РАДИОИЗОТОПНЫЙ КОМПЛЕКС РИЦ-80. РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ИЗОТОПА МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ИЗОТОПА Sr-82 И ДРУГИХ МЕДИЦИНСКИХ. - презентация

1 РАДИОИЗОТОПНЫЙ КОМПЛЕКС РИЦ-80. РАЗРАБОТКА НОВЫХ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ИЗОТОПА МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ИЗОТОПА Sr-82 И ДРУГИХ МЕДИЦИНСКИХ ИЗОТОПОВ Sr-82 И ДРУГИХ МЕДИЦИНСКИХ ИЗОТОПОВ В. Пантелеев,

2 Радиоизотопный комплекс РИЦ-80 В. Пантелеев, Три мишениные станции для получения наиболее используемых в настоящее время радионуклидов. Система автоматической транспортировки для перемещение обрученных мишенией в горячие камеры. Энергия выведенного протонного пучка МэВ и интенсивность до 200 мкА обеспечивают самые широкие возможности получения медицинских радионуклидов и радиофармпрепаратов для диагностики и терапии, которых до настоящего времени не было на других Российских установках. По своим параметрам и возможностям РИЦ-80 будет соответствовать самым лучшим зарубежным аналогам. По возможности получения сверхчистых радионуклидов данная установка не будет имеет мировых аналогов. Схема расположения радиоизотопного комплекса РИЦ-80 в подвале экспериментального зала синхроциклотрона ПИЯФ.

3 В. Пантелеев, Радионуклиды, планируемые к получению на РИЦ-80 Кроме указанных в таблице радионуклидов, планируется создание линии для выделения Re-188, получаемого на реакторе. Имеется также возможность после осуществления 2-го этапа проекта производить Cu 64, Cu 67, Rb 81, At 211, а также другие медицинские радионуклиды. Радионуклид Т1/2 Мишень Время обруч. (ч) Активность в мишении (Ки) использование Ge-68 пэт калибр d Ga калибровка ПЭТ сканеров, диагностика заболеваний нейроэндокринной системы Sr- 82 пэт d Rb, Y диагностика заболеваний сердечно-сосудистой системы Mo-99 офит+тер 2.74 d Mo диагностика и терапия различных видов опухолей In-111 офит 2.8 d Cd Диагностика воспалительных процессов и злокачественных образований I-123 офит h Te диагностика щитовидной железы, локализация опухолей (нейробластома и феохромоцитома) I-124 офит 4.17 d Te диагностика щитовидной железы, локализация опухолей, терапия Tb-149 α-тер 4.1 h Gd терапия злокачественных образований на клеточном уровне Ra-223 α-тер 11.4 d Th терапия злокачественных образований

4 Мишенные станции изотопного комплекса РИЦ-80 для получения медицинских радионуклидов и радиофармпрепаратов. Станция 1:Инновационное направление - масс-сепаратор. Классификация – разработанные мишениные технологии для получения разделенных радионуклидов высокой чистоты Разработка ИРИС, ПИЯФ, изготовление НИИЭФА Станция 2: Инновационное направление – сухое выделение. Высокотемпературное выделение радионуклидов из обрученных мишениных веществ. Разработка ИРИС, ПИЯФ, изготовление НИИЭФА Станция 3: Классическое направление – производство радионуклидов, мокрая радиохимия, полуавтоматизированный или полностью автоматизированный синтез РФП. Классификация- поставка готовой технологии. Поставщик - Von Gahlen, MicroSpin GmbH В. Пантелеев,

5 Разработка масс-сепараторного и высокотемпературного «сухого» метода получения медицинских радионуклидов В. Пантелеев,

6 Главные особенности масс-сепараторного и высокотемпературного «сухого» метода получения медицинских радионуклидов 1. Новизна, возможность применения для получения широкого круга медицинских радионуклидов 2. Универсальность ( в том и другом методе используются идентичные мишениные устройства, разрабатываемые на основе мишениных устройств, созданных и используемых на установке ИРИС 3. Выделение производимых радионуклидов в месте их наработки (в вакуумном объеме мишениного устройства) Отсутствие мокрой радиохимии при выделении радионуклида из мишениного материала. 4. Увеличение удельной активности на несколько порядков 5. В случае использования масс-сепаратора получение сразу нескольких разделенных радионуклидов высокой чистоты В. Пантелеев,

7 Мишенные устройства с высокотемпературными контейнерами с мишениным веществом На пучке синхроциклотрона На вакуумном стенде Масса мишениного вещества до 10 г/см 2, температура до 2500 °С, что соответствует рабочим условиям на Ц-80 (80 МэВ, 100 мкА)

8 Температура мишениного вещества: до 2500 °С Выделяемая на мишении мощность: более 9 к Вт Разработанная конструкция мишени- ного устройства позволяет выделять радионуклиды из мишениных веществ в виде тугоплавких и жидких металлов, а также тугоплавких металлических карбидов Высоковакуумный стенд с мишениным устройством для выделения генераторного изотопа 82 Sr из обрученной мишении из YC 2. В. Пантелеев,

9 Рабочие прототипы мишенией для РИЦ-80

10 Выделение Sr-82 из мишенией карбида иттрия, хлористого и металлического рубидия В. Пантелеев,

11 Гамма спектры обрученных мишенией YC 2 до и после нагрева в мишенином контейнере Часть гамма-спектра обрученного образца карбида иттрия, приготовленного в виде таблеток до его нагревания и после нагревания при температуре 1500 °С в течение 2-ух часов. Эффективность выделения для рубидия 94%, для Стронция 43%.. Часть гамма-спектра обрученного образца карбида иттрия, приготовленного в виде таблеток до его нагревания и после нагревания при температуре 1500 °С в течение 10-ти часов. Эффективность выделения для рубидия 98%, для стронция 98%. Количество мишениного вещества составляло около 10 г/см 2 Выделенный таким методом стронций-82 использовался в РНЦ РХТ для тестирования Sr/Rb-82 генератора В. Пантелеев,

12 Вывод: из рабочего прототипа мишении из карбида иттрия высокой плотности толщиной 10 г/см 2 эффективность выделения стронция-82 за 10 часов нагрева при температуре 1500 °С составляет величину близкую к 100%. В. Пантелеев, НИЦ КИ, ПИЯФ

13 Гамма спектры обрученной мишении RbCl до и после нагрева в мишенином контейнере Часть гамма-спектра обрученного порошка хлористого рубидия до его нагревания и после нагревания при температуре 800 °С в течение 2-ух часов. Эффективность отделения мишениного материала - хлористого рубидия 100%. Часть гамма-спектра обрученного порошка хлористого рубидия, испаренного в балластный объем, после нагревания при температуре 800 °С в течение 2-ух часов. Эффективность выделения рубидия в балластный объем близка к 100% В. Пантелеев, Эксперименты по выделению стронция иэ мишении в виде RbCl проведены с массой мишениного вещества около одного грамма/см 2

14 Гамма спектр обрученной мишении металлического рубидия в мишенином контейнере до и после его нагрева при Т=800 °C Часть гамма-спектра обрученного металлического рубидия до его нагревания и после нагревания при температуре 800 °С в течение 1 часа. Эффективность отделения рубидия 92%. В. Пантелеев,

15 Выделение изотопов 223 Ra и 224 Ra, распадающихся α-распадом, из мишении из карбида урана-238 высокой плотности В. Пантелеев,

16 Альфа спектры 223,224 Ra высаженных на охлаждаемую подложку в течение двух часов нагрева обрученной мишении при разных температурах Т = 1900 °С Эффективность выделения около 2% Т = 2100 °С Эффективность выделения около 10% Т = 2300 °С Эффективность выделения около 90 % Следующий этап – использование карбида тория высокой плотности в качестве мишении, что обеспечит получение на РИЦ-80 активности изотопов Ra-223, Ra-224 до 2 Ки. Для одновременной наработки разделенных Ra-223, Ra-224 необходимо использование масс-сепаратора Сечение получения 225Ac и 227Th из ториевой мишении (232Th) (S. Ermolaev, B Zhuikov et al., icis7 abstracts, p Sept. Moscow, Russia. В. Пантелеев,

17 Измерение эффективности поверхностной ионизации радиоактивного стронция В. Пантелеев,

18 Измерение эффективности поверхностной ионизации радиоизотопов стронция Ионный источник поверхностной ионизации с вольфрамовой трубкой Длиной 20 мм из монокристаллического вольфрама с работой выхода 5 эВ Измеренная эффективность ионизации рубидия при температуре 2400 °С р авна 84%, стронция 45% Как было показано, при увеличении длины ионизатора эффективность ионизации возрастает пропорционально его длине, поэтому, используя источник из монокристаллического вольфрама длиной 50 мм, реально получить эффективность ионизации, близкую к 100% как для стронция, так и для радия В. Пантелеев, Линзовая часть нового тестового масс-сепаратора в экспериментальном зале ИРИС

19 получены эффективности выделения стронция-82 (более 90%) из разных мишениных материалов – YC 2, RbCl, металлического рубидия. Получена эффективность выделения изотопов радия (более 90%) из мишении урана-238 высокой плотности. Полученные результаты позволяют рассчитывать на высокий выход активности Ra-223,224 (около 2 Ки) из высокотемпературной мишении карбида тория, рабочий прототип которой изготовлен В НПО ЛУЧ и поставлен в ПИЯФ. C использованием источника поверхностной ионизации из монокристалла вольфрама с работой выхода внутренней поверхности 5 эВ получена эффективность ионизации радиоактивных атомов стронция выше 40%. Увеличение длины источника до 50 мм позволит получить эффективность Ионизации более 80%. Для разрабатываемых прототипов мишенией для РИЦ-80: В. Пантелеев,

20 EγEγ S γ до смывки (150)17390 (160) S γ после смывки 7090 (100)17740 (170) Sγ смытое в HCl 3220 (60)470 (30) % смытого в НСl 53%<2.7% Смывка высаженного стронция соляной кислотой В. Пантелеев, НИЦ КИ, ПИЯФ Гамма-спектр раствора Sr-85 в 10% соляной кислоте

21 Эффективность ионизации атомов некоторых элементов (V.N. Panteleev et al., Rev. Sci. Instrum., Vol. 73, No. 2, p.738, February 2002). Эффективность ионизации стабильных Эффективность ионизации Изотопов Eu, Tm и Lu в зависимости Lu для ионизаторов различной длины от температуры в зависимости от температуры Работа выхода W/Re : 5.2 eV. Ионизационные потенциалы (eV) : Vi(Lu) = 6.15 V i (Tm) = 6.14 V i (Eu) = 5.67 Для щелочных элементов Li, Na, K, Rb and Cs эффективность ионизации близка к 100%. α = n i /n 0 exp [(φ - V i )/kT] ε i = α/(1+ α), где Эффективность поверхностной ионизации: Ионизационный потенциал стронция: V i (Sr) = 5.69 eV, Т.е. ожидаемая эффективность ионизации стронция близка к 100% В. Пантелеев, НИЦ КИ, ПИЯФ

22 Монтаж оборудования циклотрона Ц-80 завершен, в камере получен высокий вакуум Планируемый вывод пучка – конец 2013 г. Выход на полную интенсивность –2014 г. Изготовлены три протонных тракта к мишениям РИЦ-80. РИЦ-80 (Радиоактивные Изотопы на циклотроне Ц-80) Создание проекта г.; (профинансировано, в 2013 должно быть закончено и отправлено на госэкспертизу) Строительство комплекса г. Получение небольших количеств ( Ки) генераторного радиоизотопа Sr-82 – 2014 г. В. Пантелеев, НИЦ КИ, ПИЯФ

23 Распределение возможности наработки нуклидов по трем направлениям Масс-сепаратор мишениь Сухое выделение мишениь Классическое направление мишениь SR-82 YC, Rb Rb, RbCl, YC Rb Ge-68 - Ga Mo -99Mo(разр. спец. ионн. ист.) Мо - In-111 Sn Cd I-123 Te - Xe I-124 Te Tb-149 GdC - - Ra-223 ThC - F H 2 O В. Пантелеев, НИЦ КИ, ПИЯФ

24