CC BY
21
УДК 543.544.6:546.882/883+546.796 Е.Е. Терешатов, Э.П. Магомедбеков
Лаборатория ядерных реакций им. Г.Н. Флерова, ОИЯИ, Дубна, Россия Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ВЫДЕЛЕНИЕ И РАЗДЕЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ГРУППЫ 5 В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ, СОДЕРЖАЩИХ ФТОР-ИОНЫ.
In the framework of the investigation of chemical properties of long-lived Db isotopes by means of liquid chemistry methods the procedures of cation exchange separation of the group 5 elements and their isolation from Zr, Hf and lantanides in the solutions containing F--ions has been developed. Based on the derived data, it is possible to suggest the following order of stability of fluoride complexes of the elements of the 4th and 5th groups: Nb ~ Ра > Zr > Hf > Ta.
В рамках изучения химических свойств долгоживущих изотопов Db методами водной химии разработаны методики катионообменного разделения элементов 5 группы и отделения их от Zr, Hf и лантаноидов в растворах, содержащих F^ro^i. Исходя из результатов работы, можно предположить следующую последовательность устойчивости фторидных комплексов элементов групп 4 и 5: Nb ~ Ра > Zr > Hf > Ta.
За последние 7 лет в ЛЯР (ОИЯИ, Дубна) было синтезировано 17 изотопов новых химических элементов. Относительно большие времена жизни этих изотопов предоставляют возможность изучения химических свойств сверхтяжелых элементов.
Синтезировать трансактиноидные элементы можно двумя способами: в результате прямых ядерных реакций (полное слияние ядер с испусканием нескольких нейтронов) или же как продукт одного или нескольких последовательных а-распадов сверхтяжелых элементов. Именно второй вариант синтеза предоставил возможность проведения химической идентификации Db как продукта распада элемента 115 [ 1 ]. Такой способ является с одной стороны альтернативным вариантом доказательства синтеза элемента 115 [2], а с другой - вариантом синтеза наиболее долгоживущего (из известных в настоящее время) изотопа сверхтяжелого элемента 268Db.
Благодаря открытому ранее в Лаборатории ядерных реакций имени Г.Н. Флерова
268
(ОИЯИ) изотопу Db с периодом полураспада Т1/2 = 16 ч (рис. 1.) мы имеем возможность изучать химическое поведение дубния в off-line режиме. Все предыдущие эксперименты, направленные на изучение химии Db, проводились с использованием короткоживу-щих (Т1/2 < 40 с) изотопов и выполнялись в on-line режиме.
Целью настоящего исследования являлась разработка радиохимических методик, позволяющей селективно отделять дубний и его химические гомологи (Nb, Ta и Pa) от элементов группы 4 и актиноидов, а также разделять элементы группы 5.
Для разработки методи- ки химического разделения были получены безноси-тельные трассеры в реакциях (а, xn), (у, n) и расщепления (p, f) на циклотроне У-200, микротроне МТ-25 (ЛЯР, ОИЯИ) и синхротроне «Ф» (ЛЯП, ОИЯИ), соответственно. Характеристики и методы получения изотопов элементов, используемых в настоящей работе, представлены в таблице 1.
Хроматограмма катионообменного разделения элементов групп 4 и 5 представлена на рисунке 2. В ходе эксперимента была выявлено, что пики элюирования Ра и Nb близки. Поскольку долгоживущий изотоп дубния планируется получать в реакции с использованием актиноидного материала мишени, то в целях контроля очистки от америция и возможных продуктов реакций передачи в разделяемую смесь элементов
введен лютеций (аналог актиноидов) и стронций (аналог нобелия, который мо-
жет образоваться по следующей реакции: DЪ
э.з.
->N0). Таким образом,
удается достичь очистки от актиноидов на уровне 106.
Другим вариантом выделения элементов группы 5 и отделения их от Ъх и И является соосаждение с фторидом лантана. В этом случае элементы группы 4 практически полностью остаются в осадке, а № и Та - в растворе. Однако степень очистки в
2
данном случае не превышает 10 . Протактиний в исследуемых условиях в декантате не обнаружен, что в свою очередь сужает круг элементов, химическим аналогом которых может являться дубний. Изучение поведения скандия связано с тем, что он образуется в достаточно больших количествах из 48Са в результате реакций передачи.
Табл. 1. Краткое описание используемых в работе радиоизотопов.
Изотоп Реакция получения T1/2
233Pa 237Np - 233Pa 27,0 сут
92mNb natY (а; xn) 92mNb 10,2 сут
177Ta natLu (а; xn) 177Ta 2,4 сут
88Zr natSr (а; xn) 88Zr 83,4 сут
175Hf natYb (а; xn) 175Hf 70,0 сут
87mSr natRb (а; xn) 87Y - 87mSr 2,8 ч
44mSc natSc (y; n) 44mSc 2,4 сут
173Lu natTa (p; f) 173Lu 1,4 г
Следующий возможный шаг - использование декантата, полученного на предыдущей стадии, для анионообменного разделения ниобия и тантала. Из литературных данных [3] известно, что коэффициенты распределения Nb и Ta на смоле Dowex 1x8 в растворах с концентрацией плавиковой кислоты не более 4 M превышают значения 10 . Таким образом, эти растворы можно использовать для сорбции элементов группы 5 на анионите. Однако разделять эти элементы растворами HF довольно проблематично, поскольку коэффициенты распределения в 20 M HF близки и находятся на уровне 102. Тем не менее, на успешное разделение можно надеяться, используя смешанные растворы HF-NH4F [3] и HF-HNO3 [4, 5].
Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 07-03-00430).
Список литературы
1. Dmitriev, S.N. / Dmitriev S.N., Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K et al.// Mendeleev Communications, vol. 15.-Р. 1 (2005).
2. Oganessian, Yu.Ts. / Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Dmitriev S.N et al.//Phys. Rev. C 72, 034611 (2005).
3. Caletka, R. / Caletka R., Krivan V. //J. of Radioanal. and Nucl. Chem., Vol. 142, № 2, 359 - 371 (1990).
4. Faix, W.G. / Faix W.G., Caletka R., Krivan V. //Anal. Chem. Vol. 53, 1721 - 1723 (1981).
5. Huff, E.A. Anal. Chem. Vol. 36, № 10, 1921 - 1923 (1964).
УДК 66.081
А.В. Обручиков, В.В. Широков, Л.Н. Растунов
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия ЗАО «Прогресс - Экология», Обнинск-3, Россия
СОЗДАНИЕ КОНТРОЛЬНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЙОДНОГО СТЕНДА
The research iodic stand is intended for quality assurance of the iodic sorbents applied in systems of gas purification of the atomic power station, and also for carrying out of research properties of new sorbents and
