THE SEPARATION OF A TRACER FOR THE RADIOCHEM1CAL ANALYSIS OF RADIUM 226.

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1 CEA-R BUTAYE Michel ISOLEMENT D'UN TRACEUR POUR L'ANALYSE RAJDIOCHIMIQUE DU RADIUM Sommaire.- Ce rapport décrit une méthode d'isolement du Ra à partir d'un minerai d'uranium et son utilisation pour l'analyse du Ra Commissariat à l'energie Atomique - France CEA-R BUTA YE Michel THE SEPARATION OF A TRACER FOR THE RADIOCHEM1CAL ANALYSIS OF RADIUM 226. Summary.- This report describes a radiochemical method of separation of ^^Ra from an uranium ore and its use for the analysis of ^^^Ra P- Commissariat à l'energie Atomique - France

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3 PREMIER MINISTRE C E A -R 2419 COMMISSARIAT A L'ÉNERGIE ATOMIQUE ISOLEMENT D'UN TRACEUR POUR L'ANALYSE RADIOCHIMIQUE DU RADIUM 226 par Michel BUTAYE Rapport C E A - R 2419 CENTRE D ' E T U D E S NUCLÉAIRES DE SACLAY

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6 - Rapport CE.A. n ISOLEMENT D'UN TRACEUR POUR L'ANALYSE RADIOCHIMIQUE DU RADIUM 226 par Michel BUTAYE - Mars

7 ISOLEMENT D'UN TRACEUR POUR L'ANALYSE RADIOCHIMIQUE DU RADIUM 226 I. INTRODUCTION Les analyses radioohimiques portent dans la majorité des cas sur des traces d'un isotope. Il est alors nécessaire d'utiliser un entraîneur ou un traceur. Dans le cas de l'analyse du Ra, comme il n'existe pas d'isotope inactif du radium, deux solutions se présentent : soit faire parallèlement à l'analyse principale une analyse identique portant sur une quantité bien déterminée de 22 Ra; les traitements chimiques étant les mêmesj les rendements seront très sensiblement les mêmes dans les deux cas et l'on pourra ainsi en tirer le rendement chimique de l'analyse. soit ne faire l'analyse que sur l'échantillon à étudier, mais en ajoutant au départ une quantité connue d'un isotope de radium convenablement choisi. L'objet de ce rapport est de décrire une méthode d'isolement du 22?Ra et son application à l'analyse du 22 Ra. II. CHOIX DU TRACEUR Une fois l'analyse terminée le produit final est déposé sur une plaque de platine de façon à former une source aussi mince que possible (en utilisant la méthode T.E.G.). Comme la source est soumise à une spectrographie a, l'isotope traceur choisi devra avoir une énergie a différente de celle du Ra ainsi que les descendants de ce traceur si ceux ci ont une période suffisamment courte pour se mettre rapidement en équilibre radioactif. Il faut de plus que le traceur ait une vie assez longue compatible avec la durée de l'analyse. Ceci nous a conduit à choisir le Radium 223 descendant du

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9 - 2 - III. PRINCIPE DE L'ISOLEMENT DU RADIUM 223 Le radium 223 se trouve dans l'uranium naturel mélangé aux autres descendants et en particulier au radium 226. Une méthode d'isolement, à partir du minerai, ne peut donc pas convenir, car elle donnerait un mélange de radium 226 et du radium 223. Il faut donc séparer les deux familles radioactives, celle du ^V (qui contient 226 Ra) et celle du 235 U (qui contient 22^Ha.) à une génération précédant celle du radium. Remarquons que les deux familles radioactives (fig. 1 ) ont des représentants dans toutes les cases du tableau périodique de Mendeleev (du radium à l'uranium) ; il n'y a qu'une exception pour la case 89, celle de l'actinium, où seule la famille du 235 U est représentée par le 227 Ac. Par conséquent en isolant l'actinium 227, nous nous serons débarrasés de tous les éléments de la famille de l'uranium 238, et en attendant un certain temps de croissance, il se sera formé une quantité suffisante de J Ra nécessaire aux analyses du 226 Ra. L'isolement présentera donc deux phases : isolement de l'actinium 227 temps d'attente pour laisser se former les descendants de l'actinium 227. O07 IV. ISOLEMENT DE L'ACTINIUM 227 (voir schéma) La méthode d'isolement exposée ici est une application directe de la méthode décrite par Ying Mao Chen (voir bibliographie). Nous partons d'un minerai d'uranium naturel qui comprend outre l'uranium de la silice, du fer, des alcalins et alcalino terreux et de nombreuses impuretés minérales. On commence par faire une attaque alcaline par le peroxyde de sodium ; le produit obtenu est repris par cie l'acide chlorhydrique et nous faisons plusieurs éva porations à sec pour insolubiliser la silice. Cette silice est ensuite éliminée par attaque fluorhydrique. La solution obtenue est soumise à un barbotage d'ammoniac, afin de précipiter les hydroxydes. Après filtration et lavage le précipité d'hydroxydes contient l'ac tinium qui a copréciplté. Les hydroxydes sont dissous dans de l'acide chlorhydrique concentré et la solution ainsi obtenue est passée sur une colonne de résine anionlque dowex 1 x 4 en forme C1H. Dans ces conditions, l'uranium, le protactinium et le fer restent fixés sur la colonne alors que le thorium, l'actinium, le radium et quelques autres impuretés traversent la colonne. La liqueur ayant traversé la colonne est évaporée à sec et mise en milieu C1H, 1 M + acide oxalique 5 pour cent, puis passée sur une colonne de résine cationique Dowex 50 x 4. Dans ces conditions, le thorium n'est pas fixé sur la résine.

10 l ^» Après lavage à l'acide chlorhydrique 1 M pour éliminer l'acide oxalique qui a permis le départ du thorium, les autres éléments fixés sont élues successivement en augmentant la concentration de l'acide chlorhydrique éluant. Avec C1H 2 M à 3 M, les impuretés minérales s'éluent et l'actinium sort vers C1H 4 à 5 M. En fait pour obtenir une bonne séparation radium actinium, il faut faire une élution très lente avec augmentation progressive de la normalité en C1H. V. ISOLEMENT DU 223 Ra Après trois mois, l'équilibre est réalisé à 95 pour cent (fig. 2) et l'on se trouve en présence d'une solution contenant actinium, thorium et radium. Pour simplifier les études de spectrométrie, il est nécessaire d'utiliser une solution de radium 223, contenant le minimum de contaminants. Dans ce but, nous avons essayé d'éliminer l'actinium 227 et le thorium 227, antécédents du radium 223. Deux procédés sont possibles : extraction par solvant ou échange d'ions. a) Extraction par solvant L'actinium et le thorium sont extraits d'une solution nitrique par une solution de thenoyltrifluoracetone (T.T.A.) 0,5 M dans le xylène. Seuls le radium et une partie de ses descendants restent en phase aqueuse. En pratique, cette séparation annoncée comme très simple dans la littérature, s'est révélée assez délicate à effectuer. Dans le domaine des ph supérieurs à 7, la T.T.A. forme, avec la phase aqueuse, des émulsions très difficiles à briser. De plus, si au cours de l'extraction le ph s'abaisse vers 6, l'actinium 227 reste en grande partie en phase aqueuse. Il est donc indispensable de tamponner la phase aqueuse de départ à ph 7 et d'utiliser une solution extractante équilibrée à ce ph. Nous préférons utiliser l'échange d'ions. b) Echange d'ions Sur résine DOWEX 50 en milieu nitrique 2 N, les ions Ac^ et Th sont seuls fixés. Les ions divalents (Ra en particulier) sont éliminés par lavage avec de l'acide nitrique 2 N. En utilisant un volume de lavage égal à 6 fois celui de la colonne, nous avons éliminé de celle ci le radium et ses descendants. Mais l'actinium et le thorium fixés sur la colonne continuent par désintégration à produire du radium que l'on peut encore recueillir par lavage à l'acide nitrique 2 N. Cette colonne est utilisée ainsi de façon régulière et permet une préparation immédiate de traceur radium 223 entièrement décontaminé en actinium 227 et thorium 227.

11 - 4 - VI. CONCLUSION La partie la plus difficile de cet isolement est la préparation d'une quantité importante d'actinium 227 complètement débarrassée des produits de la famille de l'uranium 238 ; en effet, ce travail fait, le stockage de l'actinium sur une colonne d'où l'on extrait le radium au fur et à mesure des besoins est d'un emploi facile. Il existe la possibilité de se procurer directement auprès de fournisseurs de radioisotopes de l'actinium 227 ce qui, évidemment simplifie le problème. Le radium 223 obtenu est utilisé comme traceur du radium 226 et permet d'en effectuer des analyses avec la même précision que celle obtenue d'une façon générale avec la méthode des traceurs. BIBLIOGRAPHIE YING-MAO CHEN et CHIU Journal of the Chlnese Chemical Society Sept II* 6, 1, HAGEMANN Journal of American Chemical Society 1950, 72, 768 M HAGEMANN et ANDREWS National Nuclear Energy Séries Me Graw Hill New-York, 1954, 14.A, Madame CLARENCE Rapport interne Manuscrit reçu le 3 février 1964

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