[go: up one dir, main page]

RU2849043C1 - Method of producing actinium-225 - Google Patents

Method of producing actinium-225

Info

Publication number
RU2849043C1
RU2849043C1 RU2025101651A RU2025101651A RU2849043C1 RU 2849043 C1 RU2849043 C1 RU 2849043C1 RU 2025101651 A RU2025101651 A RU 2025101651A RU 2025101651 A RU2025101651 A RU 2025101651A RU 2849043 C1 RU2849043 C1 RU 2849043C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
actinium
thorium
target
solution
iodate
Prior art date
Application number
RU2025101651A
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Линчевский Дмитрий Александрович
Линчевский Александр
Filing date
Publication date
Application filed by Линчевский Дмитрий Александрович, Линчевский Александр filed Critical Линчевский Дмитрий Александрович
Application granted granted Critical
Publication of RU2849043C1 publication Critical patent/RU2849043C1/en

Links

Abstract

FIELD: medical science.
SUBSTANCE: invention relates to production of radionuclides for medical purposes, particularly for producing isotopically pure actinium-225, which is used for alpha-ray therapy. In compliance with proposed method, target made up of 0.5-1.5 mm-thick plate from natural thorium metal coated by niobium-tantalum alloy is irradiated. Radiation is carried out with a stream of protons with energy of 40-60 MeV and current in range of 300-500 mcA for 1 hour to 10 days. Irradiated target is kept at 85-90 °C while stirring in an aqueous solution containing a mixture of nitric and hydrofluoric acids, until complete dissolution of thorium. Further, filtration is carried out, separating solid particles of the niobium-tantalum coating. Potassium iodate solution is added to the obtained solution for complete precipitation of thorium iodate. Thorium iodate precipitate is separated on a filter and washed with aqueous solution containing 100-120 g/l potassium iodate in 2 M nitric acid. Then filtrate and washing water are combined and solution is passed through chromatographic column filled with sorbent containing N,N,N'N'-tetra-n-octyldiglycolamide, until complete sorption of actinium. Actinium is eluted with 3-5 M hydrochloric acid.
EFFECT: high degree of radiochemical purity of the end product – actinium-225 due to reduced formation of the most harmful impurity of actinium-227 and high output of the end product to 96.5-97%.
4 cl, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к производству радионуклидов, предназначенных для медицинских целей. В частности, изобретение касается получения изотопно чистого актиния-225, который может быть использован для альфа-лучевой терапии.The invention relates to the production of radionuclides for medical purposes. Specifically, the invention concerns the production of isotopically pure actinium-225, which can be used for alpha-radiation therapy.

Известен способ получения актиния-225, включающий облучение мишеней из природного металлического тория протонами с энергией более 40 МэВ при токе в несколько десятков мкА. (R.A. Aliev et al. Isolation of medicine-applicable actinium-225 from thorium targets irradiated by medium-energy protons.// Solvent Extraction and Ion Exchange. 2014. V. 32. P. 468-477).A method for producing actinium-225 is known, which involves irradiating targets made of natural metallic thorium with protons with an energy of more than 40 MeV at a current of several tens of μA. (R.A. Aliev et al. Isolation of medicine-applicable actinium-225 from thorium targets irradiated by medium-energy protons.// Solvent Extraction and Ion Exchange. 2014. V. 32. P. 468-477).

Недостатком метода является использование металлического тория либо в виде фольги, либо в виде пластин толщиной 2,6-3,0 мм. Однако в случае использования фольги способ не обеспечивает приемлемый выход актиния из-за малой массы ториевой мишени. В случае использования пластин в них наблюдается падение энергии протонов, что в совокупности с использованием протонов в упомянутом в статье диапазоне энергий от 90 до 141 МэВ, приводит к значительному загрязнению актиния-225 актинием-227, достигающим 0,1% от активности актиния-225 при оптимальных условиях облучения. Кроме того, использование малого тока в 50 мкА требует, при прочих равных условиях, увеличения времени облучения, что также приводит к повышенному загрязнению актиния-225 актинием-227.A disadvantage of this method is the use of metallic thorium, either in the form of foil or 2.6-3.0 mm thick plates. However, foil does not provide an acceptable actinium yield due to the small mass of the thorium target. Using plates results in a decrease in proton energy, which, combined with the use of protons in the energy range of 90 to 141 MeV mentioned in the article, leads to significant contamination of actinium-225 with actinium-227, reaching 0.1% of the actinium-225 activity under optimal irradiation conditions. Furthermore, the use of a low current of 50 μA requires, all other things being equal, an increased irradiation time, which also leads to increased contamination of actinium-225 with actinium-227.

Известен способ получения актиния-225 и радия-223, включающий облучение мишеней из природного металлического тория протонами с энергией более 80 МэВ и током в несколько десятков мкА. Данный способ заключается в облучении пучком ускоренных заряженных частиц высокой интенсивности мишеней, содержащих металлический торий в виде одного или нескольких массивных монолитов толщиной 2-30 мм в герметичной оболочке, выполненной из материала, не взаимодействующего с торием и охлаждающей жидкостью при высоких тепловых и радиационных нагрузках, и последующем извлечении изотопов радия и актиния-225 из облученного тория. Материал используемой оболочки: ниобий, высоколегированная аустенитная сталь, горячекатаный молибден, непористый графит, покрытые снаружи защитным слоем из никеля. Радий-223 и другие изотопы радия возгоняют из расплава тория с добавлением металлического лантана при температуре не менее 1100°С, отделяют от ряда других возогнанных продуктов и производят очистку с помощью жидкостной экстракционной хроматографии с использованием сорбентов на основе краун-эфиров. Для выделения актиния облученный металлический торий растворяют в концентрированной азотной кислоте, проводят экстракцию тория и ряда примесей трибутилфосфатом или раствором три-н-октилфосфиноксида в неполярном органическом растворителе или раствором трибутилфосфата в неполярном органическом растворителе из кислого водного раствора с концентрацией 3-8 М по азотной кислоте. Водную фазу, содержащую актиний, упаривают досуха с добавлением концентрированной хлорной кислоты или других окислителей, затем проводят экстракционную хроматографию в 3-8 М растворе азотной кислоты с использованием сорбента с карбамоилфосфиноксидом, и вымывают актиний 3-8 М раствором азотной кислотой. (RU 2373589, 20.11.2009).A known method for producing actinium-225 and radium-223 involves irradiating natural metallic thorium targets with protons with energies exceeding 80 MeV and a current of several tens of microamps. This method involves irradiating targets containing metallic thorium in the form of one or more massive monoliths 2-30 mm thick in a sealed shell made of a material that does not interact with thorium or coolant under high thermal and radiation loads with a beam of accelerated charged particles at high intensity. The shell is then then sealed and made of a material that does not react with thorium or coolant under high thermal and radiation loads. The shell is then made of niobium, high-alloy austenitic steel, hot-rolled molybdenum, and non-porous graphite, all coated with a protective nickel layer on the outside. Radium-223 and other radium isotopes are sublimated from molten thorium with the addition of metallic lanthanum at a temperature of at least 1100°C, separated from a number of other sublimed products, and purified by liquid extraction chromatography using crown ether-based sorbents. To isolate actinium, irradiated metallic thorium is dissolved in concentrated nitric acid, and thorium and a number of impurities are extracted with tributyl phosphate or a solution of tri-n-octylphosphine oxide in a non-polar organic solvent, or with a solution of tributyl phosphate in a non-polar organic solvent from an acidic aqueous solution with a concentration of 3-8 M nitric acid. The aqueous phase containing actinium is evaporated to dryness with the addition of concentrated perchloric acid or other oxidizing agents, then extraction chromatography is carried out in a 3-8 M nitric acid solution using a carbamoylphosphine oxide sorbent, and actinium is washed out with a 3-8 M nitric acid solution. (RU 2373589, 20.11.2009).

Недостатком известного способа является использование мишеней в виде пластин толщиной от 2 до 30 мм. В этих условиях происходит заметное падение энергии протонов в мишенях, что в совокупности с использованием протонов в диапазоне энергий от 80 до 110 МэВ, приводит к сильному загрязнению актиния-225 вредоносным актинием-227, достигающим 0,1% активности актиния-225 при оптимальных условиях облучения. Кроме того, использование тока в диапазоне от 70 до 100 мкА, требует увеличения времени облучения, что в свою очередь приводит к повышенному загрязнению актиния-225 актинием-227.A disadvantage of the known method is the use of plate targets with a thickness of 2 to 30 mm. Under these conditions, proton energy in the targets drops significantly. This, combined with the use of protons in the energy range of 80 to 110 MeV, leads to severe contamination of actinium-225 with harmful actinium-227, reaching 0.1% of actinium-225 activity under optimal irradiation conditions. Furthermore, using a current in the range of 70 to 100 μA requires increased irradiation time, which in turn leads to increased contamination of actinium-225 with actinium-227.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения актиния-225, который предусматривает облучение мишени, содержащей металлический торий, заключенный в герметическую оболочку, выполненную из ниобия, потоком протонов высокой интенсивности (десятки мкА) с энергией более 40 МэВ, вскрытие оболочки, растворение извлеченного из оболочки тория в кислоте, экстракцию макроколичеств растворенного тория раствором экстрагента в неполярном растворителе и последующее извлечение актиния из водной фазы на нескольких колонках, заполненных экстракционно-хроматографическими материалами. Согласно способу, вскрытие герметической оболочки производят путем селективного растворения части или всей оболочки в водном растворе смеси фтористоводородной и азотной кислот при температуре смеси от 20°С до 120°С, и концентрациях в диапазоне от 1,4 моль/л фтористоводородной кислоты и 16 моль/л азотной кислоты до 29 моль/л фтористоводородной кислоты и 0,05 моль/л азотной кислоты. Растворение извлеченного тория производят в избытке смеси, содержащей азотную и фтористоводородную кислоту (7 моль/л азотной кислоты и 20 моль/л фтористоводородной кислоты), при температуре 50-1000°С. Далее проводят отделение макроколичеств растворенного тория методом многократной жидкостной экстракции раствором ди-2-этилгексилфосфорной кислоты в неполярном органическом растворителе. Водную фазу пропускают через колонку, заполненную сорбентом, содержащим N,N,N', N'-тетра-н-октилдигликольамид, промывают колонку раствором азотной кислоты с концентрацией 3-5 моль/л, вымывают актиний-лантанидную фракцию раствором азотной кислоты с концентрацией 0,005 - 0,05 моль/л, а образовавшийся элюат для концентрирования фракции актиния и лантанидов направляют в хроматографическую колонку, заполненную сорбентом, содержащим ди-(2-этилгексил)-фосфорную кислоту. Затем актиний и лантаниды вымывают раствором азотной кислоты с концентрацией 2-4 моль/л с последующим выделением актиния на колонке, заполненной сорбентом, содержащим октилфенил-N,N-диизобутилкарба-моилфосфиноксид. Либо для отделения макроколичеств растворенного тория и извлечения актиния проводят описанное трехстадийное хроматографическое разделение (RU 2725414, 2020).The closest in technical essence and the achieved result is the method for obtaining actinium-225, which involves irradiating a target containing metallic thorium enclosed in a hermetically sealed shell made of niobium with a high-intensity proton flux (tens of μA) with an energy of more than 40 MeV, opening the shell, dissolving the thorium extracted from the shell in acid, extracting macroquantities of dissolved thorium with an extractant solution in a non-polar solvent, and then extracting actinium from the aqueous phase on several columns filled with extraction-chromatographic materials. According to the method, the hermetic shell is opened by selectively dissolving part or all of the shell in an aqueous solution of a mixture of hydrofluoric and nitric acids at a mixture temperature of 20°C to 120°C, and concentrations in the range from 1.4 mol/L hydrofluoric acid and 16 mol/L nitric acid to 29 mol/L hydrofluoric acid and 0.05 mol/L nitric acid. The extracted thorium is dissolved in an excess of a mixture containing nitric and hydrofluoric acid (7 mol/L nitric acid and 20 mol/L hydrofluoric acid) at a temperature of 50-1000°C. Macroquantities of the dissolved thorium are then separated by multiple liquid extraction with a solution of di-2-ethylhexylphosphoric acid in a non-polar organic solvent. The aqueous phase is passed through a column filled with a sorbent containing N,N,N',N'-tetra-n-octyldiglycolamide, the column is washed with a 3-5 mol/L nitric acid solution, the actinium-lanthanide fraction is eluted with a 0.005-0.05 mol/L nitric acid solution, and the resulting eluate is directed into a chromatographic column filled with a sorbent containing di-(2-ethylhexyl)-phosphoric acid for concentration of the actinium and lanthanide fraction. Actinium and lanthanides are then eluted with a 2-4 mol/L nitric acid solution, followed by the isolation of actinium on a column filled with a sorbent containing octylphenyl-N,N-diisobutylcarbamoylphosphine oxide. Alternatively, to separate macro-quantities of dissolved thorium and extract actinium, the described three-stage chromatographic separation is carried out (RU 2725414, 2020).

Недостатком вышеописанного способа, принятого нами за прототип, является сложность и многостадийность процесса, что приводит к потерям актиния на каждой стадии процесса, обеспечивая его химический выход на уровне 90-91%. Кроме того, целевой продукт (актиний-225) имеет недостаточную изотопную чистоту.The disadvantage of the above-described method, which we adopted as a prototype, is the complexity and multi-stage nature of the process, which leads to actinium losses at each stage, while ensuring a chemical yield of 90-91%. Furthermore, the target product (actinium-225) has insufficient isotopic purity.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа получения изотопно чистого актиния-225 по упрощенной технологии с повышением выхода целевого продукта.The objective of the present invention is to develop a new method for producing isotopically pure actinium-225 using a simplified technology with an increased yield of the target product.

Поставленная задача решается описываемым способом получения актиния-225, заключающемся в следующем. Проводят облучение мишени, изготовленной в виде пластины толщиной 0,5-1,5 мм из природного металлического тория с покрытием из ниобий-танталового сплава. Облучение проводят потоком протонов с энергией 40-60 МэВ и токе в диапазоне 300-500 мкА в течение от 1 часа до 10 суток. Затем облученную мишень выдерживают при 85-90°С при перемешивании в водном растворе, содержащем смесь азотной и фтористоводородной кислот, до полного растворения тория из мишени. После чего проводят фильтрацию с отделением твердых частиц ниобий-танталового покрытия, а в полученный раствор (фильтрат) добавляют раствор йодата калия до полного осаждения йодата тория. Осадок отделяют на фильтре и промывают водным раствором, содержащим 100-120 г/л йодата калия в 2 М азотной кислоте. Фильтрат и промывные воды собирают и объединенный раствор пропускают через хроматографическую колонку, заполненную сорбентом, содержащим N,N,N',N',-тетра-н-октилдигликольамид до полной сорбции актиния с его последующим элюированием хлористоводородной кислотой.The problem is solved by the described method for producing actinium-225, which consists of irradiating a target made of a 0.5-1.5 mm thick plate of natural metallic thorium coated with a niobium-tantalum alloy. Irradiation is performed with a proton beam with an energy of 40-60 MeV and a current in the range of 300-500 μA for periods ranging from 1 hour to 10 days. The irradiated target is then maintained at 85-90°C with stirring in an aqueous solution containing a mixture of nitric and hydrofluoric acids until the thorium is completely dissolved. The target is then filtered to remove solid particles of the niobium-tantalum coating, and a solution of potassium iodate is added to the resulting solution (filtrate) until the thorium iodate is completely precipitated. The precipitate is separated on a filter and washed with an aqueous solution containing 100-120 g/L potassium iodate in 2 M nitric acid. The filtrate and washings are collected, and the combined solution is passed through a chromatography column filled with a sorbent containing N,N,N',N'-tetra-n-octyl diglycolamide until complete sorption of actinium, followed by elution with hydrochloric acid.

Предпочтительно, покрытие ториевой мишени выполнено из сплава состава (мас. %): Nb - 83,6, Та - остальное.Preferably, the coating of the thorium target is made of an alloy of the composition (wt.%): Nb - 83.6, Ta - the rest.

Предпочтительно, выдерживание облученной мишени для ее растворения, проводят в водном растворе, содержащем 8,0 моль/л азотной кислоты и 0,005 моль/л фтористоводородной кислоты.Preferably, the irradiated target is kept for dissolution in an aqueous solution containing 8.0 mol/l nitric acid and 0.005 mol/l hydrofluoric acid.

Предпочтительно, для осаждения йодата тория берут йодат калия в 10%-ом избытке от стехиометрического по реакции осаждения йодата тория.Preferably, for the precipitation of thorium iodate, potassium iodate is used in a 10% excess of the stoichiometric amount according to the thorium iodate precipitation reaction.

При проведении способа в объеме вышеуказанной совокупности признаков достигается технический результат, заключающийся в упрощении способа по сравнению с прототипом, а также в повышении выхода и степени изотопной чистоты целевого продукта.When carrying out the method in the scope of the above-mentioned set of features, a technical result is achieved, which consists in simplifying the method in comparison with the prototype, as well as in increasing the yield and degree of isotopic purity of the target product.

Заявленный способ обеспечивает соотношение накопленной активности целевого радионуклида Ас-225 к основному загрязнителю Ас-227, равное приблизительно 5⋅103, в то время, как аналогичное соотношение, достигаемое по прототипу, составляет приблизительно 8⋅102.The claimed method ensures a ratio of the accumulated activity of the target radionuclide Ac-225 to the main pollutant Ac-227 equal to approximately 5⋅10 3 , while a similar ratio achieved by the prototype is approximately 8⋅10 2 .

Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является меньшая толщина мишени по сравнению с прототипом, но не изменяющая энергию протонов и не приводящая к увеличению выхода вредной примеси Ас-227.An additional advantage of the present invention is the smaller thickness of the target compared to the prototype, but this does not change the energy of the protons and does not lead to an increase in the yield of the harmful impurity Ac-227.

Признаки, включенные в независимый пункт формулы, являются существенными и подобраны нами экспериментально.The features included in the independent claim are essential and have been selected by us experimentally.

Выход значений энергии облучения за заявленный диапазон (40÷60МэВ) приводит к значительному снижению радиохимической чистоты актиния-225, и увеличению содержания в целевом продукте примеси актиния-227.Exceeding the declared range of irradiation energy values (40÷60 MeV) leads to a significant decrease in the radiochemical purity of actinium-225 and an increase in the content of actinium-227 impurity in the target product.

Уменьшение толщины мишени менее 0,5 мм снижает выход актиния-225 при прочих равных условиях; увеличение толщины мишени более 1,5 мм смещает энергию протонов из оптимального диапазона, что приводит к увеличению содержания примеси актиния-227 в продукте.Reducing the target thickness to less than 0.5 mm reduces the actinium-225 yield, all other things being equal; increasing the target thickness to more than 1.5 mm shifts the proton energy out of the optimal range, leading to an increase in the actinium-227 impurity content in the product.

Снижение значения тока ниже 300 мкА приводит к необходимости более длительного облучения для получения заданного количества актиния-225 и непропорциональному увеличению одновременного накопления актиния-227 в мишени, т.е. к снижению изотопной чистоты целевого продукта. Превышение верхнего значения заявленного интервала тока нецелесообразно, как из-за усложнения процесса, так и из-за возможностей ускорителей, пригодных для подобных процессов.Reducing the current below 300 μA requires longer irradiation to obtain the specified amount of actinium-225 and disproportionately increases the simultaneous accumulation of actinium-227 in the target, thereby reducing the isotopic purity of the target product. Exceeding the upper limit of the stated current range is impractical, both due to the increased complexity of the process and the limitations of accelerators suitable for such processes.

Существенные признаки, характеризующие стадию облучения мишени в заявленном способе, а именно, диапазон толщины мишеней, исключающий снижение энергии протонов, использование потока протонов в указанном узком диапазоне энергий и тока в интервале 300-500 мкА, в совокупности обеспечивают неожиданный результат, заключающийся в повышении радиохимической чистоты актиния-225 по отношению к примеси актиния-227, что в 5-6 раз превышает чистоту продукта, полученного по способу-прототипу.The essential features characterizing the stage of target irradiation in the claimed method, namely, the range of target thicknesses that excludes a decrease in proton energy, the use of a proton flux in the specified narrow energy range and a current in the range of 300-500 μA, together provide an unexpected result consisting in an increase in the radiochemical purity of actinium-225 in relation to the impurity of actinium-227, which is 5-6 times higher than the purity of the product obtained by the prototype method.

Данные о количестве примеси Ас-227 в продукте, полученном при параметрах облучения, которые соответствуют средним значениям всех заявленных интервалов, но при изменении времени облучения от 1 часа до 30 суток, представлены в таблице 1.Data on the amount of Ac-227 impurity in the product obtained under irradiation parameters that correspond to the average values of all declared intervals, but with a change in irradiation time from 1 hour to 30 days, are presented in Table 1.

Как видно из таблицы 1, целевой продукт (Ас-225), полученный по заявленному способу, проведенному при средних значениях энергии и тока, находящихся внутри заявленных интервалов, характеризующих стадию облучения, содержит значительно меньшее содержание примеси Ас-227 (число «n», указанное в последнем столбце таблицы, показывает во сколько раз изотопная чистота актиния-225, полученного по заявленному способу, выше, чем по известному). При времени облучение мишени менее 1 часа снижается выход целевого продукта (актиния 225), а при облучении более 10 часов повышается содержание примеси актиния 227, что недопустимо для фармпрепаратов.As can be seen from Table 1, the target product (Ac-225), obtained by the claimed method, conducted at average energy and current values within the stated ranges characterizing the irradiation stage, contains a significantly lower content of the Ac-227 impurity (the number "n" indicated in the last column of the table indicates the number of times the isotopic purity of actinium-225 obtained by the claimed method is higher than that obtained by the known method). When the target irradiation time is less than 1 hour, the yield of the target product (actinium-225) decreases, and when irradiation lasts more than 10 hours, the content of the actinium-227 impurity increases, which is unacceptable for pharmaceuticals.

В последующих за облучением стадиях заявленного способа осуществляют растворение облученной ториевой мишени, разделение тория и актиния, выделение актиния из раствора хроматографическим способом. В отличие от прототипа, где используют экстракцию и многостадийную хроматографию с использованием разных материалов на каждой из стадий, нами предложено использовать метод осаждения для отделения тория и хроматографию для выделения актиния из раствора, что упрощает способ. Заявленная последовательность стадий с предложенными нами реагентами при заявленных параметрах процесса обеспечивает повышение выхода целевого продукта.The subsequent stages of the claimed method involve dissolving the irradiated thorium target, separating thorium and actinium, and isolating actinium from the solution by chromatography. Unlike the prototype, which utilizes extraction and multi-stage chromatography with different materials at each stage, we propose using precipitation to separate thorium and chromatography to isolate actinium from the solution, simplifying the method. The claimed sequence of stages, using our proposed reagents and the stated process parameters, ensures an increased yield of the target product.

В результате многочисленных экспериментов, мы подобрали наиболее эффективное вещество для полного осаждения тория из смеси азотной и фтористоводородной кислот, обеспечивающее минимальное соосаждение актиния. Нами было установлено, что из ряда веществ, которые теоретически можно использовать для осаждения тория из смеси азотной и фтористоводородной кислот, единственным эффективным осадителем является йодат калия.As a result of numerous experiments, we selected the most effective substance for the complete precipitation of thorium from a mixture of nitric and hydrofluoric acids, ensuring minimal coprecipitation of actinium. We found that of a number of substances that could theoretically be used for the precipitation of thorium from a mixture of nitric and hydrofluoric acids, potassium iodate is the only effective precipitant.

Условия на стадии осаждения тория подобраны экспериментально с учетом минимизации степени соосаждения актиния с торием. При заявленных условиях осаждения потери целевого продукта не превышают 3%, что обеспечивает выход целевого продукта на уровне 96,5-97%, в то время, как в прототипе, выход продукта составляет 91-92%).Conditions for the thorium precipitation stage were selected experimentally to minimize the degree of actinium-thorium coprecipitation. Under the stated precipitation conditions, target product losses do not exceed 3%, ensuring a target product yield of 96.5-97%, compared to 91-92% in the prototype.

Возможность осуществления заявленного технического решения подтверждается конкретными примерами.The feasibility of implementing the stated technical solution is confirmed by specific examples.

Пример 1Example 1

Мишень, изготовленную из природного металла тория с покрытием из ниобий-танталового сплава, имеющую толщину 0,5 мм, размещают и закрепляют в соответствующем оборудовании и облучают протонным пучком с энергией 40 МэВ при токе 300 мкА в течение 10 суток. После облучения измеряют активность мишени. Измерения показали, что активность примеси актиния-227 в мишене составила 0,023%) относительно активности актиния-225. Облученную мишень помещают емкость, заполненную водным раствором, содержащим 8 моль/л азотной кислоты и 0,005 моль/л фтористоводородной кислоты, имеющим температуру 85°С и выдерживают при перемешивании в течение 2 часов, поддерживая температуру на уровне 85-90°С. При указанных условиях наблюдается полное растворение тория из мишени, в то время как материал покрытия (сплав) не растворяется, оставаясь в растворе в виде твердых частиц. Далее проводят разделение фаз фильтрацией. Полученный раствор переливают в следующую емкость, куда подают заранее приготовленный раствор KIO3 с концентрацией 100 г/л в количестве, что соответствует 10%-ному избытку стехиометрического количества, необходимого для полного осаждения из раствора йодата тория, смесь перемешивают в течение 1 часа. Образовавшуюся суспензию подают на фильтрацию. Полученный осадок белого цвета, представляющий собой йодат тория с небольшим содержанием примесей, промывают на фильтре водным раствором состава: 100 г/л KIO3+2 моль/л HNO3.A 0.5 mm thick target made of natural thorium metal coated with a niobium-tantalum alloy is placed and secured in the appropriate equipment and irradiated with a 40 MeV proton beam at a current of 300 μA for 10 days. After irradiation, the target's activity is measured. Measurements showed that the activity of the actinium-227 impurity in the target was 0.023%) relative to the activity of actinium-225. The irradiated target is placed in a container filled with an aqueous solution containing 8 mol/L nitric acid and 0.005 mol/L hydrofluoric acid at a temperature of 85°C and maintained with stirring for 2 hours, maintaining the temperature at 85-90°C. Under these conditions, complete dissolution of thorium from the target is observed, while the coating material (alloy) does not dissolve, remaining in the solution as solid particles. The phases are then separated by filtration. The resulting solution is poured into the next container, into which a pre-prepared KIO3 solution with a concentration of 100 g/L is added in an amount corresponding to a 10% excess of the stoichiometric amount required for complete precipitation of thorium iodate from the solution. The mixture is stirred for 1 hour. The resulting suspension is filtered. The resulting white precipitate, consisting of thorium iodate with a small content of impurities, is washed on a filter with an aqueous solution of the following composition: 100 g/L KIO3 + 2 mol/L HNO3 .

В полученном фильтрате, промывных водах и осадке контролируют активность соответствующих изотопов (Ас 225 и Ас 227). Проведенные контрольные измерения активности показали следующее. Содержание Ас 225 составляет в фильтрате 90,2% от измеренного ранее соответствующего значения в облученной мишене, в промывных водах - 6,9% от значения в облученной мишене. Измерения показали, что в осадке содержание актиния находится на уровне 2,4% от содержания актиния в облученной мишене. Таким образом, выход актиния в данном примере равен 97,1 мас. %. То есть, потери в целом составляют не более 3%.The activity of the corresponding isotopes (Ac-225 and Ac-227) is monitored in the resulting filtrate, wash water, and sediment. Control activity measurements revealed the following. The Ac-225 content in the filtrate is 90.2% of the previously measured corresponding value in the irradiated target, while in the wash water it is 6.9% of the value in the irradiated target. Measurements showed that the actinium content in the sediment is 2.4% of the actinium content in the irradiated target. Thus, the actinium yield in this example is 97.1 wt.%. This means that overall losses amount to no more than 3%.

Далее фильтрат и промывные воды, содержащие суммарно 97,1 мас. % от общего количества актиния, полученного при облучении мишени, объединяют и пропускают через хроматографическую колонку, загруженную материалом, селективным к актинию - N,N,N',N'-тетра-н-октилдигликольамидом. После полной сорбции актиния колонку элюируют раствором 5 М хлористоводородной кислоты. Собранный элюат является целевым продуктом, содержащим изотопночистый актиний 225, пригодный для использования в альфа-лучевой терапии.The filtrate and washings, containing a total of 97.1% by weight of the total amount of actinium obtained during target irradiation, are then combined and passed through a chromatography column loaded with an actinium-selective material—N,N,N',N'-tetra-n-octyl diglycolamide. After complete sorption of actinium, the column is eluted with a 5 M hydrochloric acid solution. The collected eluate is the target product, containing isotopically pure actinium 225, suitable for use in alpha-radiation therapy.

Осадок йодата тория может быть направлен на переработку.The thorium iodate precipitate can be sent for processing.

Пример 2Example 2

Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но с использованием более крупной ториевой мишени и при более высоких параметрах облучения мишени.The process is carried out similarly to example 1, but using a larger thorium target and at higher target irradiation parameters.

Толщина мишени из натурального металлического тория составляет 1,5 мм. Мишень облучается пучком протонов с энергией 60 МэВ при токе 500 мкА в течение 2 часов. После облучения мишени активность актиния-227 составляет 0,020% от активности актиния-225.The thickness of the natural metallic thorium target is 1.5 mm. The target is irradiated with a 60 MeV proton beam at a current of 500 μA for 2 hours. After irradiation, the activity of actinium-227 is 0.020% of that of actinium-225.

Далее процесс проводят, как в примере 1, т.е. осуществляют растворение облученной мишени, осаждение йодата тория из образовавшегося раствора, отделение осадка от раствора фильтрованием, промывку осадка, объединение фильтрата и промывных вод, извлечение актиния из жидкой фазы на хроматографическом материале N,N,N',N'-тетра-н-октилдигликольамиде в цикле: сорбция-элюирование раствором 3 М HCl.The process is then carried out as in example 1, i.e. the irradiated target is dissolved, thorium iodate is precipitated from the resulting solution, the precipitate is separated from the solution by filtration, the precipitate is washed, the filtrate and wash waters are combined, and actinium is extracted from the liquid phase on the chromatographic material N,N,N',N'-tetra-n-octyldiglycolamide in a cycle: sorption-elution with a 3 M HCl solution.

При необходимости элюат может быть дополнительно подвергнут упариванию с получением продукта в виде твердой соли.If necessary, the eluate can be further evaporated to obtain the product in the form of a solid salt.

На всех стадиях процесса осуществляют контроль радиоактивности жидких и твердых фаз.At all stages of the process, the radioactivity of liquid and solid phases is monitored.

Результаты анализов продуктов на различных стадиях процесса показали следующее.The results of product analysis at various stages of the process showed the following.

Содержание Ас 225 в фильтрате от измеренного ранее соответствующего значения в облученной мишене Ас 225 составляет в среднем 89,5-90,0%, в промывных водах 6,9-7,0% от значения в облученной мишене. Измерения показали, что в осадке содержание актиния находится на уровне 2,0 - 2,4% от содержания актиния в облученной мишене. Таким образом, выход актиния 225 в целевом продукте находится на уровне 97 мас. %. То есть, потери в целом не превышают 3%.The Ac-225 content in the filtrate, relative to the previously measured corresponding value in the irradiated Ac-225 target, averages 89.5-90.0%, while in the wash water, it is 6.9-7.0% of the value in the irradiated target. Measurements showed that the actinium content in the sediment is 2.0-2.4% of the actinium content in the irradiated target. Thus, the yield of actinium-225 in the target product is 97 wt.%. This means that losses overall do not exceed 3%.

Таким образом, можно сделать вывод, что предложенное техническое решение является более простым по сравнению с прототипом и обеспечивает повышение степени радиохимической чистоты целевого продукта - актиния-225 за счет снижения образования наиболее вредной примеси актиния-227 с повышением выхода целевого продукта до 96,5-97%.Thus, it can be concluded that the proposed technical solution is simpler compared to the prototype and provides an increase in the degree of radiochemical purity of the target product - actinium-225 by reducing the formation of the most harmful impurity actinium-227 with an increase in the yield of the target product to 96.5-97%.

Claims (4)

1. Способ получения актиния-225, включающий облучение мишени, изготовленной из металлического тория, потоком протонов, растворение облученной мишени в водном растворе кислоты, отделение тория, хроматографическое выделение актиния, отличающийся тем, что для облучения используют мишень, изготовленную из природного металлического тория с покрытием из ниобий-танталового сплава в виде пластины толщиной 0,5-1,5 мм, облучение осуществляют потоком протонов с энергией 40-60 МэВ и током в диапазоне 300-500 мкА в течение от 1 часа до 10 суток, после чего облученную мишень выдерживают при 85-90°С при перемешивании в водном растворе, содержащем смесь азотной и фтористоводородной кислот, до полного растворения тория из мишени, далее проводят фильтрацию с отделением твердых частиц ниобий-танталового покрытия, в полученный раствор добавляют раствор йодата калия до полного осаждения из раствора йодата тория, производят разделение фаз фильтрованием, выделенный осадок промывают водным раствором, содержащим 100-120 г/л йодата калия в 2 М азотной кислоте, фильтрат и промывные воды собирают и объединенный раствор пропускают через хроматографическую колонку, заполненную сорбентом, содержащим N,N,N',N'-тетра-н-октилдигликольамид, до полной сорбции актиния, после чего проводят элюирование актиния с колонки раствором 3-5 М хлористоводородной кислоты.1. A method for producing actinium-225, comprising irradiating a target made of metallic thorium with a proton flux, dissolving the irradiated target in an aqueous acid solution, separating thorium, and chromatographically isolating actinium, characterized in that a target made of natural metallic thorium with a niobium-tantalum alloy coating in the form of a plate 0.5-1.5 mm thick is used for irradiation, irradiation is carried out with a proton flux with an energy of 40-60 MeV and a current in the range of 300-500 μA for 1 hour to 10 days, after which the irradiated target is kept at 85-90°C with stirring in an aqueous solution containing a mixture of nitric and hydrofluoric acids until thorium is completely dissolved from the target, then filtration is carried out with the separation of solid particles of the niobium-tantalum coating, and niobium-tantalum coating is added to the resulting solution. potassium iodate solution until complete precipitation from the thorium iodate solution, the phases are separated by filtration, the separated precipitate is washed with an aqueous solution containing 100-120 g/l potassium iodate in 2 M nitric acid, the filtrate and washings are collected and the combined solution is passed through a chromatographic column filled with a sorbent containing N,N,N',N'-tetra-n-octyl diglycolamide until complete sorption of actinium, after which actinium is eluted from the column with a solution of 3-5 M hydrochloric acid. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что покрытие ториевой мишени выполнено из сплава состава, мас.%: Nb - 83,6, Та - остальное.2. The method according to paragraph 1, characterized in that the coating of the thorium target is made of an alloy of the composition, wt.%: Nb - 83.6, Ta - the rest. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выдерживание облученной мишени при 85-90°С проводят в водном растворе, содержащем 8,0 моль/л азотной кислоты и 0,005 моль/л фтористоводородной кислоты.3. The method according to claim 1, characterized in that the irradiated target is maintained at 85-90°C in an aqueous solution containing 8.0 mol/l nitric acid and 0.005 mol/l hydrofluoric acid. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для осаждения йодата тория берут йодат калия в 10%-ном избытке от стехиометрического по реакции осаждения йодата тория.4. The method according to paragraph 1, characterized in that for the precipitation of thorium iodate, potassium iodate is taken in a 10% excess of the stoichiometric amount according to the reaction of precipitation of thorium iodate.
RU2025101651A 2025-01-28 Method of producing actinium-225 RU2849043C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2849043C1 true RU2849043C1 (en) 2025-10-22

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2260217C2 (en) * 1999-11-30 2005-09-10 Скотт ШЕНТЕР Method for production of the actinium-225 and its daughter elements
RU2373589C1 (en) * 2008-09-23 2009-11-20 Институт ядерных исследований РАН Method of producing actinium-225 and radium isotopes and target for realising said method (versions)
RU2666343C1 (en) * 2017-06-06 2018-09-07 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Method for obtaining actinium-225
US20200082956A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-12 Uchicago Argonne, Llc. Sytem and method for collecting and isolating radiosotopes
RU2725414C1 (en) * 2019-12-12 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН) Method of producing actinium-225
WO2022014555A1 (en) * 2020-07-17 2022-01-20 日本メジフィジックス株式会社 Method for producing 225ac solution
RU2781190C1 (en) * 2021-12-29 2022-10-07 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Method for obtaining actinium-225

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2260217C2 (en) * 1999-11-30 2005-09-10 Скотт ШЕНТЕР Method for production of the actinium-225 and its daughter elements
RU2373589C1 (en) * 2008-09-23 2009-11-20 Институт ядерных исследований РАН Method of producing actinium-225 and radium isotopes and target for realising said method (versions)
RU2666343C1 (en) * 2017-06-06 2018-09-07 Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" Method for obtaining actinium-225
US20200082956A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-12 Uchicago Argonne, Llc. Sytem and method for collecting and isolating radiosotopes
RU2725414C1 (en) * 2019-12-12 2020-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН) Method of producing actinium-225
WO2022014555A1 (en) * 2020-07-17 2022-01-20 日本メジフィジックス株式会社 Method for producing 225ac solution
RU2781190C1 (en) * 2021-12-29 2022-10-07 Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" Method for obtaining actinium-225

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R. A. Aliev, S. и др. Isolation of Medicine-Applicable Actinium-225 from Thorium Targets Irradiated by Medium-Energy Protons, Solvent Extraction and Ion Exchange, 32: 5, 468-477, DOI: 10.1080/07366299.2014.896582. Москвин Л.Н. и др. Выделение актиния и радия из ториевой мишени, облученной протонами с энергией 660 МэВ., Атомная энергия, т.24, 1986, с.383-384. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2432632C2 (en) METHOD OF EXTRACTING PURE 225Ac OBTAINED FROM IRRADIATED 226Ra TARGETS
US9058908B2 (en) Method for producing actinium-225 and isotopes of radium and target for implementing same
ES2504522T3 (en) Method for radio purification from different sources
US4701308A (en) Process for the recovery of molybdenum-99 from an irradiated uranium alloy target
RU2745524C2 (en) Method of production of fraction of iodine radioisotopes, particularly i-131
EP3401283A1 (en) Method for the manufacture of highly purified 68ge material for radiopharmaceutical purposes
Aardaneh et al. Ga2O for target, solvent extraction for radiochemical separation and SnO2for the preparation of a68Ge/68Ga generator
RU2849043C1 (en) Method of producing actinium-225
US6951634B2 (en) Process for recovery of daughter isotopes from a source material
Sadeghi et al. Study of the cyclotron production of 172 Lu: an excellent radiotracer
JP2024538720A (en) Lu-177 radiochemistry systems and methods
Rietz et al. Determination of gold and platinum in biological materials by radiochemical neutron activation analysis using electrolytic separation of gold
US4248730A (en) Evaporation-based Ge/68 Ga Separation
US5966583A (en) Recovery of strontium activity from a strontium-82/rubidium-82 generator
Chakravarty et al. An electro-amalgamation approach to produce 175Yb suitable for radiopharmaceutical applications
EP4244874B1 (en) A method for the generation of scandium-44
Iwata et al. Chromatographic purification of no-carrier-added magnesium-28 for biological studies
Naidoo et al. Cyclotron production of 67Ga (III) with a tandem natGe− natZn target
Qaim et al. Production of longer-lived positron emitters 73Se, 82mRb and 124I
Boldyrev et al. Possibility of obtaining high-activity 177Lu in the IR-8 research reactor
Aardaneh et al. Radiochemical separation of 109 Cd from a silver target
Motojima et al. Preliminary study on sublimation separation of 99Mo from neutron-irradiated UO2
RU2154318C1 (en) Method for extracting molybdenum from uranium base metal fuel
Akatsu et al. Extraction chromatography in the DHDECMP (XAD-4)-HNO 3 system
Boldyrev et al. A modified electrochemical procedure for isolating 177Lu radionuclide