Xreferat.com » Рефераты по химии » Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов

Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов

Уральский Государственный Технический Университет - УПИ

Кафедра Радиохимии


Лабораторная работа № 17:

“Применение изотопных генераторов

для получения короткоживущих радионуклидов”


2008 г.

Цель работы:

Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов.

Теоретическая часть:

Для многих прикладных радиохимических целей удобнее применять короткоживущие радионуклиды с периодами полураспада от нескольких минут до нескольких часов. Однако эффективное применение таких изотопов вдали от места их образования (реактор, ускорители) возможно лишь в таких случаях, когда нужный радионуклид является дочерним продуктов другого радионуклида с большим периодом полураспада. Из материнского радионуклида приготовляют "изотопный генератор", который позволяет многократно получать короткоживущий дочерний радионуклид, отделяя его химически от материнского изотопа. Активность дочернего радионуклида при получении его в данный момент из генератора можно определить по формуле:


Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов (1)


где a2 - активность дочернего радионуклида, находящегося в генераторе в данный момент; a01 - начальная активность материнского радионуклида в момент зарядки генератора или в момент начала отсчета времени; t - время, прошедшее с начала отсчета до настоящего момента; т - время, прошедшее с момента предыдущего отделения дочернего радионуклида от генератора до настоящего времени (предполагается, что при этом дочерний радионуклид удаляется полностью): λ1 и λ2 - постоянные распада соответственно материнского и дочернего радионуклидов. После отделения дочернего радионуклида его активность в генераторе возрастает со временем по законам накопления дочерней активности и достигает максимума, а затем убывает в соответствии с формулой (1).

В момент времени, отвечающий максимуму активности дочернего радионуклида, А2 = А1. В дальнейшем отношение А2/А1 возрастает со временем и стремится к предельному значению.

В большинстве случаев изотопный генератор представляет собой колонку, заполненную специально подобранным веществом (насадкой), в верхней части которой фиксирован материнский нуклид. Пропуская через колонку вымывающий раствор, отделяют накопившийся дочерний короткоживущий радионуклид и получают его препарат. Одним из примеров изотопного генератора служит устройство, включающее генетическую пару 137Cs - 137mBa. Схему распада можно представить следующим образом:


β - γ

137Cs - > 137mBa - > 137Ba

Т = 30 лет Т= 2.54 мин


Предельное отношение (А2/А1) пред. для данной генетической пары практически равно единице, т.к λ2>>λ1. Поскольку период полураспада материнского нуклида достаточно велик, то изотопный генератор Ва-137 может служить длительное время без существенного изменения своих радиохимических характеристик. В качестве насадки для фиксации Cs-137 обычно используют высокоспецифичные к цезию неорганические сорбенты, например, ферроцианиды тяжелых металлов, и, в частности, ферроцианид никеля - калия.

Структура и сорбционные свойства ферроцианидов более подробно рассмотрены в рекомендуемой литературе. Ва-137 обычно выделяют растворами солей бария, которые используют для получения меченого сульфата бария.

Вымывание бария из ферроцианида никеля - калия можно осуществлять также растворами кислот или солей натрия, калия, кальция и др. Частичное вымывание возможно и при промывании водой.

Практическая часть:

1. Через изотопный генератор пропускаем 15 мл соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л.

2. Измеряем скорость счета в течении 30 мин (первые 5 мин с интервалом 30 с после через 1 мин). Опыт проводим дважды. Данные заносим в таблицу № 1. Рассчитываем In=I-Iф; LnIn.


Таблица № 1.

t I1 I2 Iп1 Iп2 LN In1 LN In2
0 48882 49335 48613 49066 10,79 10,80
0,5 42834 41904 42565 41635 10,66 10,64
1 37556 37206 37287 36937 10,53 10,52
1,5 33283 32775 33014 32506 10,40 10,39
2 28899 28732 28630 28463 10,26 10,26
2,5 25583 24828 25314 24559 10,14 10,11
3 22417 22247 22148 21978 10,01 10,00
3,5 19891 19510 19622 19241 9,88 9,86
4 17252 16959 16983 16690 9,74 9,72
4,5 15353 14897 15084 14628 9,62 9,59
5 13194 12969 12925 12700 9,47 9,45
6 10454 9943 10185 9674 9,23 9,18
7 7968 7921 7699 7652 8,95 8,94
8 6182 6039 5913 5770 8,68 8,66
9 4814 4614 4545 4345 8,42 8,38
10 3660 3674 3391 3405 8,13 8,13
11 2816 2840 2547 2571 7,84 7,85
12 2310 2362 2041 2093 7,62 7,65
13 1772 1807 1503 1538 7,32 7,34
14 1475 1462 1206 1193 7,10 7,08
15 1259 1247 990 978 6,90 6,89
16 1010 971 741 702 6,61 6,55
17 870 847 601 578 6,40 6,36
18 747 715 478 446 6,17 6,10
19 650 620 381 351 5,94 5,86
20 533 534 264 265 5,58 5,58
21 538 501 269 232 5,60 5,45
22 493 491 224 222 5,41 5,40
23 447 470 178 201 5,18 5,30
24 438 459 169 190 5,13 5,25
25 383 431 114 162 4,74 5,09
26 396 381 127 112 4,85 4,72
27 380 380 111 111 4,71 4,71
28 345 365 76 96 4,34 4,57
29 313 328 44 59 3,79 4,08
30 373 325 104 56 4,65 4,03

3. Построим график зависимости LnIn от t для обоих опытов.


Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов

Рисунок № 1. График зависимости LnIn от t для Опыта № 1.

Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов

Рисунок № 2. График зависимости LnIn от t для Опыта № 2.


4. Методом наименьших квадратов рассчитаем скорость счета короткоживущего радионуклида на момент выделения и период полураспада для первого опыта.

Уравнение прямой:


y= 10,67 - 0,259x.


В данном уравнении величина 10,67 есть LnI0, следовательно скорость счет на момент выделения равна:


I0=Exp (10,67) = 47741 имп/10 с


Коэффициент регрессии - λ, следовательно период полураспада равен:


T1/2=Ln (2) / λ= 2,67 мин


Погрешность в определении λ равна 0,001 следовательно для периода полураспада равна:

Δ T1/2=0,01


5. Методом наименьших квадратов рассчитаем скорость счета короткоживущего радионуклида на момент выделения и период полураспада для второго опыта.

Уравнение прямой:


y= 10,76 - 0,261x.


В данном уравнении величина 10,67 есть LnI0, следовательно, скорость счет на момент выделения равна:


I0=Exp (10,76) = 47269 имп/10 с


Коэффициент регрессии - λ, следовательно период полураспада равен:


T1/2=Ln (2) / λ= 2,66 мин


Погрешность в определении λ равна 0,001 следовательно для периода полураспада равна:Δ T1/2=0,01

6. Рассчитаем РНЧ для обоих опытов.


РНЧ= (I0-Iк) / I0

РНЧ1= (47741-373) *100%/ 47741=99,78%

РНЧ2= (47269-325) *100%/ 47741=99,88%


Вывод


В ходе данной лабораторной работы мы получили навык работы с изотопным генератором. Рассчитали скорость счета короткоживущего радионуклида на момент выделения (I01=47741; I02=47269) и период полураспада (T1/2 1=2.67±0.01; T1/2 2=2.66±0.01). По периоду полураспада можно судить о том, что данный радионуклид - 137mBa. Так же рассчитали РНЧ1 (99,78%) и РНЧ2 (99,88%), полученные значения РНЧ подтверждаются графиками зависимости LnIn от t (скорость счета LnIn недостигает нуля, это связано с наличием 137Cs). По высокой РНЧ и высокой активности (о ней можно судить по скорости счета), а так же по тому, что 137mBa мы можем получить по истечении 10 периодов полураспада можно сказать, что мы применяли изотопный генератор. Погрешность в определении периода полураспада связана с неточностью оборудования (секундомера), а так же с неточностью проведения опыта.

Ответы на коллоквиум:

1. Высокая селиктивность ферроцианида никеля-калия к 137Cs объясняется тем что, сорбент имеет подходящую кристаллическую решетку, так же К и Cs оба являются щелочными металлами, оба катионы так же у них близкие химические свойства.


2. РНЧ= (I0-Iк) / I0= 99,99%


Можно предположить, что A (137mВа) =99,99%, а A (137Cs) =0,01%, тогда воспользуемся формулой связи массы радионуклида с его активностью.


Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов

Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов

Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов

Применение изотопных генераторов для получения короткоживущих радионуклидов

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: