рения, из которых его
извлекают сорбционными методами. В дополнение к
существующим сорбентам в нашей лаборатории был получен
углеродный сорбент с нанотрубками. Мы апробировали его для
извлечения рения из растворов, образующихся при переработке
продуктов фумарольной активности вулкана Кудрявый, и вод озера
Теплое, которое находится в 10 км от него. Таким образом удалось
сорбировать более 95% рения из растворов выщелачивания
твердого концентрата с содержанием рения около 1,5 кг на тонну и
из вод озера».
Медицинские радионуклиды
Одно из важных применений радиоактивных элементов —
радиомедицина. Для медицинских целей используются
короткоживущие радионуклиды с периодом полураспада менее
суток. Короткоживущие изотопы нельзя накопить в ядерном
реакторе. Они нарабатываются в медицинских генераторах. За
время «жизни» изотопа нужно успеть изготовить препарат, ввести
его пациенту и провести процедуру.
Для того чтобы сделать радиофармпрепарат, одного изотопа
недостаточно. Нужна еще биологически активная молекула, в
состав которой введен изотоп и которая доставит изотоп в нужный
орган или в опухоль. Достигнув места назначения, радионуклид или
подсвечивает орган для диагностики, или облучает при терапии.
Для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии
используются гамма-излучающие изотопы. Для позитронной
эмиссионной томографии — позитрон-излучающие. Радионуклиды
для терапии, задача которых — уничтожить больные клетки,
излучают в бета- или альфа-диапазонах. В семействе изотопов
рения и технеция имеются излучатели во всех диапазонах (кроме
альфа).
«Медицинский» технеций Tc-99m — хорошо изученный, давно
используемый в качестве «метки» радионуклид. Это ядерный
изомер долгоживущего технеция-99 с периодом полураспада 200
тыс. лет. Ядро медицинского Тс-99m находится в возбужденном
состоянии. В течение шести с небольшим часов оно испускает
гамма-квант и переходит в основное состояние — в долгоживущий
Tc-99.
Для работы с Tc-99m в госпитали доставляют генераторы:
свинцовые контейнеры с молибденом-99, который при ядерном
распаде образует Tc-99m. Там же в контейнере находится
встроенная система для отделения технеция от молибдена.
Сцинтиграфия с технецием-99m используется в диагностике
онкологических заболеваний, сердечно-сосудистых патологий и
болезней щитовидной железы. Ведутся работы по созданию
радиофармпрепарата с Tc-99m для диагностики болезни
Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний.
Другой изотоп технеция — технеций-94m — перспективен для
использования в позитронно-эмиссионной томографии. Он имеет
период полураспада чуть более трех часов. Один из протонов ядра
технеция-94m превращается в нейтрон с испусканием позитрона
(частицы-антиэлектрона) и электронного нейтрино. Позитрон тут
же аннигилирует с одним из ближайших электронов.
Образовавшаяся аннигиляционная пара гамма-квантов
улавливается детекторами ПЭТ-томографа. Поскольку поведение в
живом организме у разных изотопов не отличается, то биоактивные
молекулы, подготовленные для Tc-99m, можно использовать и с Tc-
94m.
«Медицинские» изотопы рения при распаде испускают электроны и
могут быть использованы в терапии. Ученые изучают возможности
использования Re-188 с периодом полураспада 17 часов в
радиосиновектомии при различных хронических воспалениях
суставов (например, артритах и артрозах). Радиофармпрепарат
вводится в сустав. Бета-излучение воздействует на суставную
оболочку, что снижает воспаление. Такие фармпрепараты очень
нужны, поскольку количество людей с болезнями опорно-
двигательного аппарата растет и предположительно к 2050 году
превысит 1 млрд человек. Также ведутся исследования по
созданию новых радиофармпрепаратов с рением-188 для
радиоэмболизации (метод лечения, при котором радиоактивные
частицы доставляются в пораженный орган через кровоток) для
лечения рака печени.
Рений-186 с периодом полураспада 3,7 суток — еще один кандидат
на включение в радиофармпрепараты. Он может быть использован
для терапии в паре с диагностической «меткой» — Tc-99m.
Трансмутация
Трансмутация — это получение из одного химического элемента
другой, о чем много столетий мечтали алхимики. И мечта их
сбылась: если раньше химики работали с химическими реакторами,
колбами и ретортами, то химики XXI века могут превращать один
элемент в другой в ядерных реакторах.
В реакторе в потоке нейтронов ядро технеция Tc-99 поглощает
нейтрон и превращается в ядро Tc-100. Это изотоп с очень
небольшим временем жизни, который почти сразу же
превращается в стабильный Ru-100. Полученный рутений не только
свободен от примесей, но и состоит из одного и того же изотопа.
Для микроэлектроники, где размер устройства составляет сотни
атомов, моноизотопность дает большие преимущества. Поведение
моноизотопных материалов более предсказуемо, а изделия из них
более управляемы. Моноизотопные материалы очень редки.
Заведующий лабораторией химии технеция ИФХЭ РАН доктор
химических наук Константин Герман уточняет: «Трансмутация
возможна только в странах с развитой ядерной энергетикой. Россия
была первой страной, которая приступила к трансмутации».
Исследование трансмутации — превращения отхода ядерного
цикла технеция в благородный металл рутений — было начато в
ИФХЭ РАН в 1999 году по инициативе доктора химических наук
Владимира Перетрухина. В Димитровграде на уникальном реакторе
с особенно большим потоком нейтронов ученым удалось добиться
65% конверсии технеция в рутений. Это лучший в мире результат. В
лаборатории химии технеция ИФХЭ РАН изготовили мишени из
металлического технеция — фольгу или диски от переплавленного
монокристалла. Изготовленная мишень помещалась в каналы
атомного реактора, где за восемь—десять лет проходила
трансмутация технеция в рутений. В итоге образовывался сплав
технеция с рутением.
Константин Герман объясняет: «Рутений — благородный металл, и
через некоторое время мишень перестала растворяться в азотной
кислоте. Поэтому для переработки мишени и извлечения рутения
тоже нужно было найти способ. Также можно трансмутировать не
крупный объект, а нанесенный на инертный материал
диспергированный порошок технеция. Тогда при облучении рутений
будет “вылетать” из мишени и сегрегироваться в отдельную фазу».
Вместо металлического технеция для изготовления мишени можно
использовать карбид или диоксид технеция. Эксперименты
показали, что в этом случае рутений выделить легче.
Константин Герман подводит итог: «Трансмутация — это решение
проблемы любых радиоактивных отходов. Среди них опасность
представляет не столько технеций, сколько долгоживущие
актиниды. Многие из них выделяют тепло. За ними не только надо
наблюдать в течение миллионов лет, но их все это время надо
охлаждать. Захороненные долгоживущие радионуклиды — бомба,
оставленная для потомков. При трансмутации долгоживущие и
тепловыделяющие радиоактивные отходы “сгорают” и из реактора
не выходят. Это единственный надежный путь решения проблемы
радиоактивных отходов».
Помимо реакторной трансмутации возможна также циклотронная
трансмутация. Например, в потоке протонов можно
трансмутировать цезий-137 — один из самых активных и опасных
радиоактивных отходов. Конечно, его период полураспада «всего»
30 лет, что уменьшает срок необходимого наблюдения за
материалом до 200 лет.
https://science.mail.ru/
**************
Материалы из Сети подготовил Вл.Назаров
Нефтеюганск
13 декабря 2025 года.
| Помогли сайту Праздники |
При цитировании ссылка на сайт обязательна. Exsodius 2008 - 2025
18+