RU2356113C1 - Способ получения радиостронция (варианты) - Google Patents
Способ получения радиостронция (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2356113C1 RU2356113C1 RU2008111555/06A RU2008111555A RU2356113C1 RU 2356113 C1 RU2356113 C1 RU 2356113C1 RU 2008111555/06 A RU2008111555/06 A RU 2008111555/06A RU 2008111555 A RU2008111555 A RU 2008111555A RU 2356113 C1 RU2356113 C1 RU 2356113C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rubidium
- radiostrontium
- target
- shell
- liquid
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract 4
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 96
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 96
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 4
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005025 nuclear technology Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract 2
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 abstract 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 31
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 229910001952 rubidium oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- CWBWCLMMHLCMAM-UHFFFAOYSA-M rubidium(1+);hydroxide Chemical compound [OH-].[Rb+].[Rb+] CWBWCLMMHLCMAM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- FGDZQCVHDSGLHJ-UHFFFAOYSA-M rubidium chloride Chemical compound [Cl-].[Rb+] FGDZQCVHDSGLHJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 3
- 101100204059 Caenorhabditis elegans trap-2 gene Proteins 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- -1 74 As Substances 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100208721 Mus musculus Usp5 gene Proteins 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002600 positron emission tomography Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003608 radiolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229940102127 rubidium chloride Drugs 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
- G21G1/001—Recovery of specific isotopes from irradiated targets
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
- G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
- G21G1/10—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by bombardment with electrically charged particles
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
- G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
- G21G1/001—Recovery of specific isotopes from irradiated targets
- G21G2001/0094—Other isotopes not provided for in the groups listed above
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к области ядерной технологии и радиохимии и предназначена для получения и выделения радиоактивных изотопов для медицинских целей. Способ получения радиостронция включает облучение мишени потоком ускоренных заряженных частиц. Внутри оболочки мишени содержится металлический рубидий. После облучения мишени происходит плавление рубидия внутри оболочки мишени. Извлечение радиостронция из жидкого рубидия происходит сорбцией на поверхности различных материалов, контактирующих с жидким рубидием. Сорбцию производят при температуре сорбирующей поверхности 275-350°С. В качестве сорбирующей поверхности используют внутреннюю поверхность оболочки облученной мишени. После проведения сорбции рубидий из мишенной оболочки удаляют. Затем радиостронций смывают с внутренней поверхности оболочки мишени растворителями. Группа изобретений направлена на повышение эффективности получения радиостронция и на упрощение технологии при его выделении из большой массы жидкого металлического рубидия путем сорбции непосредственно на внутренней оболочке мишени. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл.
Description
Изобретение относится к области ядерной технологии и радиохимии, а именно получения и выделения радиоактивных изотопов для медицинских целей. В частности, изобретение касается получения изотопов радиостронция 82Sr и 85Sr, первый из которых широко применяется в медицине при диагностике ряда заболеваний с использованием позитронно-эмиссионной томографии.
Известен способ получения радиостронция [L.F.Mausner, Т.Prach, S.C.Srivastava, J. Appl. Radiat. Isot. 1987. Vol.38, P.181-184], включающий облучение потоком ускоренных заряженных частиц мишеней из хлорида рубидия и радиохимическое выделение из него радиостронция. Производительность этого способа ограничена, что связано с низким содержанием рабочего вещества (рубидия) в материале, а также со свойствами облучаемого материала: низкая теплопроводность RbCl приводит к высоким температурам внутри мишени при ее облучении интенсивным потоком частиц, что вызывает радиолиз RbCl и коррозию оболочки мишени образующимся хлором.
Известен также способ получения радиостронция [Б.Л.Жуйков, В.М.Коханюк, В.Н.Глущенко и др., Радиохимия, 1994, том 36, с.494-498; B.L.Zhuikov, V.M.Kokhanyuk, N.A.Konyakhin, A.A.Razbash, J.Vincent, Proc. 6th workshop on targetry and target chemistry, Vancouver, Canada, 1995, TRIUMF, Vancouver, 1996, Ed. J.M.Liuk, T.J.Ruth, p.112; D.R.Phillips, E.J.Peterson, W.A.Taylor et al., J. Radiochim. Acta, 2000, vol.88. p.149-155], включающий облучение потоком ускоренных заряженных частиц мишени из металлического рубидия массой до ~50 г и радиохимическое выделение из него радиостронция путем растворения металлического рубидия в спирте, перевода продуктов в водный раствор хлоридов и ионного обмена. Высокая теплопроводность металлического рубидия позволяет облучать толстые мишени интенсивным потоком частиц, что делает этот способ эффективным для получения больших количеств 82Sr (единицы Ки). Недостатком такого способа является то, что процедура радиохимического выделения радиостронция является сложной, длительной и опасной. Если рассматривать возможность производства большого количества радиостронция из гораздо более массивных мишеней металлического рубидия на широком пучке высокой интенсивности, то такой подход представляется вообще нереальным.
Наиболее близким к изобретению является способ получения радиостронция [Б.Л.Жуйков, В.М.Коханюк, Дж.Винсент, Патент RU 2102808 C1, 1998], включающий облучение потоком ускоренных заряженных частиц мишеней из металлического рубидия, плавление рубидия после облучения и извлечение из него радиостронция сорбцией на поверхности различных металлов или оксидов, погружаемых в расплавленный металлический рубидий. Основной недостаток этого способа заключается в том, что значительная часть образующегося радиостронция теряется, сорбируясь на стенках контейнера, в который переносят облученный рубидий, и на внутренней поверхности оболочки мишени, в особенности при облучении пучком высокой интенсивности. Так, при токах протонов порядка 0,5-1 мкА на внутренней поверхности оболочки мишени сорбируется 10-30% образующегося радиостронция, при увеличении интенсивности тока эта доля достигает 50-70%.
Техническим результатом данного изобретения является повышение эффективности получения радиостронция и упрощение технологии при его выделении из большой массы жидкого металлического рубидия путем сорбции непосредственно на внутренней оболочке мишени либо посредством извлечения радиостронция из циркулирующего рубидия при сорбции на нагреваемой поверхности или при фильтрации жидкого рубидия.
Технический результат достигается тем, что в способе получения радиостронция, включающем облучение потоком ускоренных заряженных частиц мишени, содержащей металлический рубидий внутри оболочки мишени, плавление рубидия внутри оболочки мишени после ее облучения, извлечение из него радиостронция сорбцией на поверхности различных материалов, контактирующих с жидким рубидием, в отличие от прототипа радиостронций извлекают сорбцией из жидкого металлического рубидия непосредственно на внутренней поверхности оболочки облученной мишени (возможные материалы оболочки - нержавеющая сталь, тантал, ниобий, вольфрам, молибден, никель или благородные металлы) путем выдерживания герметично закрытой мишени при температуре 275-350°С. Далее металлический рубидий откачивают из мишени, при этом 96±4% радиостронция остается сорбированным на внутренней поверхности оболочки мишени. Затем радиостронций можно перевести в раствор, заливая в мишень различные растворители, например органические спирты, воду и/или водные растворы минеральных кислот и др. Наиболее просто и технологично производить смывание сначала водой, потом минеральными кислотами.
Другой вариант технического решения состоит в том, что в качестве рабочего вещества мишени используют жидкий рубидий, который во время облучения циркулирует по замкнутому контуру с ловушкой. Радиостронций извлекают двумя методами. Первый метод - сорбция его на поверхности материалов, нагреваемых до 220-350°С, погруженных в жидкий рубидий (например, на поверхности металлических стержней в ловушке, изготовленных из нержавеющей стали, тантала, ниобия, титана, циркония, вольфрама, молибдена, никеля или благородных металлов), причем температуру рубидия, циркулирующего в контуре, поддерживают в диапазоне 10-220°С, а содержание кислорода в рубидии не превышает 3 вес.%. Второй метод - извлечение радиостронция, сорбированного на зольных частицах (твердая фаза), находящихся в жидком рубидии, с помощью фильтра - пористой мембраны (например, изготовленной из металла, не взаимодействующего с рубидием), причем содержание кислорода в циркулирующем рубидии поддерживают в диапазоне 0,1-4,0 вес.% путем добавления кислорода или рубидия. При этом температура выбирается в диапазоне 10-38°С такой, чтобы поддерживать определенное соотношение твердой и жидкой фазы. Далее радиостронций смывают с поверхности стержней или фильтра органическими спиртами, водой и/или водными растворами минеральных кислот. Этот вариант позволяет извлекать радиостронций из рубидия массой даже в килограммах, проводя одновременно его облучение пучком ускоренных протонов высокой интенсивности (несколько сот мкА).
В рубидии, содержащем кислород, кислород может находиться (в зависимости от температуры и концентрации) в растворенном виде или в виде коллоидных частиц оксида рубидия. Радиостронций, образующийся при облучении, находится в рубидии в виде истинного раствора или сорбированным на поверхности коллоидных частиц оксида рубидия. В зависимости от содержания кислорода при повышении температуры коллоидные частицы могут либо растворяться в рубидии, либо укрупняться и выпадать в осадок.
Сущность заявляемого способа поясняется ниже чертежами и таблицами.
В Табл.1 показано распределение радиостронция в рубидии по высоте вертикально расположенного контейнера (стеклянный цилиндр с внутренним диаметром 25 мм), в который облученный рубидий был перенесен из оболочки мишени. Концентрация радиостронция представлена как активность 82Sr, рассчитанная на конец облучения, приходящаяся на единицу массы облученного рубидия. Видно, что большая часть радиостронция оседает вместе с частицами оксида рубидия (часть радиостронция концентрируется вблизи поверхности жидкого рубидия, контактирующей с газом, где содержание кислорода выше). Таким образом, при определенном содержании и размере коллоидных частиц (определяется параметрами устройства) стронций может транспортироваться с жидким рубидием без значительного осаждения на внутренней поверхности деталей контура.
На Фиг.1 показана оболочка мишени (объем 35 мл), из которой был удален металлический рубидий после нагревания 5 ч при 275°С (см. Пример 1).
Обозначения: 1-8 - зоны адсорбции стронция; 9 - полость оболочки мишени, заполнявшаяся рубидием.
В Табл.2 представлено распределение радиостронция, сорбированного на внутренней поверхности оболочки мишени (Фиг.1), по высоте мишени после удаления облученного рубидия. Радиостронций сорбировался на внутренней поверхности оболочки мишени, контактировавшей с рубидием (полость 9 на Фиг.1). Из таблицы следует, что большая часть радиостронция сконцентрирована в нижней части мишени на поверхности частиц оксида рубидия, выпавшего в осадок, другая часть распределена по всей внутренней поверхности оболочки мишени.
На Фиг.2 представлена зависимость степени сорбции радиостронция на внутренней поверхности оболочки облученной мишени (Фиг.1) при поэтапном повышении температуры, причем продолжительность нагревания при каждой температуре - 3 ч. При относительно низкой температуре (около 100°С) процесс адсорбции обратим, а при 275°С и выше происходит достаточно полная сорбция радиостронция, очевидно, в результате растворения коллоидных частиц оксида рубидия.
На Фиг.3 представлена зависимость сорбции радиостронция от времени нагревания облученной мишени при температуре 275°С. За 3 часа нагревания около 95% радиостронция сорбируется на внутренней поверхности оболочки мишени.
По окончании сорбции жидкий металлический рубидий удаляют из мишени и смывают радиостронций с внутренней поверхности оболочки мишени растворителем. Табл.3 показывает эффективность смывания радиостронция растворителями с поверхности мишеней разного объема.
Заявляемый способ получения радиостронция позволяет организовать его непрерывное производство. На Фиг.4 показана схема предлагаемой установки для непрерывного получения и извлечения 82Sr из жидкометаллической рубидиевой мишени. Рубидий здесь циркулирует по контуру, который включает в себя непрерывно облучаемую мишень 1 в нержавеющей оболочке и ловушку 2 для адсорбционного извлечения 82Sr. Контур снабжен индукционным насосом 3 для перекачки жидкого рубидия, системой контроля расхода 4 и чистоты 5 рубидия (стандартные датчики на основе твердого электролита). Температура жидкого рубидия в контуре поддерживается в пределах от 10 до 220°С (температура плавления рубидия 39°С, но при определенном содержании растворенного кислорода она понижается). Содержание кислорода в жидком металлическом рубидии не должно превышать 3 вес.%, чтобы не допускать выпадения осадка оксида рубидия. Для этого в системе контура предусмотрена подпитка 6 металлическим рубидием с определенным содержанием кислорода. Ловушка 2 для радиостронция, снабженная термостатом 7, расположена внутри горячей камеры 8 с инертной атмосферой. Сорбирующие стержни 9 нагревают с помощью теплопровода или встроенных нагревателей для лучшей сорбции радиостронция при температуре 220-350°С, причем можно нагревать только центральные стержни, чтобы минимизировать адсорбцию на стенках ловушки. В качестве сорбирующего элемента можно также использовать вертикально расположенный фильтр - тонкую гладкую металлическую мембрану 10 (Фиг.5), через которую постоянно фильтруется металлический рубидий, а зольные частицы, содержащие радиостронций, задерживаются. В этом случае содержание кислорода в циркулирующем рубидии поддерживают в диапазоне 0,1-4,0 вес.%. При этом температура в разных частях контура выбирается в диапазоне 10-38°С такой, чтобы поддерживать определенное соотношение твердой и жидкой фазы. Сорбирующие элементы 9 (Фиг.4) и 10 (Фиг.5) периодически извлекают (возможно, даже без приостановки пучка и циркуляции рубидия). В смежной горячей камере извлеченный сорбирующий элемент обмывают водой и раствором (например, HCl), высушивают и помещают обратно в ловушку. Смывы, содержащие 82Sr, направляют для дальнейшей переработки и получения конечного продукта.
Дальнейшая доочистка выделенного радиостронция от радионуклидных и стабильных примесей проводится известными радиохимическими методами [B.L.Zhuikov, V.M.Kokhanyuk, N.A.Konyakhin, A.A.Razbash, J. Vincent, Proc. 6th workshop on targetry and target chemistry, Vancouver, Canada, 1995, TRIUMF, Vancouver, 1996, Ed. J.M.Liuk, T.J.Ruth, p.112; D.R.Phillips, E.J.Peterson, W.A.Taylor et al. // Radiochim. Acta, 2000, vol.88, p.149-155].
Осуществление заявленного способа получения радиостронция поясняется следующими примерами.
Пример 1.
Мишень, содержащую 53 г металлического рубидия, облучили током протонов 62 мкА в течение 2 часов в диапазоне энергий протонов 100-40 МэВ. После выдержки в течение двух недель мишень нагревали при 275°С в течение 5 часов, затем охладили и при 46°С в атмосфере азота извлекли облученный рубидий из оболочки. Обнаружили, что 97.5% радиостронция остались на ее внутренней поверхности. Затем послойно смывали радиостронций с внутренней поверхности оболочки, схематично показанной на Фиг.1, 0,5 М раствором HCl. Послойное смывание проводили, заливая раствор, увеличивая каждый раз объем заливаемого раствора (сначала до границы зоны 1, потом до границы зоны 2 и т.д.). После каждой заливки выдерживали залитый раствор в течение часа, и затем раствор откачивали. Полученное таким образом распределение радиостронция по высоте большой мишени (Табл.2) показывает, что большая часть радиостронция сконцентрирована в нижней части мишени на поверхности частиц оксида рубидия, выпавшего в осадок и затем растворившегося при повышенной температуре, другая часть распределена по внутренней поверхности оболочки мишени. Затем объединили все порции раствора. Сравнение содержания радионуклидов в облученной рубидиевой мишени и в суммарном 0,5 М растворе HCl демонстрирует селективность сорбции радиостронция (Табл.4): происходит очистка не только от рубидия, но также одновременно от изотопов селена и мышьяка.
Пример 2.
50 граммов металлического рубидия поместили в мишень в герметичную оболочку из нержавеющей стали и облучали током протонов 0,5 мкА в течение часа в диапазоне энергий протонов 100-40 МэВ. После выдержки в течение недели мишень нагрели до 47±2°С, в атмосфере азота извлекли облученный рубидий из оболочки и обнаружили, что 33% радиостронция остались на ее внутренней поверхности. Другую мишень, содержащую 53 грамма металлического рубидия, облучали током протонов 70 мкА в течение 5 часов в диапазоне энергий протонов 100-40 МэВ. После выдержки в течение недели мишень нагрели до 46±2°С, в атмосфере азота извлекли облученный рубидий из оболочки и обнаружили, что 64% радиостронция остались на ее внутренней поверхности. Этот пример показывает, что при сравнительно низкой температуре (по сравнению с 275°С, как в Примере 1) сорбция радиостронция на внутренней поверхности оболочки мишени не столь эффективна.
Пример 3.
Мишень, содержащую 52 грамма металлического рубидия, облучили током протонов 50 мкА в диапазоне энергий протонов 100-40 МэВ. Суммарный заряд протонов составил 960 мкА·час. После выдержки в течение трех недель мишень поместили в печь и нагревали при 300°С в течение 3 часов. Затем охладили мишень до 80°С. В атмосфере аргона вскрыли мишень и откачали из нее металлический рубидий. Радиостронций, сорбированный на внутренней поверхности оболочки мишени, изготовленной из нержавеющей стали, извлекали, заполняя мишень 0,5 М раствором HCl и оставляя на 1 час. Затем раствор откачали из мишени и повторили процедуру смыва радиостронция с внутренней поверхности оболочки мишени. Объединили обе порции и провели дальнейшую доочистку выделенного радиостронция. Радионуклидные и стабильные примеси, такие как 75Se, 74As, железо, никель, хром, удаляли на ионообменных смолах Chelex-100, Dowex 1×8 и Dowex 50×8. Общий выход 82Sr составил 98-99%, радионуклидная чистота >99.9%.
Пример 4.
Рубидий, извлеченный из облученной мишени, содержащий 3,5% кислорода, анализировали на содержание коллоидных частиц путем измерения содержания радиостронция по высоте вертикально расположенного стеклянного контейнера (Табл.1). После этого жидкий рубидий, содержащий радиостронций на коллоидных частицах, перемешали (для выравнивания концентрации коллоидных частиц по объему) и пропустили его через пористый фильтр, изготовленный из неорганического материала оксида титана (пористые гранулы диаметром 0,2-0,4 мм) при 30°С. Достигалось практически полное (>98%) извлечение радиостронция из жидкого рубидия.
Таким образом, использование настоящего изобретения позволяет повысить эффективность получения радиостронция и упростить технологию его выделения за счет проведения сорбции радиостронция из жидкого металлического рубидия непосредственно на внутренней поверхности оболочки облученной мишени. Облученный металлический рубидий, удаленный из мишени, может быть повторно использован для наработки радиостронция. В случае облучения рубидия, циркулирующего в замкнутом контуре, заявляемый способ позволяет выделить радиостронций либо на поверхности материалов, погруженных в жидкий рубидий, либо на фильтре - пористой мембране.
| Таблица 1 | |||||||||||
| Распределение радиостронция в облученном рубидии по высоте вертикально расположенного стеклянного контейнера. | |||||||||||
| Зона | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Высота зоны контейнера, мм | 0-10 (низ) | 10-20 | 20-30 | 30-40 | 40-50 | 50-60 | 60-70 | 70-80 | 80-90 | 90-100 | 100-110 |
| Концентрация радиостронция, мкКи 82Sr/г Rb | 16.9 | 10.5 | 6.94 | 3.61 | 2.16 | 2.22 | 2.24 | 2.04 | 2.01 | 2.27 | 6.40 |
| Таблица 2 | |||||||||
| Распределение радиостронция, оставшегося после откачивания облученного рубидия, на внутренней поверхности оболочки мишени. | |||||||||
| Зона | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | Всего |
| Высота зоны мишени, мм | 0-24 | 24-35 | 35-46 | 46-56 | 56-65 | 65-74 | 74-85 | 85-115 | |
| Объем зоны, мл | 2 | 3 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 35 |
| Доля радиостронция, % | 29.5 | 26.7 | 17.1 | 6.5 | 2.7 | 4.9 | 3.8 | 5.2 | 96.4 |
| Таблица 3 | ||
| Результаты по последовательному смыванию радиостронция с поверхностей стальных оболочек мишеней (сорбция производилась в течение 3 ч). | ||
| Состав жидкости | Время обработки поверхности | Смыв радиостронция, % |
| Малая мишень (13 мл) | ||
| Бутанол | 10 мин | 71±1 |
| Метанол | 10 мин | 3±1 |
| 0,1 М HCl | 10 мин | 25±1 |
| ВСЕГО |
|
|
| Малая мишень (13 мл) | ||
| Пропанол | 10 мин | 65±2 |
| Дист. вода | 10 мин | 28±2 |
| ВСЕГО | 93±2 | |
| Малая мишень (13 мл) | ||
| 0,1 М HCl | 15 мин | >99 |
| Большая мишень (35 мл) | ||
| 0,5 М HCl | 30 мин | 92±2 |
| 0,5 М HCl | 30 мин | 7±1 |
| 0,5 М HCl | 30 мин | <0,5 |
| ВСЕГО | >99,5 | |
| Таблица 4 | |||||
| Радионуклиды, содержащиеся в облученной рубидиевой мишени и в 0,5 М растворе HCl, полученном смыванием радиостронция с внутренней поверхности оболочки мишени, рассчитанные на конец облучения. | |||||
| Радионуклидный состав, Бк/Бк 82Sr | |||||
| 83Rb | 84Rb | 86Rb | 75Se | 74As | |
| Облученная рубидиевая мишень | 1,3 | 2,4 | 1,2 | 7·10-3 | 8·10-3 |
| Раствор радиостронция | 0,014 | 0,024 | 0,014 | 2,5·10-3 | 8·10-4 |
| Коэффициент очистки | 90-100 | 3 | 10 | ||
Claims (8)
1. Способ получения радиостронция, включающий облучение мишени, содержащей металлический рубидий внутри оболочки мишени, потоком ускоренных заряженных частиц, плавление рубидия внутри оболочки мишени после ее облучения, извлечение радиостронция из жидкого рубидия сорбцией на поверхности различных материалов, контактирующих с жидким рубидием, отличающийся тем, что сорбцию производят при температуре сорбирующей поверхности 275-350°С, причем в качестве сорбирующей поверхности используют внутреннюю поверхность оболочки облученной мишени, причем после проведения сорбции рубидий из мишенной оболочки удаляют, а затем радиостронций смывают с внутренней поверхности оболочки мишени растворителями.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала оболочки рубидиевой мишени используют нержавеющую сталь, тантал, ниобий, вольфрам, молибден, никель или благородные металлы.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что радиостронций смывают с внутренней поверхности оболочки органическими спиртами, водой и/или водными растворами минеральных кислот.
4. Способ получения радиостронция, включающий облучение мишени из металлического рубидия потоком ускоренных заряженных частиц, плавление рубидия, извлечение радиостронция из жидкого рубидия сорбцией на поверхности различных материалов, контактирующих с жидким рубидием, отличающийся тем, что в качестве рабочего вещества мишени используют жидкий рубидий, который во время облучения циркулирует по замкнутому контуру с ловушкой, причем температура контура поддерживается в диапазоне 10-220°С, жидкий рубидий содержит кислород не более 3 вес.%, а извлечение радиостронция производят сорбцией на поверхности деталей ловушки, нагреваемых до 220-350°С, с последующим смыванием радиостронция с поверхности деталей ловушки растворителями.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве материала деталей ловушки используют нержавеющую сталь, тантал, ниобий, титан, цирконий, вольфрам, молибден, никель или благородные металлы.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что радиостронций смывают с поверхности деталей ловушки органическими спиртами, водой и/или водными растворами минеральных кислот.
7. Способ получения радиостронция, включающий облучение мишени из металлического рубидия потоком ускоренных заряженных частиц, плавление рубидия, извлечение радиостронция из жидкого рубидия сорбцией на поверхности различных материалов, контактирующих с жидким рубидием, отличающийся тем, что в качестве рабочего вещества мишени используют жидкий рубидий, который во время облучения циркулирует по замкнутому контуру с ловушкой, причем температура контура поддерживается в диапазоне 10-38°С, причем жидкий рубидий содержит кислород в диапазоне 0,1-4,0%, а извлечение радиостронция производят путем фильтрации с последующим смыванием радиостронция с поверхности деталей фильтрующего элемента растворителями, причем фильтрующим элементом является пористый материал, устойчивый к жидкому металлическому рубидию.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что радиостронций смывают с поверхности фильтрующего элемента органическими спиртами, водой и/или водными растворами минеральных кислот.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008111555/06A RU2356113C1 (ru) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Способ получения радиостронция (варианты) |
| EP09725274.6A EP2259269B1 (en) | 2008-03-27 | 2009-03-13 | Method for producing radiostrontium |
| PCT/RU2009/000124 WO2009120110A1 (ru) | 2008-03-27 | 2009-03-13 | Способ получения радиостронция |
| CA2719347A CA2719347C (en) | 2008-03-27 | 2009-03-13 | Method for producing radiostrontium |
| US12/919,527 US8929503B2 (en) | 2008-03-27 | 2009-03-13 | Method for producing radiostrontium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008111555/06A RU2356113C1 (ru) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Способ получения радиостронция (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2356113C1 true RU2356113C1 (ru) | 2009-05-20 |
Family
ID=41021841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008111555/06A RU2356113C1 (ru) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Способ получения радиостронция (варианты) |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8929503B2 (ru) |
| EP (1) | EP2259269B1 (ru) |
| CA (1) | CA2719347C (ru) |
| RU (1) | RU2356113C1 (ru) |
| WO (1) | WO2009120110A1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2441290C1 (ru) * | 2010-10-28 | 2012-01-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ получения радиоизотопа стронций-82 |
| RU2543051C2 (ru) * | 2013-07-12 | 2015-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Устройство для получения стронция-82 |
| RU2585004C1 (ru) * | 2015-02-20 | 2016-05-27 | Владимир Анатольевич Загрядский | Способ получения радиоизотопа стронций-82 |
| RU2598089C1 (ru) * | 2015-06-09 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" (ФГБУ "ПИЯФ") | Способ получения радионуклида стронция-82 |
| RU2639752C2 (ru) * | 2012-04-27 | 2017-12-22 | Триумф | Способы, системы и устройство для циклотронного получения технеция-99м |
| RU2785303C2 (ru) * | 2019-12-20 | 2022-12-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) | Стенд, моделирующий тепловые процессы в мишенях при наработке радиоизотопов с помощью интенсивных протонных пучков |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3834210A1 (en) * | 2018-08-07 | 2021-06-16 | Technical University of Denmark | Separation of radiometals |
| RU2770241C1 (ru) * | 2020-10-15 | 2022-04-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) | Мишенная станция |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0578050A1 (en) * | 1992-07-10 | 1994-01-12 | Ministero Dell' Universita' E Della Ricerca Scientifica E Tecnologica | A process for the production of yttrium-90 through yttrium-90 generator |
| RU2080878C1 (ru) * | 1994-11-17 | 1997-06-10 | Акционерное общество "ТЕХНОЛИГА" | Способ получения препарата на основе стронция-89 |
| RU2102808C1 (ru) * | 1996-06-04 | 1998-01-20 | Государственный научный центр РФ "Институт ядерных исследований РАН" | Способ получения радиостронция |
| RU2155398C1 (ru) * | 1999-02-23 | 2000-08-27 | РНЦ "Курчатовский институт" | Способ получения радиоизотопа стронций-89 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6456680B1 (en) * | 2000-03-29 | 2002-09-24 | Tci Incorporated | Method of strontium-89 radioisotope production |
-
2008
- 2008-03-27 RU RU2008111555/06A patent/RU2356113C1/ru active
-
2009
- 2009-03-13 WO PCT/RU2009/000124 patent/WO2009120110A1/ru not_active Ceased
- 2009-03-13 US US12/919,527 patent/US8929503B2/en active Active
- 2009-03-13 CA CA2719347A patent/CA2719347C/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-03-13 EP EP09725274.6A patent/EP2259269B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0578050A1 (en) * | 1992-07-10 | 1994-01-12 | Ministero Dell' Universita' E Della Ricerca Scientifica E Tecnologica | A process for the production of yttrium-90 through yttrium-90 generator |
| RU2080878C1 (ru) * | 1994-11-17 | 1997-06-10 | Акционерное общество "ТЕХНОЛИГА" | Способ получения препарата на основе стронция-89 |
| RU2102808C1 (ru) * | 1996-06-04 | 1998-01-20 | Государственный научный центр РФ "Институт ядерных исследований РАН" | Способ получения радиостронция |
| RU2155398C1 (ru) * | 1999-02-23 | 2000-08-27 | РНЦ "Курчатовский институт" | Способ получения радиоизотопа стронций-89 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЖУЙКОВ Б.Л. и др. Получение стронция-82 из мишени металлического рубидия на пучке протонов с энергией 100 МэВ. Радиохимия, 1994, т.36, вып.6, с.494-498. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2441290C1 (ru) * | 2010-10-28 | 2012-01-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Способ получения радиоизотопа стронций-82 |
| RU2639752C2 (ru) * | 2012-04-27 | 2017-12-22 | Триумф | Способы, системы и устройство для циклотронного получения технеция-99м |
| RU2543051C2 (ru) * | 2013-07-12 | 2015-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Устройство для получения стронция-82 |
| RU2585004C1 (ru) * | 2015-02-20 | 2016-05-27 | Владимир Анатольевич Загрядский | Способ получения радиоизотопа стронций-82 |
| RU2598089C1 (ru) * | 2015-06-09 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" (ФГБУ "ПИЯФ") | Способ получения радионуклида стронция-82 |
| RU2785303C2 (ru) * | 2019-12-20 | 2022-12-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) | Стенд, моделирующий тепловые процессы в мишенях при наработке радиоизотопов с помощью интенсивных протонных пучков |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2259269B1 (en) | 2013-06-05 |
| US8929503B2 (en) | 2015-01-06 |
| CA2719347C (en) | 2014-07-15 |
| WO2009120110A1 (ru) | 2009-10-01 |
| EP2259269A1 (en) | 2010-12-08 |
| EP2259269A4 (en) | 2011-09-21 |
| CA2719347A1 (en) | 2009-10-01 |
| US20110051873A1 (en) | 2011-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2356113C1 (ru) | Способ получения радиостронция (варианты) | |
| US20140029710A1 (en) | Production of technetium from a molybdenum metal target | |
| RU2432632C2 (ru) | СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЧИСТОГО 225Ac ПОЛУЧАЕМОГО ИЗ ОБЛУЧЕННЫХ 226Ra-МИШЕНЕЙ | |
| KR102444030B1 (ko) | 티타늄-몰리브데이트 및 그의 제조 방법 | |
| RU2756621C1 (ru) | Способ получения ас-225 из ra-226 | |
| JP2002513946A (ja) | パラジウム−１０３の生産 | |
| WO2024255114A1 (zh) | 一种188W-188Re发生器的制备方法和制备装置 | |
| CA2613212C (en) | System for production of radioisotopes having an electrolytic cell integrated with an irradiation unit | |
| JP5590527B2 (ja) | テクネチウム９９ｍジェネレータからのモリブデン回収方法 | |
| Pruszyński et al. | Formation and stability of astatide-mercury complexes | |
| RU2695635C1 (ru) | Способ получения радионуклеида лютеций-177 | |
| RU2585004C1 (ru) | Способ получения радиоизотопа стронций-82 | |
| Boldyrev et al. | A modified electrochemical procedure for isolating 177Lu radionuclide | |
| RU2476942C1 (ru) | Способ получения радионуклида рений-188 без носителя и устройство для его осуществления | |
| CN116710581A (zh) | Ra-226的回收方法、Ra-226溶液的制造方法及Ac-225溶液的制造方法 | |
| JP2025531143A (ja) | Ｉｒ合金からの高比放射能Ｐｔ同位体の製造 | |
| RU2294314C2 (ru) | Устройство для разделения радиоактивных элементов, обладающих различной способностью к образованию амальгам |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20131015 |