Techneti
Phổ biến và sản xuất > Sản xuất Tc-99 như phụ phẩm trong rác thải phân hạch

Trái với sự cực kỳ khan hiếm trong tự nhiên, khối lượng lớn Tc99 được sản xuất mỗi năm từ các thanh nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng, chứa nhiều loại sản phẩm phân hạch. Sự phân hạch của 1 gam U235 trong các lò phản ứng hạt nhân sinh ra 27 mg Tc99, làm cho tecneti có hiệu suất sinh sản phẩm phân hạch là 6,1%. Các đồng vị khác của tecneti do phân hạch cũng được sinh ra tương tự, chẳng hạn 4,9% từ U233 hay 6,21% từ Pu239.
Người ta ước tính cho tới năm 1994 khoảng 49.000 TBq (78 tấn) tecneti đã được sản xuất trong các lò phản ứng hạt nhân và đây cũng là nguồn chủ lực trong cung cấp tecneti trên Trái Đất. Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ được sử dụng về mặt thương mại. Vào năm 2005, Tc99 có thể được bán cho những ai có giấy phép của ORNL với giá 83 USD/g cộng với chi phí đóng gói.
Do Tc99 là sản phẩm từ phân hạch hạt nhân của cả U235 lẫn Pu239 với khối lượng vừa phải nên nó tồn tại trong rác thải hạt nhân của các lò phân hạch và được sản xuất khi bom hạt nhân nổ. Khối lượng tecneti sản xuất nhân tạo trong môi trường vượt xa sự tồn tại tự nhiên của nó. Điều này là do sự giải phóng bởi thử nghiệm hạt nhân trong khí quyển cùng với sự loại bỏ và chế biến các rác thải hạt nhân giàu tính phóng xạ. Do sản lượng sinh ra từ phân hạch lớn và chu kỳ bán rã tương đối dài nên Tc99 là một trong những thành phần chính của rác thải hạt nhân. Sự phân rã của nó, được đo theo becquerel trên khối lượng nhiên liệu đã dùng, chủ yếu ở mức khoảng 104 tới 106 năm sau khi có sự hình thành của rác thải hạt nhân.
Ước tính khoảng 160 TBq (khoảng 250 kg) Tc99 được các thử nghiệm hạt nhân trong khí quyển giải phóng vào môi trường cho tới năm 1994. Khối lượng Tc99 từ các lò phản ứng hạt nhân giải phóng vào môi trường cho tới năm 1986 là ở ngưỡng 1000 TBq (khoảng 1.600 kg), chủ yếu là do tái chế nhiên liệu hạt nhân; phần lớn trong số này bị thải vào biển. Trong những năm gần đây, các phương pháp tái chế đã được cải tiến để giảm bức xạ, nhưng vào năm 2005 nguồn xả Tc99 chính vào môi trường là nhà máy Sellafield, đã giải phóng khoảng 550 TBq (khoảng 900 kg) từ năm 1995 tới năm 1999 vào trong biển Ailen. Từ năm 2000 trở đi khối lượng đã bị hạn chế theo quy định ở mức 90 TBq (khoảng 140 kg) mỗi năm.
Như là kết quả của tái chế nhiên liệu hạt nhân, tecneti được thải vào biển ở một số khu vực và một số hải sản chứa tecneti ở lượng rất nhỏ nhưng có thể đo đạc được. Ví dụ, tôm hùm châu Âu từ miền tây Cumbria chứa một lượng nhỏ tecneti. Các vi khuẩn kỵ khí, tạo nội bào trong chi Clostridium có khả năng khử Tc (VII) thành Tc (IV). Vi khuẩn Clostridia đóng vai trò trong khử sắt, mangan và urani, vì thế có ảnh hưởng tới độ hòa tan của các nguyên tố này trong đất và trong các trầm tích. Khả năng của chúng trong khử tecneti có thể xác định một phần lớn độ linh động của tecneti trong các rác thải công nghiệp và các môi trường cận kề bề mặt khác.
Chu kỳ bán rã dài của Tc99 và khả năng của nó tạo ra các dạng anion làm cho nó (cùng với I129) là các mối e ngại chính khi xem xét tới sự xử lý dài hạn các rác thải có mức phóng xạ cao. Ngoài ra, nhiều quy trình được thiết kế để xử lý các sản phẩm phân hạch từ các luồng quy trình hoạt hóa trung bình trong các nhà máy tái chế được thiết kế để loại bỏ các dạng cation như xezi (chẳng hạn, Cs137) và stronti (chẳng hạn, Sr90). Vì thế pertecnetat có thể thoát khỏi các biện pháp của các quy trình xử lý này. Các tùy chọn loại bỏ phế thải hiện tại ưa dùng việc chôn cất trong các tầng đá ổn định về mặt địa chất. Nguy hiểm chính với việc làm này là chất thải có thể sẽ tiếp xúc với nước và nó có thể làm rò rỉ các chất ô nhiễm phóng xạ vào trong môi trường. Các anion pertecnetat và iodide ít có khả năng bị hấp thụ vào bề mặt của các khoáng vật vì thế chúng có thể có độ linh động cao.
Để so sánh, có thể thấy plutoni, urani, xezi có khả năng liên kết với các hạt đất tốt hơn. Vì lý do này, hóa học môi trường về tecneti là lĩnh vực tích cực trong các nghiên cứu. Biện pháp xử lý chất thải khác, chuyển hóa hạt nhân, đã chứng minh tại CERN cho Tc99. Quy trình chuyển hóa này là cách thức trong đó tecneti (Tc99 như một mục tiêu kim loại) bị tấn công bằng các neutron để tạo ra Tc100 có chu kỳ sống ngắn (chu kỳ bán rã 16 giây) và nó bị phân rã theo phân rã beta để tạo ra rutheni (Ru100). Nếu sự phục hồi rutheni có thể sử dụng được là mục đích thì cần phải có mục tiêu tecneti cực kỳ tinh khiết; nếu các dấu vết của các nguyên tố nhóm actinid phụ, chẳng hạn americi và curi có mặt trong mục tiêu, chúng có thể trải qua quá trình phân hạch và tạo ra nhiều sản phẩm phân hạch làm tăng độ phóng xạ của mục tiêu bị chiếu rọi. Sự hình thành Ru106 (chu kỳ bán rã 374 ngày) từ phân hạch sạch có thể làm tăng độ hoạt hóa của rutheni kim loại cuối cùng và nó đòi hỏi thời gian làm nguội dài hơn sau chiếu rọi, trước khi rutheni có thể sử dụng được.
Sản xuất thực tế của Tc99 từ nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng là một quy trình dài. Trong tái chế nhiên liệu, nó xuất hiện trong dạng chất thải lỏng có tính phóng xạ cao. Sau khi để vài năm, độ phóng xạ giảm xuống tới điểm trong đó việc tách ra các đồng vị tồn tại lâu, bao gồm Tc99, trở thành khả thi. Một vài phương pháp chiết tách hóa học được sử dụng để sản xuất Tc99 kim loại có độ tinh khiết cao.