты и их соли [35]. [c.24] Эффективность метода Сцилларда — Чалмерса, зависящая от выбора исходного соединения, условий облучения и метода изолирования радиоактивного изотопа, характеризуется выходом и фактором обогащения этого изотопа. [c.25] В зависимости от выбора облучаемой мишени и метода отделения радиоактивных атомов от основного вещества мишени фактор обогащения может изменяться в широких пределах. Например, при нейтронном облучении триглпцинкобальта и этилен-. диаминтетраацетаткобальтиата натрия с выделением в обоих случаях кобальта-60 ионообменным методом, факторы обогащения составляют соответственно 8,3 и 209,8 (при выходах 87 и 92,7%) [36—38]. [c.25] На выход радиоактивного изотопа, образующегося по реакции п, y), существенное влияние оказывает явление удержания, которое приводит к сохранению части радиоактивных атомов в форме исходного соединения. Причинами удержания могут быть 1) выживание подвергаемых облучению соединений при ядерном процессе это приводит к тому, что радиоактивный атом, возникающий в результате ядерной реакции, не способен покинуть молекулу исходного соединения (вклад этого процесса в общее удержание весьма невелик) 2) реакции горячих и эпитермальных атомов, которые способствуют переведению радиоактивных атомов в форму исходного соединения 3) образование исходного соединения в результате радиационно-химических и обычных тепловых реакций. [c.25] При получении радиоактивных изотопов по реакции (п, у) значительную роль играют также явления внутренней конверсии и процессы Оже, приводящие к высоким зарядовым состояниям атомов. [c.25] НИЗШИМ валентным состояниям данного элемента. Однако в тех случаях, когда имеет место внутренняя конверсия у-лучей захвата, следствием ее может - явиться возникновение у атомов высокого положительного заряда, что соответствует процессу окисления. Так, при облучении гидратированных солей трехвалентного хрома до 10% радиоактивного хрома находится в шестивалентном состоянии, а при облучении хлорида четырехвалентного рения наблюдается образование иона перрената КеОГ [39]. [c.26] Вернуться к основной статье