npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562920060330npe-87Research ArticleМатериалы и технология для новых источников энергииMaterials and Technologies for New Sources of EnergyО реакторной наработке изомера 186mReProduction of the 186mRe Isomer in Nuclear ReactorКольцовВ. В.KoltsovV. V.

194021; Санкт-Петербург

194021; Saint-Petersburg

vladimir-koltsov@yandex.ruАО “Радиевый институт им. В.Г. Хлопина”РоссияJSC Khlopin Radium InstituteRussian Federation202122042024123147150Copyright © Кольцов В.В., 20242024Кольцов В.В.Koltsov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/87

   Для обеспечения экспериментов по стимуляции девозбуждения изомерного состояния ядер 186mRe (период полураспада изомера T1/2 = 2 ⋅ 105 лет) рассмотрена возможность наработки весовых количеств изомерных ядер 186mRe при облучении природного рения в нейтронном потоке водо-водяного реактора. Из сравнения активности изомера 186mRe в образцах рения, облученных внутри активной зоны реактора и в канале с термолизованными нейтронами, показано, что образование изомера происходит в основном при радиационном захвате тепловых нейтронов ядрами 185Re. Интегральное сечение образования изомера равно 300 ± 60 мбн. С учетом выгорания стартовых изотопов и наработанного изомера максимальная концентрация изомера 186mRe около 0.13 % по отношению к другим изотопам рения достигается при нейтронном флюенсе 2.2 ⋅ 1022 см–2. Для получения материала с более высокой концентрацией изомера 186mRe вначале можно очистить облученный рений от химических примесей на ионно-обменной колонне и затем выделить изотоп с массовым числом 186. Это и будет практически чистый изомер 186mRe, поскольку ядра 186Re в основном состоянии распадаются с периодом T1/2 = 90 ч. Для разделения изотопов рения перспективен газо-центрифужный метод с использованием газообразного гексафторида рения, его температура кипения всего 33.7 °С. Металл из чистого изомера 186mRe по существу будет являться новым состоянием вещества.

   To provide experiments on stimulating the de-excitation of the isomeric state of 186mRe nuclei (half-life of the isomer T1/2 = 2 × 105 years), the possibility of producing weighed amounts of isomeric 186mRe nuclei by irradiating natural rhenium in the neutron flow of a pressurized water reactor was considered. From a comparison of the activity of the 186mRe isomer in rhenium samples irradiated inside the reactor core and by thermalized neutrons, it was shown that the isomers are formed mainly in the radiative capture of thermal neutrons by 185Re nuclei. The integral cross section for isomer formation is 300 ± 60 mb. Taking into account the burn up of the starting isotopes and the produced isomer, the maximum concentration of the 186mRe isomer of about 0.13 % relative to other rhenium isotopes is achieved at a neutron fluence of 2.2 × 1022 cm–2. To obtain a material with a higher concentration of the 186mRe isomer, one can first purify irradiated rhenium from chemical impurities on an ion-exchange column and then isolate the isotope with a mass number of 186. This will be an almost pure isomer of 186mRe, since the ground state of 186Re nuclei decays with a period of T1/2 = 90 h. For the separation of rhenium isotopes, the gas-centrifugal method using gaseous rhenium hexafluoride is promising; its boiling point is only 33.7 °C. A metal from the pure 186mRe isomer will essentially be a new state of matter.

ядерные изомерыстимуляция девозбуждения ядерных изомеровнаработка ядерных изомероврадиационный захват нейтроновразделение изотоповгазовые центрифугиnuclear isomersstimulation of de-excitation of nuclear isomersproduction of nuclear isomersradiative capture of neutronsisotope separationgas centrifugesReferencesBaglin C.M. // Nucl. Data Sheet. 2003. V. 99. P. 1.Baglin C.M. // Nucl. Data Sheet. 2003. V. 99. P. 1.Ватулин В.В., Жидков Н.В., Римский-Корсаков А.А., Кольцов В.В. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2017. Т. 81. С. 401.Vatulin V.V., Jidkov N.V., Rimsky-Korsakov A.A., Koltsov V.V. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 2017. V. 81. No. 10. P. 1159Koltsov V.V. Proc. Intl. 68th Meeting on Nuclear Spectroscopy and Atomic Nucleus Structure “Nucleus-2018”. Voronezh, Russia, July 2–5, 2018. P. 127.Koltsov V.V. Proc. Intl. 68th Meeting on Nuclear Spectroscopy and Atomic Nucleus Structure “Nucleus-2018”. Voronezh, Russia, July 2–5, 2018. P. 127.Seegmiller D.W., Linder M., Meyer R.A. // Nucl. Phys. A. 1972. V. 185. P. 94.Seegmiller D.W., Linder M., Meyer R.A. // Nucl. Phys. A. 1972. V. 185. P. 94.Vlastou R., Kalamara A., Kokkoris M. et al. // EPJ. Web Conf. 2017. V. 146. P. 11013.Vlastou R., Kalamara A., Kokkoris M. et al. // EPJ. Web Conf. 2017. V. 146. P. 11013.Evaluated Nuclear (Reaction) Data File (ENDF). https://www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm.Evaluated Nuclear (Reaction) Data File (ENDF). https://www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm.Karamian S.A. // Phys. Part. Nucl. 2008. V. 39. P. 490.Karamian S.A. // Phys. Part. Nucl. 2008. V. 39. P. 490.Karamian S.A., Carroll J.J., Adam J. et al. // High Energy Density Phys. 2006. V. 2. P. 48.Karamian S.A., Carroll J.J., Adam J. et al. // High Energy Density Phys. 2006. V. 2. P. 48.https://www.webelements.com/rhenium.https://www.webelements.com/rhenium.Борисевич В.Д., Борман В.Д., Сулаберидзе Г.А. и др. Физические основы разделения изотопов в газовой центрифуге. 2011. Москва: МЭИ.Борисевич В.Д., Борман В.Д., Сулаберидзе Г.А. и др. Физические основы разделения изотопов в газовой центрифуге. 2011. Москва: МЭИ.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.