14 августа 2020, пятница, 06:29
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Разработан новый метод получения технеция

Изображения головного мозга при болезни Альцгеймера, полученные с помощью изотопа технеция (Tc-99m)
Изображения головного мозга при болезни Альцгеймера, полученные с помощью изотопа технеция (Tc-99m)
Radiopaedia.org

Ученые Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева вместе с коллегами из МИФИ, Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН, Института катализа имени Г. С. Борескова СО РАН и научного центра «Курчатовский институт» нашли более простой и дешевый метод получения металлического технеция при помощи электрического тока, пропускаемого через растворы его соединений. Технеций можно будет извлекать таким методом из отработанного ядерного топлива. Исследование опубликовал Journal of Electroanalytical Chemistry, а кратко о нем сообщил отдел научной коммуникации РХТУ.

Природного технеция на Земле содержится крайне мало. Этот радиоактивный элемент образуется при естественном распаде в урановых и ториевых рудах. Но технеций в большом количестве содержится в отработанном ядерном топливе. Его широко применяют в ядерной медицине как контрастную метку для диагностики внутренних органов и опухолей: только в США он требуется для более чем 10 миллионов процедур в год.

При этом для визуализации тканей нужен не простой технеций, а его особый, метастабильный изотоп 99mTc с периодом полураспада всего 6 часов. Поэтому его получают прямо в клиниках с помощью портативных ядерных генераторов, в которых потоком нейтронов бомбардируются молибденовые мишени. Технеций потом выделяют из полученной смеси в несколько стадий, и вся процедура получается очень дорогой и сложной. Ее можно упростить, если для осаждения технеция использовать не химические методы, а электрохимические, то есть пропускать через смесь электрический ток.

«У технеция есть множество степеней окисления, и в смеси, получающейся после облучения молибденовой мишени, он преимущественно находится в своей высшей степени +7, а выделять его лучше всего уже в виде металла со степенью окисления 0 — так с ним дальше можно будет делать что угодно», — рассказывает профессор РХТУ Виталий Кузнецов. В экспериментах ученые работали с солью KTcO4 (степень окисления технеция в ней +7), они опускали в ее растворы платиновые электроды и подавали напряжение до 1,6 В. В обычных условиях, когда соль растворена только в воде, так получить металлический технеций невозможно: во время электролиза на поверхности электродов образуется пленка оксидов технеция, которая не проводит электрический ток и блокирует его дальнейшее восстановление до металла. Поэтому ученые подобрали другой электролит — вместо чистой воды использовали концентрированные водные растворы ацетатов, в которых поддерживался постоянный рН и нежелательные процессы были минимизированы.

Исследователи сначала показали с помощью электрохимических методов, что в таких средах Tc в степени окисления +7 может восстанавливаться до 0, а потом с помощью рентгеновской спектроскопии изучили структуру покрытий, получающихся на электродах при электролизе KTcO4. Оказалось, что пленки действительно содержат атомы технеция и только малые примеси оксидов, но сам технеций при этом находится не в металлическом, а в аморфном состоянии.

«Сам по себе химизм технеция достаточно сложный: у него уйма степеней окисления, склонность к образованию кластерных разновалентных соединений, — комментирует Кузнецов. — Например, только недавно разобрались, какого цвета технециевая кислота — долго считали, что она сама по себе имеет розовую или красную окраску, а недавно выяснилось, что ее красный цвет получается только из-за того, что она частично разлагается с появлением пятивалентного технеция. То есть сама химия и тем более электрохимия технеция исследована еще плохо, и было важно показать, что вообще существует такая принципиальная возможность получения полного электровосстановления технеция, пускай и с осаждением частично аморфного, а не полностью металлического покрытия».

В работе исследовали только KTcO4, но новый подход с использованием ацетатных растворов должен работать и в других случаях: например, в составе отработанного ядерного топлива, где, конечно, содержится еще очень много других компонентов, технеций содержится именно в степени окисления +7. Аналогичная ситуация и с метастабильным изотопом для ядерной медицины — в смеси, полученной после облучения молибденовой мишени, технеций тоже присутствует в степени окисления +7.

«Даже пертехнетат калия (KTcO4) — уже гадость жуткая из-за радиоактивности, — рассказывает Кузнецов. — У него слабая бета-активность, а значит, плохая проникающая способность, но приличная ионизирующая — от излучения, что называется, хорошо защищает лист бумаги, но если он попадет внутрь, будет плохо. А ты начинаешь его толочь, и он летит, пыль дает. Здесь, конечно, нужны серьезные меры радиационной безопасности: маски, перчатки, дозиметрический контроль. Поэтому даже с ним работать сложно, а если, например, сразу пробовать отрабатывать электроосаждение на метастабильном изотопе технеция, который распадается за часы, то всё станет еще сложней».

У новых результатов есть еще одно перспективное применение, кроме ядерной медицины или очистки радиоактивных отходов. С помощью предложенного электроосаждения технеций можно в перспективе получать из отработанного ядерного топлива, а дальше уже из самого технеция посредством ядерных реакций можно синтезировать рутений — драгоценный металл платиновой группы, который сейчас всё активней используют в электронике, в то время как его запасы в земной коре чрезвычайно ограничены. Сейчас ученые отрабатывают новые составы сред для проведения электроосаждения с получением более качественных металлических покрытий технеция, а затем планируют запатентовать процесс.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.