Способ изготовления радионуклидных источников ионизирующего излучения на основе таллия

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТАЛЛИЯ, включающий осаждение радионуклида таллия на подложку и нанесение металлического защитного покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности источников, на подложку предварительно наносят слой цинка, радионуклид таллия осаждают на подложку химически из раствора его соли с концентрацией 0,0005 - 1 г/л по металлу при рН 1 - 4 в течение 10 - 200 мин, а в качестве защитного покрытия электрохимически осаждают слой металлического никеля.

Изобретение относится к изготовлению радионуклидных источников ионизирующего излучения, в частности источников бета-излучения, применяемых как в качестве образцовых для градуировки дозиметрической и радиометрической аппаратуры, так и для получения высокоинтенсивных потоков бета-частиц.
Существуют способы изготовления источников на основе таллия путем нанесения таллия в виде металла на подложку с последующим покрытием его фольгами (алюминий, кадмий, серебро, золото) или органическими соединениями (клей, смола или слюда).
Известен способ изготовления источников на основе таллия путем электроосаждения его на металлическую подложку, в котором с целью получения источников без защитного покрытия с неискаженным энергетическим спектром изделия таллий осаждают в виде пленки окиси таллия. Однако пленка оксида таллия является диэлектриком, что приводит к появлению на ней электростатических зарядов, препятствующих измерениям радиационно-физических параметров источника с помощью газовых пропорциональных счетчиков.
Наиболее близки м техническим решением к изобретению является способ изготовления источников на основе таллия с электропроводящей рабочей поверхностью, выполненной в виде защитного герметизирующего покрытия из металлической фольги. Этот способ заключается в том, что путем электролиза на медном катоде при плотности тока 0,4-1 мА/см², рН 4,4-5,0 из электролита содержащего сульфат таллия 25-4000 мг/л, сульфат натрия 12,5 г/л. желатину 6 г/л, резорцин 6 г/д, бета-нафтол 0,5 г/л и уксусную кислоту 3 г/д, при температуре 20-25^оС выделяют металлический таллий. Для предотвращения окисления металлического таллия на воздухе приводящего к потере сцепления таллия с подложкой, полученный осадок металла герметизируют нанесением эпоксидной смолы и алюминиевой фольги.
Недостаток известного способа состоит в том, что герметизация металлического таллия и металлизация рабочей поверхности источника осуществляется путем нанесения на поверхность таллия эпоксидной смолы, когда имеет сравнительно низкую устойчивость к температурным и механическим воздействиям, вследствие чего повышается вероятность аварийной или бесконтрольной разгерметизации источника, ведущей к потере его эксплуатационных качеств.
Целью изобретения является повышение надежности источников, состоящее в повышении радиационной стойкости, прочности к климатическим и механическим воздействиям.
Это достигается тем, что в известном способе изготовления источников радиоактивного излучения на основе таллия, заключающемся в осаждении таллия в виде металла на подложку с последующим нанесением защитного покрытия, проводят химическое осаждения таллия на подслой цинка, предварительно нанесенный на металлическую подложку. Химическое осаждение таллия на оцинкованную подложку проводят из водного раствора таллия с концентрацией 0,0005-0,1 г/л по металлу и рН 1-4 в течение 10-200 мин. Последующую герметизацию активной части источника осуществляют электроосаждением металлического никеля на слой осажденного таллия.
Предлагаемый способ состоит в следующем.
Осаждение металлического таллия из растворов его солей на подложках с нанесенным на их поверхность подслоем цинка. Раствор таллия выдерживают на оцинкованной поверхности в течение 10-200 мин до осаждения требуемого количества металлического таллия, который самопроизвольно выделяется по реакции: 2Т1⁺+Zn^o __ 2T1^o+ Zn²⁺.
Декантация раствора таллия, промывание осадка. Предварительная герметизация первым слоем электролитического никеля толщиной 1-1,5 мкм в том же электролизере, в котором происходит осаждение таллия.
Окончательная герметизация таллия путем переноса подложки с осажденным таллием и первым слоем никеля в другой электролизер и герметизация источника вторым слоем электролитического никеля толщиной 2-10 мкм.
В качестве материала подложек можно применять железо, никель, титан, медь, сталь, монель и другие металлы, с которыми цинк дает прочное сцепление. Цинкование подложек можно производить методом электроосаждения цинка или горячим методом - погружением подложки в расплавленный металл.
Реализация заявляемого способа приведена в примерах 1-7 (см. табл. 1).
Изготовление источников проводили в электрохимических ячейках из плексигласа, в дне которых вырезано окно, по форме и размеру соответствующее активной части изготовляемого источника. Снаружи к окну с помощью уплотняющей прокладки и струбцины прижимается подложка. Таким образом, при введении внутрь ячейки необходимых растворов последние получают контакт с поверхностью подложки ограниченной окном.
Цинкование проводили при комнатной температуре из водного раствора состава, г/л: ZnCl₂ 135:NaCl 200; рН 2 при катодной плотности тока 5 А/дм². Подложка - нержавеющая сталь.
Для изготовления бета-источников использовали препарат радиоактивного таллия - 204, имеющий удельную активность 350 ГБж/г таллия.
Экспериментальные исследования показали, что осаждать таллий из растворов с рН > 4 невыгодно из-за низкой скорости осаждения таллия. С понижением рН раствора скорость осаждения возрастает, однако возрастает и скорость растворения цинка, причем при рН меньше 1 имеет место интенсивное растворение цинка без сколько-нибудь заметного уменьшения времени осаждения таллия.
При осаждении таллия из растворов с концентрацией больше 0,1 г/л осадок получается губчатый, рыхлый, что препятствует прочному сцеплению электролитического никеля с активным таллий-цинковым слоем. При концентрации раствора ниже 0,0005 г/л по таллию не удается достичь требуемой равномерности осаждения таллия, при этом также снижается скорость осаждения таллия.
В табл. 2 представлены результаты испытаний этих источников.
Приведенные данные показывают, что источники, изготовленные по заявляемому способу, в отличие от прототипа, обладают боле высокой термической механической прочностью.
Изобретение относится к способам изготовления радионуклидных источников ионизирующего излучения, в частности источников бета-излучения, применяемых как в качестве образцовых для градуировки дозиметрической и радиометрической аппаратуры, так и для получения высокоинтенсивных потоков бета-частиц. Целью изобретения является повышение надежности источников, состоящее в повышении радиационной стойкости, прочности к климатическим и механическим воздействиям. Сущность способа заключается в химическом осаждении слоя радионуклида таллия на металлическую подложку, предварительно покрытую слоем цинка, и нанесении защитного покрытия из металлического никеля. Цинкование подложек может быть осуществлено любым известным способом, например электрохимически или путем погружения в расплавленный цинк. Химическое осаждение таллия на оцинкованную подложку проводят из водного раствора соли таллия с концентрацией 0,0005 - 0,1 г/л по металлу при рН 1 - 4 в течение 10 - 200 мин. Последующую герметизацию источника осуществляют электрохимическим осаждением слоя металлического никеля на слой таллия. Достигнуто прочное сцепление электрохимически осажденного никеля с металлическим таллием, химически осажденным на поверхности оцинкованной подложки. 2 табл.