Ba的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及短寿命核素分离领域，特别的涉及一种分离短寿命核素141Ba的方法。
【背景技术】
[0002] 141Ba是复杂裂变产物中产额较高的短寿命核素之一，直接从裂变产物中提纯该核 素必然因其同位素的干扰存在一定的困难，需采用快速分离方法从其母体141Cs开始分离。 Cs为典型的第一主族碱金属元素，化学性质活泼，常用的Cs的分离分析方法包括沉淀法、 溶剂萃取法、离子交换法、γ能谱法和质谱法等，如采用磷钨酸铯沉淀法分离137Cs(T1/2 = 30. 07y)、采用两步沉淀和一步溶剂萃取分离138Cs (T1/2= 33. 2min)、采用无机离子交换剂磷 酸锆和阴离子交换树脂分离135Cs(T1/2= 2. 3X 10 6y)，由于141Cs半衰期仅24. 9s，上述方法 仍然难以满足要求。
[0003] 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
【发明内容】
[0004] 为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种分离短寿命核素141Ba的方法，所述分离方法包括以下步骤：
[0005] SI:开启反应堆；
[0006] S2 :使辐照后产生的裂变产物从所述靶室载带至一高速离心分离控制系统，控制 裂变产物从所述靶室传输至高速离心分离控制系统的时间在12的范围，完成141Cs与 短寿命同位素的分离，离心萃取并收集产物；
[0007] S3:向所述产物中加入沉淀剂使生成141Ba沉淀；
[0008] S4:溶解141Ba沉淀，得含有目标核素141Ba的溶液。
[0009] 较佳的，所述步骤S2中所述萃取剂可为四苯硼钠 -醋酸异戊酯、4-另丁 基-2-( α-甲苄基）酚、2-噻吩甲酰三氟丙酮或苦味酸。
[0010] 较佳的，所述步骤S3中所述沉淀剂可为铬酸盐、硝酸盐、草酸盐、硫酸盐、氯化物 或玫红酸盐。
[0011] 与现有技术比较本发明的有益效果在于：（1)采用从母体141Cs开始分离的方法， 实现了裂变产物中短寿命核素141Ba的分离。（2)采用衰变分离、高速离心分离的方法，实现 了 141Cs与更短寿命Cs同位素，如142Cs、143Cs的分离。（3)采用衰变分离、沉淀分离的方法， 实现了 141Ba与更长寿命Cs同位素，如14°Cs的分离。该方法流程简单，得到的目标产物纯度 极尚。
【附图说明】
[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要 使用的附图作简单地介绍。
[0013] 图1为一种分离短寿命核素 141Ba的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014] 以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0015] 将铀放入靶室经过辐照会产生多种放射性粒子，其中包括Cs的同位素、Ba的同 位素和其他多种元素的同位素，为了得到Ba的同位素 141Ba,针对其自身衰变特点和化学特 性，设计一套分离提取的流程。
[0016] 与141Ba相关的衰变链如下：
[0018] 如图1所示，一种分离短寿命核素 141Ba的方法的主要步骤如下：
[0019] SI:开启反应堆；
[0020] S2 :使辐照后产生的裂变产物从所述靶室载带至一高速离心分离控制系统，控制 裂变产物从所述靶室传输至高速离心分离控制系统的时间在tl~t2的范围，完成141Cs与 短寿命同位素的分离，离心萃取并收集产物；所述萃取使用的萃取剂为四苯硼钠-醋酸异 戊酯、4-另丁基-2-( α -甲苄基）酚、2-噻吩甲酰三氟丙酮或苦味酸；
[0021] S3:向所述产物中加入沉淀剂使生成141Ba沉淀；所述沉淀剂可为铬酸盐、硝酸盐、 草酸盐、硫酸盐、氯化物或玫红酸盐；
[0022] S4:溶解141Ba沉淀，得含有目标核素 141Ba的溶液；所述溶解剂为盐酸或硝酸。
[0023] 如图1所示，一种分离短寿命核素 141Ba的方法的流程图。所述流程当中，涉及的各 装置有：气瓶、管式电炉及其内含的载样舟、靶室、气体传输系统、高速离心分离控制系统， 所述气瓶中储存作为载气的高纯氮气或氦气；所述管式电炉内设有载样舟，所述载样舟内 盛放KCl粉末，所述靶室内设置靶物质及其轰击装置，所述气体传输系统包括一个气体流 量计，能够严格控制气瓶内气体的传输速度及传输量，所述高速离心分离控制系统可同时 进行样品离心及萃取，使目标物质得以分离。所述气瓶、管式电炉、靶室、高速离心分离控制 系统、离子交换系统依次通过相应传输管道连接。
[0024] 分离短寿命核素 141Ba的具体流程如下：
[0025] 步骤a.开启所述管式电炉，调节温度至650Γ，使所述载样舟内的固体KCl粉末形 成气溶胶；在650°C下，KCl能够形成气溶胶，温度过低KCl无法形成气溶胶状态或形成状态 不理想，温度过高将时KCl发生分解反应，KCl气溶胶能够载带裂变产物从靶室转移至其他 处理室，而不影响裂变产物本身的放化性能；
[0026] 步骤b.调整靶室内靶物质的辐照条件，待辐照；祀物质的辐照条件根据不同物质 设定不同辐照条件；
[0027] 步骤c.开启气体传输系统，调节气瓶初始压力，控制KCl气溶胶从靶室传输至高 速离心分离控制系统的时间在20~IOOs的范围；调节气瓶内压力为0. 3MPa，使高纯氮气 或氦气通过管道进入管式电炉，高纯氮气或氦气形成压力，使管式电炉内的KCl气溶胶传 输至靶室内，并从靶室内再次传输至高速离心分离控制系统，开启反应堆后KCl气溶胶将 载带141Cs从靶室内传输至高速离心分离控制系统，因为14°CS、 141Cs、142CS、143Cs的半衰期分 别为78. 7s、24. 9s、I. 8s、I. 78s，且化学性质相近，若传输时间过短则142Cs、143Cs无法完成衰 变，最终将会混入带有141Cs的溶液当中，难以通过化学方法分离，时间长于IOOs则14°Cs完 成衰变后最终将会混入带有141Cs的溶液当中，因此需要控制传输时间为20~IOOs ;
[0028] 步骤d.开启高速离心分离控制系统，调节萃取剂、Cs载体溶液、Ba载体溶液和柠 檬酸钠溶液的流速，使两相出口溶液澄清，出口水相中无有机相掺杂；所述萃取剂用于萃取 Cs，所述Cs载体溶液和所述Ba载体溶液会分别载带Cs的同位素和Ba的同位素；所述萃取 剂可选用四苯硼钠-醋酸异戊酯、BAMBP (4-另丁基-2-( α -甲苄基）酚）、TTA (2-噻吩甲 酰三氟丙酮）、苦味酸等，优先选用四苯硼钠-醋酸异戊酯、BAMBP等；
[0029] 步骤e.开启反应堆，调节中子通量，辐照IOmin后停堆，完成141Cs的衰变分离；靶 室内的靶物质经过辐照后产生的粒子在20~IOOs内被所述KCl气溶胶载带至高速离心分 离控制系统，在此传输过程当中短寿命Cs同位素142Cs、143Cs衰变殆尽，形成142Ba、 143Ba,将裂 变产物载带至Cs载体溶液和Ba载体溶液，经过高速离心萃取，此时141Cs存于水相中，收集 水相使其衰变2~3min，141Cs的半衰期为24. 9s，经过2~3分钟的衰变，141Cs将全部衰变 成141Ba ;在该过程中完成了 141Cs与142Cs、143Cs的衰变分离；
[0030] 步骤f.关闭气体传输系统、关闭高速离心分离控制系统；
[0031] 步骤g.沉淀分离141Ba ;向水相中加入沉淀剂使生成Ba沉淀，离心分离Ba沉淀； 在沉淀分离后的水相中再次加入沉淀剂，再次离心分离，以保证Ba全部沉淀；Ba沉淀剂可 选铬酸盐、硝酸盐、草酸盐、硫酸盐、氯化物及玫红酸盐等进行沉淀，优先选用铬酸盐、氯化 物形式；沉淀分离141Ba可使141Ba与其他更长寿命的14°Cs等进行分离；
[0032] 步骤h.溶解Ba沉淀，得含有目标核素 141Ba的溶液；将所得的Ba沉淀用lmol/L HCl溶液完全溶解沉淀。
[0033] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性 的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变 和修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种分离短寿命核素141Ba的方法，其特征是，所述分离方法包括 以下步骤： 51 :开启反应堆； 52 :使辐照后产生的裂变产物从所述靶室载带至一高速离心分离控制系统，控制裂变 产物从所述靶室传输至高速离心分离控制系统的时间在1 2的范围，完成141Cs与短寿 命同位素的分离，离心萃取并收集产物； S3:向所述产物中加入沉淀剂使生成141Ba沉淀； S4:溶解141Ba沉淀，得含有目标核素141Ba的溶液。2. 根据权利要求1所述的分离短寿命核素141Ba的方法，其特征是，所述步骤S2中所述 萃取使用的萃取剂为四苯硼钠-醋酸异戊酯、4-另丁基-2-( a -甲苄基）酚、2-噻吩甲酰 三氟丙酮或苦味酸。3. 根据权利要求1所述的分离短寿命核素141Ba的方法，其特征是，所述步骤S3中所述 沉淀剂可为铬酸盐、硝酸盐、草酸盐、硫酸盐、氯化物或玫红酸盐。4. 根据权利要求1所述的分离短寿命核素141Ba的方法，其特征是，所述步骤S4中所述 的用于溶解141Ba沉淀的溶剂为盐酸或硝酸。
【专利摘要】本发明涉及一种分离短寿命核素141Ba的方法。采用从母体141Cs开始分离的方法，实现了裂变产物中短寿命核素141Ba的分离；采用衰变分离、高速离心分离的方法，实现了141Cs与更短寿命Cs同位素，如142Cs、143Cs的分离；采用衰变分离、沉淀分离的方法，实现了141Ba与更长寿命Cs同位素，如140Cs的分离。该方法流程简单，得到的目标产物纯度高，可有效避免混入其他杂质。
【IPC分类】B01D59/22, B01D59/20
【公开号】CN105148732
【申请号】CN201510492821
【发明人】叶宏生, 夏文, 陈克胜, 林敏 , 徐利军
【申请人】中国原子能科学研究院
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月12日