Установка для напрацювання ізотопу молібден-99 (варіанти)

1 Установка для напрацювання ізотопу молібден-99, яка містить прискорювач електронів та послідовно розташовані вздовж осі його електронопроводу охолоджуваний конвертер гальмівного випромінювання та охолоджувану середовищем, яке відбиває нейтрони, мішень у вигляді посудини, яка являє собою тіло з осьовою симетрією, з насиченим розчином природного молібдену у водному розчині гідроокису натрію, яка відрізняється тим, що посудина мішені виконана у вигляді двох камер, осі яких СПІВВІСНІ осі електронопроводу, причому корпус камери, найближчої до прискорювача з боку останнього, має стаканоподібну заглибину, на днищі якої поставлений конвертер, товщина шару розчину у цій камері, у напрямку від поверхні конвертера, яка повернена до розчину, не менш довжини сповільнення нейтронів у цьому розчині, а форма основи корпусу другої камери, з боку прискорюва ча, відповідає формі паралельної проекції конвертера уздовж згаданої осі на цю основу 2 Установка за п 1, яка відрізняється тим, що камери посудини виконані роздільними 3 Установка для напрацювання ізотопу молібден99, яка містить прискорювач електронів та послідовно розташовані вздовж осі його електронопроводу охолоджуваний конвертер гальмівного випромінювання та охолоджувану середовищем, яке відбиває нейтрони, мішень у вигляді посудини, яка являє собою тіло з осьовою симетрією, з насиченим розчином молібдену у водному розчині гідроокису натрію, яка відрізняється тим, що посудина мішені виконана у вигляді двох розділених камер, осі яких СПІВВІСНІ осі електронопроводу, камера, найближча до прискорювача, заповнена розчином ізотопу молібден-98, корпус цієї камери, з боку прискорювача, має стаканоподібну заглибину, на днищі якої поставлений конвертер, товщина шару розчину молібден-98 у напрямку від поверхні конвертера, яка повернена до розчину, не менш довжини сповільнення нейтронів у цьому розчині, а друга камера посудини заповнена насиченим розчином ізотопу молібден-100, форма основи корпусу другої камери, з боку прискорювача, відповідає формі паралельної проекції конвертера уздовж згаданої осі на цю основу 00 со (О Винахід належить до області ядерної технологи та може бути використаний на прискорювачах заряджених частинок, переважно електронів, для виробництва радіоактивного ізотопу молібден-99, який є материнське ядро ізотопу технецій-99т, що широко застосовують у медицині Відома установка для напрацювання ізотопу молібден-99, яка містить прискорювач електронів та послідовно розташовані уздовж осі його електронопроводу охолоджуваний конвертер гальмівного випромінювання і мішень, яка уявляє собою тіло із осьовою симетрією, що містить молібден (R G Bennett at al A system of 99mTc production based on distributed electron accelerators and thermal separation Nuclear Technol v 126, Apr 1999, P 1 0 2 120) [1] У цій установці мішень уявляє собою ци ліндричне тверде тіло з ізотопу молібден-100 Напрацювання ізотопу молібден-99 відбувається завдяки потоку Фотонів, ЯКИЙ ВИХОДИТЬ З конвертера у напрямку уздовж осі електронопроводу, що ІНІЦІЮЄ у мішені реакцію 100Mo(j n)99Mo Через те, що об'єм (ВІДПОВІДНО І площа поверхні) мішені мала, утруднений ВІДВІД тепла, який виділяється у ній у процесі опромінення пучком електронів (поглинена потужність = 10кВт) Це викликає перегрівання мішені, передчасний вихід її з ладу, що обумовлює низький вихід придатної продукції - ізотопу молібден-99 Крім того, через те, що мішень виконана з ізотопу молібден-100, для напрацювання ізотопу молібден-99 не використовується потік нейтронів, який виходить з конвертера, який може додатково напрацьовувати ізотоп 46382 молібден-99 за реакцією Mo(n, j) Mo, що обумовлює низький вихід придатної продукції Відома установка для напрацювання ізотопу молібден-99, яка містить прискорювач електронів та послідовно розташовані уздовж осі його єлєктронопроводу охолоджуваний конвертер гальмівного випромінювання та охолоджувану середовищем, яке відбиває нейтрони, мішень у вигляді посудини, яка уявляє собою тіло з осьовою симетрією, з насиченим розчином природного молібдену у водному розчині гідроокису натрію (N P Dikiv et al On production efficiency of Medical & Biophysical isotopes using electron accelerator Вопросы атомной науки и техники Сер ЯФИ (34), 1999, № 3, С 91 - 92) [2] У цій установці мішень віддалена від конвертера, на деяку відстань, причому посудина мішені виконана у вигляді циліндра, вісь якого розташована у вертикальній площині та перпендикулярна осі електронопроводу прискорювача Через те, що природний молібден поряд з ізотопом молібден-100 містить також ізотоп молібден98, з'являється можливість використовувати для напрацювання ізотопу молібден-99 потік нейтронів за реакцією 98Ho(n, j) 99 Mo Застосування замість мішені з твердого тіла мішені у вигляді посудини з насиченим розчином молібдену дозволяє збільшити об'єм мішені (ВІДПОВІДНО І площину и поверхні), а розташування осі посудини у вертикальній площині, перпендикулярно осі єлєктронопроводу, та оточування посудини холодоагентом сприяє єфєктиному відводу тепла від мішені, що веде до підвищення виходу придатної продукції Через те, що конвертер віддалений від посудини мішені, до останнього потрапляє лише мала частина нейтронів, які виходять з конвертера ізотропно, і практично не відбувається процес напрацювання ізотопу молібден-99 за реакцією 9 Mo(n j) 99 Mo Крім того, розташування осі посудини мішені у вертикальній площині, перпендикулярно осі єлєктронопроводу, дозволяє використовувати для напрацювання ізотопу молібден-99 за реакцією 10°Mo(j, п)99Мо лише частину потоку Фотонів, який проходить крізь посудину, що обумовлює низький вихід придатної продукції (до 1 Кюрі на добу) В основу винаходу поставлена задача в установці для напрацювання ізотопу молібден-99, шляхом вибору певної геометрії елементів установки, їх певного розміщення та виконання з певних матеріалів, підвищити вихід придатної продукції Поставлена задача вирішується в установці для напрацювання ізотопу молібден-99, яка містить прискорювач електронів та послідовно розташовані уздовж осі його єлєктронопроводу охолоджуваний конвертер гальмівного випромінювання та охолоджувану середовищем, яке відбиває нейтрони, мішень у вигляді посудини, яка уявляє собою тіло з осьовою симетрією з насиченим розчином природного молібдену у водному розчині гідроокису натрію Згідно з винаходом посудина мішені виконана у вигляді двох камер, осі яких СПІВВІСНІ осі єлєктронопроводу, причому корпус камери, найближчої до прискорювача, з боку останнього має стаканоподібну заглибину, на днищі якої поставлений конвертер так, що товщи на шару розчину у цій камері, у напрямку від поверхні конвертера, яка повернена до розчину, не менше довжини сповільнення нейтронів у цьому розчині, а форма основи корпусу другої камери, з боку прискорювача, відповідає формі паралельної проекції конвертера уздовж згаданої осі на цю основу, Для спрощення наступного роз'єднання ІЗОТОПІВ та зниження витрат камери в установці виконують роздільними, Поставлена, задача вирішується також в установці для напрацювання ізотопу молібден-99, яка містить прискорювач електронів та послідовно розташовані уздовж осі його єлєктронопроводу охолоджуваний конвертер гальмівного випромінювання та охолоджувану середовищем, яке відбиває нейтрони, мішень у вигляді посудини, яка уявляє собою тіло з осьовою симетрією з насиченим розчином молібдену у водному розчині гідроокису натрію Згідно З винаходом посудина мішені виконана у вигляді двох розділених камер, осі яких СПІВВІСНІ осі електронопроводу, камера, найближча до прискорювача, заповнена розчином ізотопу иолібден-98, корпус цієї камери, з боку прискорювача, має стаканоподібну заглибину, на днищі якої поставлений конвертер так, що товщина шару розчину молібден-98, у напрямку від поверхні конвертера, яка повернена до розчину, не менше довжини сповільнення нейтронів у цьому розчині, а друга камера посудини заповнена насиченим розчином ізотопу молібден-100, Форма основи корпусу другої камери, з боку прискорювача, відповідав формі паралельної проекції конвертера уздовж згаданої осі на цю основу Завдяки послідовному розташуванню уздовж осі єлєктронопроводу охолоджуваного конвертера гальмівного випромінювання та мішені, що охолоджується середовищем, яке відбиває нейтрони, потік електронів з випромінювача діє на конвертер, внаслідок чого утворюється потік нейтронів (який спрямований ізотропно у всіх напрямках) та потік високоенергетичних фотонів (спрямований уздовж потоку електронів), проходячи крізь розчин мішені, ці потоки ІНІЦІЮЮТЬ ядерні реакції з утворенням ізотопу молібден-99 Наявність середовища, яке охолоджує мішень та відбиває нейтрони, забезпечує, з одного боку, низьку температуру розчину і, як наслідок, його хімічну стабільність, а, з другого боку, збільшення потоку нейтронів у розчині, що обумовлює високий вихід придатної продукції Виконання мішені у вигляді посудини, що уявляє собою тіло з осьовою симетрією, сприяє оптимальній взаємодії ізотропно спрямованого потоку нейтронів з розчином у всьому його об'ємі з утворенням ізотопу молібден-99, що визначає високий вихід придатної продукціїВиконання посудини мішені у вигляді двох роздільних камер, осі яких СПІВВІСНІ ОСІ єлєктронопроводу, дозволяє ефективно використовувати потоки частинок, що виходять з конвертера, для напрацювання ізотопу колібден-99 При цьому, у камері, найближчої до прискорювача, використовується потік нейтронів, а у другій - потік високоенергетичних Фотонів Це забезпечує отримання роздільно розчини з різним вмістом (концентрацією) ізотопу молібден-99 та різним складом домішкових (Фонових) ІЗОТОПІВ, що дозволяє підвищити 46382 вихід придатної продукції та оптимізувати технологію наступного виділення з розчинів ізотопу технецій-99т Заповнення у варіанті винаходу камери, найближчої до прискорювача, розчином ізотопу молібден-98, а у другому - розчином ізотопу молібден100, сприяє, у порівнянні із випадком, коли камера заповнена розчином природного ізотопу, збільшенню виходу придатної продукції Виконання у корпусі камери, найближчої до прискорювача, із боку останнього, стаканоподібної заглибини, та установлення на и днищі конвертера за умовою, що товщина, шару розчину у напрямку від поверхні конвертера, яка повернена до розчину, складає не менше довжини сповільнення нейтронів у цьому розчині, веде до того, що потік нейтронів, який виходить з конвертера ізотропно у всіх напрямках, найбільш ефективно взаємодіє із ядрами ізотопу молібден-98 у розчині, що обумовлює високий вихід придатної продукції Виконання у другій камері посудини, з боку прискорювача, основи з формою, яка відповідає формі паралельної проекції конвертера уздовж осі симетрії посудини на цю основу, сприяє тому, що потік високоенергетичних фотонів прямує уздовж другої камери і відбувається оптимальне використання його при взаємодії із ядрами ізотопу молібден-100 у розчині, що обумовлює високий вихід придатної продукції На Фіг 1 зображена схема пропонованої установки, у якій посудина мішені заповнена насиченим розчином природного молібдену у водному розчині гідроокису натрію, на Фіг 2 зображена схема пропонованої установки, у якій найближча до прискорювача камера посудини заповнена розчином ізотопу молібден-98, а друга камера - розчином ізотопу молібден-100 у водному розчині гідроокису натрію Установка для напрацювання ізотопу молібден-99 містить прискорювач 1 електронів та послідовно розташовані уздовж осі електропроводу 2 охолоджуваний конвертер 3 гальмівного випромінювання та мішень 4 у вигляді посудини, яка вміщена у охолоджуючу оболонку 5, заповнену середовищем 6, що відбиває нейтрони Посудина уявляє собою тіло з осьовою симетрією з насиченим розчином 7 молібдену у водному розчині гідроокису натрію Посудина мішені 4 виконана з двох камер 8 та 9, осі яких СПІВВІСНІ осі єлєктронопроводу 2 корпус камери 8, з боку прискорювача 1, має стаканоподібну заглибину 10, на днищі якої поставлений конвертер 3 за умовою, що товщина шару розчину 7 у камері 8, у напрямку від поверхні конвертера 3, яка повернена до розчину 7, не менше довжини сповільнення нейтронів у цьому розчині Форма основи камери 9, з боку прискорювача 1, відповідна формі паралельної проекції конвертера 3 уздовж згаданої осі на цю основу Камери 8 та 9 посудини мішені 4 можуть бути виконані сполученими (Фіг 1) або роздільними (Фіг 2) Підготовка установки до роботи та и робота здійснюються таким чином Приклад 1 Посудина мішені 4 (Фіг1) уявляє собою вісесиметричне тіло, що складається з камери 8 у вигляді порожнистого циліндра і сполученої з нею камери 9 також у вигляді порожнистого циліндра Основа його відповідає формі паралельної проекції конвертера 3 на цю основу посудину заповнюють насиченим розчином 7 природного молібдену у водному розчині гідроокису натрію крізь охолоджуючу оболонку 5 посудини пропускають середовище 6, наприклад воду, яка охолоджує мішень та відбиває нейтрони На днищі 11 стаканоподібної заглибини 10 установлюють конвертер 3 Посудину розміщують уздовж осі електронопроводу 2 прискорювача 1 та вмикають останній Потік електронів, що виходить з прискорювача 1 має енергію вище порога фотоядерної 10 99 реакції Mo(j, п) Мо (біля 9МэВ) потрапляє до конвертера 3, внаслідок чого з останнього виходить потік високоенергетичних Фотонів, ЯКІ спрямовані уздовж осі електронопроводу 2, а також ізотропний відносно конвертера 3 потік фотонейтронів Завдяки тому, що розчин природного молібдену має товщину не менше довжини сповільнення фотонейтронів, відбувається охолодження останніх до енергії резонансної взаємодії їх з ядрами ізотопу молібден-98 у розчині природного молібдену за реакцією 98Mo(n, j) 99 Mo Наявність води 6 у оболонці 5 забезпечує відбивання фотонейтронів у розчин 7, що веде до збільшення виходу придатної продукції - ізотопу молібден-99 за цією ж Реакцією Завдяки пропонованої конструкції установки, забезпечується проходження Фотонів спочатку крізь камеру 8, де напрацьовується незначна КІЛЬКІСТЬ ізотопу молібден-99 за реакцією 10 °Mo(J, п)99Мо, а потім проходження Фотонів крізь камеру 9, у якій відбувається основне напрацювання ізотопу молібден-99 за цією ж реакцією Як показали дослідження, вихід ізотопу молібден-99 складає приблизно 10 Кюрі на добу Приклад 2 Посудина мішені 4 (Фіг 2) уявляє собою вісєсімєтричнє тіло, що складається з камери 8 у вигляді порожнистого циліндра та відділеної від неї камери 9 також у вигляді порожнистого циліндра, основа, якого відповідає формі паралельної проекції конвертера 3 на цю основу, Камеру 8 посудини заповнюють насиченим розчином 12 ізотопу молібден-98 у водному розчині гидрокису натрію, а камеру 9 - насиченим розчином 13 ізотопу молібден-100 у водному розчині гідроокису натрію Далі підготовка, до роботи установки та и робота відбувається також, як і у прикладі 1 при цьому у камері 8 ізотоп молібден-99 напрацьовується тільки за реакцією 98Mo(n, j) 99 Mo, а у камері 9 - за реакцією 10°Mo(J, n)99Mo, Як показали дослідження, вихід ізотопу молібден-99 у цьому випадку складе не менше 100 Кюрі на добу Таким чином, пропонована установка дає можливість підвищити, у порівнянні із установкою, що обрана як прототип, вихід придатної продукції ізотопу молібден -99 більш, ніж у 10 разів 46382 H2O Q 0 ° 0 ( P 0 0 0 O Q O Q O н.о ФІГ.І ФІг.2 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 О