俄羅斯化學家開發出放射性碘的超級吸附劑

2021-01-09 科技報告與資訊

放射性碘,更準確地說,是碘的放射性同位素之一,原子質量為131,是鈾核和鈽核裂變的產物。它不是自然產生的,而是從核電站或製藥工業中受損的、人為來源以及核試驗後進入環境的。放射性碘具有較高的揮發性,能迅速大面積擴散,其各種有機衍生物不僅容易滲透到空氣、土壤和水中,而且還能進入人體,通過血液在各器官和組織中傳播,引起變異和細胞死亡。

有一些技術可以用來捕捉洩漏的大部分放射性碘蒸汽,但不可能完全做到。事實上,核電站工作室內空氣中碘-131的總含量有70%是由碘甲烷構成的,這是一種難以捕捉的物質。碘元素由於物理相互作用,很容易被廉價的吸附劑吸收,而碘甲烷則需要能夠與其形成化學鍵或交換同位素的吸附劑。

市場上已經有這樣的產品,但還不完善。一般來說,它們是由活性炭製成的,其顆粒在氣流的影響下會迅速磨損,導致灰塵的形成,堵塞通道,從而急劇增加淨化過程的能量損失。此外,最好的吸附劑是使用椰殼生產的碳,不過成本相對較高。

俄羅斯化學技術大學的科學家們開發了一種新技術,用於製造碘甲烷的吸附劑。基於該技術的過濾器對危險同位素的截留率高達99.5%,並且不需要大量昂貴的原材料,使吸附成本降低了一個數量級。該成果發表在《Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry》上。

研究人員使用了椰殼生產的碳,但比傳統過濾器中的使用量少了十倍左右,而且不是以顆粒的形式,是以不同組分的粉末形式,應用於多孔的聚氨酯泡沫基體上,這樣可以大大降低能量損失和成本。為了提高吸附效率,粉末中浸漬了4%的三乙二胺,這種物質可以與碘甲烷發生化學反應。

製作了吸附劑樣品後,研究人員進行了測試,在試驗中,他們開發了一種可摺疊的分段式不鏽鋼柱,吸收劑以一種特殊的方式放置,彎折或扭曲成卷狀,放射性碘以蒸汽的形式與主氣流混合送入其中。實驗結束後,拆開吸附柱,在伽馬射線光譜儀上測量各部分的活性。發現碘甲烷的最高吸收效率達到99.5%。

論文標題為《Method for obtaining radioactive methyliodide vapors under dynamic conditions》。

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