Способы получения радиоактивных изотопов для промышленной дефектоскопии

Способ получения европия-155 для гамма-дефектоскопии

Владельцы патента RU 2431211:

Изобретение относится к ядерной физики, а точнее к производству изотопов для использования в качестве источника гамма-излучения в дефектоскопах при анализе материалов без их разрушения. Способ получения радиоизотопа европий-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154. Облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона. Изобретение направлено на повышение производительности и снижение материальных затрат за счет увеличения срока перезарядка гамма-дефектоскопа, а также позволяет накопить на мишени европий-155 в количестве, достаточном для получения источника излучения гамма-дефектоскопов.

Изобретение относится к области ядерной физики, а точнее к производству изотопов для использования в качестве источника гамма-излучения в дефектоскопах при анализе материалов без их разрушения.

Известны способы получения радиоактивных изотопов, например способ получения радиоизотопа тулия-170 [1]. Использование тулия-170 в гамма-дефектоскопии рассмотрено в работе [2]. Тулий-170 имеет период полураспада 128 суток. В связи с этим требуется частая перезарядка гамма-дефекоскопа, что обуславливает низкую производительность и значительные материальные затраты.

В тоже время источник на основе тулия-170 является единственным удовлетворительным источником для просвечивания легких сплавов, например, алюминия толщиной от 3 до 50 мм.

Тулий-170 возможно заменить на близкий ему по энергетическому спектру европий-155, период полураспада которого, примерно, 5 лет.

Известен способ получения европия-155 путем облучения в реакторе изотопа самария-154 [3] — прототип. Однако накоплению количества европия-155 в мишени необходимого и достаточного для промышленного использования в гамма-дефектоскопии препятствует превращение европия-155 в короткоживущий изотоп европий-156 в результате реакции захвата нейтрона, что приводит к «выгоранию», к исчезновению изотопа европия-155 практически сразу после его появления в мишени.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, заключается в повышении производительности и снижении материальных затрат за счет увеличения срока перезарядки гамма-дефектоскопа.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения европия-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154 облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона. Изотоп самария-154 с обогащением 98,6% имеет химическую форму в виде оксида Sm₂O₃, плотность 7,54 г/см 3 . Образование европия-155 происходит по схеме:

Протоны могут поглощаться ядром мишени с зарядом Z и образовывать составные ядра с последующим испусканием гамма-квантов. Критическая энергия протона определяется кулоновским барьером Е_В, который равен [4]:

При Z=63 имеем Е_В=12,6 МэВ.

Удельная активность накопившегося радионуклида равна [1]:

где N₀₁ — количество ядер исходного стабильного нуклида Sm-154 в одном грамме оксида Sm₂O₃; λ₂ — константа распада образующего радионуклида Eu-155; Ф — плотность потока протонов; σ₁ — сечение поглощения протона ядром Sm-154; σ₂ — сечение поглощения протона ядром Eu-155; ∩₁=Ф·σ₁; ∩₂=λ₂+Ф·σ₂.

Наработку радионуклида европий-155 можно производить на ускорителе протонов типа У-150 предприятии ЗАО «Циклотрон». Ускоритель работает в режиме ускорения протонов до энергии 20-23 МэВ. Средний ток внутреннего пучка при облучении мишеней достигает 1100 мкА [9].

Исходными данными для расчета удельной активности радионуклида являются: N₀₁=3,37·10 21 ядер Sm-154/г оксида, ∩₁=1,53·10 -8 с -1 , λ₂=0,44·10 -8 с -1 , ∩₂=1,97·10 -8 с -1 . Удельная активность радионуклида европий-155 при облучении на ускорителе протонов мишени из самария-154 в течение t=1·10 7 c=100 суток достигнет величины А₂=67 Ки/г.

Таким образом, полученных активностей радионуклида европий-155 оказывается вполне достаточно для получения удовлетворительной степени выявляемости дефектов и имеется возможность использования в дефектоскопии радионуклида европия-155 вместо тулия-170.

1. Левин В.И. Получение радиоактивных изотопов. М.: Атомиздат. 1972, стр. 216-217.

2. Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия. М.: Атомиздат. 1974, стр.120-121.

3. Промышленная радиография. Перевод с английского под редакцией А.С.Штань и В.И.Синицына. М.: Атомиздат, 1960.

4. Зингер С.Ф. «Действие пыли и радиации на космические корабли в межпланетном пространстве». В кн.: Радиационная опасность при космических полетах. М.: МИР, 1964, стр.195.

Способ получения радиоизотопа европий-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154, отличающийся тем, что облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона.

Источник

способ получения европия-155 для гамма-дефектоскопии

Изобретение относится к ядерной физики, а точнее к производству изотопов для использования в качестве источника гамма-излучения в дефектоскопах при анализе материалов без их разрушения. Способ получения радиоизотопа европий-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154. Облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона. Изобретение направлено на повышение производительности и снижение материальных затрат за счет увеличения срока перезарядка гамма-дефектоскопа, а также позволяет накопить на мишени европий-155 в количестве, достаточном для получения источника излучения гамма-дефектоскопов.

Формула изобретения

Способ получения радиоизотопа европий-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154, отличающийся тем, что облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ядерной физики, а точнее к производству изотопов для использования в качестве источника гамма-излучения в дефектоскопах при анализе материалов без их разрушения.

Известны способы получения радиоактивных изотопов, например способ получения радиоизотопа тулия-170 [1]. Использование тулия-170 в гамма-дефектоскопии рассмотрено в работе [2]. Тулий-170 имеет период полураспада 128 суток. В связи с этим требуется частая перезарядка гамма-дефекоскопа, что обуславливает низкую производительность и значительные материальные затраты.

В тоже время источник на основе тулия-170 является единственным удовлетворительным источником для просвечивания легких сплавов, например, алюминия толщиной от 3 до 50 мм.

Тулий-170 возможно заменить на близкий ему по энергетическому спектру европий-155, период полураспада которого, примерно, 5 лет.

Известен способ получения европия-155 путем облучения в реакторе изотопа самария-154 [3] — прототип. Однако накоплению количества европия-155 в мишени необходимого и достаточного для промышленного использования в гамма-дефектоскопии препятствует превращение европия-155 в короткоживущий изотоп европий-156 в результате реакции захвата нейтрона, что приводит к «выгоранию», к исчезновению изотопа европия-155 практически сразу после его появления в мишени.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, заключается в повышении производительности и снижении материальных затрат за счет увеличения срока перезарядки гамма-дефектоскопа.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения европия-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154 облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона. Изотоп самария-154 с обогащением 98,6% имеет химическую форму в виде оксида Sm 2 O 3 , плотность 7,54 г/см 3 . Образование европия-155 происходит по схеме:

Протоны могут поглощаться ядром мишени с зарядом Z и образовывать составные ядра с последующим испусканием гамма-квантов. Критическая энергия протона определяется кулоновским барьером Е В , который равен [4]:

Е В Z·А -1/3 0,8·Z 2/3 МэВ

При Z=63 имеем Е В =12,6 МэВ.

Удельная активность накопившегося радионуклида равна [1]:

А 2 = 2 ·N 01 ·( 1 / 2 — 1 )[ехр(- 1 ·t)-ехр(- 2 ·t),

где N 01 — количество ядер исходного стабильного нуклида Sm-154 в одном грамме оксида Sm 2 O 3 ; 2 — константа распада образующего радионуклида Eu-155; Ф — плотность потока протонов; 1 — сечение поглощения протона ядром Sm-154; 2 — сечение поглощения протона ядром Eu-155; 1 =Ф· 1 ; 2 = 2 +Ф· 2 .

Наработку радионуклида европий-155 можно производить на ускорителе протонов типа У-150 предприятии ЗАО «Циклотрон». Ускоритель работает в режиме ускорения протонов до энергии 20-23 МэВ. Средний ток внутреннего пучка при облучении мишеней достигает 1100 мкА [9].

Исходными данными для расчета удельной активности радионуклида являются: N 01 =3,37·10 21 ядер Sm-154/г оксида, 1 =1,53·10 -8 с -1 , 2 =0,44·10 -8 с -1 , 2 =1,97·10 -8 с -1 . Удельная активность радионуклида европий-155 при облучении на ускорителе протонов мишени из самария-154 в течение t=1·10 7 c=100 суток достигнет величины А 2 =67 Ки/г.

Таким образом, полученных активностей радионуклида европий-155 оказывается вполне достаточно для получения удовлетворительной степени выявляемости дефектов и имеется возможность использования в дефектоскопии радионуклида европия-155 вместо тулия-170.

1. Левин В.И. Получение радиоактивных изотопов. М.: Атомиздат. 1972, стр. 216-217.

2. Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия. М.: Атомиздат. 1974, стр.120-121.

3. Промышленная радиография. Перевод с английского под редакцией А.С.Штань и В.И.Синицына. М.: Атомиздат, 1960.

4. Зингер С.Ф. «Действие пыли и радиации на космические корабли в межпланетном пространстве». В кн.: Радиационная опасность при космических полетах. М.: МИР, 1964, стр.195.

Источник

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЕВРОПИЯ-155 ДЛЯ ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИИ Российский патент 2011 года по МПК G21G1/10

Описание патента на изобретение RU2431211C1

Изобретение относится к области ядерной физики, а точнее к производству изотопов для использования в качестве источника гамма-излучения в дефектоскопах при анализе материалов без их разрушения.

Известны способы получения радиоактивных изотопов, например способ получения радиоизотопа тулия-170 [1]. Использование тулия-170 в гамма-дефектоскопии рассмотрено в работе [2]. Тулий-170 имеет период полураспада 128 суток. В связи с этим требуется частая перезарядка гамма-дефекоскопа, что обуславливает низкую производительность и значительные материальные затраты.

В тоже время источник на основе тулия-170 является единственным удовлетворительным источником для просвечивания легких сплавов, например, алюминия толщиной от 3 до 50 мм.

Тулий-170 возможно заменить на близкий ему по энергетическому спектру европий-155, период полураспада которого, примерно, 5 лет.

Известен способ получения европия-155 путем облучения в реакторе изотопа самария-154 [3] — прототип. Однако накоплению количества европия-155 в мишени необходимого и достаточного для промышленного использования в гамма-дефектоскопии препятствует превращение европия-155 в короткоживущий изотоп европий-156 в результате реакции захвата нейтрона, что приводит к «выгоранию», к исчезновению изотопа европия-155 практически сразу после его появления в мишени.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, заключается в повышении производительности и снижении материальных затрат за счет увеличения срока перезарядки гамма-дефектоскопа.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения европия-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154 облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона. Изотоп самария-154 с обогащением 98,6% имеет химическую форму в виде оксида Sm₂O₃, плотность 7,54 г/см 3 . Образование европия-155 происходит по схеме:

Протоны могут поглощаться ядром мишени с зарядом Z и образовывать составные ядра с последующим испусканием гамма-квантов. Критическая энергия протона определяется кулоновским барьером Е_В, который равен [4]:

При Z=63 имеем Е_В=12,6 МэВ.

Удельная активность накопившегося радионуклида равна [1]:

где N₀₁ — количество ядер исходного стабильного нуклида Sm-154 в одном грамме оксида Sm₂O₃; λ₂ — константа распада образующего радионуклида Eu-155; Ф — плотность потока протонов; σ₁ — сечение поглощения протона ядром Sm-154; σ₂ — сечение поглощения протона ядром Eu-155; ∩₁=Ф·σ₁; ∩₂=λ₂+Ф·σ₂.

Наработку радионуклида европий-155 можно производить на ускорителе протонов типа У-150 предприятии ЗАО «Циклотрон». Ускоритель работает в режиме ускорения протонов до энергии 20-23 МэВ. Средний ток внутреннего пучка при облучении мишеней достигает 1100 мкА [9].

Исходными данными для расчета удельной активности радионуклида являются: N₀₁=3,37·10 21 ядер Sm-154/г оксида, ∩₁=1,53·10 -8 с -1 , λ₂=0,44·10 -8 с -1 , ∩₂=1,97·10 -8 с -1 . Удельная активность радионуклида европий-155 при облучении на ускорителе протонов мишени из самария-154 в течение t=1·10 7 c=100 суток достигнет величины А₂=67 Ки/г.

Таким образом, полученных активностей радионуклида европий-155 оказывается вполне достаточно для получения удовлетворительной степени выявляемости дефектов и имеется возможность использования в дефектоскопии радионуклида европия-155 вместо тулия-170.

1. Левин В.И. Получение радиоактивных изотопов. М.: Атомиздат. 1972, стр. 216-217.

2. Румянцев С.В. Радиационная дефектоскопия. М.: Атомиздат. 1974, стр.120-121.

3. Промышленная радиография. Перевод с английского под редакцией А.С.Штань и В.И.Синицына. М.: Атомиздат, 1960.

4. Зингер С.Ф. «Действие пыли и радиации на космические корабли в межпланетном пространстве». В кн.: Радиационная опасность при космических полетах. М.: МИР, 1964, стр.195.

Похожие патенты RU2431211C1

Классы МПК:	G21G1/10 бомбардировкой электрически заряженными частицами
Автор(ы):	Кузнецов Владимир Григорьевич (RU)
Патентообладатель(и):	Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации» ОАО «НИИТФА» (RU)
Приоритеты:

название	год	авторы	номер документа
СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ МЕДИЦИНСКИХ РАДИОИЗОТОПОВ	2012	Джилавян Леонид Завенович Карев Александр Иванович Раевский Валерий Георгиевич	RU2500429C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПА I-123	2021	Артюхов Алексей Александрович Загрядский Владимир Анатольевич Кравец Яков Максимович Латушкин Сергей Терентьевич Маламут Татьяна Юрьевна Меньшиков Петр Леонидович Новиков Владимир Ильич Унежев Виталий Нургалиевич	RU2756917C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА СТРОНЦИЯ-82	2015	Пантелеев Владимир Николаевич	RU2598089C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПА ТЕРБИЙ-149	2015	Загрядский Владимир Анатольевич Унежев Виталий Нургалиевич Чувилин Дмитрий Юрьевич Латушкин Сергей Терентьевич Новиков Владимир Ильич Оглоблин Алексей Алексеевич	RU2600324C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА БЕЗ НОСИТЕЛЯ	1992	Алексеев И.Е. Бондаревский С.И. Еремин В.В.	RU2102809C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОНУКЛИДА БЕЗ НОСИТЕЛЯ	1992	Алексеев И.Е. Бондаревский С.И. Еремин В.В.	RU2102810C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИЗ МЕТАЛЛОВ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ, ОБРАЗОВАВШИХСЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЯДЕРНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ	1992	Алексеев И.Е. Бондаревский С.И. Еремин В.В.	RU2102125C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ИЗОТОПОВ КОБАЛЬТ-57 И КАДМИЙ-109	2003	Кирсанов Ю.Б. Краснов Н.Н. Коняхин Н.А. Мамонов А.Н. Разбаш А.А. Севастьянов Ю.Г. Миронов В.Н.	RU2239900C1
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ГЕНЕРАТОР БИОМАРКЕРОВ	2011	Натт Рональд	RU2581032C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПА СТРОНЦИЙ-82	2010	Загрядский Владимир Анатольевич Унежев Виталий Нургалиевич Чувилин Дмитрий Юрьевич Шатров Александр Владимирович Ярцев Дмитрий Игоревич Латушкин Сергей Терентьевич Новиков Владимир Ильич Оглоблин Алексей Алексеевич	RU2441290C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЕВРОПИЯ-155 ДЛЯ ГАММА-ДЕФЕКТОСКОПИИ

Изобретение относится к ядерной физики, а точнее к производству изотопов для использования в качестве источника гамма-излучения в дефектоскопах при анализе материалов без их разрушения. Способ получения радиоизотопа европий-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154. Облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона. Изобретение направлено на повышение производительности и снижение материальных затрат за счет увеличения срока перезарядка гамма-дефектоскопа, а также позволяет накопить на мишени европий-155 в количестве, достаточном для получения источника излучения гамма-дефектоскопов.

Формула изобретения RU 2 431 211 C1

Способ получения радиоизотопа европий-155 для использования в гамма-дефектоскопии при облучении ионизирующим излучением мишени с самарием-154, отличающийся тем, что облучение мишени проводят протонным пучком циклотрона.

Источник