Примесные "горячие" атомы в облученных металлах с различной ядерной предысторией тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.14 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

АЛЕКСЕЕВ

Игорь Евгеньевич

ПРИМЕСНЫЕ «ГОРЯЧИЕ» АТОМЫ В ОБЛУЧЕННЫХ МЕТАЛЛАХ С РАЗЛИЧНОЙ ЯДЕРНОЙ ПРЕДЫСТОРИЕЙ

(Специальность 02.00.14- радиохимия)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора химических наук

Санкт-Петербург - 2009

003476530

Работа выполнена на кафедре радиохимии химического факультета Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ).

Научный консультант:

доктор химических наук, профессор Юрий Георгиевич Власов

Официальные ошгоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Валентин Георгиевич Семенов доктор химических наук, профессор Юрий Дмитриевич Перфильев доктор химических наук, профессор Александр Федорович Нечаев

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-производственное объединение «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина»

Защита состоится октября 2009 г. в /Ужасов на заседании Совета Д212.232.41 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете. __

СП* средник пр. во д. <1/43 БХА

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им. А.М. Горького Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9.

Автореферат разослан « аАуг?/? 2009 г.

Ученый секретарь Совета Д 212.232.41, профессор

М.Д. Бальмаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На сегодняшний день накоплена обширная информация о взаимодействии ионизирующих излучений с различными классами материалов, и, прежде всего - металлами, используемыми в качестве конструкционных элементов в атомной энергетике, при создании ядерных мишеней для получения радионуклидов. В ходе многочисленных исследований было показано, что радиационное воздействие (вызывая глубокие, порой необратимые, структурные изменения) определяет физико-химические свойства облученных твердых тел (электропроводность, теплопроводность, механическую прочность, реакционную способность), оказывает существенное влияние на фазовые превращения, процессы диффузии, протекающие в радиоактивных материалах.

Традиционная интерпретация последствий радиационных воздействий в облученных металлах базируется исключительно на рассмотрении: а) процессов образования собственных дефектов (нарушения смещения различного типа в результате каскадов атом-атомных соударений), миграции и отжига таких дефектов при облучении и под воздействием тех или иных внешних факторов; б) особенностей физико-химического поведения примесных газовых атомов - потерявших энергию в каскадах соударений атомов заряженных частиц (водород, дейтерий, геяий), блокированных решеткой твердого тела. При этом совершенно иной тип дефектов, связанный с примесными атомами ядерного происхождения (примесными «горячими» атомами), несмотря на возможные «масштабы» такого рода нарушений в условиях длительных радиационных воздействий и малых времен жизни трансмутационных радионуклидов, по-прежнему остается вне поля зрения большинства научных коллективов. В силу целого ряда причин1 выполненные к настоящему времени исследования носят фрагментарный характер и не позволяют представить картину примесных радиационных повреждений в зависимости от той или иной ядерной предыстории.

Помимо решения упомянутых выше фундаментальных проблем «радиохимии твердого тела»2, интерес к затронутой в работе тематике в значительной степени продиктован и соображениями практического свойства.

В современных технологиях переработки продуктов деления н промышленного производства коммерческих радионуклидов различного целевого назначения все большее распространение приобретают альтернативные методы выделения, исключающие этап растворения облученных твердотельных мишеней и последующие, нетривиальные в химическом отношении, стадии выделения целевых продуктов из жидкой фазы. Эти методы позволяют свести к минимуму трудоемкость переработки радиоактивного сырья, повысить экологическую безопасность радиохимического производства, обеспечить практически полный возврат в следующий технологический цикл стартового изотопного материала.

И здесь - при разработке «сухих» технологий выделения радионуклидов -понимание закономерностей физико-химического поведения улырамалых количеств примесей в облученных материалах (и, прежде всего, металлах, которые в силу высоких радиационной устойчивости и теплопроводности в подавляющем большинстве случаев используются в качестве циклотронных или реакторных мишеней) имеет первостепенное значение.

1 Главными из которых являются: а) своеобразное междисциплинарное - на «границе раздела» ядерной химии и радиационной физики металлов - положение данной проблемы; б) специфичность и ограниченность научного инструментария, пригодного для изотопно-элементной, зарядовой, электронной и структурной идентификации атомов, находящихся в ^льтрамалых концентрациях.

По определению академика В.Й. Спицына область знания, исследующая физико-химические свойства радиоактивных твердых тел.

Таким образом, основные пели настоящей работы заключались: 1) в определении форм стабилизации примесных «горячих» атомов в облученных металлах; 2) в выявлении общих закономерностей влияния ядерной предыстории (тип и энергия бомбардирующих частиц, флюенс, интенсивность пучков бомбардирующих частиц, наведенная удельная активность) на диффузионную подвижность и специфику физико-химического поведения этих атомов в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях; 3) в разработке новых, учитывающих особенности поведения ультрамалых (10 -10"8 ат.%) количеств примесей в облученных металлах, методов и технологий получения радионуклидов.

Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту

1. Предложен оригинальный методический подход, позволивший получить информацию о фазовом составе металла до и после облучения, структуре и локальном окружении примесных «горячих» атомов, их диффузионной подвижности в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях (полиморфные переходы, пластическая деформация, термическая реконструкция поверхности) и связать эти данные с ядерной предысторией.

2. Установлены формы стабилизации примесных «горячих» атомов в металлах после облучения, в процессах отжига радиационных нарушений, при полиморфных превращениях; показано, что позиции, занимаемые примесными атомами в облученных металлах, определяются ядерной и термической (температура мишеней при облучении) предысторией, кристаллографическими особенностями этих металлов (тип решетки, размеры решеточных атомов и междоузлий, количество и средний размер кристаллитов).

3. Показано, что скорость миграции примесных «горячих» атомов определяется степенью радиационного повреждения мишеней и возможным положением примесного «горячего» или дочернего атома в кристаллической решетке облученного металла; предложен механизм переноса, объясняющий аномальное поведение примесей, учитывающий: а) избыточное количество дефектов, вносимых при облучении; б) структурные положения с разной «энергетикой», в которых стабилизируются примесные атомы после ядерного превращения; в) изменение количества и размеров зерен кристаллитов при термическом отжиге облученных металлов.

4. Выявлены аномалии физико-химического поведения примесных атомов (ускоренная диффузия в объемных и поверхностных слоях облученных металлов и их эмалирование в газовую фазу) при структурных превращениях (полиморфные переходы, термическая реконструкция поверхности, пластическая деформация) облученных металлов; показано, что обнаруженные аномалии зависят от ядерной и механической (степень деформации) предыстории образцов, условий их отжига (температура, газовая атмосфера, остаточное давление).

5. Показано, что радиационное воздействие может привести к изменению фазового состава аллотропных материалов: для металлов (Mn, Fe, Sn), имеющих несколько структурных модификаций в твердом состоянии, обнаружены аномалии - стабилизация высоко- и низкотемпературных фаз при комнатной температуре после облучения заряженными частицами.

6. Разработаны новые диффузионно-термические способы получения радионуклидов (использующие специфику поведения примесных «горячих» атомов в облученных металлах), отличающиеся: а) высокими выходом и радионуклидной чистотой целевых продуктов; б) предельной простотой процедуры их извлечения (обычно не более 2 стадий); в) отсутствием «видимых» потерь дорогостоящих стабильных изотопов в технологических циклах выделения целевых радионуклидов.

Практическая значимость

1. Предложен новый метод определения транспортных характеристик примесных атомов в облученных металлах, основанный на исследовании временной зависимости интенсивности гамма-излучения дочерних атомов в условиях нарушенного равновесия в

генетически связанных радиоактивных цепочках; принципиальные возможности и надежность метода показаны при изучении переноса примесных атомов ""Тс в молибдене, 115ш1п в кадмии, ИЗш1п в олове, 188Re в вольфраме.

2. Продемонстрирована возможность внедрения новых диффузионно-термических методов в практику промышленного производства ряда радионуклидов медицинского назначения. В кооперации с ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей» (Санкт-Петербург), СКБ «Спектрон-Аналит» Института аналитического приборостроения РАН (Санкт-Петербург), ФГУП «НПО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина» (Санкт-Петербург) и циклотронной лабораторией ядерных реакций физического факультета СПбГУ спроектировано и изготовлено оборудование (установки для приготовления циклотронных мишеней на основе металлических изотопных материалов и выделения целевых радиоактивных продуктов; циклотронный мишенный узел нового типа), позволяющее эффективно использовать эти методы при переработке облученных реакторных и циклотронных мишеней. Проведены разработка и апробация диффузионно-термических технологий получения 67Ga и "'lb; показана целесообразность внедрения этих технологий взамен традиционных, используемых при производстве радиоизотопной продукции (например, в ФГУП «1ШО «Радиевый инстшут им. В.Г. Хлопина») для нужд здравоохранения.

Апробация работы и публикации. Работа выполнена при поддержке Министерства образования Российской Федерации (научная программа «Университеты России», проекты №№ 015.06.01.36, УР.02.01.015, УР.02.01.298), Российского фонда фундаментальных исследований (проекты №№ 00-02-17143, 03-02-17391; 06-02-16772, 0803-91304), International Scientific and Technical Centre (Project No. 1795); Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (проект № 2500).

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Республиканской научно-технической конференции «Естественные науки а решении экологических проблем народного хозяйства» (Пермь, 1991); The sixth and seventh symposiums on the medical application of cyclotron (Turku, Finland, 1992, 1995); Международных совещаниях по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра (Санкт-Петербург, 1995, 1997,2000, 2005; Москва, 1998, 1999, 2002; Саров, 2001; Белгород, 2004); 18th World Conference of the International Nuclear Target Development Society (Strasbourg, France, 1996); International Conferences on the Applications of Mossbauer Effect (Brasil, 1997; Germany, 1999); Vortragstagung der Gaeselschaft der Deutschen Chemiker, Fachgruppe Nuklearchemie (Dresden, Germany, 1998); Ш Всероссийской научной конференции «Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул» (Звенигород, 1998); 8Ш Workshop on Targetry and Target Chemistry (St. Louis, U.S.A., 1999); Annual Meeting of American Nuclear Society «The atom in the next millennium» (Boston, U.S.A., 1999); Зимних школах ПИЯФ им. БЛ. Константинова РАН (2000, 2008); International Conferences «Current Status of Nuclear Medicine and Radiopharmaceuticals» (Obninsk, 2000; Dubna, 2004); International Symposium on the Industrial Applications of the Mossbauer Effect (Virginia Beach, U.S.A., 2000; Budapest, Hungary, 2008); Российских конференциях по радиохимии (Санкт-Петербург, 2000; Озерск, 2003); International Conferences «Nuclear and Radiation Physics» (Almaty, Republic of Kazakstan, 2001, 2003, 2005, 2007); Yin Международной конференции «Мессбауэровская спектроскопия и ее применения» (Санкт-Петербург, 2002); П Eurasian Conference on Nuclear Science and its Application (Almaty, Republic of Kazakstan, 2002); 8-ой Международной конференции по физике твердого тела (Алматы, Казахстан, 2004); Sixth International Conference on Nuclear and Radiochemistry (Aachen, Germany, 2004): 5th International Conference on Isotopes (Brussells, Belgium, 2005); International Conference on application of radiotracers in chemical, environmental and biological sciences (Kolkata, India, 2006).

Помимо тезисов 62 докладов, содержание диссертации отражено в 46 статьях (опубликованных в международных, советских и российских научных журналах),

авторском свидетельстве СССР и трех патентах РФ на новые способы получения радионуклидов без носителей. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссептапии. Диссертация состоит, 7 глав (3+7 главы завершаются выводами), общих выводов, изложена на 232 страницах машинописного текста, включая 65 рисунков и 63 таблицы. Библиография содержит 225 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Методология проведения экспериментов

Приведена общая методология проведения экспериментов, отражающая: а) принципы выбора объектов исследования, б) технику приготовление ядерных мишеней и проведения облучений, в) экспериментальные способы изучения продуктов ядерных реакций и исследования облученных мишеней, г) общий подход к разработке диффузионно-термических технологий выделения радионуклидов.

1.1. Принципы выбора объектов исследования

Перечень изученных систем «облученный металл - примесные атомы» представлен в табл. 1. Такой выбор систем позволял: 1) получать одни и те же примесные радиационные дефекты (примесные «горячие» атомы Mn, Со, Ga, In, Re) по различным «ядерным каналам» и исследовать их поведение в зависимости от предыстории: типа/массы, энергии и интеясивностей пучков бомбардирующих частиц, флюенса (и вследствие этого - от наведенной удельной активности); 2) установить электронное состояние и кристаллографическое положение примесных «горячих» атомов в облученных металлах методом эмиссионной ядерной гамма-резонансной (ЯГР) спектроскопии с использованием мессбауэровских зондов 57Со, ll9mSn, U9m'sTe/n9Sb; 3) исследовать специфику поведения радиоактивных микропримесей с учетом особенностей кристаллического строения и структурных превращений, протекающих в облученных металлах.

1.2. Техника приготовление ядерных мишеней и проведение облучений

Исследуемые образцы представляли собой порошки или тонкие фольги металлов различной толщины (до 100 мкм), приготовленные прокаткой, из изотопнообогащенных материалов или металлов естественного изотопного состава высокой химической чистоты. Перед облучением образцы прогревались в восстановительной (или инертной) атмосфере для устранения структурных деформационных напряжений. Время и температура отжига варьировались в зависимости от химического состава мишеней.

Нейтронная активация мишеней осуществлялась в водяных каналах реактора ВВР-М Петербургского института ядерной физики (ПИЯФ) им. Б.П. Константинова РАН в эвакуированных до 10"э Topp кварцевых ампулах; плотность потока тепловых нейтронов составляла 5.0-1013 + 3.1-1014нейтр.-см'2-с'1.

Облучения образцов заряженными ионами проводились на ускорителях: 1) У-120 СПбГУ с начальными энергиями: а) протонов - 6.75 МэВ; б) дейтронов - 13.5 МэВ, в) ионов 4Не - 27 МэВ; 2) МГЦ-20 ФГУП «НПО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина» с начальной энергией протонов 16 МэВ; 3) Физико-технического института (ФТИ) им. А.Ф. Иоффе РАН с начальными энергиями: а) ионов 12С - 47.2 МэВ; б) ионов l4N - 58.8 МэВ, в) ионов 160 - 72 МэВ. При проведении циклотронных облучений варьировались энергия бомбардирующих частиц, их интенсивность, время активации мишеней.

1.3. Экспериментальные методы изучения продуктов ядерных реакций и исследования облученных мишеней

Изучение продуктов ядерных реакций проводилось с использованием прецизионной гамма-спектрометрии. Для исследования радиоизотопного состава облученных мишеней, определения энергетических зависимостей выходов образовавшихся радионуклидов и концентрации примесных радиоактивных атомов

использовались полупроводниковые детекторы ДГДК-40Б (Ge(Li)) и GX1018 (на основе IEPGe). Обработка результатов измерений проводилась с помощью программного комплекса Genie-2000 (разработчик - Canberra Industries, U.S.A.).

Таблица 1. Исследованные системы «облученный металл - примесные атомы»

Металл Тип структуры Температура плавления Тип полиморфного превращения, его температура Примесные атомы и реакции их получения

Мл Объемно-центрированная кубическая (О ЦК) 1517 К а-»Р, 1000 "Со: "Мп(а,2п)

Fe ОЦК 1811 К ОЦК->ГЦК (а-иО, И 85 К 54Мп:5<Те(4а),54Ре(п,р) этСо: 3<Те (а,п)

Ni Гранецентрированная кубическая (ГЦК) 1728 К 51 Со. 60№^,ап), 58Ща,ар)

Zn Гексагональная 692.73 К 67Са:672п(р,п); 66гп(<3,п); м7л(а,рп)

Mo ОЦК 2890 К ОЦК->ГЦК (а->у), 1000 К ""Тс: 98Мо(п,у)"Мо-> Р'- распад

Cd Гексагональная 594.26 К ш1п: (42п); шСа(а,п) МпЧп: "°СМ(а,п)ш8п->ЭЗ ,14ш1п:1иса(адп);,"са (а,р) 115т1п: 114са(п,у)115са->р--распад ШСУ (4р) П5са -> Р'-распад "6С<1(а,ап)и5С(1-> р"- распад ш8п: ивСа(а,п) Шш8п: П4С<1(а,п) ""^п: тСй(а,п)

Sn Объемноцентрированная тетрагональная (ОЦТ) 505 К Кубическая—ЮЦТ (а-»р), 287 К ОЦТ->ромбическая (3—>7), 446 К Шга1п: ш8п(п,у)1138п-> ЭЗ И9ш.еГе/"?8Ь: ,17§ц(а,2п) -» двойной ЭЗ ш8Ь/125гаТе:'248п(п,у)125Зп-> двойной Р"-распад

W ОЦК 3660 к ОЦК->ГЦК (a-Yf), 1000 к 18<,Ке:'66\У(р,п); ,86\У^,2п) шКе:!8^(п,у)18^(п,у)18^ ->Р"- распад

Комбинация экспериментальных методов исследования облученных мишеней (см. схему ниже) позволила получить информацию о фазовом составе металла до и после облучения, локальном окружении примесных «горячих» атомов, их диффузионной подвижности я специфике поведения в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях (полиморфные переходы, пластическая деформация, термическая реконструкция поверхности) и связать эти данные с ядерной предысторией.

' Стадия1 ___

Моделирование примесных радиационных нарушений - облучение мишеней в реакторе и

_на ускорителях заряженных частиц_

- • Стадия 2 -_

Определение радионуклядного состава облученных мишеней: прецизионная полупроводниковая гамма-спектроскопия

Исследование физико-химического состояния металлов до и после облучения, после различных физико-химических воздействий: 1. рентгенографические исследования;

2. абсорбционная мессбауэровская спектроскопия с использованием

57Ре; П98п;

3. мессбауэровская спектроскопия вторичных

электронов ('"Эп);

4. сравнительные гамма-спектрометрические

измерения облученных мишеней;

5. атомно-абсорбционная спектроскопия.

1.4. Общий подход к разработке диффузионно-термических технологий выделения радионуклидов

При создании новых методов и технологий получения радионуклидов прежде всего принимались во внимание практическая значимость и коммерческая ценность целевых продуктов. Основное внимание было уделено разработке и технологической адаптации диффузионно-термических способов выделения: а) медицинских диагностических и терапевтических радионуклидов: 473с, 67Си, "(да, 680е, ""Тс, ш1п, Шш1п, 185Яе, шЯе, 199Т1, В1, 211 А(г, б) радионуклидов, используемых в качестве источников возбуждения в рентгенофлуоресцентном анализе: 55Ре, С<1; в) мессбауэровских радиоизотопов: '""Бп; г) радионуклидов, применяемых для изготовления образцовых спектрометрических источников гамма-излучения: яМп, 657п.

Тепловые, гидродинамические и прочностные расчеты новых, выдерживающих высокие радиационные и тепловые воздействия, циклотронных мишеней для получения 67Си, "йа, ш1п и 2,,А1 проводились в отделении радиационного материаловедения ЦНИИ конструкционных материалов «Прометей». Для решения поставленной задачи применялся программный комплекс, позволяющий решать двумерные температурные, термодеформационньте и деформационные задачи с учетом различия в поведении свойств материалов при нагреве и охлаждении.

Разработка конструкторской документации и изготовление: а) экспериментальных установок для приготовления циклотронных мишеней; б) лабораторного макета мишенного узла, в котором реализовано охлаждение мишеней с использованием системы

Стадия 3_

Исследование локального окружения примесных «горячих» атомов: эмиссионная мессбауэровская спектроскропия с использованием:

"Со/^е, '""Бп

П9т^Те/П98ь/и9т811

Изучение специфики физико-химического поведения примесных «горячих» атомов:

1. радиоизотопные методы

изучения процессов массопереноса (методы «самопоглощения» гамма-излучения, секционирования, Лэнгмюра; статический метод);

2. метод смещения векового радиоактивного равновесия:

"Мо->99шТс (0.142 МэВ, 6.01 час.);

П5С<3->"5т1п (0.3362 МэВ, 4.49 час.);

из8п->ШпЧп (0.392 МэВ, 1.66 час.);

188\\Г->188Яе (0.155 МэВ, 16.84 час.).

сопел малого диаметра; в) действующих макетов технологических установок для переработки облученных реакторных и циклотронных мишеней были выполнены в СКВ «Спектрон-Аналит» Института аналитического приборостроения РАН (Санкт-Петербург).

Апробация новых технологий получения радионуклидов с использованием изготовленного оборудования была проведена на кафедре радиохимии химического факультета СП6ГУ, в циклотронной лаборатории физического факультета СПбГУ, в ФГУП «1ШО «Радиевый институт им. В.Г. Хлопина».

Глава 2. Современные представления о радиационно-етимулнроваином дефекто-образоваиии в твердых телах. Влияние облучения на фазовые структурные превращения и диффузионные процессы в металлах

Обсуждаются современные представления о радиационно-стимулированном дефектообразовании в твердых телах: а) под действием быстрых ионов; б) при облучении нейтронами; в) при бета-распаде; г) под воздействием гамма-излучения, сопровождающего радиоактивный распад продуктов ядерных реакций, наведенных облучением; д) при электронном захвате и конвертированном изомерном переходе. Рассмотрены различные стадии отжига радиационных дефектов, влияние облучения на фазовые структурные превращения и диффузионные процессы в металлах.

Глава 3. Формы стабилизации примесных «горячих» атомов в металлах после облучения, при отжиге радиационных нарушений, при полиморфных превращениях

С использованием эмиссионной ЯГР спектроскопии изучены формы стабилизации примесных «горячих» атомов (57Со, 119га8п, "9ш,8Те/"9ЗЬ) после облучения, в процессах отжига радиационных нарушений, при полиморфных превращениях облученных металлов Мп, Ре, №, Сй, Эп. Мессбауэровские «зонды» были получены по следующим ядерным реакциям: а) Со в марганце: 55Мп(а,2п); б) 57Со в железе: 56Бе(<1,с); в) 57Со в никеле: 58№(а,ар); г) 119ш3п в кадмии: шСс1(а,п); д) ШпЧ!Те/и95Ь в олове: П78п(а,2п) -> ЭЗ-» ЭЗ (см. табл. 1).

Ввиду низких энергий гамма-резонансных переходов (14.41 и 23.87 кэВ для и "9т8п/"95п соответственно) в качестве циклотронных мишеней использовались тонкие (20-5-100 мкм) фольги металлов. С учетом механических, термических, прочностных свойств исследуемых образцов, их толщин была избрана единая техника облучения: активация мишеней осуществлялась на выведенном пучке ускорителя; для отвода тепла во время облучения образцы с использованием плотного механического поджима крепились к охлаждаемой водой массивной металлической подложке, выдерживающей перепад давлений в несколько атмосфер.

Особенность избранной техники активации мишеней (неопределенность в оценке коэффициента теплопередачи «облучаемый образец - подложка») требовала учета термической предыстории облучения при анализе картин пост-эффектов. 3.1. Система Мп: 57Со. Циклотронными мишенями служили 60 мкм фольга металлического марганца. После снятия исходных эмиссионных мессбауэровских спектров (ЭМС), дающих представление о локальном окружении примесных атомов после облучения, исследуемые образцы смешивались с порошком графита (для фиксации атомов 5,Со в случае их выхода из металлического марганца) и подвергались серии последовательных кратковременных (10 минут) отжигов при 670+1200 К. После каждого отжига проводилось измерение ЭМС.

ЭМС фольг после облучения представляют собой суперпозицию двух синглетов, значения изомерных сдвигов которых отвечают атомам 57Со/5 Те, занимающим 13- и 12-коордидарованные позиции в решетке марганца. Обе линии существенно уширены, что обусловлено наличием собственных радиационных дефектов вблизи примесных атомов в

результате интенсивного облучения высокоэнергетичными (27.0/19.6 МэВ) а-частицами. Отношение площадей синглетов составляет 1:2.

Структуры обеих модификаций марганца схожи: в решетке а-Mn имеется равное количество 13- и 12-координированных позиций, которые могут занимать примесные атомы; в Р-Мп - только 12-ти координированные атомы. Отклонение соотношения площадей линий от единицы указывает на присутствие второй (помимо а-Мп) модификации марганца, которая появляется из-за нагрева мишени при облучении выше температуры полиморфного превращения (сосуществование высоко- и низкотемпературных структурных фаз подтверждено результатами рентгенографических исследований).

Отжиг при 943 К (ниже температуры фазового перехода: а-»р, -1000 К) сопровождается выравниванием интенсивностей линий и уменьшением их ширины. Эти изменения свидетельствуют о стабилизация атомов S7Co в узлах решетки а-марганца (рентгенофазовый анализ, РФ А, образца также показывает наличие только а-фазы).

После прогрева в области фазового перехода (при 1013 К): а) вновь изменяется соотношение площадей синглетов вследствие протекания фазового превращения из а- в р-модификацию (по данным РФА в исследованных образцах присутствуют обе фазы Мп); б) появляется еще один синглет, отвечающий примесным атомам 57Со, внедренным в графит, что указывает на высокие скорости переноса примесных атомов в температурной области полиморфного превращения.

3.2. Система Fe: 57Со. Исследовано влияние ядерной предыстории (флюенс, энергия и интенсивность пучков дейтронов) на формы стабилизации примесных атомов 57Со. Циклотронные мишени (a-Fe) представляли собой «сэндвич», состоящий из 3 фольг (потери энергии заряженных частиц в 1-ой, 2-ой и 3-й фольгах составляли 9.0/8.2, 8.2/7.3, 7.3/5.3 МэВ соответственно; токи пучков дейтронов - 5, 10 и 15 мкА, флюенс - 1-Ю21 и МО22 часшц-м'2).

Отметим основные особенности, наблюдающиеся в спектрах после облучения при больших флюенсах(1-1022 частиц-м'2) и токах пучков заряженных частиц (10 и 15 мкА).

1. ЭМС представляют собой суперпозицию двух секстетов, отвечающих неэквивалентным положениям, которые занимают примесные атомы в кристаллической решетке железа:

а) величины изомерных сдвигов, ИС, обоих секстетов совпадают с И.С. a-Fe;

б) секстет 1 отвечает атомам 57Со, стабилизированным в узлах решетки a-Fe (далее -«узловые» примесные атомы): величины сверхтонкого магнитного расщепления, СТС, для примесных атомов и атомов железа одинаковы;

в) секстет 2 - примесным атомам, выбитым из узлов решетки под действием облучения (далее — «смещенные» примесные атомы);

г) экспериментальные линии Г обоих секстетов уширены (в сравнении со спектром необлученного a-Fe); при этом ширины линий секстета 2 («смещенные» примесные атомы) в 1.5 раза больше, чем Г для секстета 1 («узловые» примесные атомы);

2. В образцах, расположенных первыми по ходу пучка заряженных частиц, помимо секстетов магнитной фазы, дополнительно присутствует синглетная линия, отвечающая у-Fe (см. рис. 1). Стабилизация y-Fe при быстрой закалке образца в момент завершения облучения (во время которого температура мишени, скорее всего, была выше 1180 К -точки полиморфного превращения) - результат интенсивного дефектообразования «под пучком» дейтронов.

Изменение этой компоненты в ЭМС (11% - для мишени, расположенной первой по ходу пучка заряженных частиц, 5% - для второй фольги и отсутствие одиночной линии в третьем образце) обусловлены понижением температуры мишеней во время облучения (для 3-й мишени - ниже точки фазового превращения) за счет увеличения коэффициента теплопередачи от мишени к алюминиевой подложке, охлаждаемой водой.

Термический отжиг облученных Рис. 1. Эмиссиошшй спектр железной фольги образцов (при 1000 К, 600 с) приводит к после облучения дейтронами с энергией деградации у-фазы и возврату железа в 9.0/8.2 МэВ (флюенс - 2-1022 часгац м'2, ток типичное (для комнатной температуры) пучка -10 мкА) состояние a-Fe.

В случае малых токов пучка (5 мкА) и флюенсов (МО21 частиц м'2) в спектрах (во всех диапазонах энергий) наблюдаются лишь два секстета.

При использовании интенсивных пучков дейтронов вследствие более высоких температур во время облучения к копцу активации сохраняется метшая «дефектность» структуры, что и проявляется в мессбауэровских снеетрах. Так, в фольге, облученной дейтронами с энергией 7.3/5.3 МэВ, соотношение «узловых» примесных атомов 57Со к «смещенным» при токе 15 мкА составляет 1:1, а при токе 5 мкА -1:4.

Кратковременный (600 с) прогрев мишеней при 823 К сопровождается отжигом образовавшихся в результате облучения «дефектных» фаз - в экспериментальных спектрах наблюдается уменьшение вклада компоненты, отвечающей смещенным примесным атомам. Дальнейший отжиг циклотронных мишепей приводит к стабилизации атомов57Со в узлах решетки а-жеяеза.

3.3. Система Ni: Со. ЭМС облученных образцов (55 мкм никелевые фольги; потери энергии иопов 4Не - 27.5/19.3 МэВ, ток пучка - 5 мкА; флюепс - 3.7-Ю20 частиц-м'2) представляют собой суперпозицию двух секстетов: а) один из них (его доля в спектре составляет около 93%) отвечает атомам кобальта, стабилизированным в узлах кристаллической решетки никеля (И.С. = - 0.13 мм/с относительно K4Fe(CN)í, величина СТС - 8.67 мм/с); б) другая линия (И.С. = - 0.37 мм/с, СТС - 8.25 мм/с) соответствует «дефектным», выбитым из узлов решетки, примесным атомам.

Сопоставление размеров примесных (Со) и решеточных (Ni) атомов, структурных особенностей металлического никеля, меньшее (чем у основного секстета) значение СТС показывают кристаллографическое положение такого «сорта» примесей - на границах зерен кристаллитов. Поясним это.

Потерявшие энергию в каскадах столкновений примесные атомы 57Со, образовавшиеся в результате ядерной реакции, могут стабилизироваться и в узлах кристаллической решетки металла, и в октаэдрических междоузлиях, и па границах зереп кристаллитов. Кристаллографическая позиция примесного атома будет определяться «размерным» эффектом: а) атомные радиусы никеля, кобальта и железа практически одинаковы (различаются мепее чем на 1%); б) радиус октаэдрической «поры» в плотноупакованной 1ранецентрированной кубической решетке металлического никеля составляет 0.41RMeT№«, т.е. 0.051 нм, при этом ионные радиусы и кобальта, и железа значительно превышают размер такой «поры» (так, ионные радиусы Со3+- 0.064 нм, Со2+-0.078 нм; Fe3^- 0.067 нм, Fe2+- 0.080 нм); в) таким образом, примесные атомы Co/Fe стабилизируются в узлах и на границах зерен кристаллитов.

Последовательные кратковременные (1800 с) изотермические прогревы (при 500+1100К) мишеней сопровождаются уменьшением ширин линий основного секстета (термический отжиг собственных радиациоппых повреждений подтверждается также данными рентгенографических исследований), при этом соотношение интенсивностей компонент спектра нарушается в пользу «дефектных» атомов. Этот экспериментальный факт свидетельствует о том, что в результате термического отжига (также как и во время облучения) происходит «отток» примесей из узлов решетки в энергетически более выгодные позиции - в расположенные па границах зерен кристаллитов дислокации (где энергия связи примесных атомов выше, чем кристалле вследствие понижения потенциальной энергии решепш).

3.4. Система Cd: "Sit. Исследованы формы стабилизации примесных атомов U9mSn в «сэндвичевой» (состоящей из 3 фольг толщиной по 35 мкм каждая) кадмиевой мишени. Потери энергии ионов 4Не в 1-ой, 2-ой и 3-й фольгах составляли 20.4/15.9, 15.1/10.3, 9.1/4.4 МэВ соответственно, флюенс - 5-1021 часгицм"2, ток пучка - 4 мхА.

ЭМС двух первых расположенных по ходу пучка а-частиц фольг представляют собой суперпозицию двух одиночных уширенных линий, отвечающих: а) примесным атомам Sn, расположенным в узлах кристаллической решетки кадмия (величина И.С. характерна для атомов Sn°); б) атомам U9mSn4+.

Относительное содержание синглета 1 (атомы Sn°) выше в образце, расположенном первым по ходу пучка заряженных частиц, претерпевшим большие тепловые нагрузки при облучении. В ЭМС фольги 3 имеется только синглетная линия, отвечающая примесным атомам ,,9DV+.

При объяспешш полученных результатов принимались во внимание «размерный» эффект и термическая история облучения.

Потерявшие энергию (энергия отдачи - около 0.2 МэВ) в каскадах атом-атомпых столкновений ионизованные (в результате движения внутри металлической матрицы) атомы олова могут стабилизироваться и в узлах кристаллической решетки металла (атомные радиус кадмия и олова 0.156 и 0.158 им соответственно), и в октаэдрических междоузлиях (радиус октаэдрической «поры» в плотноупакованной гексагональной структуре металлического кадмия составляет - 0.068 пм, ионный радиус Stt4+ - 0.067 пм). Валентные электроны попавших в междоузлия примесных атомов «коллективизируются», при этом атомы олова стабилизируются в виде Sn4+.

При облучении мишени испытывают большие тепловые нагрузки (выделение тепла составляет около 50 Вт) и могут быть «нагреты пучком» до высоких температур в случае низких коэффициентов теплопередачи между фольгами. В таких условиях становится возможной миграция примесных атомов Sn внутри мишени уже в процессе облучения. Поскольку температуры фольг в «сэндвичевой» мишени всегда различны (при этом, естественно, самой холодной является фольга, контактирующая с водоохлаждаемой подложкой) соотношение примесных атомов в положениях замещения и внедаения на конец облучения также должно меняться; при этом доля атомов олова Sn должна увеличиваться с ростом температуры мишени (когда вахансионный механизм переноса примесей пачипает конкурировать с междоузельпым). Именно такая тенденция и прослеживается в измеренных нами спектрах.

5.5. Система Sit:",n*Te/'9Sb. Исследованы формы стабилизации примеспых «горячих» атомов n9m'gTc/"9Sb в металлическом олове (Еа - 27.1/17.3 МэВ, толщина фольг -100 мкм) при различных токах пучков а-частиц (1.5 и 3.5 мкА) и постоянстве общего флюенса (1.01021 частицм-2).

В случае малых токов (1.5 мкА) спектры фольг после облучения представляют собой суперпозицию двух линий: а) синглет (доля в спектре - 82%) соответствует примесным атомам I19o,,2Te/"9Sb, стабилизированным в узлах решетки ß-Sn (значение И.С., 2.47 мм/с относительно ВаЭпОз, совпадает со сдвигом стандартного источника на основе металлического олова '""Sn); б) дублет (18%) с высоким квадрупольным

расщеплением (2.21 мм/с) отвечает примесным атомам в «дефектной» фазе (скорее всего, фазе у-Эп), образовавшейся «под пучком» заряженных частиц.

Прогрев облученных образцов пиже точки фазового превращения олова из (3- в у-модификацию, при 423 К, сопровождается: а) ростом интенсивности синглетной линии (идет процесс деградации второй фазы); б) уменьшением величины квадрупольного расщеплепия «дефектных» атомов вследствие отжига собственных радиационных структурных нарушений вблизи мессбауэровских атомов.

После прогрева мишеней выше температуры фазового перехода (3—>у (при 493 К) вновь возрастает доля примесных атомов в фазе у-Бн, при этом отжиг собственных радиационных дефектов, наведенных облучением, продолжается (уменьшение квадрупольного расщеплепия).

Прогрев при температуре плавления олова (506 К) приводит к кардинальным трансформациям спектров: в результате фазового перехода утрачиваются прежние связи примесных атомов в решетке металла, в спектре наблюдается лишь одоа сипглетпая линия, но с изомерным сдвигом 2.62 мм/с.

Такая же картина (паличие лишь одной сипглетпой лшши с И.С. = 2.63 мм/с) наблюдается и в спектрах образцов, облученных пучками заряженных частиц более высокой интенсивности (3.5 мкА), которые способны нагревать олово до температуры плавления. Выводы к главе 3

1. С использованием эмиссиоппой мессбауэровской спектроскопии установлены формы стабилизации примесных «горячих» атомов (57Со, П9ш8п, 19ш'вТе/ПйЬ) в металлах (Мп, Ре, N1, С(1, Бп) после облучения, в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях.

2. Показано, что позиции, занимаемые примесными атомами в облученных металлах (положепия замещепия, внедрения, па границах зереп кристаллитов), определяются ядерной и термической предысторией, кристаллографическими особенностями облучаемых металлов.

3. Для металлов, имеющих несколько аллотропных модификаций (Мп, Ре, Бп), обнаружены аномалии - стабилизация высоко- и низкотемпературных структурных фаз (а- и р-Мп, а- и у-Рс, р- и у-Бп) при комнатной температуре в результате радиационного воздействия.

4. Продемонстрирована принципиальная возможность использования примесных «горячих» мессбауэровских атомов в качестве структурно-чувствительных физико-химичсских зондов для аттестации условий облучения циклотронных мишеней.

Глава 4. Выявление общих закономерностей физико-химического поведения првмеспых «горячих» атомов в процессах отжига радиационных нарушений

Изучена специфика физико-химического поведения примесных «горячих» атомов, образовавшихся в результате ядерных превращений под воздействием заряженных частиц (р, ё, 4Не), нейтронов или вследствие распада в гснстичсскя связанных радиоактивных цепочках, в металлических марганце, железе, никеле, кадмии и цинке. Особое внимание уделено влиянию ядерной предыстории (тип, энергия бомбардирующих частиц, флгаенс, интенсивность пучков заряженных частиц, паведеппая удельпая активность) па процессы миграции радиоактивных микропримесей в облученных металлах.

4.1. Примесные атомы 57Со в металлическом марганце. Как было сказано выше, появление 57Со в графите после кратковременного (600 с) отжига при 1013 К могло свидетельствовать о высоких скоростях миграции примесных атомов в области полиморфпого превращения а->р. Чтобы проверить эту гипотезу, методом самопоглощения гамма-излучения был изучен перенос Со в металлическом марганце в диапазоне температур 670-Н 200К.

Для определения коэффициентов диффузии D целенаправленно был избран абсорбционный метод. Чувствительность определения D этим методом не превышает 10"'2 mV, то есть в случае отсутствия апомалий певозможно достоверно измерить коэффициенты диффузии атомов 57Со вплоть до температуры плавления металлического марганца.

При прогревах мишеней ниже температуры фазового перехода интенсивности фотопиков 0.0144 и 0.122 МэВ !7Со лежат в пределах погрешности эксперимента, а после отжига выше точки полиморфного превращения (при 1173 К) скорости счета фотопиков с «лицевой» стороны увеличились на 6%. Рассчитанный на основе этих данных коэффициент диффузии, (8.0±1.4)-10'12 м2спревышает по меньшей мере на два порядка теоретические оценки: 4.5-10"14 м2с"\

Для подтверждения полученных результатов дополнительно методом секциопирования было изучено распределение 37Со в мишенях после прогрева выше точки фазового перехода. В пределах погрешности коэффициенты диффузии, полученные обоими экспериментальными методами, совпали.

4.2. Примесные атомы 54Мп и17Со в металлическом железе. Отжиг стимулированных ядерным превращением «дефектных» фаз и другие структурные превращения (установленные с использованием эмиссионной мессбауэровской спектроскопии) могли в значительной мере определить специфику физико-химического поведения примесных атомов. С этой целью нами были изучены транспортные характеристики 51 Со и 54Мп в температурном диапазоне фазовых переходов (733-И 373 К).

Во всем исследованном интервале температур наблюдается ускоренный (в сравпепии с диффузией примесей в нсоблученных образцах) транспорт атомов 57Со (получен по реакции 56Fc(d,n)), в облученном металле -см. рис. 2.

Ход экспериментальных зависимостей коэффициентов диффузии 57Со от температуры отжига показывает, что в облучеппых образцах точка полиморфного превращения смещается (примерно па 100 К) в более высокотем! гературную область из-за наличия структурных радиационных дефектов.

Для выявления роли ядерной предыстории были исследованы процессы переноса примеспых атомов 54Мп, получеппых по различным «ядерным каналам»: 36Fe(d,a) а Fe(n,p). Сопоставление полученных экспериментальных значений коэффициентов диффузии (см. табл. 2) показывает, что скорость переноса примесных атомов решающим образом зависит от степени радиациоппого повреждения мишепей при облучепии, при этом ключевое значение имеет масса бомбардирующих частиц.

4.3. Примесные атомы S7Co в металлическом никеле. Термический отжиг стимулированных ядерным превращением «дефектных» фаз также сопровождается ускоренным переносом примесных атомов Со (полученных по реакции 58Ni(a,ap)) - см. табл. 3. С увеличением температуры и длительности отжига фолы- разница в скоростях миграции Со в облученных и необлученных образцах нивелируется.

нгоо/т.к-'

Рис. 2. Температурная зависимость коэффициентов диффузии кобальта в металлическом железе

Таблица. 2. Коэффициенты диффузии примесных атомов ^Мп в металлическом железе

Тотасига» ±10 к О [54Мп]*, Л О [54Мп], м2-с' ядерная предыстория: 56Ре(<1,а);флюепс -1.0-1022 дейтронов-м"2 О [54Мп], м2-с"1 ядерная предыстория: 34Рс(и,р); флюенс -1.8-1024 нейтронов-м"2

733 7.6-10"2' (8.0±0.4)-10'17 (7.4±0.8)-10"21

933 1.2-10"16 (9.4±0.5)-10"16 (4.7±0.5)-10'п

1173 7.6-10'13 (1.1±0.1)-10"14 (8.2±0.9)-10'15

1273 4.7-10'14 (1.2±0.1)-10"1Э (5.0±0.7)-10*14

- для расчета использовались экспериментальные данные, полученные традициоппым абсорбционным методом с использованием необлученных образцов Таблица 3. Коэффициенты диффузии примесных атомов кобальта в металлическом никеле

Температура нагрева мишени, ± 5 К О [Со] и1«1 О ["Со], м2-с1

538 1.7-10"31 (1.0±0.1>10"14

653 9.2-10"27 (1.7±0.1)-10'12

838 7.3-10'22 (1.6±0.1)-Ю"12

1093 7.8-10-18 0.1±о.1)-ю-12

1338 2.0-10'15 (3.2±0.1)-10"14

* - для расчета использовались экспериментальные данные, полученные традиционными (снятие слоев и самопоглощепие) методами с использованием пеоблучепных образцов

При низких температурах прогрева, когда объемная диффузия заторможена, основной вклад в общий диффузионный поток вносит миграция примесей по границам зереп кристаллитов.

Термический отжиг облученного металла, сопровождающийся «залечиванием» радиационных нарушений (падает концентрация избыточных дефектов, паведешшх облучением) и увеличением размдюв зерен кристаллитов (сокращается число возможных каналов миграции атомов 5 Со), приводит к уменьшению коэффициентов диффузии по мере прогрева фольг.

4.4. Примесные атомы 1п и йп в металлическом кадмии. Эта система представляла особый интерес ввиду разнообразия как самих радиопуклидпых примесей (примесных «горячих» атомов п11о, {13т1п, 1Йт1п,п5т1п, Шш8п, И7т8п, """Бп), так и «ядерных каналов» (реакций с участием а, с!, 4Не) их образования и стала модельной для изучения влияния ядерной предыстории (типа/массы, энергии и интенсивностей пучков бомбардирующих частиц, общего флюенса) на процессы миграции радиоактивных микропримесей.

При комлатпой температуре (ЯТ), 373,473 и 573 К были изучены процессы отжига кадмиевых мишеней, облученных либо дейтронами, либо нейтронами, либо ионами 4Не.

Наличие примесных атомов олова па поверхности металлического кадмия после завершения облучения, проведенные нами тестовые эксперименты показали, что граница раздела «облученный металл - газ» является связывающей, т.е. по истечении времени (которое определяется температурой фольг, кристаллографическим положением микропримессй и ядерной предысторией) примесные «горячие» атомы вследствие диффузионных процессов концентрируются па поверхности металла. Было показано, что продиффундировавшие на поверхность фольг радиоактивные атомы (и индия, и олова) могут быть с нее количественно удалены слабым раствором соляпой кислоты. Во всех проведенных контрольных экспериментах выходы 1п и & в солянокислый раствор составили более 95%, при этом радионуклидная чистота препаратов была не хуже 99.95%, т.е. «потеря» материала матрицы при обработке раствором НС1 практически (<0.05%) пе наблюдалась.

4.4.1. Особенности физико-химического поведения примесных «горячих» атомов In и Sn

Из облученных d или ионами 4Не фолы с различной ядерной предысторией (флюепс, энергия и интенсивность пучков заряженных частиц варьировались) были приготовлены образцы, которые выдерживались при RT в течение 25+95 дней. Периодически они обрабатывались (не более 2+3 минут) раствором 0.05 и HCl.

Травление облученных фолы показало, что отжиг нарушений в существенной мере проходит уже при комнатной температуре. После обработки металла HCl значительная часть примесных атомов ипдия и олова переходит в водный раствор. Выход "'in, II4mIn, "3Sn/ ln, U7nlSn монотонно возрастает со временем выдержки образцов (см. рис. 3).

Рис. 3. Выход примесных атомов ,п'П4т1п

и п7ш3п на поверхность металла в результате отжига (при ЯТ) радиационных нарушений, стимулированных: а) иопами 4Не: флгоенс - 2.5-1020 частиц-м"2, ток - 2.3 мкА; б) дейтронами: флюенс: 8.3 ■1020 частиц-м"2, ток - 2.9 мкА

Рис. 4. Выход Ш',14ш1п На поверхность металла в результате отжига (при Ш) радиационных нарушений, стимулированных пучками а-частиц различной интенсивности: 4.6-1016 частиц-м'2-с'1 (ток 2.3 мкА, флюепс 2.5-Ю20 частиц-м'2) и 2.4-1016 частащ-м'2-с1 (ток 1.2 мкА, флюенс 3.7-Ю20 частиц-м'2)

На рис. 3 видно: а) выход 1И-1|4ш1п линейно увеличивается со временем отжига, временная зависимость для Шш8п - состоит из двух (почти прямолинейных) участков; б) абсолютный выход примесных атомов индия существенно выше, чем атомов олова.

Причина такого поведение примесей обусловлена «размерным» эффектом. Как было показало выше, после облучения примеспые атомы олова стабилизируются и в узлах кристаллической решетки металла, и в октаздрических междоузлиях. В случае ипдия это певозможпо: его атомный радиус составляет 0.166 им (у С<1 - 0.156 нм), ионные радиусы -0.130 нм для 1п+ и 0.092 нм для 1п3+ (радиус октаэдрической «норы» - 0.068 нм). Таким образом, примесные атомы индия должны «собраться» на границах зерен кристаллитов.

При отжиге радиационных нарушений примесные атомы (расположенные в структурных положениях с разной «энергетикой») будут двигаться с разными скоростями: с паиболыпей скоростью - атомы

тдиш^

расположенные па границах зереп кристаллитов, с наименьшей - узловые (находящиеся в позициях замещения) атомы 7ш8п. Этим и объясняется резкое уменьшение выхода Бп па 15+20 сутки после облучения: междоузельные примесные атомы с низкой анергией активации миграции покинули объем металла, дальнейший «прирост выхода» осуществляется только за счет «медленных» узловых атомов.

4.4.2. Влияние ядерной предыстории на скорость переноса примесных «горячих» атомов 1п

Выход примесных атомов (и1'и4ш1п) па поверхность облученных Мишелей, а затем в водную фазу монотонно возрастает со временем выдержки образцов при ЛТ и зависит от типа бомбардирующих частиц, общего фшоепса, тока (интенсивности) пучков заряженных частиц (см. рис. 3+6).

При одном и том же времени отжига больший выход примесных атомов т'и4пЧд в солянокислый раствор (даже при меньших фшоепсах) наблюдался в случае облучения кадмиевых мишеней более тяжелыми а-частицами, вызывающими большее структурное разупорядочепие решетки металла, чем дейтроны (см. рис. 3).

При одинаковом флюенсе и типе бомбардирующих частиц больший выход примесных атомов ш,и41Г,1п на поверхность мишени к концу облучения и в процессах послерадиациогшого отжига наблюдался при более высоких токах (иптепсивпостях) пучков заряженных частиц. Наиболее ярко это проявляется при использовании ионов 4Не (см. рис. 4).

Конечное («послепучковое») количество и распределение дефектов (здесь речь идет только о собственных радиационных нарушениях) определяется процессами их радиационного и термического отжига во время облучения. При радиационном отжиге происходит спонтанная аннигиляция вакансий и междоузельных атомов, слияние близкорасположенных дефектов, уменьшение размера и числа образовавшихся дефектов в результате перекрытия и наложения каскадов атом-атомных соударений. В результате термического отжига наряду с отжигом едипичпых точечных дефектов происходит перераспределение первичных дефектов; атомы внедрения, имеющие малую энергию активации миграции, собираются в кластеры. Взаимодействуя с постоянно возникающими под пучком заряжешшх частиц подвижными дефектами (общее количество которых определяется интенсивностью пучка бомбардирующих частиц) малоподвижные кластеры будут расти и превращаться в поры (естественно, такого типа диффузионные процессы будут более «заметны» в мишенях, облученных более интенсивными пучками а-частиц, т.к. их температура при активации была выше). Именно различной «пористостью» мишепей и можно объяснить приведенные па рис. 4 экспериментальные зависимости.

Рис. 5. Изменение 0[115т1п] в металлическом кадмии, облученном различными флюенсами нейтронов, при последовательных изотермических (373 К) изохронных (1800 с) отжигах облученных мишеней

Рис. 6. Температурная зависимость 0[П5т1п] в металлическом кадмии:

1 - металл после облучения дейтронами

(флюепс - 8.3-Ю20 частиц-м'2);

2 - металл после отжига радиационных

дефектов

Сопоставление экспериментальных значений коэффициентов диффузии атомов 1,5ш1п с различной ядерной предысторией (см. рис. 5, 6) показывает, что величина 0[115ш1п] определяется степенью радиациоппого повреявдепия мишеней при облучении, при этом ключевое значение имеют тип бомбардирующих частиц, затем - общий флюенс. Отметим, что такая же тенденция прослеживается и при изучении других свойств (предел текучести, микротвердость, пластичность, ударная вязкость) облученных металлов и сплавов. Так, при одинаковом флюенсе а-частиц, протонов и нейтронов наибольшее упрочнение металлических никеля и меди паблюдается в случае облучепия а-часпщами; одинаковая степень радиационного упрочнения металлов достигается при соотношение флюенсов указанных частиц - 1 :7 : 28.

4.5. Примесные атомы в металлическом цинке. Скорость миграции 67Оа также определяется степенью радиационного повреждения мишеней и возможным положением образовавшегося в результате ядерной реакции примесного атома в решетке облученного металла.

При одинаковых флюенсе и среднем токе заряженных частиц наибольший выход примесных атомов 67ва в солянокислый раствор наблюдается также в случае облучения цинковых мишеней более тяжелыми а-частицами, вызывающими большее структурное разупорядочепие решетки металла, чем протоны или дейтропы.

С понижением энергии заряженных частиц возрастает поперечное сечение их взаимодействия с атомами материала мишени, при этом количество собственных радиационных дефектов, оказывающих влияние на миграцию примесных атомов, должно увеличиваться. Справедливость этого положения была подтверждена проведенными экспериментами: больший выход примеспых атомов па поверхность мишеней наблюдается в образцах, облученных заряженными частицами с более низкой энергией (см. рис. 7).

О 10 20 30

Время отжига, дн.

Время отасяга, лн.

Рис. 7. Выход 67ва на поверхность облученного металла при отжиге радиационных нарушений: пучки дейтронов различной эпергии (при постоянстве: тока - 1 мкА, и общего флюенса- 4.5-1О20часгац-м"2)

Рис. 8. Выход примесных атомов (*7<3а, "1,П4ш1п, И7т8п) на поверхность облучепных

металлов (Хп, С<1) в результате отжига радиационных парушепий, стимулированных пучками заряженных частиц

На рис.8 выше представлены данные, иллюстрирующие влияние «размерного» фактора в трех изученных («родственных») системах: 2Ьг. ваи С<1: 114т1п, СМ:Шш8п.

Сопоставление атомных радиусов решеточных и примесных атомов, размеров междоузлий, ионных радиусов примесных атомов показывает, какие структурные позиции в решетке облученного металла опи могут занимать (табл. 4).

Таблица 4. Возможные структурные позиции примесных атомов в решетке облученного металла

Система «Металл - примеспый атом» 2а: "ва И:1.инШ1п Сй: 117ш8п

Позиция примесного атома в решетке металла -узел - граница зерен - граница зерен -узел - междоузлие

Исходные структурные позиции с разной «энергетикой» и определяют специфику миграции примесей. В случае одного типа возможных структурных позиций примесных атомов ('"' 4ш1п в Сф наблюдается линейная зависимость их выхода от времени отжига фольг, при наличии двух типов структурных позиций (атомы 670а в 2а, Шо18п в С(1) такая зависимость нарушается (см. рис. 8). Выводы к главе 4

1. Обнаружена ускоренная миграция примесных «горячих» атомов 54Мп, 57Со, "йа, ш1п, Шт1п, "4ш1п, Г'5ш1п, ЦЗт8п, вп, Бп при отжиге радиационных нарушений в облученных металлах: Мп, Ре, N1, Та и Сё.

2. Показано, что скорость миграции радиоактивных микропримесей определяется степенью радиационного повреждения мишеней (которая зависит от массы и энергии бомбардирующих частиц, интенсивностей пучков этих частиц, общего флюенса) и возможным положением примесного «горячего» атома в кристаллической решетке облученного металла

3. На основании проведенных экспериментов предложен механизм переноса, объясняющий аномальное поведение примесей, учитывающий: а) избыточное (существенно превышающее термически равновесное) количество дефектов, вносимых при облучении; б) структурные (кристаллографические) положения с разной «энергетикой», в которых стабилизируются примесные атомы после ядерного превращения; в) изменение количества и размеров зерен кристаллитов при термическом отжиге облученных металлов.

Глава 5. Влияние структурных превращений па двффузиоппую подвижность и физико-химнчсскос поведение примесных атомов

Выше было показано, что отжиг радиационных нарушений сопровождается аномально ускоренной диффузией примесных атомов. В настоящей главе влиянию разнообразных структурных превращений на поведение этих атомов уделено большее внимание.

5.7. Специфика поведения примесных «горячих» атомов при структурных

превращениях в металлическом олове. Система 5шШо11п стала модельной, позволившей детально рассмотреть влияние различных структурных превращений (переход твердое тело - жидкость, полиморфные переходы олова из а- в (3- и из Р- в у-модификацию, термическая реконструкция поверхности) на диффузионную подвижность и физико-химическое поведение примесных атомов ™1п.

Область фазового превращения твердое тело - жидкость. Плавление оловянных фольг сопровождалось резким нарушением радиоактивного равновесия, при этом около 40% "Зго1п (от равновесного количества, содержавшегося в пластине до отжига) оказывалось в газовой фазе. Сравнение полученных коэффициентов диффузии (ржп.(ТшЗ = 3-10"8 м2-с"') с известными экспериментальными даппыми (Оттвга (500) = 1.8-10"14 м^с"1,(510К) = 3-Ю'9 м2с"') показывает, что фазовое превращение твердое тело - жидкость сопровождается ускоренным переносом примесных атомов ПЗт1п к связывающей границе раздела фаз.

Область полиморфного превращения В—>у и температур, предшествующих плавлению. Прогревания фольг разной толщины, проводившиеся в диапазоне температур 410+500 К (т.е. в области полиморфного превращения Р~>у), приводили к нарушению

радиоактивного равновесия; при этом величина эффекта увеличивалась с ростом температуры отжига и уменьшением толщины фольг. С использованием экспериментальных значений коэффициентов диффузии ПЗш1п была построена температурная зависимость 0[Шш1п] и определены параметры диффузии: полученные значения энергии активации Еа (107.5 кДжмоль'1) и прсдэкспонснциального множителя Оо (23.2-Ю"4 м^-с*1) совпадают с известными литературными данными.

При температурах отжига выше 453 К отчетливо наблюдался выход (эмалирование) 1|3т1п в газовую фазу; оп мопотоппо увеличивался с ростом температуры и достигал 20% при 500 К.

Область 323+373 К. В низкотемпературной области обнаруженные эффекты смещения радиоактивного равновесия при одипаковом времени отжига не зависели от температуры отжига и толщин исследуемых образцов, однако увеличивались с ростом степени деформации и уменьшались при повторных прогревах металлических фольг; при этом во всех случаях скорость переноса примесных атомов ИЗт1п было аномально высокой (см. табл. 5: расчет Г>[' 13т1п] для 323-5-343 К на основании приведенных выше значений Б0и Еа дает интервал значений от 9.4-10"2' до 9.7-Ю"20 м^с"1).

Таблица 5. Диффузия 113ш1п в металлическом олове при 323-»343 К

Толщина фольги*, мкм Температура отжига, ± 5К. Доля индия (в % от равновесного) на поверхности Коэффициент диффузии, м2-с"'

10.0 343 1.27 3.4-10"18

22.7 323 1.90 4.0-10'"

15.0 323 0.93 (1-ый прогрев) 0.68 (2-ой прогрев) 0.41 (3-ий прогрев) 0.34 (4-ый прогрев) 4.0-10-"'

* степень деформации фолы при прокатке: 10 и 15 мкм - 30%, 22.7 мкм - 40%.

Обметь полиморфного превращения а->в Свежепрокаташше фольга выдерживались в течение суток при температуре 78 К для достижения (с точностью не менее 0.005%) радиоактивного равновесия. Затем они извлекались из жидкого азота и в течение трех минут обрабатывались слабым раствором соляной кислоты. Формальный коэффициент диффузии "Зт1п (рассчитанный для Т = 295 К и времени отжига при этой температуре в течение 180 с) составил 2-10~18м2-с'1.

При обсуждения экспериментальных данных ключевым было предположение о том, что обнаруженные аномалии (ускоренная миграция примесных атомов индия в области низких температур и их «эмалирование» в области температур, предшествующих плавлению) являются следствием различного рода структурных превращений (полиморфные переходы, термическая реконструкция поверхности, наличие которых было подтверждено рентгенографическими и мессбауэровскими исследованиями фольг -см. Главу б).

С учетом этого проаншизируем полученные экспериментальные данные.

Аномальное увеличение скорости миграции атомов индия при 323+373 К обусловлено дополнительными дефектами, возникающими при прокатке и термической реконструкции поверхности. Холодная прокатка сопровождается деформацией всего материала, однако паиболыцие деформациошпле разрушения возпикают в приповерхностной области. При различных степенях деформации обрабатываемый материал испытывает различное «нагружение», и вследствие этого степень разрушения поверхностных слоев должпа бкггь различпой. Это находит подтверждение в наших экспериментах (см. табл. 5). Так, коэффициенты диффузии ИЗт1п в образцах (15 и 22.7 мкм фольги) с различпой степенью деформации (30 и 40% соответственно) при одной и той же температуре (323 К) различаются на порядок: 4.0-10"18 м2-с' для 15 мкм-фольги и

4.0-10"17 mV' для 22.7 мкм- фольги. Падеиие выхода примеспых атомов на поверхность металла при повторных прогревах одной и той же фольги - происходит за счет умепыпепия «каналов» диффузии при росте размеров зереп кристаллитов.

Эманирование индия выше 453 К также может быть объяснено в рамках предложенной концепции. Поверхностный фазовый переход (в сочетании с начинающимся в приповерхностной области объемным полиморфным превращением олова) приводит к ослаблению взаимодействия поверхностных атомов индия с атомами решетки, и опи ввиду увеличения энергии тепловых колебаний «десорбируются» в газовую фазу. Усиление тепловых колебаний осговных атомов с ростом температуры должно способствовать более эффективной «десорбции» и, как следствие этого, увеличению доли радиоактивных атомов в газовой фазе, что и наблюдалось в наших экспериментах. Исследование явления эмалирования показало, что выход примесных атомов в газовую фазу зависит от ядерной (удельная активность препаратов) и механической (степень деформации при прокатке) предыстории образцов, условий отжига фольг (температура, газовая атмосфера и остаточное давление в ампуле). Так, в одной и той же инертной (или восстановительной) атмосфере больший количественный выход примесных атомов в газовую фазу наблюдался при более высоком остаточном давлении газа в ампулах. Этот экспериментальный факт позволил высказать предположение об участии примесных атомов в процессах «адсорбции - десорбции», протекающих на поверхности металла.

Другой удивительный факт - потеря части дочерних атомов для фольг, охлажденных до 80 К и затем нагретых до компатпой температуры - в очередной раз свидетельствует о воздействии фазовых переходов (в данном случае полиморфного превращения а-ЦЗ, 286.8 К) на скорость переноса примсссй. Экспериментальное значение для этой температурной области почти па 6 порядков превышает формальное, рассчитанное с использованием полученных нами параметров диффузии ПЗш1п в металлическом олове: Еа=107,5 кДж-моль"'; D0= 23.2-10^ м2-с"'. 5.2. Специфика поведения примесных «горячих» атомов Тс и

mRe при

полиморфных превращениях в металлических молибдене и вольфраме. Чтобы подтвердить справедливость предположения о решающем влиянии структурных превращений на диффузионную подвижность примесных атомов были выполнены аналогичные эксперименты с «равновесными парами» радионуклидов "Мо->99п1Тс и t88W—>'88Rc.

Металлические молибден и вольфрам, имеющие в массивных образцах во всем интервале температур (вплоть до точки плавления) только о.ц.к. структуру (условно га-фаза), являются классическими примерами полиморфизма, связанного с размерным эффектом. При малых, мкм и менее, размерах частиц при Т > 1000 К происходит полиморфное превращение: о.ц.к. структура трансформируется в г.ц.к. структуру (условно у-фаза).

Перед проведением диффузионных экспериментов облученные в реакторе молибден и вольфрам отжигались при 800+850 К в течение 3+5 часов для устранения радиационных дефектов - пост-эффектов реакции (п,у). Далее порошки металлов (содержащие равновесные количества "Мо и ""Тс, 88W и wRe) прогревались при температурах 500+1100 К в течение 1800+3600 с: 1) облученный молибден - в остаточном вакууме 10'3+10'2 Topp; 2) облученный вольфрам: а) в остаточном вакууме Ю^+Ю"4 Topp; б) в остаточном вакууме 10"3+10"2 Topp; в) па воздухе (при этом для предотвращения окисления облученный вольфрам смешивался с порошком спектрально чистого графита). Система Мо:-~Тс. Отжиг облученного молибдена в области а->у превращения (при 1000+1100 К) сопровождался выходом примеспых атомов ""Тс в газовую фазу (скорее всего, в виде TC2O7). Выход 99тТс увеличивался с ростом времени прогрева и достигал 60+65% в случае отжига облученных мишеней при 1073 К в течение 60 минут. При

многократном прогреве одного и того же образца (при условии достигнутого радиоактивного равновесия) наблюдалась воспроизводимость результатов. Система При многократном прогреве одного и того же образца (с исходной

удельной активностью 0.04 Ки/г) в остаточном вакууме 10"Э-Н0~2 Topp при 1100 К также наблюдалась воспроизводимость результатов: эффект нарушения равновесия составлял 24+25%. Формальная оценка D[l88Re] в вольфраме на основании этого экспериментального факта составляет величину >10"'7 м2-с"', значительно превышающую коэффициент D-10 , полученный из имеющихся в литературе данных по диффузии

рения в металлическом вольфраме.

Выход дочерних атомов в газовую фазу зависел от двух факторов: а) ядерной предыстории - в случае отжига образцов в остаточном вакууме 10"3-Ч0"2 Topp при уменьшении удельной активности препаратов в 2 раза наблюдалось падение выхода 188Re с типичпых 24-5-25 до 14+15%; б) состава газовой среды - увеличивался с повышением содержания кислорода. Так, тгри отжиге облученных мишеней (с удельной активностью 0.02 Ки/г) при 10"М0Ч Topp выход mRc составлял не более 3%, при Ю'МО"2 Topp - не превышал 15%, а в случае прогрева образцов на воздухе он увеличивался до (типичных для большинства проведенных опытов) 65%.

Этот экспериментальный факт указывает па то, что помимо эманирования при полиморфном превращении существует и другой процесс, способствующий уходу радиоактивных микропримесей (в виде 188Re2C>7) в газовую фазу - их «высвобождение» при протекании циклических газотранспортных реакций следующего типа: окисление металлического вольфрама кислородом воздуха -> сублимация WO3, сопровождающаяся высвобождением примесных атомов IS8Re в газовую фазу конденсация оксида вольфрама на графитовом порошке с последующим его восстановлением до металлического состояния -> повторное окисление металлического вольфрама ... (такая схема разделения была положепа нами в основу «сухой» генераторной технология получения 188Re).

Обнаруженный феномен - «уход» в газовую фазу примесных атомов (и Шш1п, и

Тс,

и 188Re) при полиморфных превращениях в металлах - имеет формальное сходство с классическим случаем эмалирования инертных газов из кристаллических солей и выходом летучих продуктов деления из UO2. Следует подчеркнуть, что такие процессы наблюдаются только в тех системах, где имеет место полиморфизм. Так, в системе gjj.tiämjjj ух0д атомов Шш1п в газовую фазу начинается в температурной области ß->y полиморфного превращения (с 453 К), а в системе

«улетучивание» примесеи отсутствует даже в области температур (590 К), предшествующих плавлению. 5.3. Особенности поведения примесных «горячих» атомов при пластической деформации облученных металлов. Изучен перенос нримесных «горячих» атомов 113ш1п, "3Sn/"3min и 12SSb при пластической деформации облученных металлических кадмия и олова.

Система «Олово: J-L3a!Io». В экспериментах использовались образцы с разной удельной активностью по 113Sn (0.2 и 1.2 Ки/г). Во всех случаях прокатка (степень деформации -40%) оловянных фольг сопровождалась смещением радиоактивного равновесия. По экспериментальным значениям эффекта нарушения равновесия определялись пробеги дочерних атомов, которые затем использовались для расчета их скоростей переноса Dперекоса» Полученные результаты приведены в табл. 6.

Таблица 6. Концентрационная зависимость скорости переноса "Эп11п

Концентрация U3mIn, ат. (удельная активность n3Sn, Ки/г) Эффект нарушения радиоактивного равновесия, % ^переноса £ mV

3-10" (0.2) 0.72±0.04 (3.3±0.2)10"15

2-10'2(1.2) 4.04±0.21 (1.4±0.2)-10"13

Сравнение величин Спсргаоса, приведенных в табл. б, с известными данными о коэффициентах диффузии ипдия в металлическом олове (см. раздел выше) показывает, что скорость переноса примесей при прокатке такая же, как и в области температур, предшествующих плавлению: коэффициент диффузии Шш1ппри 500К- 1.310"м м2-с"'.

Система «Олово: ^ЭЬ». Степень деформации образцов составляла 30%. Полученное значение ОжрслоогК 1.1±0.2> 10"'8 м2-ссопоставимое с коэффициентом диффузии 0['235Ь] в металлическом олове при 500 К (4.3-10"18 м^-с'1) и почти на 6 порядков превышающее формальный, рассчитанный с использованием экспериментальных данных, коэффициент диффузии для комнатной температуры (1.2-10"24 м^с"'), свидетельствует об аномально высокой скорости миграции примесных атомов.

Система «Кадмий: Степень деформации фолы составляла 30 и 40%.

Полученные значения Оперспося, (4.1±0.5)-10"13-К1Л±0.2)-10"'3 м2-с~' (для степеней деформации 30 и 40% соответственно), снова указывают па аномально высокую скорость миграции примесных атомов. Отметим, что пластическая деформация не приводила к смещению радиоактивного равновесия в генетической цепочке И35п—>ИЗш1п, что свидетельствует о «близости» скоростей миграции примесных атомов 1п и Бп при прокатке.

В основе обпаружеппых аномалий лежит механизм дислокационного переноса примесей. Пластическая деформация происходит путем рождения и движения дислокаций. Примесные атомы, размер и валентность которых отличны от атомов матрицы (как это имеет место в наших случаях), занимают энергетически более выгодные позиции вблизи дислокаций (блокируются дислокациями). «Атмосферы» из примесных атомов, образующиеся вокруг дислокаций, перемещаясь по кристаллу вместе с дислокациями, оказываются на границе раздела фаз.

Концентрационная зависимость скорости псрепоса ПЗт1п в металлическом олове (см. табл. 6) показывает, что число возникающих неравновесных дефектов (способных оказывать влияние на миграцию примесей) значительно превышает количество самих примесных атомов, принимающих участие в процессах переноса. Выводы к главе 5

1. Выявлены аломалии физико-химического поведения примеспых атомов ""Тс, Шг"1п, И5т1п, шЗп/"Эт1п, 1238Ь и ш1*е (ускоренная диффузия в объемных и поверхностных слоях облученных металлов и их эмалирование в газовую фазу) при структурных превращениях (полиморфные переходы, термическая реконструкция поверхности, пластическая деформация) облученных металлов (Мо, Эп, \У).

2. Показано, что обнаруженные аномалии зависят от ядерной (удельная активность препаратов) и механической (степень деформации) предыстории образцов, условий их отжига (температура, газовая атмосфера, остаточное давление).

3. Предложен дислокационный механизм переноса примесей при пластической деформации.

Глава 6. Исследование последствий радиационных воздействий, отжига радиационных нарушений, структурной перестройка облучеппых металлов методами РФА и ЯГР спектроскопии 6.1. Рентгенографические исследования. Рентгенографические исследования металлических фольг выявили общие тенденции изменения структуры металлов при прокатке, облучении, отжиге радиационных нарушений.

Были изучены: а) цинковые, кадмиевые, серебряные и оловяппые фольги после прокатки; б) железные, никелевые, цинковые, кадмиевые, серебряные и оловянные фольги, приготовленные прокаткой, а затем подвергнутые термическому отжигу для снятия деформационных напряжений; в) железные и никелевые фольги после облучения дейтронами (ток пучка - 5 мкА, флюснс - 8.3-1020 частиц-м'2) и а-частицами (ток пучка - 5

мкА, фшоецс - 3.7-Ю20 частиц-м"2); г) кадмиевые фольга после облучения дейтронами (токи пучков - 1.4 и 2.9 мкА, флюенс - 8.3-1020 частиц-м'2); д) серебряные фольги после облучения дейтронами (ток пучка -1.4 мкА, флюенс-1.1-10 и5.3 -Ю20 частиц-м-).

Пластическая деформация сопровождается разрушением зерен поликристалла, что с одной стороны, приводит к появлению сильной текстуры (поскольку кристаллы легче деформируются вдоль некоторых кристаллографических направлений - вдоль так называемых плоскостей наилегчайшего скольжения), а с другой - уширению линий рентгеновских пиков вследствие появления большого числа точечных дефектов и дислокаций.

Кратковременный термический отжиг убирает микроискажсния структуры, но оставляет текстуру. В зависимости от температуры отжига происходит не только залечивание дефектов деформации (что, прежде всего, отражается на ширинах линий дифрактограммы), по и перекристаллизация зерен кристаллитов в образце, которая сопровождается их ростом. Наведенные при прокатке напряжения задают некоторую направленность этой кристаллизации, о чем опять же свидетельствует изменение иптепсивностей лилий в процессе отжига.

Облучение заряженными частицами, которые «прошивают» металлические мишени насквозь, также провоцирует преимущественную кристаллизацию в некоторых направлениях. Так как кристаллиты после прокатки имеют преимущественную ориентировку, то бомбардирующие частицы создают дефекты тоже вдоль определенных ¡фисгаллографических направлений. Соответственно и последующее залечивание дефектов будет проходить не хаотично. При облучении образец частично аморфизустся, а потом хаотично кристаллизуется - при этом должен получиться более «совершенный» (чем после деформации) поликристалл. Именно это и наблюдается на дифрактограммах образцов после облучения. Однако текстура при этом сохрапяется. Отметим, что «текстурный» фактор уменьшается с увеличением общего флюенса заряженных частиц.

В случае больших токов пучков заряженных частиц отжиг разупорядоченных зон начинается прямо «под пучком» за счет разогрева мишеней, при этом он сопровождается увеличением размеров кристаллитов: так, после облучения кадмиевой мишени 4 часа (энергия дейтронов - 8.9/4.2 МэВ, ток пучка - 2.9 мкА, флюенс - 8.3-1020 частиц-м"2) средний размер кристаллитов составляет 1380 Á; при том, что после прокатки (степень деформации - 40%) он был равен 600 А, а после 3-х часового отжига при 473 К - лишь 960 А.

6.2. Мессбаузровские исследования. Установленные при проведении рептгепографических исследований общие тепдепции изменения структуры металлов под влиянием облучения, в процессах послерадиационного термического отжига, при пластической деформации нашли подтверждение и в мсссбауэровских экспериментах. Влияние ядерной предыстории на фазовый состав облученного металлического железа. С использованием различных вариаций мессбауэровской спектроскопии был изучен фазовый состав металлического железа после облучения нейтронами и заряжешгыми частицами (протоны и тяжелые ионы). Условия облучения, способ исследования мишеней и фазовый состав образцов после облучения представлены в табл. 7. Протоны и нейтроны. В экспериментальных спектрах облученных фольг наблюдается только магнитная сверхтонкая структура, характерная для a-Fe. Установлено, что при таких параметрах облучения основные характеристики ЯГР спектров (кроме величины эффекта, которая падает после облучения) - изомерный сдвиг, ширина линии, величины магнитного поля на ядрах железа - остаются неизменными, типичными для нсоблученных образцов.

Тяжелые ионы -^N. Щ)). Отметим основные особенности спектров после облучения. 1. Опи представляет собой суперпозицию двух компонент, отвечающих фазам а- и y-Fe; соотношение фаз на поверхности (до 300 нм) и в объеме (до 10 мкм) образцов различно.

2. Облучение приводит к структурному разупорядочешпо решетки a-Fe и появлению (вследствие разогрева мишеней до высоких температур пучками заряженных частиц с последующей быстрой рекристаллизацией «расплавленного» объема) па поверхности фольг у-фазы (уширенная в 2.5 раза в сравнении с линиями магнитного секстета одиночная компонента).

Таблица 7. Влияние ядерной предыстории на фазовый состав облученного металлического железа _

Условия облучения Метод исследования* Фазовый состав после облучения

Тип частиц Энергия частиц Ток пучка, плотность потока Флюснс, частиц-м"2

Р 6/2 МэВ 5мкА МО" АМС a-Fe

п до 0.5 эВ (65%) 0.5 эВ-s-l.O кэВ (10%) 1 кэВ+100 МэВ (25%) 8.6-10и нсшр.-см'2-с' 1.8-1024 АМС a-Fe

47.2/0 МэВ 0.07 мкА 8.2-1019 МСВЭ a- и y-Fe

14N5+ 58.8/0 МэВ 0.03 мкА 1.6-10" МСВЭ a- и y-Fe

16q6+ ' 72/0 МэВ 0.01 мкА 1.4-10" МСВЭ a- и y-Fe

* AMC - абсорбционная мессбауэровская спектроскопия; МСВЭ - мессбауэровская спектроскопия вторичпых электронов

3. Большие структурные нарушения наблюдаются при увеличении общего флюенса (влияние относительного изменения массы бомбардирующей частицы в данном случае мепее значимо). Так, величина эффекта резонансного поглощения в спектрах мишеней, облученных ионами 12С, составляет 128%, у образцов, облученных - 173%, а при облучении ионами 1бО - 220%.

4. Послерадиационный термический отжиг облученных мишеней сопровождается деградацией «дефектных» фаз и ростом эффекта резонансного поглощения.

Влияние пластической деформации и термического отжига на фазовый состав металлического олова. Для подтверждения предположения о термической реконструкции поверхности были проведены мессбауэровские (МСВЭ - «толщина» приповерхностной области до 1.5 мкм при регистрации вторичных электронов с энфгетическим распределением от 2.8 до 23.2 кэВ) исследования фольг (процедуры приготовления образцов были полностью идентичны описанным выше, в Главе 5).

Спектры фольг после деформации, ие подвергавшиеся термическому воздействию, представляют собой суперпозицию двух сипглетов, отвечающих двум фазам олова. Одна резонансная линия соответствует р-Бп (объем металла), другая (И.С. = 2.94 мм/с) -поверхностной фазе. Кратковременный прогрев образца при 333 К не приводит к появлению новых фаз, но сопровождается деградацией поверхности (уменьшение доли второй компоненты в спектре). Отжиг при более высокой температуре (480 К) сопровождается реконструкцией всей приповерхностной области. Выводы к главе 6

1. С использованием РФА и ЯГР спектроскопии установлены общие тенденции изменения структуры металлов (Ре, №, Хп, Сс1, Аё, Бп); а) при пластической деформации (раздробление и переориентация кристаллитов, сопровождающиеся появлением сильной текстуры и искажением кристаллической решетки); б) под влиянием облучения (разупорядочение, переориентация, рост и локальная перекристаллизация зерен); в) в процессах термического отжига (роет и перекристаллизация зерен кристаллитов).

2. В очередной раз (теперь - на примере сосуществования а- и у-модификаций железа при комнатной температуре после бомбардировки мишеней тяжелыми ионами 12С, ИМ, 160)

показано, что радиационное воздействие может привести к изменению фазового состава аллотропных металлов.

Глава 7. Разработка и апробация диффузионно-термических методов

выделепия радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней

7.1. Диффузионно-термические методы выделения радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней. На основе результатов представлешшх выше исследований были предложены оригинальные методы выделения радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней.

1. Стимулированная диффузия па связывающую границу раздела фаз металл - газ или металл - жидкость: а) облученные фольги подвергаются отжигу в области температур, предшествующих плавлению, в течение времени, достаточного дня выхода примесных атомов на поверхность металла: оптимальные температура и время прогрева выбираются на основании сведений о коэффициентах диффузии примесей; вышедшие из объема фольги примесные атомы удаляются с помощью какого-либо химического агента или (в случае их высокой летучести) собираются на охлаждаемом конденсоре; б) для увеличения скорости миграции радиоактивных микропримесей на связывающую грапицу раздела фаз используется амальгамирование облученных металлов: после достижения физико-химического равновесия между компонентами смеси жидкая амальгама обрабатывается раствором соответствующего химического агента для извлечения вышедших на ее поверхность радиоактивных микропримессй.

2. Выход в газовую фазу (эмалирование) при полиморфных превращениях: облученный металл подвергается отжигу в области температур полиморфного превращения; вышедшие из объема фольги примесные атомы собираются па охлаждаемом конденсоре.

3. Концентрирование при фазовых переходах «твердое тело - газ»: суть способа заключается в вакуумной дистилляционной сепарации облученных мишеней, проводимой при температуре и давлении, обеспечивающих полную отгонку стартового материала и полностью исключающих летучесть примесного радионуклида; в основе способа -различие скоростей испарения и парциальных давлений пара разделяемых элементов над твердой фазой; температура отжига мишеней выбирается на основании сведений о давлении паров разделяемых элементов, время выделения целевого продукта (т.е. скорость отгонки стартового материала) - определяется по формуле Лэнгмюра.

Основные отличительные особенности диффузионно-термических методов продемонстрированы при выделении радионуклидов различного целевого назначения: 4%с, 54Мп, 65гп, 67Си, 670а, 680с, ^Тс, '09С4 П11п, Г,3оЧп, И9ш8п, ,86Яе, ш11с,

199Т1,213В1,2ПА1.

7.2. Возможности промышленного внедрения диффузионно-термических методов выделения радионуклидов. В случае реакторной наработки целевых радионуклидов возможность технологической адаптации диффузионно-термических методов очевидна: в качестве стартовых материалов используются «чистые» металлы, блокированные в кварцевых или металлических капсулах.

Внедрение альтернативных методов переработки циклотронных мишеней сопряжено с решением комплекса технологических проблем, обусловленных специфическими особенностями проведения облучения на ускорителях заряженных частиц.

Возможность физико-химического взаимодействия (диффузия, образование сплавов) активируемого материала с подложкой мишени, как при облучении, так и при последующей термической обработке в условиях повышенных температур (сотни °С) исключает использование традиционных металлов с высокой теплопроводность, но сравнительно малой температурой плавления, таких как ссрсбро, медь, алюминий.

Чтобы исключить принципиальную возможность диффузионного взаимодействия компонентов циклотронной мишени, мы были вынуждены отказаться от этих материалов и заменить их тугоплавкими металлами. Перспективность такого подхода была показана при разработке диффузионно-термических технологий получения радионуклидов медицинского назначения: 67Cu, 67Ga, mIn,2"At.

Из рассмотренных «кандидатных» тугоплавких металлов (V, Zr, Nb, Mo, Та, W, Re, Os, Ir) только Та и V в полной мере отвечает основным требованиям к материалу подложки: 1) должным уровнем технологических свойств; 2) химической инертностью по отношению к материалу мишени (Za, Cd или Bi), целевому продукту (67Cu, 67Ga, "'in, 211 At), используемым для его извлечения минеральным кислотам; 3) высокими температурами плавления (2173 К для V и 3288 К для Та); 4) хорошей теплопроводностью в области наиболее вероятных рабочих температур (340+360 К): 30.7 Вт-м''-K"1 для V; 54.0 Вт м"' К"1 для Та.

Экспериментальная проверка различных методов изготовления циклотронных мишеней показала, что ввиду слабой «адгезии» активируемых слоев при электролитическом осаждении целесообразно использовать метод сплавления металлов: для «фиксации» обогащенного Za (получение 67Си, 67Gа) предпочтительнее танталоные подложки, для нанесения Cd (наработка п1п) и Bi (получение 2UAt) - ванадиевые.

Циклотронная мишень для получения 67Си или Ga представляет собой танталовый диск диаметром 24 мм, толщиной 2 мм. IIa оса диска изготавливается цилиндрическое углубление диаметром 9 мм с толщиной дна 0.54 мм, куда и наносится изотопный цинк. Мишенями для получения ш1п и 211At служат изготовленные штампованием из дисков диаметром 24 мм и толщиной 0.2 мм ванадиевые тарелочки, в которых сделано углубление для наплавления изотопного кадмия или висмута.

Для приготовления циклотронных мишеней и выделения целевых радионуклидов изготовлена оригинальная установка - металлическая (сталь марки I2X18H10T) вакуумная камера, обеспечивающая в рабочем объеме разрежение до 10"7 Topp. Камера снабжена посадочными местами для подсоединения: а) турбомолекулярного вакуумного насоса; б) штока с держателем мишени; в) нагревателя мишени с рубашкой водяного охлаждения; г) охлаждаемого водой конденсора для «сбора» целевого продукта; д) узла подачи воды; е) вентиля для напуска инертного газа; ж) разъемов питания нагревателя и термопар для контроля температуры технологического процесса.

Для облучения мишеней на выведенных пучках ускорителей заряженных частиц изготовлен мишенный узел (выдерживающий высокие тепловые нагрузки), к основным элементам которого относятся: а) система водяного охлаждения облучаемого материала; б) гелиевая камера с тонким алюминиевым окном; в) механизм позиционирования и сброса мишени.

Анализ различных вариантов охлаждения мишеней показал, что использование одиночной струи воды (как это принято в современных конструкциях мишенных узлов) принципиально менее эффективно по сравнению с системой сопел малого диаметра, обеспечивающей максимальную теплопередачу. Была предложена система из 7 сопел (с диаметром сопла 0.9 мм), расположенных в вершинах (на диаметре 8.6 мм) и на оси правильного шестиугольника; расстояния между осями сопел - 4.3 мм. При такой системе охлаждения, при тепловыделении в слое кадмия в 300 Вт средняя температура на поверхности мишени не превышает 370.5 К (97.5 °С).

Гелиевая камера с тонким металлическим окном предназначена для защиты объема циклотрона от легколетучих продуктов ядерных реакций или компонентов изотопных мишеней. В конструкции камеры реализовано струйное охлаждение входной фольги. Камера представляет собой короткий цилиндр (наружные размеры: диаметр 50 мм, высота 14.8 мм), осью которого является ось пучка заряженных частиц. К поверхности мишени гелий подводится по плоскому соплу (2.34x8.5 мм). Угол его наклона по отношению к плоскости мишени 27°, после выхода из сопла угол падения струи повышается до 31°.

После прохода по поверхности мишени гелий отводится по симметрично расположенному каналу. Дополнительные возможности гелиевой камеры - коммерческая наработка радионуклидов с использованием тонких мишеней, которые ввиду малой механической прочности непосредственно не могут охлаждаться водой (в первую очередь, это касается получения 199Т1, когда толщина облучаемых золотых фольг составляет 35+40 мхм).

Испытания лабораторного макета мишенного устройства на пучке протонов (ток -15 мкА, энергия - 16 МэВ) при использовании в качестве мишени алюминиевого диска толщиной 2 мм и AI-фольги толщиной 70 мкм, стоящей на входе пучка заряженных частиц в газовую камеру, подтвердили правильность методологического подхода и избранного конструкторского решения. Циклотронный мишенный узел легко адаптируется к любому типу ускорителя; основное отличие данной конструкции от существующих (как отечественных, так и зарубежных) аналогов - возможность контроля температуры мишеней при облучении.

С использованием изготовленного оборудования проведена апробация новых технологических регламентов получения 67Ga и 11'in. Температура отжига облученных мишеней (при 10 Topp) составляла: а) в случае отгонки цинка - (650+750) К; б) при испарении кадмия - (550+650) К. Время отжига мишеней - 20 минут. Выход целевых продуктов составил более 98% при радионуклидной чистоте, близкой как 100%. Выводы к главе 7

1. Проведен детальный анализ традиционных схем переработки радиоактивного сырья, позволивший выявить их принципиальные ограничения: а) многостадийностъ технологического цикла; б) радиолитическое разложение компонентов, используемых для выделения радионуклидов; в) потери стартового изотопного сырья и ухудшение его качества при последующей регенерации мишеней; г) высокая трудоемкость технологических процессов.

2. Разработаны новые диффузионно-термические способы получения радионуклидов из облученных реакторных или циклотронных мишеней, использующие специфику поведения примесных «горячих» атомов в облученных металлах: а) стимулированная диффузия на связывающую границу раздела фаз металл - газ или металл - жидкость; б) выход в газовую фазу (эмалирование) при полиморфных превращениях; в) концентрирование при фазовых переходах «твердое тело - газ».

3. Проведен сравнительный анализ диффузионно-термических и традиционных методов извлечения ряда практически значимых радионуклидов (47Sc, 54Mn, 35Fe, 65Zn, 6SGe, WmTc, 113n,Ih, llstoSn, 186Re, 188Re, 2l3Bi) из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней; продемонстрированы основные отличительные особенности новых методов выделения: а) высокие выход и радионуклидная чистота целевых продуктов; б) предельная простота процедуры их выделения (обычно не более 2 стадий); в) отсутствие «видимых» потерь стартовых стабильных изотопов в технологических циклах выделения целевых радионуклидов.

4. Показана возможность промышленного внедрения диффузионно-термических методов выделения радионуклидов: а) спроектированы и изготовлены экспериментальные установки для приготовления циклотронных мишеней и выделения целевых радиоактивных продуктов; б) проведены тепловые, гадродинамические и прочностные расчеты, на основании которых изготовлен лабораторный макет мишенного узла нового тина, в котором охлаждение облучаемых мишеней осуществляется с помощью системы сопел малого диаметра, что позволяет «развивать» мощность пучка заряженных частиц до 450 Вт (при тепловыделении на поверхности мишени до 600 Вт-см"2); в) проведены разработка и апробация диффузионно-термических технологий получения радионуклидов медицинского назначения Си, 67Ga, IUIn, 211At.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлены общие закономерности влияния ядерной предыстории на формы стабилизации примесных «горячих» атомов, специфику их физико-химического поведения в облученных металлах. Предложенный методический подход позволил получить информацию о фазовом составе металлов (Мл, Ре, №', 7л, Мо, Сй, 8а, Щ до и после облучения, структуре и локальном окружении, диффузионной подвижности примесных «горячих» атомов (примесных радиационных дефектов - 54Мп, 57Со, 67Оа,

Тс, 1п1п, 11Эт1п, 114т1п, И5тГп, "7т3п, "Эп, 119т,8Те/И95Ь, 1258Ь/125мТе, шй.е, образовавшихся под воздействием заряженных частиц, нейтронов или вследствие радиоактивного распада в генетически связанных радиоактивных цепочках) в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях (полиморфные переходы, пластическая деформация, термическая реконструкция поверхности) и связать эти данные с ядерной предысторией.

2. С использованием эмиссионной мессбауэровской спектроскопии установлены формы стабилизации примесных «горячих» атомов (57Со, Шш5п, п9т^Те/и98Ь) в металлах (Мп, Ре, №, С&, Бп) после облучения, в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях; показано, что позиции, занимаемые примесными атомами в облученных металлах (положения замещения, внедрения, на границах зерен 1фисталлитов), определяются ядерной (энергия и интенсивность пучков бомбардирующих частиц, накопленный флюенс) и термической (температура мишеней в процессе облучения) предысторией, кристаллографическими особенностями облучаемых металлов (тип решетки, размеры решеточных атомов и междоузлий, количество и средний размер кристаллитов).

3. Предложен новый метод определения транспортных характеристик примесных атомов в облученных металлах, основанный на исследовании временной зависимости интенсивности гамма-излучения дочерних атомов в условиях нарушенного равновесия в генетически связанных радиоактивных цепочках (99Мо->99шТс; С<3->115т1п; Ш8п-»"3ш1п; ш\У-»ш11е; 212РЬ->212В! и пр.). Принципиальные возможности и надежность метода показаны при изучении переноса примесных атомов ""Тс в молибдене, 115т1п в кадмии, ПЗт1п в олове, 188Ле в вольфраме. Вследствие достижимой высокой точности (10~2-Ч0~'%) измерений относительных изменений интенсивности гамма-линии предлагаемый метод позволяет исследовать диффузию в широком температурном интервале.

4. На основании исследования процессов переноса образовавшихся в результате ядерных превращений примесных «горячих» атомов 54Мп, 5 Со, 670а, ш1п, и1п, И4т1п,1п,

Эп, "7т8п, Бп при отжиге облученных металлов (Мп, Ре, N1, Ъа. и С(3) показано, что скорость миграции радиоактивных михропримесей определяется степенью радиационного повреждения мишеней (которая зависит от массы и энергии бомбардирующих частиц, интенсивностей пучков этих частиц, общего флюенса) и возможным положением примесного «горячего» или дочернего атома в кристаллической решетке облученного металла; предложен механизм переноса, объясняющий поведение примесей, учитывающий: а) избыточное (существенно превышающее термически равновесное) количество дефектов, вносимых при облучении; б) структурные (кристаллографические) положения с разной «энергетикой», в которых стабилизируются примесные атомы после ядерного превращения; в) изменение количества и размеров зерен кристаллитов при термическом отжиге облученных металлов.

5. Выявлены аномалии физико-химического поведения примесных атомов

99тТс> Шт^

1 ит^ пзд^! 13т/П| 123дь и тце (ускоренная диффузия в объемных и поверхностных слоях облученных металлов и их эмалирование в газовую фазу) при структурных превращениях (полиморфные переходы, термическая реконструкция поверхности, пластическая деформация) облученных металлов (Мо, Бп, 'ЭД). Показано, что обнаруженные аномалии зависят от ядерной (удельная активность препаратов) и механической (степень

деформации) предыстории образцов, условий их отжига (температура, газовая атмосфера, остаточное давление).

6. С использованием РФА, различных вариаций ЯГР спектроскопии установлена взаимосвязь между ядерной предысторией, кристаллографическим положением примесных «горячих» атомов, их физико-химическими характеристиками и структурными изменениями, протекающими в металлах при облучении, отжиге радиационных нарушений, структурной перестройке. Показано, что радиационное воздействие может привести к изменению фазового состава аллотропных материалов: так, для металлов (Мп, Fe, Sn), имеющих несколько структурных модификаций в твердом состоянии, обнаружены аномалии - стабилизация высоко- и низкотемпературных фаз при комнатной температуре в результате радиационного воздействия (в частности, сосуществование а- и Р-модификаций марганца после облучения ионами 4Не, сосуществование а- и у-модификаций железа после облучения дейтронами и тяжелыми ионами 12С, UN, 160, сосуществование^- Р- и у-модификаций олова после облучения ионами 4Не).

7. Разработаны новые диффузионно-термические способы получения радиоактивных изотопов, использующие специфику поведения примесных «горячих» атомов в облученных металлах; при извлечении ряда практически значимых радионуклидов (47Sc, 54Mn, 55Fe, 65Zn, wGe, ""Тс, U3mIn, 119mSn, 186Re, 188Re, 2,3Bi) из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней продемонстрированы основные отличительные особенности предлагаемых методов выделения: а) высокие выход и радионуклидная чистота целевых продуктов; б) предельная простота процедуры их извлечения (обычно не более 2 стадий); в) отсутствие «видимых» потерь дорогостоящих стабильных изотопов в технологических циклах получения целевых радионуклидов.

8. Для внедрения новых принципов получения радионуклидов в практику промышленного производства: а) спроектированы и изготовлены экспериментальные установки для приготовления циклотронных мишеней и выделения целевых радиоактивных продуктов; б) проведены тепловые, гидродинамические и прочностные расчеты, на основании которых изготовлен циклотронный мишенный узел нового типа, позволяющий «развивать» мощность пучка заряженных частиц до 450 Вт (при тепловыделении на поверхности мишени - до 600 Вт-см"2); в) проведены разработка и апробация диффузионно-термических технологий получения ряда радионуклидов медицинского назначения ("Cu, 67Ga, lllIn,2,1At).

Основные публикация по теме диссертации

1. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Изучение физико-химического поведения примесных атомов в металле методом нарушения радиоактивного равновесия // Радиохимия, 1990, Т. 32, № 1, с.58-61.

2. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Явление квазиэманирования // Радиохимия, 1991, Т. 33, № 6, с. 138-8-139.

3. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Изменение интенсивности гамма-излучения «горячих» атомов - индикатор некоторых физико-химических процессов // Радиохимия, 1993, Т. 35, № 2, с. 115-122.

4. I.E. Alekseev, А.Е. Antropov, S.I. Bondarevsky, V.V. Eryomin, YaJ. Makarychev, E.R.Notkin Mossbauer spectroscopy investigations and behavior of impurity atoms in irradiated metallic targets // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A, 1997, Vol. 397, p. 177-182.

5. И.Е. Алексеев, СЛ. Бондаревский, B.B. Еремин Специфика физико-химического поведения примесных «горячих» атомов при фазовых превращениях в металлах. I. Поведение примесных атомов индия в металлическом олове // Радиохимия, 1998, Т. 40, №5, с. 427-ь432.

6. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Специфика физико-химического поведения примесных «горячих» атомов при фазовых превращениях в металлах. П. Поведение примесных атомов кобальта в металлическом марганце // Радиохимия, 1998, Т. 40, №5, е. 433-437.

7. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Специфика физико-химического поведения примесных «горячих» атомов при фазовых превращениях в металлах. III. Поведение примесных атомов теллура и сурьмы в металлическом олове // Радиохимия, 1998, Т. 40, №5, с. 438+439.

8. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Специфика физико-химического поведения примесных «горячих» атомов при фазовых превращениях в металлах. TV. Поведение примесных атомов рения в металлическом вольфраме // Радиохимия, 1998, Т. 40, № 5, с. 440+443.

9. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский Радионуклидный генератор 113ш1п // Радиохимия, 1998, Т. 40, №4, с. 350.

10. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Альтернативная возможность получения радионуклида 6SGe без носителя // Радиохимия, 1998, Т. 40, № 4, с. 351.

11. И.Е. Алексеев, CJP. Тхаркахова Ускоренный перенос примесных атомов ,13mIn при пластической деформации облученного олова // Радиохимия, 1998, Т. 40, № 5, с. 425+426.

12. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Исследование циклотронных мишеней методом мессбауэровской спектроскопии // Радиохимия, 1999, Т. 41, № 6, с. 550+552.

13. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Исследование локального окружения примесных центров 57Со, образовавшихся в результате ядерных реакций в металлическом железе // Радиохимия, 1999, Т. 41, № 6, с. 553+555.

14. I.E. Alekseev, R. Sh. Tedeev New Methods of Radionuclide Production // Radioactivity and Radiochemistry, 1999, Vol. 10, No. 1, p. 22+25.

15. И.Е. Алексеев Аномально высокая скорость миграции примесных атомов 123Sb при пластической деформации облученного олова // Радиохимия, 1999, Т. 41, № 6, с. 556+557.

16. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Особенности физико-химического поведения трансмутационных радионуклидов в металлическом железе // Радиохимия, 2000, Т. 42. №2, с. 158+161.

17. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Особенности поведения ультрамалых количеств In и Sn при пластической деформации облученного металлического кадмия // Радиохимия, 2000, Т. 42, № 4, с. 367+368.

18. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Формы стабилизации примесных атомов U9mSn, образовавшихся в результате ядерной реакции U6Cd (а,п) в металлическом кадмии // Радиохимия, 2000, Т. 42, № 4, с. 369+370.

19. I.E. Alekseev, AJE. Antropov General trends of difiusion, physical and chemical behavior of transmutation radionuclides during thermal annealing of irradiated metals // Radioactivity and Radiochemistry, 2000, Vol 11, No. 2, p. 38+43.

20. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов, В.В. Дармограй, Д.Е. Масленников Исследование структуры и процессов миграции радиационных дефектов, образовавшихся в металлах в результате трансмутащш ядер под воздействием заряженных частиц. Примесные атомы индия и олова в металлическом кадмии // Вопросы материаловедения, 2000, т. 23, № 3, с. 53+68.

21. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов, Д.Е. Масленников Термический метод выделения скандия-47 из облученного металлического титана // Радиохимия, 2001, Т. 43, № 5, с. 460.

22. И.Е. Алексеев, AJE. Антропов, В.В. Дармограй, Д.Е. Масленников Особенности физико-химического поведения примесных атомов, образовавшихся в результате

трансмутации ядер, в процессах послерадиационного отжига облученного металлического кадмия // Радиохимия, 2001, Т. 43, № 6, с. 515+520.

23. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов, В .В. Дармограй, Д.Е. Масленников Исследование локального окружения и процессов миграции примесных атомов кобальта-57, образовавшихся в результате трансмутации ядер, в металлическом никеле П Радиохимия, 2001, Т. 43, № 6, с. 521+523.

24. I.E. Alekseev, А.Е. Antropov, R.Sh. Tedeev, N.N. Abu Issa Possibilities for industrial use of a method of vacuum distillation separation for production of cyclotron radionuclides II Radioactivity and Radiochemistry, 2001, Vol. 12, No. 3, p. 42+47.

25. И.Е. Алексеев, A.E. Антропов Ускоренный перенос примесных атомов ""Тс при полиморфном превращении в облученном металлическом молибдене // Радиохимия, 2002, Т. 44, № 4, с. 334+336.

26. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Термический метод очистки от 34Мп реакторных и циклотронных железных мишеней // Радиохимия, 2002, Т. 44, № 4, с. 337+338.

27. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Получение препаратов ll3mSn без носителей // Радиохимия, 2002, Т. 44, № 4, с. 339+340.

28. И.Е. Алексеев, AJE. Антропов, В.В. Дармограй К вопросу о конструкции мишенного узла для наработки 1МТ1 на выведенном пучке ускорителя У-120 // Радиохимия, 2002, Т. 44, №4, с. 341+343.

29. И.Е. Алексеев Диффузионно-термические методы выделения радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней: возможные перспективы // Радиохимия, 2003, Т. 45, № 5, с. 385+411.

30. И.Е. Алексеев, М.Ф. Кудояров, С.Б. Макаров Исследование железных мишеней, облученных ионами углерода 12С4+ и азота // Радиохимия, 2004, Т. 46, № 2, с. 159+161.

31.И.Е. Алексеев, ВВ. Лазарев Влияние ядерной предыстории на скорость переноса примесных «горячих» атомов И11п, 114ш1п в облученном металлическом кадмии // Радиохимия, 2004, Т. 46, № 2, с. 162+165.

32. И.Е. Алексеев Исследование переноса примесных атомов 115mIn, образовавшихся в результате радиационного захвата нейтронов, в металлическом кадмии // Радиохимия, 2004, Т. 46, № 2, с. 166+167.

33. И.Е. Алексеев Влияние флюенса нейтронов на скорость переноса атомов П5ш1п, образовавшихся в результате трансмутации ядер, в облученном металлическом кадмии II Радиохимия, 2004, Т. 46, № 4, с. 368+369.

34. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов, В.В. Лазарев Влияние ядерной предыстории на формы стабилизации примесных «горячих» атомов u?m,îTe в облученном ионами 4Не металлическом олове // Радиохимия, 2005, Т. 47, № 2, с. 177.

35. И.Е. Алексеев, В.В. Дармограй, Н.С. Марченков Разработка дпффузинно-термических технологий получения 67Си и 1241 для радионуклидной терапии и позитронной эмиссионной томографии // Радиохимия, 2005, Т. 47, 5, с. 460+466.

36. И.Е. Алексеев, ВВ. Лазарев Циклотронная наработка и радиохимическое выделение медицинского терапевтического радионуклида Re II Радиохимия, 2006, Т. 48, № 5, с. 446+449.

37. И.Е. Алексеев, BJB. Лазарев Влияние ядерной предыстории на скорость переноса примесных «горячих» атомов 67Ga в облученном заряженными частицами металлическом цинке II Радиохимия, 2006, Т. 48, № 5, с. 450+453.

38. И.Е. Алексеев Примесные «горячие» атомы в облученных металлах с различной ядерной предысторией II Радиохимия, 2008, Т. 50, № 6, с. 481+517.

39. И.Е. Алексеев, В.В. Лазарев Влияние фазовых структурных превращений на скорость переноса примесных атомов в l09Cd в металлическом серебре // Радиохимия, 2009, Т. 51, №2, с. 145+147.

Отпечатано копировально-множительным участком отдела обслуживания учебного процесса физического факультета СПбГУ. Приказ № 571/1 от 14.05.03. Подписано в печать 29.05.09 с оригинал-макета заказчика. Ф-т 30x42/4, Усл. печ. л. 2. Тираж 100 экз., Заказ №977/с. 198504, СПб, Ст. Петергоф, ул. Ульяновская, д. 3, тел. 929-43-00.

Актуальность

Основные цели

Глава 1. Методология проведения экспериментов

1.1. Принципы выбора объектов исследования

1.2. Техника приготовление ядерных мишеней и проведение облучений

1.3. Экспериментальные методы изучения продуктов ядерных реакций и исследования облученных мишеней

1.4. Общий подход к разработке диффузионно-термических технологий выделения радионуклидов

Глава 2. Современные представления о радиационно-стимулированном дефектообразовании в твердых телах. Влияние облучения на фазовые структурные превращения и диффузионные процессы в металлах

2.1. Структурные дефекты

2 2. Механизмы взаимодействия ионизирующего излучения с твердым телом

2 2.1 Дефектообразование под действием быстрых ионов

2.2.2. Нейтронно-стимулированное дефектообразование

2.2.3. Дефектообразование при бета-распаде

2.2.4. Дефектообразование под воздействием гамма-излучения, сопровождающего радиоактивный распад продуктов ядерных реакций, наведенных облучением

2.2.5. Дефектообразование в подпороговой области энергий: электронный захват, конвертированный изомерный переход

2.2.6. Вторичные радиационные дефекты

2.3. Стадии отжига радиационных дефектов

2.4. Влияние облучения на фазовые структурные превращения в металлах

2.5. Влияние облучения на диффузионные процессы

Глава 3. Формы стабилизации примесных «горячих» атомов в металлах после облучения, при отжиге радиационных нарушений, при полиморфных превращениях

3.1. Система Мп:57Со

3.2. Система Ре: 57Со

3.3. Система№:57Со

3.4. Система Сё: 119га8п

3.5. Система Бп: 119т'8Те/1198Ъ 77 Выводы к главе

Глава 4. Выявление общих закономерностей физико-химического поведения примесных «горячих» атомов в процессах отжига радиационных нарушений

4.1. Примесные атомы 57Со в металлическом марганце

4.2. Примесные атомы 54Мп и57Со в металлическом железе

4.3. Примесные атомы Со в металлическом никеле

4.4. Примесные атомы 1п и Бп в металлическом кадмии

4.4.1. Специфические особенности физико-химического поведения: а) примесных «горячих» атомов 1п с различной ядерной предысторией; б) примесных «горячих» атомов 1п и 8п

4.4.2. Влияние ядерной предыстории на скорость переноса примесных «горячих» атомов 1п

4.5. Примесные атомы Оа в металлическом цинке 106 Выводы к главе

Глава 5. Влияние структурных превращений на диффузионную подвижность и физико-химическое поведение примесных атомов

5.1. Специфика поведения примесных «горячих» атомов 113т1п при структурных превращениях в металлическом олове

5.2. Специфика поведения примесных «горячих» атомов 99шТс и 188Ие при полиморфных превращениях в металлических молибдене и вольфраме

5.2.1. Система Мо:99тТс

5.2.2. Система \У:188Ке 123 5.3. Особенности поведения примесных «горячих» атомов при пластической деформации облученных металлов

5.3.1. Система 8п:113т1п

5.3.2. Система 8п:1258Ь

5.3.3. Система С± 115т1п, 1138п/113т1п 127 Выводы к главе

Глава 6. Исследования последствий радиационных воздействий, отжига радиационных нарушений, структурной перестройки облученных металлов методами РФА и ЯГР спектроскопии

6.1. Рентгенографические исследования

6.1.1. Влияние пластической деформации и последующего термического отжига

6.1.2. Влияние облучения

6.2. Мессбауэровские исследования

6.2.1. Влияние ядерной предыстории на фазовый состав облученного металлического железа

6.2.2. Влияние пластической деформации и термического отжига на фазовый состав металлического олова. 140 Выводы к главе

Глава 7. Разработка и апробация диффузионно-термических методов выделения радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней

7.1. Специфика радиоизотопного производства

7.2. Традиционные методы извлечения радионуклидов из жидкой фазы

7.2.1. Сокристаллизация и адсорбция

7.2.2. Экстракция и хроматография на ионообменных органических материалах

7.3. Выделение радионуклидов путем межфазного обмена в системе амальгама-раствор

7.4. Высокотемпературное выделение радионуклидов с использованием газовой термохроматографии

7.4.1. Метод высокотемпературного сублимационного выделения целевых радионуклидов

7.4.2. Разделение возогнанных в водороде или кислороде облученных материалов с использованием термохроматографии и селективных химических фильтров

7.5. Диффузионно-термические методы выделения радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней

7.5.1. Термический метод выделения 47Sc из облученных титановых металлических мишеней

7.5.2. Термический метод очистки от 54Мп препаратов 55Fe, используемых для приготовления источников для РФА

7.5.3. Термический метод выделения радионуклидов цинка из медных циклотронных мишеней

7.5.4. Альтернативная возможность получения радионуклида 68Ge без носителя

7.5.5. Возможность отделения 99тТс от 99Мо при полиморфном превращении в металлическом молибдене

1 1 "í tr»

7.5.6. Радионуклидный генератор 1п

7.5.7. Получение препаратов 113mSn без носителей

7.5.8. Возможность получения препаратов I19mSn без носителя методом вакуумной дистилляционной сепарации

7.5.9. Радионуклидный генератор 188Re

7.5.10. Возможность разделения Th/Ra/Ac

7.6. Пути промышленного внедрения диффузионно-термических методов выделения радионуклидов 194 Выводы к главе

Актуальность

На сегодняшний день накоплена обширная информация о взаимодействии ионизирующих излучений с различными классами материалов, и, прежде всего -металлами, используемыми в качестве конструкционных элементов в атомной энергетике, при создании ядерных мишеней для получения радионуклидов [1-г16].

В ходе многочисленных исследований было показано, что радиационное воздействие (вызывая глубокие, порой необратимые, структурные изменения) определяет физико-химические свойства облученных твердых тел (электропроводность, теплопроводность, механическую прочность, реакционную способность), оказывает существенное влияние на фазовые превращения, процессы диффузии, протекающие в радиоактивных материалах (см., например, монографии [1, 17, 18], работы [194-24]).

Традиционная интерпретация последствий радиационных воздействий в облученных металлах (см., например работы [2-=-6]) базируется исключительно на рассмотрении: а) процессов образования собственных дефектов в надпороговой и подпороговой области энергий (нарушения смещения различного типа в результате каскадов атом-атомных соударений: пары Френкеля, тепловые клинья, клинья смещения, зоны аморфизации и пр.), миграции и отжига таких дефектов при облучении и под воздействием тех или иных внешних факторов; б) особенностей физико-химического поведения примесных газовых атомов - потерявших энергию в каскадах соударений атомов заряженных частиц (водород, дейтерий, гелий), блокированных решеткой твердого тела.

При этом совершенно иной тип дефектов, связанный с примесными атомами ядерного происхождения (примесными «горячими» атомами), несмотря на возможные «масштабы» такого рода нарушений в условиях длительных радиационных воздействий и малых времен жизни трансмутационных радионуклидов, по-прежнему остается вне поля зрения большинства научных коллективов.

В сипу целого ряда причин1 выполненные к настоящему времени исследования (в основном посвященные поведению летучих продуктов деления в облученных материалах - [19-ь23]) носят фрагментарный характер и не позволяют представить картину примесных радиационных повреждений в зависимости от той или иной ядерной предыстории.

Помимо решения упомянутых выше фундаментальных проблем «радиохимии твердого тела»2, интерес к затронутой в работе тематике в значительной степени продиктован и соображениями практического свойства.

В современных технологиях переработки продуктов деления и промышленного производства коммерческих радионуклидов различного целевого назначения все большее распространение приобретают альтернативные методы выделения, исключающие этап растворения облученных твердотельных мишеней и последующие, нетривиальные в химическом отношении, стадии выделения целевых продуктов из жидкой фазы (см., например, работы [254-27]). Эти методы позволяют свести к минимуму трудоемкость переработки радиоактивного сырья, повысить экологическую безопасность радиохимического производства, обеспечить практически полный возврат в следующий технологический цикл стартового изотопного материала.

И здесь - при разработке «сухих» технологий выделения радионуклидов -понимание закономерностей физико-химического поведения ультрамалых количеств примесей в облученных материалах (и, прежде всего, металлах, которые в силу высоких радиационной устойчивости теплопроводности в подавляющем большинстве случаев используются в качестве циклотронных или реакторных мишеней) имеет первостепенное значение.

1 Главными из которых являются: а) своеобразное междисциплинарное - на «границе раздела» ядерной химии и радиационной физики металлов - положение данной проблемы, б) специфичность и ограниченность научного инструментария, пригодного для изотопно-элементной, зарядовой, электронной и структурной идентификации атомов, находящихся в ультрамалых концентрациях.

2 По определению академика В.И Спицына область знания, исследующая физико-химические свойства радиоактивных твердых тел.

Таким образом, основные цели настоящей работы заключались: 1) в определении форм стабилизации примесных «горячих» атомов в облученных металлах; 2) в выявлении общих закономерностей влияния ядерной предыстории (тип и энергия бомбардирующих частиц, флтоенс, интенсивность пучков бомбардирующих частиц, наведенная удельная активность) на диффузионную подвижность и специфику физико-химического поведения этих атомов в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях; 3) в разработке новых, учитывающих особенности поведения ультрамалых (10~15-108 ат.%) количеств примесей в облученных металлах, методов и технологий получения радионуклидов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлены общие закономерности влияния ядерной предыстории на формы стабилизации примесных «горячих» атомов, специфику их физико-химического поведения в облученных металлах. Предложенный методический подход позволил получить информацию о фазовом составе металлов (Мп, Ее, N1, Ъ\\ Мо, Сс1, Бп, ЛУ) до и после облучения, структуре и локальном окружении, диффузионной подвижности примесных «горячих» атомов (примесных радиационных дефектов -54Мп, 57Со, б7Оа, 99тТс, ш1п, 113т1п, 114т1п, 115т1п, 1138п, 117т8п, Шт8п, п9т'еТе/1198Ъ,

БЪ/ Те, Яе, Яе, образовавшихся под воздействием заряженных частиц, нейтронов или вследствие радиоактивного распада в генетически связанных радиоактивных цепочках) в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях (полиморфные переходы, пластическая деформация, термическая реконструкция поверхности) и связать эти данные с ядерной предысторией.

2. С использованием эмиссионной мессбауэровской спектроскопии установлены формы стабилизации примесных «горячих» атомов

57Со, 119ш8п, 119т,8Те/1198Ь) в металлах (Мп, Бе, №, Сс1, Бп) после облучения, в процессах отжига радиационных нарушений, при структурных превращениях; показано, что позиции, занимаемые примесными атомами в облученных металлах (положения замещения, внедрения, на границах зерен кристаллитов), определяются ядерной (энергия и интенсивность пучков бомбардирующих частиц, накопленный флюенс) и термической (температура мишеней в процессе облучения) предысторией, кристаллографическими особенностями облучаемых металлов (тип решетки, размеры решеточных атомов и междоузлий, количество и средний размер кристаллитов).

3. Предложен новый метод определения транспортных характеристик примесных атомов в облученных металлах, основанный на исследовании временной зависимости интенсивности гамма-излучения дочерних атомов в условиях нарушенного равновесия в генетически связанных радиоактивных цепочках

99Мо->99шТс; 113Сс1—>115ш1п; 1138п^113т1п: 188\¥->18811е; 212РЬ->212В1 и пр.).

Принщшкальные возможности и надежность метода показаны при изучении переноса примесных атомов 99шТс в молибдене, 11:шТп в кадмии, 1Ьп11п в олове, 188Ке

2 1 в вольфраме. Вследствие достижимой высокой точности (10" -=-10" %) измерений относительных изменений интенсивности гамма-линии предлагаемый метод позволяет исследовать диффузию в широком температурном интервале.

4. На основании исследования процессов переноса образовавшихся в результате ядерных превращений примесных «горячих» атомов 54Мп, 57Со, 67 О а, ш1п, ПЗш1п, 114пТп,115т1п, 113т8п, 117т8п, 119ш8п при отжиге облученных металлов (Мп, Ре, №, гп и Сё) показано, что скорость миграции радиоактивных микропримесей определяется степенью радиационного повреждения мишеней (которая зависит от массы и энергии бомбардирующих частиц, интенсивностей пучков этих частиц, общего флюенса) и возможным положением примесного «горячего» или дочернего атома в кристаллической решетке облученного металла; предложен механизм переноса, объясняющий поведение примесей, учитывающий: а) избыточное (существенно превышающее термически равновесное) количество дефектов, вносимых при облучении; б) структурные (кристаллографические) положения с разной «энергетикой», в которых стабилизируются примесные атомы после ядерного превращения; в) изменение количества и размеров зерен кристаллитов при термическом отжиге облученных металлов.

5. Выявлены аномалии физико-химического поведения примесных атомов 99тТс. 113пТп, 115т1п, 1138п/113т1п, 1258Ъ и 188Яе (ускоренная диффузия в объемных и поверхностных слоях облученных металлов и их эмалирование в газовую фазу) при структурных превращениях (полиморфные переходы, термическая реконструкция поверхности, пластическая деформация) облученных металлов (Мо, 8п, \¥). Показано, что обнаруженные аномалии зависят от ядерной (удельная активность препаратов) и механической (степень деформации) предыстории образцов, условий их отжига (температура, газовая атмосфера, остаточное давление).

6. С использованием РФА, различных вариаций ЯГР спектроскопии установлена взаимосвязь между ядерной предысторией, кристаллографическим положением примесных «горячих» атомов, их физико-химическими характеристиками и структурными изменениями, протекающими в металлах при облучении, отжиге радиационных нарушений, структурной перестройке. Показано, что радиационное воздействие может привести к изменению фазового состава аллотропных материалов: так, для металлов (Мп, Ре, Бп), имеющих несколько структурных модификаций в твердом состоянии, обнаружены аномалии - стабилизация высоко-и низкотемпературных фаз при комнатной температуре в результате радиационного воздействия (в частности, сосуществование а- и (3-модификаций марганца после облучения ионами 4Не, сосуществование а- и у-модификаций железа после облучения дейтронами и тяжелыми ионами 12с, 1бо, сосуществование Р- и у-модификаций олова после облучения ионами 4Не).

7. Разработаны новые диффузионно-термические способы получения радиоактивных изотопов, использующие специфику поведения примесных «горячих» атомов в облученных металлах; при извлечении ряда практически значимых радионуклидов (478с, 54Мп, 55Ре, 652п, б8Ое, 99тТс, 113пТп, 119т8п, 186Яе, 188Ке, 213В1) из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней продемонстрированы основные отличительные особенности предлагаемых методов выделения: а) высокие выход и радионуклидная чистота целевых продуктов; б) предельная простота процедуры их извлечения (обычно не более 2 стадий); в) отсутствие «видимых» потерь дорогостоящих стабильных изотопов в технологических циклах получения целевых радионуклидов.

8. Для внедрения новых принципов получения радионуклидов в практику промышленного производства: а) спроектированы и изготовлены экспериментальные установки для приготовления циклотронных мишеней и выделения целевых радиоактивных продуктов; б) проведены тепловые, гидродинамические и прочностные расчеты, на основании которых изготовлен циклотронный мишенный узел нового типа, позволяющий «развивать» мощность пучка заряженных частиц до 450 Вт (при тепловыделении на поверхности мишени

- до 600 Вт-см"2); в) проведены разработка и апробация диффузионно-термических технологий получения ряда радионуклидов медицинского назначения (67Си, б7Са, ш1П,211А1).

1. Дж. Диис, Дж. Винйард Радиационные эффекты в твердых телах. М.: Изд-во иностранной литературы, 1960, 243 с.

2. М. Томпсон Дефекты и радиационные повреждения в металлах. М.: «Мир», 1971,367 с.

3. А.Н. Орлов, Ю.В. Трушин Энергии точечных дефектов в металлах. М.: Энергоатомиздат, 1983, 81 с.

4. А.Ф. Буренков, Ф.Ф. Комаров, М.А. Кумахов, М.М. Темкин Пространственные распределения энергии, выделенной в каскаде атомных столкновений в твердых телах. М.: Энергоатомиздат, 1985, 246 с.

5. Ш.Щ. Ибрагимов, В.В. Кирсанов, Ю.С. Пятилетов Радиационные повреждения металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1985, 240 с.

6. В.В. Кирсанов ЭВМ-эксперимент в атомном материаловедении. М.: Энергоатомиздат, 1990, 303 с.

7. Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов. Под ред. A.M. Паршина и П.А. Платонова. СПб.: Изд-во «Политехника», 1997, 312 с.

8. W. Pompe, М. Bobeth Modeling of internal stresses and interface effects in metals // Current Opinion in Solid State & Materials Science, 1998, Vol. 3, pp. 269-274.

9. K.E. Sickafus, Hj. Matzke, Th. Hartmann, K. Yasuda, e.a. Radiation damage effects in zirconia // Journal of Nuclear Materials, 1999, Vol. 274, pp. 66-77.

10. A. Iwase, S. Ishino Comparison between radiation effects in some fee and bcc metals irradiated with energetic heavy ions a review // Journal of Nuclear Materials, 2000, Vol. 276, pp. 178-185.

11. A. Almazouzi, T. Diaz de la Rubia, B.N. Singh, M. Victoria Basic aspects of differences in irradiation effects between fee, bcc and hep metals and alloys // Journal of Nuclear Materials, 2000, Vol. 276, pp. 295-296.

12. H. Trinkaus, B.N. Singh, S.I. Golubov Progress in modeling the microstructural evolution in metals under cascade damage conditions // Journal of Nuclear Materials, 2000, Vol. 283-287, pp. 89-98.

13. A. Morishita , Т. Diaz de la Rubia, E. Alonso, N. Selcimura , N. Yoshida A molecular dynamics simulation study of small cluster formation and migration in metals // Journal of Nuclear Materials, 2000, Vol. 283-287, pp. 753-757.

14. P. Jung Radiation effects in structural materials of spallation targets // Journal of Nuclear Materials, 2002, Vol. 301, pp. 15-22.

15. W. Lu, M.S. Wechsler The radiation damage database: Section on helium cross-section // Journal of Nuclear Materials, 2007, Vol. 361, pp. 282-288.

16. R. Schaublin, Y.L. Chiu Effect of helium on irradiation-induced hardening of iron: A simulation point of view // Journal of Nuclear Materials, 2007, Vol. 362, pp. 152-160.

17. В.И. Спицын, В.В. Громов Физико-химические свойства радиоактивных твердых тел. М.: Атомиздат, 1973, 191 с.

18. Т.Д. Джафаров Радиационно-стимулированная диффузия в полупроводниках. М.: Энергоатомиздат, 1991, 287 с.

19. М. V. Speight A calculation on the migration of fission gas in material exhibiting precipitation and re-solution of gas atoms under irradiation // Nuclear Science and Engineering, 1969, Vol. 37, pp. 180-185.

20. J.A. Turnbull, C.A. Friskney, J.R. Findlay, F.A. Johnson e.a. The diffusion coefficients of caseous and volatile species during the irradiation of uranium dioxide // // Journal of Nuclear Materials, 1982, Vol. 107, pp. 168-184.

21. H. Matzke, C. Ronchi Diffusion, precipitation and exhaust of flying fission products from U02 // IUPAC Conf. Chem. Thermodyn. and 39th Calorimetry Conf. Joint Meet., Hamilton, 1984, Prog, and Abstr., S. 1, p. 155.

22. K. Ito, R. Iwasaki, Y. Iwano Finite element model for analysis of fission gas release from U02 fuel // Journal of Nuclear Science and Technology, 1985, Vol. 22, No. 2, pp. 129-138.

23. H. Matzke Atomic transport properties in U02 and mixed oxides (U, Pu)02 // J. Chemical Society, Faraday Transactions 2, 1987, Vol. 83, pp. 1121-1142.

24. С.И. Горбунов, А.Г. Селезнев Влияние интенсивного самооблучения на фазовый состав металлического плутонги // Радиохимия, 2001, Т. 43, № 2, с. 101-106.

25. Б.Л. Жуйков Разделение летучих элементов и окислов: термохроматография и использование химических фильтров // Препринт ОИЯИ Р12-82-63, Дубна, 1982, 20 с.

26. А.Ф.Новгородов Массивные мишени многократного использования для получения спалогенных радионуклидов // Препринт ОИЯИ Р6-85-201, Дубна, 1985, 18 с.

27. A.B. Балуев, Б.Я. Галкин, В.К. Исупов, В.Н. Романовский, В.В. Федоров Радиохимия при производстве изотопов // Радиохимия, 2000, Т. 42, № 4, с. 291-294.

28. Brookhaven National Laboratory. National Nuclear Data Center. www.nndc.bnl.gov.

29. Свойства элементов. Справочник (под ред. Г.В. Самсонова). М.: «Металлургия», 1976, Ч. 1, 599 с.

30. D. Barb Grundlagen und Anwendungen der Mossbauerspektroskopie. Berlin: Akademie-Verlag, 1980, 468 S.

31. JI.H. Лариков, В.И. Исайчев Диффузия в металлах и сплавах. Киев: «Наукова думка», 1987, 510 с.

32. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. -Еремин Изучение физико-химического поведения примесных атомов в металле методом нарушения радиоактивного равновесия // Радиохимия, 1990, Т. 32, № 1, с.58-61.

33. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Изменение интенсивности гамма-излучения индикатор физико-химического поведения радиоактивных атомов // Вестник С-Пб ун-та, Сер. 4, 1995, Вып. 4, № 25, с.61-63.

34. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин, Я.И. Макарычев Изучение диффузии методом нарушения радиоактивного равновесия // Тезисы докладов Международного совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, Санкт-Петербург, 1995, с. 411.

35. Б.И. Болтакс Диффузия в полупроводниках.М.: «Гос. изд. физ.-мат. лит-ры», 1961,462 с.

36. Radionuclide production // Report A3157, American Business Linkace Enterprise, 1997, 35 p.

37. Brookliaven National Laboratory, Isotope Production and Distribution. www.bnl.gov.

38. Los Alamos National Laboratory, Isotope Production and Distribution www.lanl.gov.

39. Oak Ridge National Laboratory, Isotope Production and Distribution www.ornl.gov.

40. M.K. Смит Основы физики металлов. М.: «Гос. научн.-техн. изд. лит-ры по черной и цветной металлургии», 1959, 456 с.

41. Физическое металловедение. Под ред. Р. Кана, М.: «Мир», 1968, Т. 1-3, 1307 с.

42. У. Пирсон Кристаллохимия и физика металлов и сплавов. М.: «Мир», 1977, Т. 1, 2, 890 с.

43. В.К. Григорович Металлическая связь и структура металлов. М.: «Наука», 1988, 295 с.

44. И.И. Новиков Дефекты кристаллического строения металлов. М.: «Металлургия», 1975, 321 с.

45. Ядерные реакции. Под ред. М.П. Эндта и М. Демера. М.: «Гос. изд. ли-тры в области атомной науки и техники», 1962, Т. 1, 2, 642 с.

46. Ф, Немец, К.О. Теренецкий Ядерные реакции. Киев: «Вища щкола», 1977, 243 с.

47. Альфа-, бета- и гамма-спектроскопия. Под ред. К. Зигбана. М.: «Атомиздат», 1969, Т. 1-4, 1773 с.

48. Радиохимия и химия ядерных процессов. Под ред. А.Н. Мурина, В.Д. Нефедова, В.П. Шведова. JL: «Гос. Научно-техн. изд. хим. ли-тры», 1960, 784 с.

49. А.Н. Несмеянов. Радиохимия. М.: «Химия», 1972, 591 с.

50. Г. Фридлендер, Дж. Кеннеди, Дж. Миллер Ядерная химия и радиохимия. М. «Мир», 1967, 567 с.

51. F. Seitz, J.S. Kochler Displacement of atoms during irradiation // Solid State Physics, 1956, Vol. 2, pp. 305-442.

52. G.K. Wertheim, H.J. Guggenheim, D. Buchanan Size effect in ionic charge relaxation following Auger effect // Journal of Chemical Physics, 1969, Vol. 51, No. 5, pp. 1931-1934.

53. И.В. Нистирюк, П.П. Серегин Применение эмиссионной мессбауэровской спектроскопии в физике полупроводников. Кишинев: «Штиинца», 1982, 123 с.

54. J.A. Brinkman On the nature of radiation damage in metals // Journal of Applied Physics, 1954, Vol. 25, pp. 961-966.

55. B.H. Сомов Эмиссионная мессбауэровская спектроскопия облучаемых нейтронами конструкционных материалов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физ.-мат. наук, М., 1984, 105 с.

56. Практика эффекта Мессбауэра. Под ред. Р.Н. Кузьмина. М.: «Изд. МГУ», 1987, 160 с.

57. V. Slugen, G. Kogel, P. Sperr, W. Triftshauser Positron annihilation studies of neutron irradiated and thermally treated reactor pressure vessel steels // Journal of Nuclear Materials, 2002, Vol. 302, pp. 89-95.

58. T. Troev, A. Markovski, S. Peneva, T. Yoshiie Positron lifetime calculations of defects in chromium containing hydrogen or helium // Journal of Nuclear Materials, 2006, Vol. 359, pp. 93-101.

59. D.L. Chipman, B.E. Warren, G.J. Dienes X-ray Measurements of radiation damage in blach Phosphorus // Journal of Applied Physics, 1953, Vol. 24, pp. 1251-1255.

60. J. Freeman, G.J. Dienes effect of reactor irradaiation on the white to grey tin transformation // Journal of Applied Physics, 1955, Vol. 26, pp. 652-657.

61. У. Эддисон Аллотропия химических элементов. М.: «Мир», 1966, 207 с.

62. В.А. Головнин, С.М. Иркаев, Р.Н. Кузьмин Исследование кинетики |3-Sn—>ос-Sn превращения методом эффекта Мессбауэра // Журнал экспериментальной и теоретической физики, 1970, Т. 59, Вып. 3, с. 682-687.

63. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Исследование локального окруженияг7примесных центров Со, образовавшихся в результате ядерных реакций в металлическом железе // Радиохимия, 1999, Т. 41, № 6, с. 553-555.

64. I.E. Alekseev, A.E. Antropov Production of 119mSn with high specific activity: cyclotron irradiation, investigation of a local environment of "hot" atoms, technology of extraction // Int. Conf. Appl. Mossbauer Effect, 1999, Garmisch.

65. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Формы стабилизации примесных атомов 119mSn, образовавшихся в результате ядерной реакции I16Cd (а, п) в металлическом кадмии // Радиохимия, 2000, Т. 42, № 4, с. 369-370.

66. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов, В.В. Лазарев Влияние ядерной предыстории на формы стабилизации примесных «горячих» атомов U9m'sTe в облученном ионами 4Не металлическом олове // Радиохимия, 2005, Т. 47, № 2, с. 177.

67. И.Е. Алексеев Влияние ядерной предыстории на- фазовый состав облученного металлического железа // 6-ая Международная конференции «Ядерная и радиационная физика», 4-7 июня 2007 г., Алматы, Республика Казахстан, с. 22.

68. Mossbauer Isomer Shifts. Ed. by G.K. Shenoy and F.E.Wagner. Amsterdam-New-York-Oxford. 1978. 408 p.

69. A.H. Sully Manganese. London, 1955.

70. N. Craig Forms of stabilization of Co in graphite // Proc. II International Conference on Mossbauer Effect, 1961, New-York- London, p. 157.

71. Химические применения мессбауэровской спектроскопии. Под ред. В.И. Гольданского и Р. Гербера, М.: «Мир», 1970, 502 с.

72. G.K. Wertheim, J.H. Wernick 57Fe Mossbauer effect in Cu-Ni alloys // Phys. Rev., 1961, Vol. 123, No. 3, pp. 755-757.

73. L.R. Walker, G.K. Wertheim, V. Jaccarino Interpretation of the 57Fe isomer shift // Phys. Rev. Lett., 1961, Vol. 6, No. 3, pp. 98-101.

74. F. Pobell Isomerieverschiebung der 23.8 keV-y-inie von 119Sn in verschidenen Legierungsphasen// Phys. Stat. Sol., 1966, Vol. 13, p. 509-517.

75. I.E. Alekseev, A.E. Antropov, D.E. Maslennikov Specifity of behavior of impurity radioactive "hot" atoms upon phase transitons in metals // Amer. Nucl. Soc., 1999 Ann. Meet. "The atom in the next millenium", Boston, 1999, p. 19.

76. Алексеев И.Е., Антропов A.E. Особенности физико-химического поведения трансмутационных радионуклидов в металлическом железе // Радиохимия, 2000, Т. 42. №2, с. 158-161.

77. I.E. Alekseev, A.E. Antropov General trends of diffusion, physical and chemical behavior of transmutation radionuclides during thermal annealing of irradiated metals // Radioactivity & Radiochemistry, 2000, Vol. 11, No. 2, pp. 38-43.

78. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов,.Закономерности диффузионного и физико- < химического поведения примесных трансмутационных радионуклидов в облученных металлах // III Российская конференция по радиохимии, 2000, Санкт-Петербург, с. 39-40.

79. И.Е. Алексеев, В.В. Лазарев Влияние ядерной предыстории на скорость переноса примесных «горячих» атомов ш1п, 114ш1п в облученном металлическом кадмии // Радиохимия, 2004, Т. 46, № 2, с. 162-165.

80. И.Е. Алексеев Исследование переноса примесных атомов 115mIn, образовавшихся в результате радиационного захвата нейтронов, в металлическом кадмии // Радиохимия, 2004, Т. 46, № 2, с. 166-167.

81. И.Е. Алексеев Влияние фшоенса нейтронов на скорость переноса атомов 1I5mIn, образовавшихся в результате трансмутации ядер, в облученном металлическом кадмии // Радиохимия, 2004, Т. 46, № 4, с. 368-369.

82. I.E. Alekseev, V.V. Lazarev, S.R. Tkharkakhova The influence of a nuclear prehistory on transport rate of impurity "hot" atoms Ga in the irradiated metal zinc // 5th International Conference on Isotopes, Brüssel, p. 9.

83. И.Е. Алексеев, B.B. Лазарев Влияние ядерной предыстории на скорость переноса примесных «горячих» атомов Ga в облученном заряженными частицами металлическом цинке // Радиохимия, 2006, Т. 48, № 5, с. 450-453.

84. И.Е. Алексеев Влияние ядерной предыстории на скорость переноса примесных «горячих» атомов 54Мп в облученном металлическом железе // 6-ая Международная конференции «Ядерная и радиационная физика», 4-7 июня 2007 г., Алматы, Республика Казахстан, с. 24.

85. Диффузия в металлах с объемноцентрированной решеткой. Под ред. Бокштейна. М.: «Мир», 1969, 325 с.

86. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Явление квазиэманирования // Радиохимия, 1991, Т. 33, № 6, с. 138-139.

87. Г.Б. Федоров, В.М. Раецкий, Е.А. Смирнов Диффузия и термодинамические характеристики никеля // Металлургия и металловедение чистых металлов, Вып. III, М., 1961, с. 203-209.

88. Г.Б. Федоров, Е.А. Смирнов Диффузионные процессы в металлах. Киев: «Наукова думка» , 1966, с. 41-44.

89. С.Д. Герцрикен, И.Я. Дехтяр Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе. М.: «Гос. изд. физ.-мат. лит-ры», 1960, 564 с.

90. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин, Я.И. Макарычев Аномальное поведение примесных атомов индия-113т при структурных превращениях в металлическом олове // Радиохимия, 1994, Т. 36, № 5, с. 429433.

91. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Специфика физико-химического поведения примесных «горячих» атомов при фазовых превращениях в металлах. I. Поведение примесных атомов индия в металлическом олове // Радиохимия, 1998, Т. 40, № 5, с. 427-432.

92. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Ускоренный перенос примесных атомов 99тТс при полиморфном превращении в облученном металлическом молибдене // Радиохимия, 2002, Т. 44, № 4, с. 334-336.

93. Алексеев И.Е., Тхаркахова С.Р. Ускоренный перенос примесных атомов 113mIn при пластической деформации облученного олова // Радиохимия, 1998, Т. 40, № 5, с. 425-426.

94. Алексеев И.Е. Аномально высокая скорость миграции примесных атомов 125Sb при пластической деформации облученного олова // Радиохимия, 1999, Т. 41, № 6, с. 556-557.

95. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Особенности поведения ультрамалых количеств In и Sn при пластической деформации облученного металлического кадмия // Радиохимия, 2000, Т. 42, № 4, с. 367-368.

96. И.Е. Алексеев Изменение интенсивности гамма-излучения «горячих» атомов индикатор некоторых физико-химических процессов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук, JI., 1990, 173 с.

97. Э. Зенгуил Физика поверхности. М.: «Мир», 1990, 536 с.

98. H.Д. Морохов, С.П. Чижин, Н.Т. Гладких, Л.К. Григорьева Фазовый размерный эффект в высокодисперсных системах // Доклады АН СССР, 1978, Т. 243, №4, с. 917-920.

99. N.K. Arkhipova, S.M. Klotsman, I.P. Polikarpova, G.N. Tatarinova Diffusion of Re in metal tungsten at 2100-2900 К// Phys.Rev.B, 1984, Vol. 30, p. 1788.

100. B.C. Гостомельский, А.Л. Ройтбурд Дислокационный массоперенос вблизи границы раздела разнородных материалов при их пластической деформации//Доклады АН СССР, 1986, Т. 228, с. 366-369.

101. F.H. Huang, H.B. Huntington Diffusion of Sb in metal tin // Bull. Amer. Phys. Soc., 1972, Vol. 17, pp. 244-248.

102. Л.Н. Лариков, B.M. Фальченко, В.Ф. Мазанко Аномальное ускорение диффузии при импульсном нагружении материалов // Доклады АН СССР, 1975, Т. 221, № 5, с. 1073-1075.

103. И.Е. Алексеев, В.В. Лазарев, В.Б. Трофимов Рентгенографическиеисследования облученных металлических циклотронных мишеней // Тезисыдокладов Международного совещания по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, Москва, 2002, с. 355.

104. Руководство по неорганическому синтезу. Под ред. Г. Брауэра. М.: «Мир», 1986, 2223 с.

105. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Исследование циклотронных мишеней методом мессбауэровской спектроскопии // Радиохимия, 1999, Т. 41, № 6, с. 550-552.

106. И.Е. Алексеев, М.Ф. Кудояров, С.Б. Макаров Исследование железных мишеней, облученных ионами углерода 12С4+ и азота 14N5+ // Радиохимия, 2004, Т. 46, №2, с. 159-161.

107. М.И. Мельник, Е.А. Карелин, Р.А. Кузнецов и др. Методы получения препарата 153Gd // Радиохимия, 1995, Т. 37, № 2, с. 154-168.

108. М.И. Мельник, Е.А. Карелин, В.Т. Филимонов Получение гадолиния-153 высокой чистоты. 2. Экстракционно-хроматографическая очистка препарата от самария, тербия и микроколичеств европия // Радиохимия,1995, Т. 37, №2, с. 169-172.

109. J. Bourges, С. Madic, G. Koehly е.а. On the french project developed in the 1980s for the production of 99Mo from te fission of 235U // Nuclear Technology,1996, Vol. 113, pp.204-220.

110. Г.Е. Кодина, B.H. Корсунский Статус и прогресс использования РФП 99шТс в России// Радиохимия, 1997, Т. 39, № 5, с. 385-389.

111. W.Z. Gelbart, N.R. Stevenson High Ciment Targetry for Radioisotope production // Proc. 4th Workshop on Targetry and Target Chem., Villigen, 1992, pp. 52-53.

112. N.N. Krasnov, Yu.G. Sevastyanov, N.A. Konyakin e.a. Radionuclide Production on Cyclotron of Institute of Physics and Power Engineering // Proc. 4th Workshop on Targetry and Target Chem., Villigen, 1992, pp. 54-56.

113. F.M. Nortier, F.J. Haasbroek, S.J. Mills e.a. Targetry for the Routine Bombardment of Solid Targets at the National Accelerator Centre // Proc 4th Workshop on Targetry and Target Chem., Villigen, 1992, pp. 60-63.

114. Y. Hino, H. Ohgaki Absolute measurement of 192Ir // Applied. Radiation and Isotopes, 1998, Vol. 49, No 9-11, pp.1179-1183.

115. Radionuclide production // Report A3157, American Business Linkace Enterprise, 1997, 35 p.

116. R.M. Lambrecht, K. Tomiyoshi, T. Sekine Radionuclide generators // Radiochimica Acta, 1997, Vol. 77, pp. 103-123.

117. М.Г1. Зыков, В.Н. Романовский, Д.В. Вебстер, С.А. Бартенев, Г.В. Корпусов, А.Т. Фнлянин и др. Применение экстракционного генератора для получения радиофармпрепарата на основе 99тТс // Радиохимия, 2001, Т. 43, № 3, с. 204-206.

118. М. Кюри Радиоактивность. М.: Гостехиздат, 1947, с. 133-137.

119. Н.Б. Михеев Сокристаллизация и адсорбция в технологии получения радиоактивных изотопов // В сб. «Производство изотопов», М.: Атомиздат, 1973, с. 135-141.

120. Н.Б. Михеев, С.А. Колюхин, А.Н. Каменская, И.А. Румер, B.JI. Новиченко Исследование соосаждения радиоаэрозолей иодида цезия с солями аммония из газовой фазы // Радиохимия, 1999, Т. 41, № 4, с. 341-344.

121. Н.Б. Михеев, С.А. Колюхин, А.Н. Каменская, И.А. Румер, B.JI. Новиченко Изучение соосаждения радиоактивного иода и цезия с соединениями многовалентных металлов из газовой фазы // Радиохимия, 1999, Т. 41, №4, с. 345-349.

122. Ю.И. Ефремов, А.И. Шафиев, Н.Г. Черноруков, И.А. Коршунов, Г.Н. Яковлев Синтез, свойства и применения фосфата циркония // Препринт НИИ атомный реакторов им. В.И. Ленина, Димитровград, 1973, 54 с.

123. С.Х. Егамедиев, С. Хужаев Исследование сорбции германия-68 на оксиде алюминия и условий разрушения цепочки 68Ge-68Ga // Радиохимия, 1996, Т. 38, №6, с. 537-539.

124. F.M. Nortier, P. Andersen, A. Chippendale е.а. Methods and Procedures // National Accelerators Centre, Faure: NAC Ann. Report, 1991, pp. 106-107.

125. Б.Л. Жуйков, B.M. Коханюк, В.Н. Глущенко и др. Получение стронция-82 из мишени металлического рубидия на пучке протонов с энергией 100 МэВ // Препринт ИЯИ-810, Дубна, 1993, 12 с.

126. M. Fassbender, F.M. Nortier, I.W. Schroeder e.a. An Alternative Route for the Production of Palladium-103 // 8 th Workshop on Targetry and Target Chemistry, USA, St. Louis, 1999, p. 111-112.

127. A.A. Razbash, N.N. Krasnov, Yu.G. Sevastianov e.a. Production of High Quality Palladium-103 on Cyclotron // 8th Workshop on Targetry and Target

128. Chemistry, USA, St. Louis, 1999, p. 113.

129. B.M. Толмачев, Зен Зин Пхар, Ю.Е. Титаренко и др. Нейтронодефицитные нуклиды для иозитронной эмиссионной томографии. 1. Получение нуклида индий-110 для мечения радиофармпрепаратов // Препринт ИТЭФ 66-90, М., 1990, 12 с.

130. JT.H. Москвин, Л.Г. Царицына Методы разделения и концентрироввания в аналитической химии. Ленинград: Химия, 1991, 255 с.

131. В.И. Левин Получение радиоактивных изотопов. Москва: Атомиздат, 1972, 256 с.

132. А.Н. Король Неподвижные фазы в жидкостной хроматографии. М.: Химия, 1985, 162 с.

133. Zhang Chunfu, Wang Yongxian, Zhang Yongping, Zhang Xiuli Cyclotron production of no-carrier-added palladium-103 by bombardment of rhodium-103 target // Applied Radiation and Isotopes, 2001, Vol. 55, pp. 441-445.

134. E.C. Гуреев, Т. Исламов, B.C. Усаченко и др. Получение кобальта-57 без носителя // Радиохимия, 1981, Т. 23, с. 158-163.

135. D.V. Filossofov, N.A. Lebedev, A.F. Novgorodov e.a. Production, Concentration and Deep Purification on mIn Radiochemicals // Applied Radiation and Isotopes, 2001, Vol. 55, pp. 293-295.

136. Y. Maruyama, Y. Yamaashi A Simple Method for the Separation of 12?Sb from Neutron-irradiated Tin // Applied Radiation and Isotopes, 1988, Vol. 39, No. 10, pp. 1079-1080.

137. Е.В. Егоров, П.Д. Новиков Действие ионизирующих излучений на ионообменные материалы. М.: Атомиздат, 1965, 396 с.

138. Н.Е. Тулупов Стойкость ионообменных материалов. М.: Химия, 1984, 231 с.

139. М.Т. Козловский, А.И. Зебрева, В.П. Гладышев Амальгамы и их применение. Алма-Ата: Наука, 1971, с. 386-390.

140. К. Taugbol, К. Samsahl A New Method for Production of Radioactive Iodine-131 // JENER Rep. No. 34, 1954.

141. А.Ф.Новгородов, А.Г. Белов, А. Зелински и др. Простой метод высокотемпературного выделения 11'in из массивной оловянной мишени // Радиохимия, 1987, Т. 29, № 2, с. 254-258.

142. А.Ф.Новгородов, А. Зелински, А. Колачковски и др. Простой метод высокотемпературного выделения изотопов таллия из массивной свинцовой мишени // Радиохимия, 1987, Т. 29, № 4, с. 549-554.

143. А.Ф.Новгородов, А. Зелински, А. Колачковски и др. Простой метод67высокотемпературного выделения Ga из массивной германиевой мишени // Радиохимия, 1988, Т. 30, № 5, с. 672-676.

144. A.F. Novgorodov, F. Roesch, A. Zielinski е.а. Simple Thermochromatographic Separation of 67Ga from Metallic Zinc Targets // Isotopenpraxis, 1990, Vol. 26, No. 3, pp. 118-121.

145. F. Roesch, A.F. Novgorodov, S.M. Qaim Thermochromatographic Separation of 94mTc from Enriched Molybdenum Targets and its Large Scale Production for Nuclear Medical Application // Radiochimica Acta, 1994, Vol. 64, pp. 113-120.

146. S. Lindegren, T. Baek, H.J. Jensen Dry-distillation of Astanine-211 from Irradiated Bismut Targets: a Time-Saving Procedure with High Recovery Yields // Applied Radiation and Isotopes, 2001, Vol. 55, pp. 157-160.

147. Б.Л. Жуйков Выделение некоторых радиоэлементов из металлических циклотронных мишеней возгонкой в токе воздуха и разделение селективными химическими фильтрами//Isotopenpraxis, 1981, Bd. 17, No. 12, pp. 411-416.

148. Б.Л. Жуйков Методы разделения летучих элементов и оксидов в поиске сверхтяжелых элементов и при получении радиоизотопов // Автореферат на соискании ученой степени кандидата хим. наук, 1982, Дубна, 18 с.

149. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Выделение индия-111 и кадмия-107 из металлов методом низкотемпературного (предплавительного) нагревания // Радиохимия, 1991, Т. 33, № 5, с. 168-171.

150. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов, С.И. Бондаревский, В.П. Гусев, В.В. Еремин Экспрессная методика получения раствора хлорида 199Т1 // Радиохимия, 1991, Т. 33, № 6, с. 100-102.

151. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Экологически чистьте методы выделения радионуклидов без носителей // Вестник Санкт-Петербургского университета, Сер.4, 1992, Вып. 1, № 4, с. 64-67.

152. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин, П.П. Радченко Способ выделения из металлов радиоактивных изотопов, образовавшихся в результате ядерного превращения. Авторское свидетельство СССР № 1711381 (приоритет 18.07.89 г.).

153. I.E. Alekseev, А.Е. Antropov, S.I. Bondarevsky, V.V. Eryomin A new method for separation of indium-110 for PET-application // The sixth symposium on the medical application of cyclotron, Turku, Finland, 1992, p. 1-20. ^

154. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Способ выделения из металлов радиоактивных изотопов, образовавшихся в результате ядерного превращения. Патент РФ, № 2102125 (приоритет 15.05.92 г.).

155. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Способ получения радионуклида без носителя. Патент РФ, № 2102809 (приоритет 17.02.92 г.).

156. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Способ получения радионуклида без носителя. Патент РФ, № 2102810 (приоритет 17.02.92 г.).

157. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский, В.В. Еремин Новые методы выделения радионуклидов // Вестник С-Пб ун-та, Сер. 4, 1996, Вып. 1, № 4, с. 136-137.

158. И.Е. Алексеев, С.И. Бондаревский Радионукпидный генератор 113mIn// Радиохимия, 1998, Т. 40, № 4, с. 350.

159. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Альтернативная возможность получения радионуклида 68Ge без носителя // Радиохимия, 1998, Т. 40, № 4, с. 351.

160. I.E. Alekseev, R.Sh. Tedeev New Methods of Radionuclide Production// Radioactivity & Radiochemistry, 1999, Vol. 10, № 1, pp. 22-25.

161. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов, Д.Е. Масленников Термический метод выделения радионуклидов Zn из медных циклотронных мишеней // Тезисы докладов Международного совещания • по ядерной спектроскопии и структуре атомного ядра, Москва, 1999, с. 135.

162. И.Е. Алексеев Медицинские реакторные радионуклиды: наработка, радиохимическое выделение, обзор рынка производителей // Зимняя школа ПИЯФ, Секция «Физика и техника реакторов», 2000, с. 80-117.

163. I.E. Alekseev, А.Е. Antropov, D.E. Maslennikov, M. Nahili Production of gallium-66 for PET // International Conference on Nuclear Physics, Russia, Sarov, 2001, p. 242.

164. I.E. Alekseev, N.N. Abu Issa Production of radionuclides for therapy // International Conference on Nuclear Physics, Russia, Sarov, 2001, p. 241.

165. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов, Д.Е. Масленников Термический метод выделения скандия-47 из облученного металлического титана // Радиохимия, 2001, Т. 43, с. 460.

166. I.E. Alekseev, А.Е. Antropov, R. Sh. Tedeev, N.N. Abu Issa Possibilities for industrial use of a method of vacuum distillation separation for production of cyclotron radionuclides // Radioactivity & Radiochemistry, 2001, Vol. 12, No 3, pp. 42-47.

167. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Термических! метод очистки от 54Мп реакторных и циклотронных железных мишеней // Радиохимия, 2002, Т. 44, №4, с. 337-338.

168. И.Е. Алексеев, А.Е. Антропов Получение препаратов 113mSn без носителей // Радиохимия, 2002, Т. 44, № 4, с. 339-340.

169. И.Е. Алексеев Диффузионно-термические методы выделения радионуклидов из твердотельных реакторных и циклотронных мишеней: возможные перспективы // Радиохимия, 2003, Т. 45, № 5, с. 385-411.

170. И.Е. Алексеев, В.В. Дармограй, Н.С. Марченков Разработка диффузинно-термических технологий получения б7Си и 1241 для радионуклидной терапии и позитронной эмиссионной томографии // Радиохимия, 2005, Т. 47, № 5, с. 460-466.

171. И.Е. Алексеев, В.В. Лазарев Циклотронная наработка и радиохимическое выделение медицинского терапевтического радионуклида 186Re // Радиохимия, 2006, Т. 48, № 5, с. 446-449.

172. Проблемы производства и применения изотопов и источников ядерного излучения в народном хозяйстве СССР. М.: ЦНИИатоминформ, 1988. с. 140.

173. L.Q. Chen, W. Zhang Separation of Carrier-Free 60Co and 54Mn from Neutron-Irradiated Natural Iron Targets // Journal Radioanal. and Nucl. Chem. Lett., 1996, Vol. 213, No. 4, pp. 239-251.

174. J. Zvveit, M. Flover, D. Burke e.a. Clinical PET using a remote cyclotron: use of cooper-62-PTSM in patients with colorectal liver metastases // Proc. 43 Ann. Meet. Soc. Nucl. Med., June 3-6, 1996, Denwer, Colorado.

175. M.C. Lagunas-Solar, P.M. Kiefer, O.F. Carvacho e.a. Cyclotron production of NCA 99mTc and 99Mo. An alternative non-reactor supply source of instant 99mTc and 99Mo-99mTc generators // Applied Radiation and Isotopes, 1991, Vol. 42, No 7, pp. 643-649.

176. H.B. Куренков, Ю.Н. Шубин Радионуклиды в ядерной медицине (Получение и использование) // Препринт ФЭИ-2429, Обнинск, 1995, 50 с.

177. М.П. Зыков, Г.Е. Ко дина Методы получения 99Мо // Радиохимия, 1999, Т. 41, №3, с. 193-204.

178. F. Rakias, М. Bodor, J. Gerse 113Sn/113mIn Generators a Study of Their Performance and Quality // J. Labell. Сотр. and Radiopharm., 1993, Vol. 32, p. 467.

179. A.M. Гейдельман, Ю.С. Егоров, Р.П. Кресс и др. Образцовые спектрометрические источники гамма-излучения ОСГИ-3 // Проблемыпроизводства и применения изотопов и источников ядерного излучения в народном хозяйстве СССР. М.: ЦНИИатоминформ, 1988, с. 96.

180. Изотопы: свойства, получение, применение. Под ред. В.Ю. Баранова. М.: ИздАТ, 2000, 703 с.

181. Pro с. IX Conf. on Laser Optics, St. Petersburg June 22-26 1998.

182. Abstracts of Annual Congress of the European Association of Nuclear Medicine, Helsinli, 2004.188 188

183. S. Mirzadeh, F.F. Knapp W—> Re generator for biomedical applications 11 Radiochimica Acta, 1994, Vol.65, No 1, pp. 31-34.

184. S. Mirzadeh, F.F. Knapp, A.P. Callahan Production of tungsten-188 and osmium-194 in a nuclear reactor for new clinical generators // Proc. Int. Conf., 1991, Julich, pp. 595-597.

185. M.S. Dadachov, R.M. Lambrecht, E.L. Hetheringtion An Improved Tungsten-188/Rhenium-188 Gel Generator Based on Zirkonium Tungstate // Journal Rad. Nucl. Chem. Lett., 1994, Vol. 188, No. 4, pp. 267-278.

186. M.S. Dadachov, R.M. Lambrecht 188W-188Re Gel Generators Based on Metal Tungstates // Journal Rad. Nucl. Chem. Lett., 1995, Vol. 200, No. 3, pp. 211-221."

187. M.S. Dadachov, Le Van So, R.M. Lambrecht, E. Dadachova Development of a titanium tungstate-based 188W/188Re gel generator using tungsten of natural isotopic abundance // Applied Radiation and Isotopes, 2002, Vol. 57, pp. 641-646.

188. ISTC Project No. 1795, Final Technical Report, 67 p.

189. L.M. Solin, T.S. Potapova, E.A. Gromova e.a. High Quality Cyclotron Radiopharmaceuticals Production at the SPA «Radium Institute» // International Conference on «Current Status of Nuclear Medicine and Radiopharmaceuticals», Obninsk, 2000, p. 313.

190. И.Е. Алексеев, В.В. Дармограй Использование системы сопел малого диаметра для охлаждения циклотронных мишеней // 6-ая Международнаяконференции «Ядерная и радиационная физика», 4-7 июня 2007 г., Алматы, Республика Казахстан, с. 28.

191. И.Е. Алексеев, В.В. Дармограй Гелиевая камера для облучения тонких фольг на выведенных пучках заряженных частиц // 6-ая Международная конференции «Ядерная и радиационная физика», 4-7 июня 2007 г., Алматы, Республика Казахстан, с. 29.

192. A.B. Тултаев, Ю.И. Тарасенко, В.И. Попов, В.Н. Корсунский Фармакокинетические и дизиметри ческие характеристики некоторых изотопов таллия // Методы получения радиоизотопов таллия и их применение в ядерной медицине, Москва, 1989, с. 174-186.

193. Г.Г. Глухов, А.И. Комов, Ю.С. Масленников и др. Получение радионуклида 199Т1 на циклотроне У-120 (Р-7М) // Методы получения радиоизотопов таллия и их применение в ядерной медицине, Москва, 1989, с. 62-67.