УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ОБЛАДАЮЩИХ РАЗЛИЧНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ К ОБРАЗОВАНИЮ АМАЛЬГАМ

Полезная модель относится к устройствам для разделения и глубокой очистки радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам, и может найти применение в радиохимической промышленности для выделения радиоактивных изотопов, используемых в медицине, в аналитической химии для выделения анализируемого элемента.
Существует много типов амальгамных реакторов периодического либо непрерывного действия (В.А.Смирнов, «Восстановление амальгамами», изд-во «Химия», Ленинградское отделение, стр.49-54). Промышленные реакторы не подходят для разделения радиоактивных элементов из-за их больших габаритов и невозможности дистанционного управления их работой в условиях радиационно-защитных камер.
Например, устройство с непрерывной регенерации амальгамы (там же, стр.51) состоит из кристаллизатора, залитого слоем ртути толщиной в 1 см. Сверху ртуть накрыта стеклянным колпаком, который устанавливают на подставках для создания зазора между нижним его обрезом и дном кристаллизатора 1-2 мм. Образующаяся при электролизе амальгама увлекается во внутреннее пространство прибора, где контактирует с загруженным в него раствором восстанавливаемого вещества. Это устройство просто по конструкции, представляет собой замкнутую систему. Но оно имеет существенные недостатки:
- невозможность регулирования концентрации амальгамы в реакционном пространстве;
- невозможность эксплуатации установки в условиях радиационно-защитных камер.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для разделения радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам (патент RU №2294314 от 27.02.2007) содержащее электролизную, разделительную и регенерационные ячейки, расположенные вертикально одна под другой, снабженные мешалками, расположенными на одном валу, емкость для сбора регенерированной ртути и транспортирующим шнеком плотно посаженным в трубу и вращающимся вместе с трубой, причем катодом в электролизной ячейке служит ртуть, а анодом платиновое кольцо, расположенное в верхней части электролизной ячейки, а ртуть перемещается из ячейки в ячейку через гидрозатворы под действием силы тяжести.
Это дистанционно управляемое устройство, работающее в условиях радиационно - защитных камер. Оно используется для получения радиохимически чистых препаратов.
Разделительная и электролизная ячейки выполнены из оргстекла, регенерационные ячейки - из нержавеющей стали.
Полупротивоточный режим проведения процесса позволяющий осуществлять разделение элементов, выводя один из них из разделительной ячейки с ртутью в виде амальгамы, оставляя другой в водном растворе.
Это устройство имеет ряд недостатков:
За счет недостаточного времени контакта амальгамы с регенерирующим раствором и малоразвитой поверхности этого контакта эффективность регенерации ртути в этом устройстве недостаточна. При многократном использовании ртути (особенно на первых циклах цементации), последняя загрязняется примесями и требует периодической замены.
В трех регенерационных ячейках работают три мешалки, расположенные на одном составном валу, от общего электропривода. При этом велика вероятность выхода из строя любой из мешалок.
Большая нагрузка на электропривод требует периодической его замены.
Задачей настоящего технического решения является упрощение конструкции устройства и увеличения его надежности и долговечности.
Для решения этой задачи в устройстве для разделения радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам, включающем электролизную, разделительную и регенерационные ячейки, расположенные одна под другой, регенерационная ячейка содержит цилиндрический корпус, барабан, плотно посаженный в корпус, на наружной поверхности которого выполнена многоходовая спиральная канавка с прорезями, патрубок в нижней части корпуса для подачи регенерирующей жидкости.
Барабан плотно посажен в цилиндрический корпус. «Грязная « ртуть подается сверху в барабан транспортирующим шнеком и движется по спиральной канавке под действием силы тяжести, падая через прорези с одного витка на другой, многократно дробясь на капли и вновь объединяясь, обновляя поверхность. Регенерирующий раствор противотоком подается по этой же канавке снизу вверх, осуществляя непрерывный контакт ртути с регенерирующим раствором. Очищенная ртуть вытекает в приемную емкость. Таким образом, осуществляется непрерывная очистка ртути, ввиду отсутствия мешалок снижается нагрузка на электропривод повышается надежность и долговечность устройства в целом.
Предлагаемое решение являются простым, надежным, компактным, возможно дистанционное обслуживание устройства в условиях радиационно-защитных камер, повышается эффективность регенерации ртути. Все эти признаки очень важны при работе с радиоактивными изотопами.
На прилагаемом рисунке изображена принципиальная схема устройства для разделения радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам, где:
1 - электродная ячейка
2 - разделительная ячейка
3 - регенерационная ячейка
4 - барабан
5 - спиральная канавка
6 - прорези
7 - патрубок подачи регенерирующей жидкости
8 - патрубок для подачи ртути
9 - емкость грязной ртути
Барабан 4, на наружной поверхности которого нанесены спиральные канавки 5 и прорези 6 устанавливают в корпус регенерационной ячейки 3.
Эффективность работы предлагаемого устройства проверяли при очистке ртути, загрязненной радиоактивными изотопами европия. Диаметр барабана из оргстекла был равен 75 мм, высота 350 мм, количество витков канавок-28. То есть, каждая капля ртути падает на следующий виток, дробясь на более мелкие капли и вновь образуя большие 28 раз. Длинна пути, в течение которого ртуть находится в контакте с кислотой-2200 мм, время контакта ртути с кислотой-20 с.
Исходная «грязная» ртуть имела серый налет, при контакте с дистиллированной водой не образовывала пены, загрязненность по радиоактивному европию-800 имп/с, объем «грязной» ртути-15 мл.
После разового пропускания ртути через устройство поверхность ртути стала блестящей. При контакте с дистиллированной водой образовывалась пена, не разрушающаяся в течение 1,5 с, что является качественным показателем очистки ртути до марки Р-1. Радиоактивная загрязненность ртути была на уровне фона.
Таким образом, полное разделение и очистка ртути достигнуто за одно пропускание через устройство.