Производство медицинских радиоизотопов на ускорителе протонов У-80.

Производство медицинских
радиоизотопов на ускорителе
протонов У-80.
3
4
1
2
5
Схема комплекса для получения радиоизотопов для
медицины.
1 - ускоритель; 2 - станции облучения; 3 – р/х бокс;
4 – горячие камеры; 5 – масс-сепаратор
Поэтапный план осуществления проекта.
1-й этап:Получение Sr82 (до 1 Кюри), разработка методов выделения, очистки и
анализа, Срок 2-3 года
•Ускоритель,
•Разводка пучков (3 линии),
•Станция облучения, пневмопочта, р/х бокс корп. ИРИС.
•Мишень RbCl
•Разработка генератора Sr82 - Rb82.
.
2-й этап: 4-5 лет
•ещё 2 станции облучения ,
•горячие камеры,
•средства транспортировки,
•масс-сепаратор off-line.
3-й этап: 6-8 лет
•получение других радиопрепаратов.
•Сертификация продукции,
•полномасштабная работа комплекса.
DIAGNOSTIC RADIOISOTOPES
S67Zn(p,n)67Ga 68Zn(p,2n)67Ga
natKr(p,xn)81Rb5.
82Kr(p,2n)81Rb
111Cd(p,n)111In
112Cd(p,2n)111In5
123Te(p,n)123I
124Te(p,2n)123I 124Te(p,n)124I
127I(p,5n)123Xe→123I
127I(p,3n)125Xe→125I
124Xe(p,2n)123Cs→123Xe→123I
124Xe(p,pn)123Xe→123I
203Tl(p,3n)201Pb→201Tl
203Tl(p,2n)202mPb→202Tl
203Tl(p,4n)200Pb→200Tl
POSITRON EMITTERS for PET
69Ga(p,2n)68Ge.
natGa(p,xn)68Ge
85Rb(p,4n)82Sr
natRb(p,xn)82Sr
Los Alamos
LARGE-SCALE ISOTOPE PRODUCTION WITH AN INTENSE 100 MEV
The RbCl targets and gallium targets are disc shaped and have a nominal
diameter of 50 mm.
Up to three targets are irradiated simultaneously with nominal incident
energies of 90 MeV, 65 MeV and 30 MeV.
Targets are separated by spacers to form 5 mm thick cooling channels
between the target faces.
Typical cooling water velocities flowing over the target faces range
between 2 and 5 m/s.
Los Alamos
Los Alamos
*
Сравнение производительности мишеней из
Rb и RbCl, Лос-Аламос
мишень Масса
г
энергия
ток, Время
Активность
протонов µА
облучения, Sr82 на
МэВ
сутки
момент
выдачи, Ки
Rb мет.
50
94-101
130
2
1,5
RbCl
10
65-40
80
2
0.5-0,7
Los Alamos
Los Alamos
Los Alamos
Испытания прочности мишеней
Облучено:
98 мишеней RbCl, из них
54 в капсулах из нерж. стали (интенсивность
протонного пучка от 100 до 200µА);
44 из сплава инконель 625 (при пучке от200 до
220µА).
38 мишеней с мет. Ga ( при токах от 100μA
до250 μA;
Los Alamos
Los Alamos
Возможные причины разрушения оболочек:
•избыточное давление вследствие перегрева
•коррозия при взаимодействии с материалом
мишени
• механическое повреждение турбулентным
потоком охлаждающей воды.
•радиационные повреждения
• дефекты при изготовлении
Троицк
Троицк
Интегральный
выход
Sr-82
при
полном
поглощении в мишени протонного пучка; a,c,d,f,e –
расчёт, b – эксперимент.
KIRAMAS (Корея)
Radiopharmaceuticals Laboratory, Korea Institute of
Radiological and Medical Sciences (KIRAMS)
Radionuclides
C-11
F-18
1-123
Tl-201
Yields
mCi/µAh
90
10
3
3
• The radiochemical purities higher than 99.7 %.
• Accelerator: 40MeV, 220 µA
• A water-cooled carbon collimator
• 4 external beam lines.
• wobbler magnet to rotate the beam.
• Pneumatic transport.
Проект станции облучения ПИЯФ
Вид при транспортировке.
Вид устройства в защитном корпусе.
Sr – Rb генератор
1 Сорбция стронция на хелатах
2 Ионный обмен на SrCO3
Хелаты -— клешневидные комплексные
соединения, образуются при взаимодействии ионов
металлов с полидентатными (то есть имеющими
несколько донорных центров) лигандами
Комплекс Ni c
диметилглиоксимом
В генераторе Sr-Rb
используются неорганические
хелаты на основе окислов
переходных элементов Sn, Ti, Zr, Ta и др., а также
катионообменные смолы
Эффективность разделения
определяется величиной
коэффициента распределения
K d =( A i −A f )/ A f v/m (2)
где:
● Ai – начальная активность в
растворе
A f - конечная активность
v - объём р-ра (мл)
m - масса сорбента(г)
Спасибо за внимание
100
221Fr
Cs
Эффективность
Rb
K
10-1
Na
10-2
In
10-3
4
5
Потенциал ионизации (эВ)
Al
6
Sr
Rb
Вид распада
A
Т1/2
80
1,8ч
ε
30с
β+
Стаб.
81
22мин.
β+
*30,3мин.
4,6ч
ИП
ε, β+
*13,с
2,3∙105л.
82
25,3дн.
ε
*6,3ч
1,23мин.
ИП
ε, β+
Стаб.
83
*5с
32ч
ИП
ε, β+
86,2дн.
ε
*1.83ч
Стаб.
84
Стаб.
*20,5мин.
32,8дн.
ИП
ε, β+
Стаб.
85
*67,7мин.
64,9дн.
86
Стаб.
87
*2,8ч
стаб
ИП
β-
Т1/2
Стаб.(72%)
*1мин.
18,7дн.
ε, нет γ
Вид распада
Kr
Стаб.(30%)
Т1/2
*4,8ч
10,75л.
ИП
ε β -, нет γ
Вид
распада
ИП,
ε
ИП
ИП
β-
Стаб.
76мин.
β-
85
Sr
Sr
83
Sr
82
Sr
81
Sr
80
Sr
http://www-nds.iaea.org/medportal/
 (mbarn)
84
100
85
10
20
30
40
Rb(p,xn)
50
60
86-n
70
Ep (MeV)
80
Sr
90
100
110

Mh
NITROGEN
CARBON
100
- Am-241
- Eu -152
- Tc-99
80
Yield, %
60
40
20
0
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
o
TC
Температурная зависимость выхода
радиоэлементов из углеродной матрицы
2000
100
Cs-134
90
80
Yield (%)
70
60
Eu-152,154
50
40
30
20
Am-241
Yb-169
10
Y-88
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
o
TC
Температурная зависимость выделения радионуклидов
для облучённой нейтронами углеродной матрицы
с Am-241 (%). Интегральный поток нейтронов – 1019н,
суммарная поглощённая доза 108 Гр.
-8
Before irradiation
After irradiation
5x10
-8
4x10
a
-8
3x10
-8
241
2
K ( g/cm  day)
2x10
-8
1x10
Am
0
-9
3x10
0.5 - 0.25 mm
< 0.25 mm
-9
b
2x10
152
-9
1x10
Eu
0
-8
8x10
c
-8
6x10
-8
4x10
125
-8
2x10
I
0
0
100
200
300
Time, days
. Скорость выщелачивания радионуклидов дистиллированной водой из
матриц, содержащих Am-241, Eu(Eu-152) I(I-125), при комнатной температуре;
a-выщелачивание из матрицы с америцием до и после облучения нейтронами,
b- то же из образцов матрицы с европием разной степени дисперсности,
c- из порошка матрицы с йодом.