P6-2009-30.. Œ ²μ, ƒ.. μ ±μ,. ˆ. ˆ μ, Œ.. ƒê Éμ,. ƒ. ²μ,.. ³ É ˆŒ ˆ Š ƒ Œ ˆ Ÿ ˆŸ 238 Uˆ 237 U, Œ ƒ Ÿ Š ˆˆ 238 U(γ,n) 237 U ² μ Ê ² μì ³ Ö, μ, μ² Ö
Œ ²μ... ³ μ É Ê±ÉÊ μ μ ³ É ² ²Ö ² Ö 238U 237 U, μ²êî ³μ μ ËμÉμÖ μ ±Í 238 U(γ, n) 237 U P6-2009-30 237 U Ò² μ²êî ±Í 238 U(γ, n) Ê ±μ É ² Ô² ±É μ μ Å ³ - ± μé μ Œ -25 Ÿ. ²Ö ² Ö 237U 238 U Ò² μ²ó μ ³ Éμ μ Ö μé Î μ É Ê±ÉÊ Ò³ ³ É ²μ³ Å É μ μ Êμ± ÓÕ ³ - Í (É ± Éμ³ ² ) É ³ T : T. Î É±Ê 237 U μé μ ʱÉμ ² Ö μ μ ² ³ ³ μ μ μ μ ³. μ²êî É 237 U Ê ²Ó- μ ±É μ ÉÓÕ 4,5 10 9 ±/³ 238 U μ ³ μ ±É ÒÌ ³ 10 6 ±/ ±. ³ Î ± ÒÌμ 237 U μ É ² 80 %. μé Ò μ² μ Éμ Ö ÒÌ ±Í ³. ƒ.. ² μ ˆŸˆ. É Ñ μ μ É ÉÊÉ Ö ÒÌ ² μ. Ê, 2009 Maslov O. D. et al. Application of the Nanostructure Material for Separation of 238 Uand 237 U, Which Was Obtained in the Photonuclear Reaction 238 U(γ, n) 237 U P6-2009-30 237 U was obtained in the 238 U(γ, n) reaction at the electron accelerator Å microtron Œ -25 of the FLNR. The method of capture of recoil atoms with application of the nanostructure material Å hydrous manganese dioxide (cryptomelane-type) in a solid-solid system was used for separation of 237 Uand 238 U. The 237 U puriˇcation from ˇssion fragments was realized by an ion exchange. The 237 U preparation with speciˇc activity of 4.5 10 9 Bq/mg 238 U and contents of radioactive impurity 10 6 Bq/Bq has been obtained. The 237 U chemical yield was 80%. The investigation has been performed at the Flerov Laboratory of Nuclear Reactions, JINR. Preprint of the Joint Institute for Nuclear Research. Dubna, 2009
μé [1] μμ Ð ²μ Ó μ μ²êî 237 U ±Í 238 U(γ, n) 237 U Ê ±μ É ² Ô² ±É μ μ Å ³ ± μé μ Œ -25. ²Ö μé ² Ö 237 U μé ³ É - ² ³ Ï Ò² μ²ó μ ³ Éμ μ Ö μé Î É ³ :. ± - Î É ±Í Éμ 237 U μ²ó μ ² ËÉμ Ò Ô² ³ Éμ IÄIII Ê É ² ÍÒ. ˆ. Œ ². μ ÒÏ Ê ²Ó μ ±É μ É 237 U μ É ²μ ÊÌ-É Ì μ Ö ±μ. ²Ö ² μ Ö μ Ö Ê ² Î ÒÌ Ì ³ Î ± Ì μ- ²μ Î ± Ì É ³ Ì É Ê É Ö μ² Ò μ± Ö Ê ²Ó Ö ±É μ ÉÓ É Ê -237. μé [2] μμ Ð ²μ Ó μ ² Ê Éμ Ö É μ μ Êμ± ³ Í Å É ± Éμ³ ². ±μ² Î É μ Ô²Õ μ ² ±μ²μ ± 0,1 M HNO 3. ²ÓÕ μ μéò Ö ²Ö É Ö μ²êî 237 U ËμÉμÖ μ ±Í 238 U(γ, n) 237 U μ ÒÏ μ Ê ²Ó μ ±É μ ÉÓÕ É μ²ó μ- ³ ± Î É ±Í Éμ 237 U μ É Ê±ÉÊ μ μ ³ É ² Å ± Éμ³ - ². Š ˆŒ œ Ÿ œ Š Éμ³ ² K 2 (Mn 4+,Mn 2+ ) 8 (O,OH) 16 μé μ É Ö ± Ê μ²² Éμ- ÒÌ μ± μ ( μ²² É, ± Éμ³ ², ±μ μ É, ² É μëμ É, Ö Ê É) ÉÊ ²Ó μ É Ê±ÉÊ μ, ±μéμ μ μ Ò É μ Ò Í μî± μ±é Ô μ Mn 4+ Ö Ò ± Ê Ò³ ± É μ ³ (K, Pb, Ba, Mn 2+ ), μ²μ Ò³ ÉÊ ²ÖÌ (± ² Ì), ±μéμ Ò μ Î ÕÉ Ò μ±êõ μ μμ ³ ÊÕ ² ±É - μ ÉÓ ± μ ³, ³ ÕÐ ³ ÔËË ±É Ò μ Ò Ê μ±μ²μ 1,3Ä1,5 A [3]. Š Éμ³ ² Ò² μ²êî ³ Ï ³ É μ μ 0,5 Œ KMnO 4 1MH 2 SO 4 1ŒMnSO 4 1ŒH 2 SO 4 60 [3]. μ ² μì² Ö ³ μ μ ² ² μ ± É μ. μé ± Î É ³ Ï μ²ó μ ² ³ μ Ö UO 2 (NO 3 ) 2 μ μ μ Ê ³ ± ÌÎ ³ μ 10 ³ ± Éμ³ ² μ³ μ μ³ μμé- μï 1 : 10. ²ÊÎ μ μ ² É Î 4 Î Éμ ³μ Ò³ ²ÊÎ ³ Ô² ±É μ μ E e = 24,5 ŒÔ ³ ± μé μ Œ -25. μ± Ô² ±É μ μ Ò² 15 ³±. μ ² 24-Î μ μ μ μì² Ö ( ²Ö ʳ ÓÏ Ö ±É μ É μ ʱÉμ ² Ö) μ μ ² ² Î ± Éμ³ ² 238U 237 U μ ² ÊÕÐ ±μ Í É μ 237 U. 1
ŠμÔËË Í ÉÒ ² Ö 238 U 237 U μ ²Ö² É É Î ± Ì Ê ²μ ÖÌ ³ Ï ³ 10 ³² É μ μ ² Ò³ μ ³ HNO 3 0,1 μ ²ÊÎ μ ³ ± Éμ³ ² UO 2 (NO 3 ) 2 É ³ ÉÊ 20 É Î 6 Î. ² μ ±μ É μ μ μ μ ² Ë ²ÓÉ Í Î Ö Ò Ë ²ÓÉ ³ É μ³ μ 0,1 ³±³ ² Í É ËÊ μ ³. Î ±μ Í É Í Ê Ìμ μ³ μ ± μ μ³ É μ μ ²Ö² μ ±É μ É 237 U ÊÉ ³ ³³ - ±É μ³ É Î ± Ì ³, μ - 238 U Å É μë²õμ Í É Ò³ ² μ³ α- ±É μ³ É. Î É É μ Í ±μôëë Í Éμ ² Ö ³ Ê ± Éμ³ ² μ³ É μ μ³ μ μ ² μ Ëμ ³Ê² ³ S = A 0 A i A 0 100%, (1) K d = A 0 A i A i V m, (2) S Å É Ó μ Í Ê ± Éμ³ ², %; K d Å ±μôëë Í É ² Ö, ³²/ ; A 0 Å μ ʱ² μ ± μ μ Í, ±; A i Å μ ʱ² É μ μ ² μ Í, ±; V Å μ Ñ ³ É μ, ³²; m Å ³ ± Éμ³ ²,. ˆ ˆ Š ˆ ˆ 237 U ²ÊÎ ÊÕ ³ Ï Ó μ ² 24-Î μ μ μ μì² Ö μ ÉÒ ² μ - Ò³ É μ μ³ ²Ö É μ Ö 238 UO 2 (NO 3 ) 2. μ ² ² Ö μ ± μ μ μ É μ μ μ± É μ Ö² 1 : 1 ³ 1 M HNO 3 +1,5% 2 2 c μ ² ÊÕÐ ³ μ ² ³ μ± ² É ²Ö KBrO 3. ÔÉμ³ μ μ Ò ² Ö μ - μ± MnO 2, Ï ² É Ò Ëμ ³Ò 237 Uμ± ²Ö² Ó μ 237 U(VI). MnO 2 μ μ ² Ó III- IV- ² É Ò μ ʱÉÒ ² Ö Ê, UO 2 (NO 3 ) 2 μ É ² Ö É μ [4]. ²Ó ÏÊÕ μî É±Ê ±μ Í É μ Ê -237 μ μ ² μ μμ ³ μ Ì μ³ Éμ Ë ±μ²μ ± 50 2 ³³, μ² μ μ μ ³ μ ³μ²μ Dowex 1x8 (200 ³ Ï), 10-% É μ 9 M HCl ÔÉ μ². 237 U Ô²Õ μ ² 100 ³±² 1 M HNO 3. μ ʱ² ÊÕ Î ÉμÉÊ É μí ² ± ± μé μï ±É μ- É ³ ± ±É μ É μ μ μ μ μ ʱ², Ò μ ±/ ±, Ê ²Ó ÊÕ ±É μ ÉÓ Å ± ± μé μï ±É μ É É ± μ ³, μ ³ μ μ 1 ³. Š Œ ˆŸ 237 U ƒ ³³ - ±É μ³ É Î ± ³ Ö ² Î ÒÌ Ë ±Í ±μ Î μ μ É μ μ ² μ²ó μ ³ É ±Éμ ÌÎ Éμ μ Ge - 2
Ï ³ 1,5 ±Ô ² 1,33 ŒÔ ( 60 μ). μ Ï μ ÉÓ ³ - ³μ É μé É μ É ³³ -² μ ²Ö ³ÒÌ μ ʱ² μ μ É ² 3Ä5 %. É ±É μ 237 U μ μ ² μ ² Ö³ E γ =0,06 ŒÔ (36 %), 0,114 ŒÔ (0,06 %), 0,165 ŒÔ (2,0 %), 0,208 ŒÔ (23 %) [5]. ˆ ³ Ö É μ ± Ì ±É μ Éμ μ ² Ì μ Ö É - ²Ó ÒÌ Ô² ³ Éμ μ μ ² Si(Li)- É ±Éμ Ï ³ 200 Ô ² Fe Kα1 (6,4 ±Ô ) μ Ê ³ É μ ±μ μ ²ÊÎ Ö μ- μéμ Ò³ ÉμÎ ±μ³ 109 d. œ ˆ ˆ. 1 μ± μ ³ ±μôëë Í Éμ ² Ö K d ²Ö - É Éμ 238 U 2+ 2 237 U ± Éμ³ ² ³μ É μé ±μ Í É Í μé μ ± ²μÉÒ. ²Ö Ö. 1 É ² Ò É ± ²μ Î Ò Ê²ÓÉ ÉÒ ²Ö É Éμ U Th [2]. ˆ. 1 μ, ÎÉμ 237 U ³ É μ² Ò μ± K d,î ³ 238 U 2+ 2. 237 U ³ É ³ ± ³ ²Ó μ K d = 2,5 103 ³ 3 / ±μ Í É Í μé μ ± ²μÉÒ ³ ÓÏ 0,01 Œ. Ê ² Î ³ ±μ Í É Í ± ²μÉÒ μ 2 Œ NO 3 μ - Í Ö 237 U ² μ ʳ ÓÏ É Ö μ 15 ³ 3 /. ±É ± μ ² Ö K 237 d U ² μ± ± ²μ Î μ ± μ K 232 d Th. ˆ ÔÉμ μ ² Ê É, ÎÉμ 237 U Ìμ É Ö μ μ μ³ ² É μ³ μ ÉμÖ +4 [6]. ²Õ μ 237 U ± Éμ³ ² ³μ É μé ±μ Í É Í HNO 3 μ. 2.. 1. ŠμÔËË Í ÉÒ ² Ö K d ²Ö É Éμ 238 U 2+ 2 237 U ± Éμ³ - ² ³μ É μé ±μ Í É Í μé μ ± ²μÉÒ. 1 Å 232 Th, 4 Å 238 U( Ò μéò [2]); 2 Å 237 U, 3 Å 238 U( Ï Ò ) 3
. 2. ²Õ μ 237 U ± Éμ³ ² ³μ É μé ±μ Í É Í HNO 3. 3. Ì ³ ² Ö ±μ Í É μ Ö 237 U 4
. 4. ƒ ³³ - ±É É 237 U ˆ. 2 μ, ÎÉμ 15 % 237 U Ô²Õ Ê É Ö μ μ ³ É 238 U, ±μéμ Ò Ìμ É Ö μ μ³ É μ UO 2 (NO 3 ) 2. Ñ ³ É μ ± μ³ ²ÊÎ μ É ²Ö² 15 ³². Œμ μ μ²μ ÉÓ, ÎÉμ Ô²Õ Ê ³Ò μ μ 237 U Ìμ É Ö ² É μ³ μ ÉμÖ +6 Ëμ ³ É É Ê ², 85 % 237 U É μ μ Êμ± ³ Í ³ É ² É μ μ ÉμÖ +4. Ì ³ ² Ö ±μ Í É μ Ö 237 U É ². 3. Ò- Ìμ 237 U μ É ² 80 %.. 4 ±É ³³ - ²ÊÎ Ö É 237 U. Š ± μ. 4, É 237 U μ ² ³ μ ʱ² - μ. ŠμÔËË Í É μî ɱ 237 U μé μ ʱÉμ ² Ö Ò² 10 6,Ê ²Ó Ö ±É μ ÉÓ Ö² Ó 4,5 10 9 ±/³ 238 U. Š ˆ 1. μé ³ Éμ ² Ö 238 U 237 U, μ²êî ³μ μ ±Í 238 U(γ, n) 237 U, μ²ó μ ³ μ É Ê±ÉÊ μ μ ³ É ² Å - É μ μ Êμ± ³ Í (É ± Éμ³ ² ). 2. μ± μ, ÎÉμ ± Éμ³ ² 15 % 237 U Ìμ É Ö ² É μ³ μ Éμ- Ö +6, 85 % Å ² É μ³ μ ÉμÖ +4. 3. μ²êî É 237 U μ ³ μ ±É ÒÌ ³ 10 6 ±/ ± Ê ²Ó μ ±É μ ÉÓÕ 4,5 10 9 ±/³ 238 U, ÎÉμ μ Ö ± ÒÏ μ É ÊÉμ μ μé [1]. 5
ˆ 1. ²Ó ±μ.., Œ ²μ.., ƒê Éμ Œ.., ²μ. ƒ., ³ É.. - ² 237 U, μ²êî ³μ μ ËμÉμÖ μ ±Í 238 U(γ, n), μé Ê -238 // μì ³ Ö. 2006. T. 48. º 2. C. 168Ä171. 2. Elabsy M. A., El Naggar I. M., Abdel Hamid M. M., Aly H. F. Separation of Uranium from Thorium on Cryptomelane-Type Hydrous Manganese Dioxide // J. Radioanal. Nucl. Chem. Articles. 1993. V. 172, º 1. P. 145Ä153. 3. Tsujl M., Abe M. // Solvent Extraction and Ion Exchange. 1984. V. 2. º 2. P. 253Ä274. 4. Bigliocca C., Girardi F., Panly J., Sabbioni E. Radiochemical Separation by Adsorption on Manganese Dioxide // Anal. Chem. 1967. V. 39, º 3. P. 1634Ä1639. 5. Lawrence Berkeley Laboratory, Table of Radioactive Isotopes: http://ie.lbl.gov/toi/perchart.htm μ²êî μ 19 Ë ²Ö 2009.
±Éμ Œ. ˆ. Ê μ μ Î ÉÓ 24.04.2009. μ ³ É 60 90/16. ʳ μë É Ö. Î ÉÓ μë É Ö. ². Î. ². 0,56. Î.-. ². 0,68. 295 Ô±. ± º 56580. ˆ É ²Ó ± μé ² Ñ μ μ É ÉÊÉ Ö ÒÌ ² μ 141980,. Ê, Œμ ±μ ± Ö μ ²., ʲ. μ² μ-šõ, 6. E-mail: publish@jinr.ru www.jinr.ru/publish/