امکان‌سنجی تولید رادیونوکلید صنعتی پرومتیم-147 به روش پرتودهی نوترونی نئودیمیم در رآکتور تحقیقاتی تهران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشکده‌ی مواد و سوخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 8486-11365، تهران ـ ایران

چکیده

پرومتیم یکی از عناصر گروه لانتانیدها است که گرچه در زمره عناصر نادر خاکی دسته­بندی می­گردد، اما هیچ یک از ایزوتوپ­های این عنصر به‌صورت طبیعی بر روی کره زمین یافت نمی­شود. تمامی ایزوتوپ­های این عنصر رادیواکتیو هستند. رادیوایزوتوپ Pm147 به‌دلیل ویژگی­های مناسب، یک رادیونوکلید مورد توجه در صنعت است. استفاده از انرژی گرمایی ناشی از واپاشی ذره بتا، چشمه‌های نوری یا ابزارهای بتاولتاییک، چشمه‌ بتا در دستگاه­های ضخامت­سنج و به‌ویژه استفاده از آن در مقادیر بسیار کم در حد میلی­گرم در باتری­های اتمی، نمونه­هایی از کاربرد این رادیوایزوتوپ است. روش­های غالب تولید این رادیونوکلید شامل جداسازی آن از محصولات شکافت و یا پرتودهی نوترونی نئودیمیم-146 است. در این مطالعه برای تولید پرومتیم-147، نئودیمیم طبیعی در رآکتور تحقیقاتی تهران مورد پرتودهی قرار گرفت. طیف­های گاما و بتا محصولات پرتودهی آنالیز شد و هم­چنین محاسبه نظری از طریق حل هم­زمان معادله­های دیفرانسیلی زنجیره­های واپاشی با استفاده از نرم­افزار متلب، نیز انجام شد. به این ترتیب تطابق قابل قبولی در نتایج به دست آمده و میزان فعالیت و پرتوزایی محصولات مقایسه شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility study of Promethium-147 production as an industrial radionuclide through neutron irradiation of neodymium in Tehran Research Reactor (TRR)

نویسندگان [English]

  • S.E. Hoseini
  • M. Ghannadi Maragheh
  • A. Bahrami Samani
  • S. Shirvani
  • H. Salehi
Materials and Nuclear Fuel Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 11365-8486, Tehran – Iran
چکیده [English]

Promethium is one of the rare earth elements of Lanthanides. This element is no found on the earth’s crust. All  its isotopes are radioactive. The isotope 147Pm is a pure beta emitter and very useful in industry because of its radioactive specifications. To name its applications one can point to usage as beta source in nuclear gauges, self-luminary lamps and nuclear batteries. This radioisotope produces via two methods, one from extraction of fission products waste and the second from thermal neutron irradiation of 146Nd. In this research, natural neodymium was irradiated in Tehran Research Reactor (TRR) and the gamma and beta spectrums were obtained. In addition, theoretical calculations were done. In this way, acceptable consistency in the results was obtained and the activity and radioactivity of the products were compared

کلیدواژه‌ها [English]

  • Promethium-147
  • Neodymium
  • Radioisotope production
  • Tehran Research Reactor
 
1.              World nuclear association, Radioisotope in industry, U.S atomic energy commission, Division of technical information. http://www.world-nuclear.org.
2.              R.S. Copper, R.A. Andelin, R.K. Robinson, Development of high-temperature isotope 147Pm heat source, Trans. Amer. Nucl. Soc., 10, 453 (1969).
3.              L.C. Olsen, Betavoltaic energy conversation, Donald W. Douglas Laboratories, Richland, Washington 99352, U.S.A. Energy Conversion 13, 117–127 (1973).
4.              R.A. English, et al., Apollo experience report-protection against radiation, NASA Technical note No. TN D-7080 (March 1973).
5.              IAEA, Manual On Nuclear Gauges, (International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, 1996).
6.              Jr. Knapp, et al., U.S. Patent No: US 7435399 B2 (14 October, 2008).
7.              J.H. Hinderer, M.Sc. thesis, University of Tennessee, (2010).
8.              Evaluated Nuclear Data File (ENDF), https://www-nds.iaea.org.
9.              R.B. Firestone, V.S. Shirley, Table of Isotopes, (U. S. Department of energy, 1996).
10.           S. Heinitz, et al. Production, separation and target preparation of 171Tm and 147Pm for neutron cross section measurements. Radiochim. Acta. 105(10), 801-811(2017).