способ очистки препарата гадолиния-153 от радиоактивного европия

Формула изобретения

Способ очистки препарата гадолиния-153 от радиоактивного европия, заключающийся в цементации европия из цитратных растворов амальгамой щелочного металла при раздельном введении кислотной корректирующей добавки и добавки стабильного европия в цитратном растворе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиохимии и может быть использовано в технологии выделения гадолиния из облученного европия и разделении европия и гадолиния в препаративной и аналитической химии.

Известен способ очистки препарата гадолиния-153 от европия электролитическим восстановлением европия в растворе серной кислоты на цинковом электроде до европия-П с последующим осаждением европия в виде EuSO₄.

Этот способ позволяет выделить более 70% европия и для получения необходимой очистки требует дополнительных специальных методов аффинажа полученного препарата гадолиния-153. Обычно для этой цели используют ионный обмен [1]

Заявленный способ включает в себя следующие операции:

приготовление исходного цитратного раствора европия и гадолиния с рН 6-7;

приготовление амальгамы щелочного металла;

контактирование цитратного раствора европия и гадолиния с амальгамой щелочного металла (постоянное значение рН 6-7 цитратного раствора поддерживается добавками лимонной кислоты с добавлением раствора стабильного европия);

отделение раствора, содержащего гадолиний, от ртутной фазы, содержащей европий.

Содержание изотопов европия во фракции гадолиния в конце процесса обычно не превышает нескольких мг. Вклад -активности от европия-152 в активность гадолиния-153 должен быть меньше 0,0005% Амальгама щелочного металла взаимодействует не только с европием, но и с водой, в результате чего происходит подщелачивание рабочего раствора. Поэтому для поддержания постоянного значения рН раствора, равного 6-7, необходимы кислые корректирующие добавки. С целью снижения содержания в гадолинии g-излучающего европия-152 в процессе цементации проводится ряд последовательных добавок стабильного европия. Учитывая, что при этом суммарное содержание европия, остающееся после цементации в водном растворе, практически одно и то же, т.е. достигает одной и той же величины, ясно, что содержание g-излучающего европия-152 соответственно снижается за счет изотопного его разбавления стабильным европием. То есть очистка гадолиния-153 от европия-152 складывается из двух моментов: эффективности процесса цементации в целом, которая определяется конечным содержанием европия во фракции гадолиния; изотопного разбавления европия-152 стабильным европием и условиями их совместной цементации, что определяет содержание европия-152 в общей массе изотопов европия.

В процессе цементации европия необходимым условием очистки гадолиния является периодическое добавление корректирующих растворов в рабочий раствор разделительной ячейки. Корректирующие растворы используют двух типов: для поддержания рН 6-7 добавляют раствор 1 моль/л; для изотопного смешения добавляют раствор стабильного европия (конц. 30 г/л) в 0,2 моль/л лимоннокислом (цитратном) растворе.

Для повышения степени очистки гадолиния-153 от европия-152 и стабильного европия в способе очистки препарата гадолиния-153 от европия-152 кислотную корректирующую добавку и стабильный европий вносят раздельно, чем создают одинаковые условия для цементации европия, находящегося в основном рабочем растворе, и европия, добавляемого с корректирующим раствором.

В рабочем растворе в процессе разделения перед корректировкой рН устанавливается равным 8-9. При этом европий находится в следующих комплексных формах: EuCit, EuCit^-₂³, Eu₃Cit₃(OH)^-₄⁴. Корректирующие добавки стабильного европия готовят при исходном рН 4,1 и смешивают с 1 моль/л раствором лимонной кислоты (H₃Cit). В этих условиях европий находится в виде Eu⁺³; EuCit и EuCit^-₂³, т.е. европий в основном и корректирующем растворах находится в разных комплексных формах. При контакте с амальгамой щелочного металла европий для восстановления до металла должен последовательно "сбросить" с себя комплексную оболочку. Поскольку европий в корректирующем растворе закомплексован в меньшей степени, то он цементируется в первую очередь.

В предлагаемом способе схема добавления корректировок следующая (табл. 1); т.е. кислотная корректировка кислотности и корректировки стабильного европия разнесены во времени. После внесения лимонной кислоты рН рабочего раствора понижается. За промежуток времени между кислотной корректировкой и корректировкой стабильного европия состав комплексных форм европия в рабочем растворе выравнивается с теми, что мы имеем в корректирующем растворе. Таким образом, создаются условия для одинаковой цементации европия, находящегося в рабочем растворе, и европия, добавляемого с корректирующим раствором. Время между корректировками определяется предварительно отдельно для каждого аппарата.

Таким образом, отличительным признаком заявляемого способа является создание таких условий в рабочем растворе, чтобы европий активный (Eu-152) и стабильный цементировался одинаково.

Отличительный признак существен, т.к. благодаря ему удается достичь глубокую очистку гадолиния-153 от евпропия-152.

Для сравнения результатов очистки препарата гадолиния-153 от европия-152 при совместном и раздельном введении добавок было проведено выделение препарата гадолиния-153 из стандартных облученных европиевых мишеней обоими способами. В качестве стартового материала был взят природный европий. Загрузка в мишень 5 г по металлу (европий). Режимы облучения идентичны. С каждой мишенью было проведено по 4 цикла цементации.

Схемы добавления корректирующих растворов в процессе каждого цикла цементации следующие (табл.2,3).

Время между корректировками кислотной и стабильного европия (5 мин) выбрано экспериментально для данного аппарата.

Результаты по содержанию европия-152 в препарате гадолиния-153 после III и IV циклов цементации приведены в табл.4.

Из результатов по очистке препарата гадолиния-153, выделенного из реальных мишеней, от европия-152 по двум способам видно, что за 4 цикла цементации при совместном введении добавок не достигается необходимой очистки препарата гадолиния-153 от европия-152. В то же время предлагаемый способ обеспечивает требуемую чистоту препарата.