DE1201925B - Verfahren zur Erzeugung von Phosphor P - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21g

Deutsche Kl.: 21g-21/11

Nummer: 1201925

Aktenzeichen: E 27248 VIII c/21 g

Anmeldetag: 19. Juni 1964

Auslegetag: 30. September 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zui Erzeugung von HF durch Beschüß des Isotops HS des Schwefels mit Neutronen, der zur Reaktion S33(n,p)P33 führt.

Das Isotop HF des Phosphors hat eine Halbwertzeit von 25 Tagen und wandelt sich unter Emission von Betastrahlung von250keV in Schwefel HS um. Es hat gegenüber dem Isotop ?§P den Vorzug einer längeren Halbwertzeit, was insbesondere die Durchführung länger dauernder Versuche ermöglicht und auch die Möglichkeiten der Lagerung verbessert. Da weiterhin seine Betastrahlung weniger energiereich ist, führt das bei gleicher Aktivität zu einer geringeren Strahlungsdosis. P33 hat im übrigen gegenüber P 32 den Vorteil, daß er ein besseres radiographisches Auflösungsvermögen aufweist.

Die Anwendung dieses Isotops führt zu vielen interessanten Möglichkeiten, wie etwa der Markierung ein und desselben Moleküls an verschiedenen Stellen mit P 32 und P 33 oder auch der Markierung zweier verschiedener Moleküle mit dem einen oder anderen dieser Isotope.

Eine der Reaktionen, die es ermöglichen, das Isotop P 33 zu erhalten, ist s3S(n,p)³³P. Diese Reaktion kann mit thermischen Neutronen herbeigeführt werden. Es ist jedoch auf Grund der parasitären Reaktion ³²S(n,p)³²P unmöglich, P 33 frei von P 32 zu erhalten, wenn man den Schwefel in einem Reaktor bestrahlt. So konnte man, wenn man in einem Reaktor 1 kg Schwefel 1 Monat lang unter einem Neutronenfluß von 7,5 · 10¹¹ n/cm² bestrahlte, nur eine Ausbeute von 12 Mikrocurie P 33 mit einer Reinheit von 27% erhalten. Man hat auch versucht, den Unterschied auszunutzen, der zwischen den Halbwertzeiten der Phosphorisotopen P 32 und P 33 besteht, indem man die Bestrahlung so lange fortsetzte, bis die Bildung von P 33 ein Maximum erreichte, und das Produkt dann lagerte, bis der größte Teil der Aktivität von P 32 abgesunken war. Es liegt aber auf der Hand, daß dieses Verfahren unrentabel ist. Auch der Versuch der Trennung einer Mischung aus P 32 und P 33 mit Hilfe eines elektromagnetischen Isotopentrenners hat nur P 33 geliefert, der noch immer 44% P 32 enthielt.

Die Anreicherung des natürlich vorkommenden Schwefels, der 0,75% S 33 enthält, auf 25,1% ist ein kostspieliges Verfahren, das trotzdem durch Bestrahlung nur ein Produkt liefert, das immer noch eine große Menge P 32 enthält.

Bei dem eingangs genannten Verfahren zur Erzeugung von P 33 soll daher die gleichzeitige Bildung einer großen Menge P 32 verhindert werden. Dies Verfahren zur Erzeugung von Phosphor ³³P

Anmelder:

Europäische Atomgemeinschaft (EURATOM)

Brüssel

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Müller-Börner

und Dipl.-Ing. H.-H. Wey, Patentanwälte,

Berlin 33, Podbielskiallee 68

Als Erfinder benannt:
Serge Godar, Brüssel

Beanspruchte Priorität:

Belgien vom 19. Juni 1963 (507585)

wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mit Hilfe eines Teilchenbeschleunigers Protonen erzeugt werden, die in der Reaktion Li7(p,n)Be7 zur Erzeugung von Neutronen verwendet werden, worauf diese Neutronen mit dem Schwefel ³³S zur Reaktion gebracht werden. Dabei müssen die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

1. Das Ausgangsmaterial soll eine möglichst große Menge S 33 enthalten.

2. Die Reaktionswahrscheinlichkeit (Sigma-Einfang) soll so groß wie möglich sein (Neutronenenergie zwischen etwa 5 · 10⁵ eV und 1,3 MeV).

3. Zur Verhütung der Reaktion 32S(_n,p)³²P muß die Neutronenenergie auf maximal 1 bis 1,5 MeV beschränkt werden.

4. Verwendung eines monokinetischen Neutronenflusses, um jedem Neutron eine maximale Reaktionsmöglichkeit zu geben.

5. Hohe Intensität des Neutronenflusses.

6. Kurze Bestrahlungsdauer.

Da die Anreicherung des natürlichen Schwefels als zu teuer angesehen werden muß, verwendet das Verfahren nach der Erfindung als Ausgangsmaterial natürlichen Schwefel, schließt aber auch die Verwendung angereicherten Schwefels nicht aus.

Man hat festgestellt, daß, bezogen auf andere Faktoren, die Reaktionsbedingungen dann optimal

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sind, wenn man einen Beschleuniger benutzt, der Neutronen durch die Reaktion ⁷Li(p,n)⁷Be erzeugt. Die Energie der in diesem Gerät erzeugten Neutronen liegt zwischen 29,4 keV (Protonen von 1,88 MeV) und 1,305 MeV (Protonen von 3 MeV). Nach dem Verfahren der Erfindung kann man Protonen verschiedener Energie benutzen, es ist aber vorzuziehen, solche mit einer Energie von etwa 2,7 MeV zu verwenden. In diesem Falle haben die durch die Reaktion ⁷Li(p,n)⁷Be erzeugten Neutronen eine Energie von etwa 995 keV. Bei Protonenenergien nahe 2,7 MeV kann man pro Mikroampere Stromstärke 1,5 · 10⁹ Neutronen pro Sekunde erhalten. Die neuesten Beschleuniger erzeugen eine Bündelintensität zwischen 50 und 500 Mikroampere, was einer Neutronenproduktion von 7,5 · 10¹⁰ bis 7,5 · 10^u n/sec entspricht. Es gibt sogar schon Beschleuniger, die eine Stromstärke von 1,4 Milliampere erzeugen können, was einem Neutronenfluß von 2 · 10¹² n/sec entspricht. Es ist im übrigen nicht ausgeschlossen, daß diese Stromstärke in naher Zukunft noch überschritten wird.

Benutzt man einen Teilchenbeschleuniger als Neutronenquelle, so kann die Bestrahlungsdauer für die Reaktion ³³S(n,p)³³P auf etwa 1 Tag herabgesetzt werden, wenn man mit den heute zur Verfügung stehenden Geräten auch längere Bestrahlungszeiten möglich machen kann.

Man hat berechnet, daß man 1,5 · 10~⁷ Curie P 33 pro Gramm Schwefel und pro Tag erhalten kann oder 150 Mikrocurie P 33 pro Kilogramm Schwefel und pro Tag.

Die Vorteile, die das Verfahren nach der Erfindung aufweist, sind die folgenden:

1. Man erhält P 33 frei von P 32. 35 S.

2. Als Ausgangsmaterial wird natürlicher Schwefel oder gegebenenfalls auch angereicherter Schwefel verwendet.

3. Es ist keine Wartezeit erforderlich, in der die Aktivität von Nebenprodukten abnehmen müßte.

4. Nach der Bestrahlung ist eine elektromagnetische Trennung der Isotopen überflüssig.

5. Der Schwefel befindet sich während der Bestrahlung auf gewöhnlicher Temperatur, so daß fast alle Verfahren zur Trennung von Phosphor und Schwefel zur Anwendung kommen können, die an sich bekannt sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von f|P durch Beschüß des Isotops f|S des Schwefels mit Neutronen, der zur Reaktion ³³SOi₁P)³³P führt, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Teilchenbeschleunigers Protonen erzeugt werden, die in der Reaktion ⁷Li(p,n)⁷Be zur Erzeugung von Neutronen verwendet werden, worauf diese Neutronen mit dem Schwefel ³³S zur Reaktion gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Protonen verwendet werden, die eine Energie von nahezu 2,7 MeV haben.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß natürlicher Schwefel verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 765 489;
J. Inorg. Nucl. Chem., 1959, Vol. 11, S. 86;
Journal of Applied Physics, September 1953,
1076.

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