[发明专利]放射性核素锰-54的制备方法

说明书

本发明公开了一种放射性核素锰‑54的制备方法，包括以下步骤：S1、制备V靶；S2、采用10MeV‑12MeV的α粒子辐照V靶；S3、将辐照后V靶溶解于稀硝酸中，形成第一V靶溶解液；S4、将所述V靶溶解液蒸干后再溶解于盐酸中形成第二V靶溶解液；S5、将所述第二V靶溶解液加载到阳离子树脂分离柱中，采用由盐酸、乙醇和过氧化氢形成的混合溶液进行淋洗；S6、用浓度为2mol/L‑5mol/L的盐酸溶液对所述阳离子树脂分离柱中的Mn进行解吸处理，得到含有⁵⁴Mn的MnCl₂溶液。本发明基于⁵¹V(α,n)⁵⁴Mn核反应进行⁵⁴Mn的制备，采用稀硝酸进行V靶溶解，反应温和，操作简单且安全性高；选择的入射α粒子能量范围，在保障较高反应截面的基础上，有效避免了多余副反应放射性产物生成，制备周期短，产额高。

技术领域

本发明涉及核燃料技术领域，尤其涉及一种放射性核素锰-54的制备方法。

背景技术

国内尚未有⁵⁴Mn核素制备相关的公开发表物，国际上关于加速器制备⁵⁴Mn核素的报道也不多。

在加速器制备⁵⁴Mn的核反应及靶件选择方面，RWIN J.等人报道了通过用质子辐照天然Cr、富集⁵⁴Cr(80％)及氘核辐照天然Fe进行加速器制备⁵⁴Mn的工作，核反应为⁵⁴Cr(p，n)⁵⁴Mn，⁵⁶Fe(d，α)⁵⁴Mn；H.T.RUSSELL报道了利用质子辐照富集⁵⁴Cr(65％)制备⁵⁴Mn的工作；P.M.SMITH-JONES等人报道了利用富集¹⁰⁹Ag和⁵⁶Fe复合靶同时制备¹⁰⁹Cd、⁵⁷Co和⁵⁴Mn，⁵⁴Mn制备的核反应为⁵⁶Fe(d,α)⁵⁴Mn。靶核元素Cr、Fe的天然同位素组成中，Cr的天然同位素组成为：⁵⁰Cr，4.345％；⁵²Cr，83.789％；⁵³Cr，9.501％；⁵⁴Cr(目标靶核)，2.365％。Fe的天然同位素组成为：⁵⁴Fe，5.845％；56Fe(目标靶核)，91.754％；⁵⁷Fe，2.119％；⁵⁸Fe，0.282％。

上述靶件选择均存在下述问题：富集靶价格昂贵，经济性不高；天然靶件中，目标靶核元素⁵⁴Cr、⁵⁶Fe在其天然同位素组成中占比较低且非靶核元素组成复杂，导致使用Cr或者Fe的同位素作为靶核进行核反应时将存在较多的副反应而生成大量放射性杂质核素，使放化分离流程复杂化。

Klos Malgorzata等人的论文《Production and separation of manganese-54from alpha-irradiated V₂O₅ target》中，提出用20MeV的α粒子辐照V₂O₅靶制备得到核纯度为99.9％的⁵⁴Mn，但是其采用的V₂O₅传热性能较差，需要与Al等导热性较强的金属衬底连接使用。但是，上述方法靶件制备繁琐且能承受的辐照束流较小，存在熔靶风险且限制⁵⁴Mn产额，金属衬底可能反应生成放射性杂质从而增加放化分离难度；其束流选用20MeV的α粒子，反应截面低，且会通过⁵⁰V(α，2n)⁵²Mn、⁵¹V(α，2n)⁵³Mn反应产生更多的放射性杂质，需要通过两个月左右时间进行“冷却”以去除短寿命核素⁵²Mn、⁵⁴Mn，制备周期长。