Установка для напрацювання ізотопів

1. Установка для напрацювання ізотопів, яка містить прискорювач електронів та послідовно розташовані уздовж осі його електронопроводу охолоджуваний обертовий конвертер гальмівного випромінювання і охолоджувану мішень у вигляді дисперсного матеріалу у корпусі, що має осьову відносно осі електронопроводу симетрію, яка відрізняється тим, що мішень виконана у вигляді кулеподібних частинок радіусом, що визначається з умови Rм £ 3 ´ рм,max ´ Vм / Р м , 2 (19) 1 3 20879 4 щена охолоджувана водою нерухома мішень у (2) Rк £ 3 ´ рк ,max ´ Vк / Рк вигляді суцільного тіла або розташованого у суде Рк - потужність випромінювання, що виділяцільній капсулі дрібнодисперсного матеріалу, приється у конвертері; Vк - об'єм конвертера; рк,mах чому тіло або капсула мають вістову симетрію, а їх максимальна потужність, що відводиться з одиниці вісь співпадає із віссю електронопроводу площі поверхні конвертера, причому корпус конве[N.P.Dikiy, A.N.Do vbnya, V.L.Uvaro v. The fundamenртера виконаний перфорованим. Крім того, конвеtals of Tc-99m production cycle at electron acceleraртер може бути виконаний з матеріалу, що містить tor. ВАНТ. Сер.: ЯФИ (42), 2005, №2, 3, стр.168ізотоп-мішень. Крім того, конвертер і/або мішень 171] [2]. Установка обрана як прототип. можуть бути виконані складеними, причому кожна У цій установці мішень віддалена від конверчастина може бути виконана з матеріалу, що містера на деяку відстань для створення між ними тить свій ізотоп-мішень. шару води, завдяки якому поглинається та відвоЗастосування прискорювача електронів і кондиться потужність частини потоку електронів, що вертера гальмівного випромінювання створюють пройшла крізь конвертер. Оскільки потік гальмівумови генерації потоку гальмівних фотонів, під ного випромінювання, який виходить з конвертера, дією яких на ізотопах-мішенях відбуваються фотомає кутову розбіжність, то при віддаленні мішені ядерні реакції, що забезпечує підвищення виходу від конвертера частина випромінювання не потрапридатного продукту. пляє у мішень, що обумовлює зниження виходу Виконання конвертера гальмівного випроміпридатної продукції. нювання обертовим з охолоджуванням створює Виконання конвертера у вигляді обертового умови здобування потоку гальмівних фотонів з суцільного диску обумовлює необхідність збільвисокою щільністю, що забезпечує підвищення шення його радіусу (для збільшення площі конвервиходу придатного продукту. тера) пропорційно щільності струму п учка електВиконання мішені охолоджуваною дозволяє її ронів, оскільки потужність, яка відводиться водою розташовувати у потоці гальмівних фотонів та з одиниці площі конвертера, обмежена величиною електронів великої щільності (безпосередньо за рм,mах»50Вт/см 2. Це обумовлює значні витрати маконвертером), що забезпечує підвищення виходу теріалу конвертера. Для нього також необхідний придатного продукту. додатковий радіаційний захист великого розміру. Виконання мішені у вигляді частинок обумовВибір у відомих установках для виготовлення лює підвищення швидкості їх розчинення при раконвертеру матеріалу лише за ознакою достатньо діохімічній обробці опроміненої мішені, тобто сковеликого атомного номеру Z обумовлює накопирочує термін обробки, що, з урахуванням розпаду чення у конвертері набору радіонуклідів, які не є радіонуклідів, забезпечує підвищення виходу прикорисний ізотопний продукт (тобто радіоактивні датної продукції. відходи), що потребує додаткових заходів щодо Застосування корпусу мішені у вигляді тіла, безпечного поводження (захист, транспортування, що має вістову симетрію відносно осі електроноппоховання тощо). роводу, визначає умову оптимального розташуКуто ва розбіжність потоку гальмівних фотонів вання мішені у потоці гальмівного випромінювання обумовлює нерівномірність розподілу питомої акз максимальною щільністю, що забезпечує підвитивності, а саме знижує вихід корисного ізотопного щення виходу придатного продукту. продукту у задній відносно пучку частині мішені. Виконання мішені у вигляді кулеподібних часВ основу корисної моделі поставлено завдантинок радіусом, що визначається з умови (1), відня - створити таку установку для напрацювання повідає найбільш ефективному відводу від мішені ізотопів, яка у порівнянні із установкою, обраною поглиненої потужності випромінювання, умову як прототип, дозволяла підвищити вихід придатної його максимальної концентрації, що забезпечує продукції, а також розширити її номенклатуру. високу щільність випромінювання і відповідне підПоставлене завдання вирішується в установці, вищення виходу ізотопного продукту. яка містить прискорювач електронів та послідовно Виконання корпусу мішені перфорованим з розташовані уздовж осі його електронопроводу можливістю обертання навколо своєї осі сприяє охолоджуваний обертовий конвертер гальмівного доступ у охолоджуючої води безпосередньо до випромінювання і охолоджувану мішень у вигляді кулеподібних частинок мішені і зростанню їх швиддисперсного матеріалу у корпусі, що має осьову кості відносно води, що складає умови для інтенвідносно осі електронопроводу симетрію. Згідно з сифікації відводу від частинок поглиненої потужкорисною моделлю мішень виконана у вигляді ності випромінювання, тобто надає можливість кулеподібних частинок радіусом, що визначається додаткового підвищення щільності потоку випроз умови мінювання на мішені і, як наслідок, підвищення (1) Rм £ 3 ´ рм,max ´ Vм / Р м виходу придатного продукту. Виконання конвертера у вигляді кулеподібних де Рм - потужність випромінювання, що видічастинок радіусом, що визначається з умови (2), ляється у мішені; Vм - об'єм мішені; рм,mах - максисприяє найбільш ефективному відводу від конвермальна потужність, що відводиться з одиниці плотера потужності поглиненої у ньому частини пучку щі поверхні мішені, причому корпус мішені електронів, тобто умову максимальної концентравиконаний перфорованим і з можливістю обертанції пучку, що забезпечує високу щільність гальмівня навколо своєї осі. Для досягнення більш висоного випромінювання на мішені і відповідне підвикого результату конвертер виконаний у вигляді щення виходу з неї ізотопної продукції. розміщених у корпусі кулеподібних частинок радіуВиконання корпусу конвертера перфорованим сом, що визначається з умови 5 20879 6 сприяє доступу охолоджуючої води безпосередньо 5 у вигляді кулеподібних частинок 8, їх розміщення до частинок конвертера, що складає умови для у перфорованому корпусі 9 і обертання у воді 3 підвищення відводу від них поглинутої потужності забезпечує інтенсивний тепловідвід від мішені 5 випромінювання, тобто можливість додаткової поглиненої енергії випромінювання, що виходить з концентрації потоку електронів на конвертері, і як конвертера 4. Завдяки цьому можливо розташунаслідок, підвищення щільності потоку гальмівного вання мішені 5 безпосередньо поряд з конвертевипромінювання, що виходить з конвертера і пором 4, що підвищує щільність потоку високоенертрапляє на мішень, а значить забезпечує підвигетичних фо тонів, які потрапляють у мішень 5, і, як щення виходу придатного ізотопного продукту. слід, підвищується вихід придатного ізотопного Виконання конвертера з матеріалу, що містить продукту. Як показали дослідження, вихід ізотопу ізотоп-мішень, забезпечує умови додаткового наСu-67 складає приблизно 200 mCi за добу, при працювання ізотопів у конвертері (крім мішені), струмі пучка 200 mA і мішені з цинку природного тобто підвищує ви хід придатного ізотопного проскладу, і до 1000 mCi за добу при використанні дукту. мішені з цинку, збагаченого на ізотоп-мішень Виконання конвертера і/або мішені складениZn-68. ми з матеріалів, що містять різні ізотопи-мішені, Приклад 2 забезпечує можливість максимального викорисКонвертер 4 (Фіг.2) виконаний у вигляді розмітання потоку гальмівного випромінювання для щених у корпусі 12 кулеподібних частинок 11 радінапрацювання водночас придатного ізотопного усом, що визначається з умови (2). Далі підготовка продукту різної номенклатури, тобто підвищує її до роботи установки та її робота здійснюються вихід. також, як і у прикладі 1. Завдяки пропонованій На Фіг.1 зображена схема пропонованої устаконструкції установки забезпечується підвищення новки, у якій мішень виконана з перфорованого щільності і величини струму електронів, що може корпусу з розміщеними у ньому кулеподібними витримувати конвертер 4, і, як наслідок, підвищенчастинками; ня величини та щільності потоку високоенергетична Фіг.2 зображена схема пропонованої устаних фотонів, що потрапляють у мішень 5, і відповіновки, у якій конвертер і мішень виконані у вигляді дне збільшення виходу придатного ізотопного перфорованих корпусів з розмішеними у них кулепродукту. Як показали дослідження, вихід ізотопподібними частинками; ного продукту зростає лінійно з підвищенням на Фіг.3 зображена схема пропонованої устаструму п учку електронів, а питома активність новки, у якій конвертер і мішень виконані складолінійно відносно його щільності. вими з матеріалів, що містять різні ізотопи-мішені. Приклад 3 Установка для напрацювання ізотопів містить Конвертер 4 виконують з матеріалу, який місприскорювач 1 електронів та послідовно розташотить ізотоп-мішень, наприклад природний Іr, до вані уздовж осі 2 його електронопроводу охолоскладу якого входить ізотоп-мішень Іr-193 (вміст джуваний водою 3 обертовий конвертер 4 гальмі62,7%). Через великий атомний номер (Z=77) іривного випромінювання та мішень 5, розміщені у дій є ефективний матеріал для генерації гальмівкорпусі 6 з вхідним вікном 7 для проходження пучного випромінювання порівняно із традиційно вика електронів до конвертера 4. Мішень 5 виконана користовуваними танталом (Z=73) або (Фіг.2) у вигляді кулеподібних частинок 8, які розвольфрамом (Z=74). Під дією високоенергетичних міщені у перфорованому корпусі 9, що може оберфотонів, які генеруються у іридії при взаємодії з татися біля своєї осі 10. Конвертер 4 може бути прискореними електронами, відбувається реакція виконано суцільним (Фіг.1) або у вигляді кулеподі193Ir(g, n)192Ir, в якій напрацьовується радіонуклід бних частинок 11, які розміщені у перфорованому Іr-192. Як показали дослідження, за добу при корпусі 12 (Фіг.2). Корпуси конвертера 4 і/або міструмі пучка 200 mА у конвертері можна напрацюшені 5 можуть бути виконані складеними (Фіг.3) та вати понад 1000 mCi ізотопу Іr-192 (додатково, містити один або декілька різних ізотопів-мішеней. наприклад, до ізотопу Сu-67, який водночас наПриклад 1 працьовується у мішені). Мішень 5 (Фіг.1) виконана з цинку у вигляді куПриклад 4 леподібних часток 8, радіусом, що визначається з Конвертер 4 та мішень 5 (Фіг.3) виконують умови (1), які розміщені у перфорованому корпусі складеними з матеріалів, що містять різні ізотопи9. Мішень 5 розміщують уздовж осі 2 електронопмішені. Наприклад, до складу мішені 5 поряд ізороводу прискорювача 1 у корпусі 6, вмикають притопом-мішенню Zn-68 додано ізотоп-мішень Ni-58, стрій обертання (на кресленні не показаний) мішеу якому під дією високоенергетичних фотонів відні навколо її осі 10, пропускають крізь корпус 6 буваються реакції 58Ni(g, p)57Co та 58Ni(g, воду 3, яка проходить крізь отвори у корпусі 9 міn)57Ni®57Co і напрацьовується радіонуклід Сошені і обмиває кулеподібні частинки 8, вмикають 57. Дослідження показали, що ви хід ізотопу Со-57 пристрій обертання (на кресленні не показаний) за добу при струмі пучка 200 mА складає 5 Сі (доконвертера 4 навколо його осі і вмикають прискодатково до Сu-67, який напрацьовується у іншій рювач 1. Потік електронів, що виходить з прискочастині мішені та Іr-192, що напрацьовується у рювача 1 з енергією вище порога фотоядерної конвертері). реакції 68Zn(g, p)67Cu (9,99МеВ), потрапляє на Таким чином, пропонована установка для наконвертер 4, внаслідок чого з останнього уздовж працювання ізотопів дозволяє, у порівнянні із усосі 2 електронопроводу виходить потік високоенетановкою обраною як прототип, підвищити вихід ргетичних фотонів, що має кутову розбіжність, а придатної продукції, а також розширити номенклатакож частина пучку електронів. Виконання мішені туру ізотопного продукту. 7 Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 20879 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601