從廢舊63Ni放射源中回收63Ni原料技術(shù)

王燕伶，高 巖，許芝劍，任春俠，許 亮，譚小明

(原子高科股份有限公司，北京 102413)

從廢舊63Ni放射源中回收63Ni原料技術(shù)

王燕伶，高 巖，許芝劍，任春俠，許 亮，譚小明

(原子高科股份有限公司，北京 102413)

為了從廢舊63Ni放射源中回收63Ni原料，對物理方法、化學(xué)方法和電化學(xué)方法優(yōu)缺點進行比較后確定了電化學(xué)方法為較優(yōu)工藝，本研究優(yōu)化得到電化學(xué)法退鍍液的組成、濃度以及工藝參數(shù)，該方法回收的63Ni原料比活度較高，可以重新用于63Ni源的生產(chǎn)。

63Ni放射源；退鍍工藝；退鍍液；電化學(xué)方法

63Ni是長半衰期(T1/2=100 a)低能放射性核素(Eβ=66 keV),63Ni放射源主要作為電子捕獲檢測器的電離源，一般使用年限為3～5年，據(jù)統(tǒng)計每年國內(nèi)需要退役的63Ni源將約500枚以上。廢舊63Ni放射源退鍍工藝，可采用鍍層退除的方法，主要包括物理方法、化學(xué)方法、電化學(xué)方法等。物理方法退除主要是用機械的方法將鍍層從基體上退除，此類方法容易造成污染，不適合放射性工作的要求?；瘜W(xué)退鍍的方法優(yōu)點在于效率高、成本低、設(shè)備簡單，但也會將鎳基體溶解，引入非放鎳離子，從而降低了回收原料的比活度，甚至達(dá)不到再使用的要求。本研究擬采用電化學(xué)方法，通過控制退鍍條件對鍍層進行電化學(xué)溶解，不傷及基體材料，退除63Ni源的鍍層，并使63Ni原料得以再利用。

1 儀器與試劑

放射源測試儀：北京北分儀器廠；電解槽：自制；鉑金電極：自制； 氯化鉀：北京化學(xué)試劑公司；鹽酸：北京化學(xué)試劑公司；硝酸：北京化學(xué)試劑公司；電鍍液(硼酸、氯化鉀體系，自配)；廢舊63Ni放射源：回收。

2 實驗方法

把廢舊63Ni放射源裝入電解槽，加入電解液，以退鍍件作為陽極，分別進行電解液成分與濃度、電流密度、退鍍時間等相關(guān)參數(shù)的實驗，確定電化學(xué)方法退鍍的工藝條件。

3 結(jié)果與討論

3.1 電解液的選擇

在電解液選擇過程中，電解液不能引入有機溶劑、其他金屬離子等雜質(zhì)離子，分離過程簡單，回收原料比活度高，再電鍍過程中電沉積率高。從63Ni放射源的電鍍工藝以及退鍍后再利用角度考慮，主要考察了非放電鍍液 、 氯化鉀電解液、 鹽酸電解液 。采用63Ni 放射源制源的非放電鍍液(主要是氯化鉀與硼酸體系)，退鍍效果不理想 ，在氯化鉀電解液中，可以對鎳基片的63Ni 放射源退除，但是退除速度較慢。 采用鹽酸電解液，可以快速的退除63Ni鍍層，對以鹽酸為電解液的電化學(xué)退除中電解相關(guān)參數(shù)與退除效率的關(guān)系進行研究。

3.2 鹽酸的濃度的選擇

采用鹽酸體系電解液40 mL，鹽酸濃度為0.5～6.0 mol/L，進行退鍍，實驗結(jié)果列于表1。

表1 不同鹽酸濃度的退鍍結(jié)果比較Table 1 Comparison of experimental results of different hydrochloric acid concentration

由表1可見，采用鹽酸電解液，濃度越高，鍍層的退除速度越快，但濃度過高，鍍層退除速度過快，基片腐蝕嚴(yán)重，選用2 mol/L鹽酸進行退鍍比較合適。

3.3 電流密度的選擇

采用鹽酸體系電解液40 mL，鹽酸濃度為2 mol/L電流密度范圍為5 mA/cm2～40 mA/cm2進行退鍍實驗，結(jié)果見表2。

表2 不同電流密度的退鍍結(jié)果比較Table 2 Comparison of experimental results of different current density

由表2數(shù)據(jù)可見，電流密度越大，鍍層的退除速度越快，但為了便于操作，應(yīng)降低電流密度。同時過大的電流密度有時會造成陽極的鈍化，出現(xiàn)鈍化后的陽極將不發(fā)生金屬溶解，而是氧氣的析出。因此選擇電流密度在30 mA/cm2進行退鍍。

3.4 退鍍時間的選擇

采用鹽酸體系電解液40 mL，鹽酸濃度為2 mol/L,電流密度為30 mA/cm2，退鍍時間為10 s～140 s進行退鍍實驗，結(jié)果列于表3。

由表3數(shù)據(jù)可見，退鍍率隨著時間增加而增加，由實驗確定退除時間為2 min，減少基體鎳的溶入，提高了退鍍液的比活度。

3.5 退鍍工藝

通過以上實驗，確定了在鎳合金基體上退除63Ni電化學(xué)工藝(見表4)，此種方法回收的63Ni原料雜質(zhì)含量低,63Ni再生原料不需要純化可直接使用，實際應(yīng)用電沉積率≥90%。

表3 不同退除時間退鍍結(jié)果比較Table 3 Comparison of experimental results of different stripping time

表4 鎳基體上退除63Ni鍍層的工藝配方Table 4 Process recipe of stripping Ni-63 in the nickel matrix

4 小結(jié)

本工作確定了廢舊63Ni放射源的放射性鍍層退除工藝，廢舊63Ni放射源采用電化學(xué)方法的工藝條件：2 mol/L鹽酸、電流密度30 mA/cm2、退鍍時間120 s，可有效退除鍍層。對回收的廢舊63Ni放射源按照退鍍工藝，進行了63Ni原料的回收，退除效率≥95%，63Ni再生原料不需要純化可直接使用。

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Technology on Recycling Nickel-63 from Spent Nickel-63 Radioactive Source

WANG Yan-ling, GAO Yan, XU Zhi-jian, REN Chun-xia, XU Liang, TAN Xiao-ming

(AtomHighTeahCO.LTD.,Beijing102413,China)

The processes technology of recycling nickel-63 from spend nickel-63 radioactive source were studied. The electrochemical method was choosed as the better process. It obtained the composition and concentration of stripping solution, the process parameters of electrochemical method. Nickel - 63 raw material recovered by this method could be used for production of nickel - 63 source again for its high specific activity.

nickel-63 radioactive source; stripping process; stripping solution; electrochemical method

10.7538/tws.2015.28.02.0081

2015-01-12;

2015-03-15

王燕伶(1976—)，女，北京人，工程師，核技術(shù)應(yīng)用專業(yè)

TL92+2

A

1000-7512(2015)02-0081-03