М.И. Афанасов и др. - Основы радиохимии и радиоэкологии (Практикум) (2012) (1133850), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Вычисляют активность 113mIn во всем растворе.2. Выделение индия-113m из изотопного генератора.Выделение индия осуществляют реэкстракцией из бензольного раствора генератора раствором HI (6 моль/л). В этом случае коэффициенты распределения олова (DSn) ииндия (DIn) равны, соответственно, 1305 и 0,0030,0003. Таким образом, одна реэкстракция позволяет практически полностью выделить113mIn из бензольного раствора.Для выделения индия к раствору генератора приливают равный объем 6 моль/лраствора HI, тщательно закрывают экстракционную пробирку пробкой, интенсивновстряхивают пробирку над кюветой (!) в течение 35 минут.

Фиксируют текущеевремя начала встряхивания. Экстракционную пробирку устанавливают в штатив длярасслоения фаз примерно на 15 мин. Отбирают в счетные пробирки или флаконы дозатором по 0,5 мл каждой фазы и маркируют образцы.3. Идентификация индия-113m. Определение периода полураспада. Определение выхода целевого продукта и его радиохимической чистоты.3.1. Устанавливают пробирки в детекторы -спектрометра и получают примерно по20 спектров водной и органической фаз.

Спектры набирают по 2 минуты с интервалом в 5 минут в течение 1,52 часов (время начала измерения и его продолжительность точно фиксируются).3.2. По площади фотопика определяют активности 113mIn в водной и органическихфазах на момент каждого измерения (см. п.1.2). По результатам измерения воднойфазы строят (в координатах lnAIn,t от t) график, иллюстрирующий распад выделенногодочернего изотопа:AIn,t  AIn,o  exp(   t )иln AIn,t  ln AIn,o    t(6.4),где постоянная распада индия-113m; t – время (мин.).По наклону прямой определяют период полураспада 113mIn.По результатам измерения органической фазы строят график, иллюстрирующий накопление дочернего 113mIn в материнском изотопе (см.

рис. 24 в учебнике [1]):(6.5),AIn,t  AIn, [1  exp(   t )]113mгде AIn, - равновесная активностьIn.Рассчитывают, согласно (6.2), активность 113mIn во всем объеме водной фазы на момент начала разделения и, сопоставляя ее с исходной активностью 113mIn в генераторе(см. п.1.2), рассчитывают выход целевого продукта.4. Счетную пробирку с водной фазой и генератор сдают преподавателю.На следующем занятии набирают -спектр водного раствора в диапазоне 50500 кэВв течение ~ 30 мин. За время t=10 Т1/2(In), т.е.

приблизительно за 17 часов, 113mIn распадается практически полностью. Поэтому появление в аппаратурном –спектре в дополнении к линии Е=255 кэВ (см. табл. 6.1) новых фотопиков будет указывать на наличие в препарате примесей. Если такие «посторонние» линии обнаружены, определяют соответствующую им энергию фотонов и идентифицируют примесные радионуклиды (см.

задачу 3). Рассчитывают активность примесных нуклидов и радиохимическую чистоту полученного препарата 113mIn.486.2. ГЕНЕРАТОР НЕПТУНИЯ-239Цель работыВыделение 239Np из экстракционного генератора 243Am239Np. Идентификация 239Npметодом -спектрометрии. Определение выхода целевого продукта.Оборудование и материалыИзотопный генератор 243Am239Np. Гамма-спектрометр с полупроводниковым детектором. Пробирки для измерения активности растворов.Экстракционные пробирки. Концентрированная соляная кислота; пероксид водорода;экстрагент: 10%-ный раствор три-н-октиламина в толуоле (бензоле).Выполнение работыПеред проведением эксперимента проводится дополнительный инструктаж по работес радиоактивными веществами в открытом виде.1.

Для гамма-спектрометрии исходного раствора, содержащего равновесную пару радионуклидов 243Am239Np, используют спектрометр, калибровка которого по энергиии эффективности εf была проведена ранее (см. работу 3). Спектр фона для этого спектрометра должен быть получен до начала работы.В измерительные пробирки отбирают дозатором 2 мл исходного солянокислого раствора, набирают -спектр пробы в течение 110 мин.(рис. 6.1.а). Длительность измерения определяется требуемой (как правило, 5%-ной) относительной погрешностьюопределения площади пика полного поглощения.

Используя программу обработкиспектров, определяют истинную площадь If пика полного поглощения энергииЕ=74,7 кэВ (243Am). Вычисляют, согласно (3.8) или (3.10), активность 243Am (а, следовательно, и 239Np) в 2 мл исходного раствора. При расчете используют известное(для заданных условий измерения) значение эффективности εf для фотонов Е=74,7кэВ. По площади пиков полного поглощения 239Np (табл. 6.2) аналогичным способомопределяют активность дочернего нуклида в исходном растворе. Сопоставляют полученные результаты.Таблица 6.2.239243Наиболее интенсивные рентгеновские и γ–линии Np и Am239243NpAmEi, кэВpi,%Ei, кэВpi,%(*)99,614,074,768,2(*)103,822,5106,127,2(*)117,08,4(*)120,73,2(*)– характеристическое рентгеновское излучение2.

Выделение нептуния-239 из раствора.2.1. Предварительно окисляют Np(V) до Np(VI), добавляя в исходный раствор несколько капель 30% пероксида водорода.2.2. Экстрагент предварительно насыщают хлороводородом, встряхивая его с равнымобъемом концентрированной соляной кислоты в течение 1 мин. Для выделения неп49туния к 2 мл исходного раствора приливают 2 мл экстрагента, закрывают экстракционную пробирку и аккуратно встряхивают ее над кюветой в течение 35 минут.2.3.

Экстракционную пробирку устанавливают в штатив примерно на 510 мин. (расслоение фаз). Отделяют органическую фазу, содержащую 239Np, и промывают ееконцентрированной соляной кислотой (2 мл) для удаления следов 243Am.2.4. Из очищенной органической фазы реэкстрагируют 239Np равным объемом воды.Отбирают в счетные пробирки 2 мл этой водной фазы.3. Идентификация нептуния-239. Определение выхода целевого продукта.Устанавливают счетные пробирки на детектор -спектрометра и получают спектрводной фазы (рис. 6.1.б).

По площади пиков полного поглощения спектра определяютактивность 239Np (см. пункт 1). Делают заключение о полноте разделения радионуклидов (наличие или отсутствие линии 74,7 кэВ материнского нуклида 243Am в воднойвытяжке). По результатам измерений активности 239Np в исходном растворе и в водной фазе определяют выход целевого продукта.Рис. 6.1. Гамма-спектры: а – равновесная смесь 243Am – 239Np, б – препарат 239Np506.3. ГЕНЕРАТОР 90Ѕr→90YИзотопный генератор 90Ѕr → 90Y - один из самых известных представителейпары материнский долгоживущий - дочерний короткоживущий радионуклиды(Т1/2(90Ѕr) = 28,7 лет, Т1/2(90Y) = 64,2 ч).

Основные технологии разделения этой парыбазируются на хроматографических и экстракционных методах разделения элементов. В данной работе за основу принята экстракционная технология разделения радионуклидной пары.Выполнение работы1. Приготовление экстрагентаВ делительную воронку на 50-100 мл приливают 15-25 мл 100 % трибутилфосфата (ТБФ) и равный объем 13,5 моль/л HNO3.

Воронку закрывают пробкой и встряхивают примерно 10 минут (здесь и далее встряхивание проводят строго над рабочейкюветой), затем закрепляют в штативе для расслаивания фаз при открытой пробке.Через 10-15 минут всю водную фазу сливают в стакан (можно дополнительнослить 1-2 мл органической фазы). Органическая фаза - ТБФ, насыщенный азотной кислотой, в дальнейшем используется для проведения экстракции.2. ЭкстракцияКаждая из подгрупп отбирает с помощью цилиндра в свою делительную воронку на 10 мл по 3 мл экстрагента.

В эту воронку добавляют равный объем воднойфазы (13,5 моль/л HNO3) и, с помощью дозатора, 0,1 мл раствора нитрата стронция90. Делительную воронку встряхивают примерно 5 мин и устанавливают в штативенад кюветой для расслаивания фаз.После расслаивания водную фазу (І) сливают полностью в стакан. Органическую фазу дважды промывают равным объемом азотной кислотой (13,5 моль/л),встряхивая и отделяя затем водные фазы (II и III). Водные фазы (І), (ІІ) и (III) сливаютв бутыль для радиоактивных отходов, находящуюся под тягой.Зависимость коэффициента распределения (DY) иттрия при экстракции из азотнокислых растворов в виде комплекса Y(NO3)33ТБФ приведена в таблице*.С(HNO3),моль/лDYС(HNO3),моль/лDYС(HNO3),моль/лDY0,711,524,846,550,0440,1000,641,107,149,1010,911,91,383,613,82512,213,114,615,032621982203.

РеэкстракцияПосле промывки органической фазы проводят две реэкстракции иттрия-90 водой (по 2 мл воды на каждую). Оба реэкстракта собирают в пробирке, из которой вчашечку для выпаривания отбирают пробу раствора иттрия-90, объемом 0,5 мл. Чашечка маркируют и ставят под лампу для выпаривания. После испарения воды препараты 90Y помещают в чашку Петри и закрывают крышкой.4. Измерение скорости счета. Определения периода полураспадаОпределение скорости счета препаратов (I = Iс - Iф) проводят на установках сосчетчиком Гейгера-Мюллера в течение 7-14 дней (всего 5-6 измерений) в идентичных51условиях, соблюдая постоянство коэффициента регистрации φ. В каждом случае проводят предварительные (продолжительностью t=1 мин) измерения скорости счетапрепарата Iс и фона Iф.

Используя соотношения (1.35; 1.36), рассчитывают время отдельного измерения препарата с фоном (tc,min) и фона (tФ,min), необходимое для того,чтобы относительная погрешность определения скорости счета препарата I не превышала заданной величины δ,I  0,1 (при доверительной вероятности γ=0,95). По результатам измерений строят зависимость изменения lnІ от t, определяют период полураспада радионуклида, сравнивают с литературными данными для 90Y и делаютвывод о радиохимической чистоте препарата.5. Уборка рабочего местаВо время выпаривания счетных препаратов студенты моют посуду, предварительно слив все рабочие растворы в бутыль для радиоактивных отходов, убирают рабочее место. Все детали этих процессов согласуются с преподавателем. В процессе ипо окончании работы проводится дозиметрический контроль рабочего места, посуды,спецодежды и кистей рук.* Николотова З.И., Карташова Н.А.

Экстракция нейтральными органическими соединениями. Справочник. М.: Атомиздат, 1976, с. 177.6.4. ГЕНЕРАТОР 44Ti44ScИзотопный генератор 44Ti44Sc (T1/2 (44Ti) = 47 лет, T1/2 (44Sc) = 3,93 ч) активноразрабатывается в последнее время как источник короткоживущего радионуклида дляпозитронной эмиссионной томографии. В качестве основной технологии разделенияэтих радионуклидов (элементов) используют ионообменную хроматографию.Выполнение работы1. Подготовка хроматографической колонкиНа дно хроматографической колонки (высота 10-12 см, внутренний диаметр0,8-1,0 см) помещают стекловату для предотвращения забивания сливного отверстиясмолой. В каждую колонку помещается катионит (Dowex AG (CL, 100-200 меш) илиDowex 50WX8 (H, 200-400 меш)). Колонку плотно заполняют смолой, оставляя вверхней части колонки 1-2 см свободного пространства.

Сверху помещают еще одинслой стекловаты для предотвращения потерь смолы. Колонку промывается последовательно 5 мл концентрированной соляной кислотой и 5 мл дистиллированной воды(операция проводится дважды). Затем колонку промываются 5 мл 0,1 моль/л раствора щавелевой кислоты.2.

Измерение радиоактивности исходного раствораАликвоту (0,02 мл) раствора, содержащего радионуклидную пару 44Ti(44Sc), спомощью дозатора помещают в пластиковую пробирку Эппендорфа объемом 2 мл иизмеряют исходную радиоактивность, используя гамма-спектрометр (см. работу 3).Такую же аликвоту вводят в хроматографическую колонку. Элюирование скандияначинают примерно через сутки.523. ЭлюированиеДля элюирования скандия готовят водный раствор, содержащий HCl (0,07моль/л) и H2C2O4 (0,005 моль/л). В качестве элюента можно использовать также раствор ЭДТА (0,1 моль/л).

Характеристики

Список файлов книги