corrosionprotectionПрактика противокоррозионной защитыTheory and Practice of Corrosion Protection1998-57382658-6797Association "CARTEC"10.31615/j.corros.prot.2024.113.3-5corrosionprotection-134Research ArticleПРИКЛАДНАЯ ЭЛЕКТРОХИМИЯЭлектролит радионуклидного никелирования полной выработкиFully Developed Radionuclide Nickel Plating ElectrolyteЕршоваН. А.ErshovaN. A.

Ершова Надежда Александровна, аспирант

125047, г. Москва, Миусская площадь, д. 9

Nadezhda А. Ershova, postgraduate

9, square, Miusskaya Ploshchad, Moscow, 125047

nadineershova@gmail.comПоляковН. А.PolyakovN. A.

Поляков Николай Анатольевич, к.х.н., заведующий лабораторией

119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 31

Nikolai A. Polyakov, Ph.D. in Chemistry, Head of Laboratory

31, Leninskiy pr., Moscow, 119071

Российский химико-технологический университет имени Д.И. МенделееваРоссияD. Mendeleev University of Chemical Technology of RussiaRussian FederationИнститут физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАНРоссияA.N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of RASRussian Federation2024111220242935060Copyright © Ершова Н.А., Поляков Н.А., 20242024Ершова Н.А., Поляков Н.А.Ershova N.A., Polyakov N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.corrosion-protection.ru/jour/article/view/134

Настоящая работа освещает отличительные особенности процесса разработки комплексного электролита радионуклидного никелирования. Разработка электрохимических методов получения радионуклидных покрытий связана с рядом технологических и метрологических затруднений, обусловленных радиохимической спецификой процесса, такой как: применение истощаемых ультраразбавленных по металлу электролитов, особый контроль промывных вод, малый объем электролитических ванн вкупе с крайне высокой ценой изотопно обогащенного материала, необходимость получения специальных разрешений и лицензий. Предложен состав электролита, позволяющий ведение электрохимического осаждения никеля до полного истощения ванны по металлу, что не только позволяет точно контролировать количественные характеристики осадков, но и избегать образования жидких радиоактивных отходов. В работе также демонстрируется целесообразность определения, прямо или косвенно, на основе данных прямого радиометрического контроля ванн и покрытий таких параметров процесса, как полнота выработки электролита по целевому металлу, скорость падения концентрации металла в растворе, выход по току для реакции осаждения. Практический материал собран в процессе разработки комплексного щелочного электролита переменной концентрации для осаждения радиоактивных изотопов металлов группы железа.

The present work highlights the distinctive features of the process of developing an electrolyte for radionuclide nickel plating. The development of electrochemical methods for producing radionuclide coatings is associated with a number of technological and metrological difficulties caused by the radiochemical specificity of the process, such as: the use of depletable electrolytes ultra-diluted in metal, special control of wash waters, a small volume of electrolytic baths coupled with an extremely high price of the isotopically enriched material, the need to obtain special permits and licenses. An electrolyte composition is proposed that allows electrochemical deposition of nickel until the bath is completely depleted in metal, which not only allows precise control over the quantitative characteristics of the deposits, but also avoids the formation of liquid radioactive waste. The paper also demonstrates the feasibility of determining, directly or indirectly, based on direct radiometric monitoring of baths and coatings, such process parameters as the completeness of electrolyte depletion by target metal, the rate of decrease in metal concentration in the solution, the current efficiency for the deposition reaction. Practical material was collected in the process of developing a complex alkaline depletable electrolyte for the precipitation of radioactive isotopes of iron group metals.

никельэлектроосаждениерадионуклидникель-63щелочной электролитnickelelecrtodepositionradionuclidenickel-63alkaline electrolyteReferencesErshova N.A., Krasnov A.A., Legotin S.A. et al. Electrochemical deposition of a radionuclide nickel-63 on betavoltaic cells for a nuclear battery based on silicon p-i-n junctions // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Engineering. − 2020. − V. 950. P. 1-7. https://doi.org/10.1088/1757-899x/950/1/012007Ershova, N. A., Krasnov, A. A., Legotin, S. A., et al. (2020). Electrochemical deposition of a radionuclide nickel-63 on betavoltaic cells for a nuclear battery based on silicon p-i-n junctions. IOP Conf. Series: Materials Sci. and Engineering, 950, 1-7. https://doi.org/10.1088/1757-899x/950/1/012007Ершова Н.А., Поляков Н.А. Проблематика электрохимического радионуклидного никелирования // XVI Конференция молодых ученых, аспирантов и студентов ИФХЭ РАН «Физикохимия-2021»: сборник тезисов докладов. − М.: ИФХЭ РАН, 2021. − C. 91-92Ershova, N. A., Polyakov, N. A. (2021). Problems of electrochemical radionuclide nickel plating. Conference of young scientists, postgraduates and students of the Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences «Physicochemistry-2021»: collection of abstracts of reports. Moscow: Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry of the Russian Academy of Sciences, 91-92. (in Russ.)Mieszkowska M., Grden M. Electrochemical deposition of nickel targets from aqueous electrolytes for medical radioisotope production in accelerators: a review // J. of Solid State Electrochemistry. − 2021. − V. 25. − P.1699-1725. https://doi.org/10.1007/s10008-021-04950-wMieszkowska, M., Grden, M. (2021). Electrochemical deposition of nickel targets from aqueous electrolytes for medical radioisotope production in accelerators: a review. J. of Solid State Electrochemistry, 25, 1699-1725. https://doi.org/10.1007/s10008-021-04950-wSynowiecki M.A., Perk L.R., Nijsen J.F.W. Production of novel diagnostic radionuclides in small medical cyclotrons // EJNMMI radiopharm. chem. Springer. − 2018. − V. 3. https://doi.org/10.1186/s41181-018-0038-zSynowiecki, M. A., Perk, L. R., Nijsen, J. F. W. (2018). Production of novel diagnostic radionuclides in small medical cyclotrons. EJNMMI radiopharm. chem. Springer, 3. https://doi.org/10.1186/s41181-018-0038-zChotkowski M., Połomski D., Czerwinski K., Potential application of ionic liquids for electrodeposition of the material targets for production of diagnostic radioisotopes // Materials. − 2020. − V.13(22). − P. 5069. https://doi.org/10.3390/ma13225069Chotkowski, M., Połomski, D., Czerwinski, K. (2020). Potential application of ionic liquids for electrodeposition of the material targets for production of diagnostic radioisotopes. Materials, 13(22), 5069. https://doi.org/10.3390/ma13225069Manrique-Arias J.C., Avila-Rodriguez M.A. A simple and efficient method of nickel electrodeposition for the cyclotron production of 64 Cu // Appl Radiat Isotop. − 2014. − V. 89. − P. 37-41. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2014.01.024Manrique-Arias, J. C., Avila-Rodriguez, M. A. (2014). A simple and efficient method of nickel electrodeposition for the cyclotron production of 64 Cu. Appl Radiat Isotop, 89, 37-41. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2014.01.024Steeb J.L. Nickel-63 microirradiators and applications, Ph. D. Thesis. - Atlanta: Georgia Institute of Technology, 2010.Steeb, J. L. (2010). Nickel-63 microirradiators and applications, Ph. D. Thesis. Atlanta: Georgia Institute of Technology.Krasnov A.A. at al. Development of betavoltaic cell technology production based on microchannel silicon and its electrical parameters evaluation // Applied Radiation and Isotopes. − 2017. − V. 121. − P.71-75 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2016.12.019Krasnov, A. A., at al. (2017). Development of betavoltaic cell technology production based on microchannel silicon and its electrical parameters evaluation. Applied Radiation and Isotopes, 121, 71-75 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2016.12.019Alam Tariq R., Piersona Mark A., Prelas Mark A. Beta particle transport and its impact on betavoltaic battery modeling // Applied Radiation and Isotopes. − 2017. − V. 130. − P. 80-89 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2017.09.009Alam, Tariq R., Piersona, Mark A., Prelas, Mark A. (2017). Beta particle transport and its impact on betavoltaic battery modeling. Applied Radiation and Isotopes, 130, 80-89 https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2017.09.009Мамаев В.И., Кудрявцев В.Н. Никелирование: учебное пособие. − М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2014. − 198 c.Mamaev, V. I., Kudryavtsev, V. N. (2014). Nickel plating: a tutorial. Moscow: Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia. (in Russ.)Мамаев В.И. Функциональная гальванотехника: учебное пособие. − Киров: ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2013. − 208 c.Mamaev, V. I. (2013). Functional electroplating: a tutorial. Kirov: Vyatka State University of Economics. (in Russ.)Stolarz A., Target preparation for research with charged projectiles // J. of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. − 2014. − V. 299. − P. 913-931. https://doi.org/10.1007/s10967-013-2652-2Stolarz, A. (2014). Target preparation for research with charged projectiles. J. of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 299, 913-931. https://doi.org/10.1007/s10967-013-2652-2Soenarjo S. at al. Simulations on Nickel Target Preparation and Separation of Ni (Ii)-Cu (Ii) Matrix for Production of Radioisotope 64Cu // GANENDRA Majalah IPTEK Nuklir. − 2011. − V.14(1). − P. 1-9. https://doi.org/10.17146/gnd.2011.14.1.26Soenarjo, S., at al. (2011) Simulations on Nickel Target Preparation and Separation of Ni (Ii)-Cu (Ii) Matrix for Production of Radioisotope 64Cu. GANENDRA Majalah IPTEK Nuklir, 14(1), 1-9. https://doi.org/10.17146/gnd.2011.14.1.26Suryanto H., Kambali I. A novel method for 57Ni and 57Co production using cyclotrongenerated secondary neutrons // Atom Indonesia. − 2018. − V. 44. − P. 81-87. https://doi.org/10.17146/aij.2018.872Suryanto, H., Kambali, I. (2018). A novel method for 57Ni and 57Co production using cyclotron-generated secondary neutrons. Atom Indonesia, 44, 81-87. https://doi.org/10.17146/aij.2018.872Орлова С.И., Абрамсон Д.С. Контроль электролитов и качества гальванопокрытий. − Уфа: Белая река, 2010. − 327 c.Orlova, S. I., Abramson, D. S. (2010). Control of electrolytes and quality of electroplated coatings. Ufa: Belaya Reka. (in Russ.)Skitał P.M., Sanecki P.T., Saletnik D., Kalembkiewicz J. Electrodeposition of nickel from alkaline NH4OH/NH4Cl buffer solutions // Trans. Nonferrous Metals Soc. China. − 2019. − V. 29. − P. 222-232. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(18)64931-3Skitał, P. M., Sanecki, P. T., Saletnik, D., Kalembkiewicz, J. (2019). Electrodeposition of nickel from alkaline NH4OH/NH4Cl buffer solutions. Trans. Nonferrous Metals Soc. China, 29, 222-232. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(18)64931-3

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