ES2695925T3 - Dispositivo y procedimiento para la producción de isótopos médicos - Google Patents

Abstract

Un reactor híbrido (5a; 5b) operable para producir un isótopo médico, comprendiendo el reactor: una fuente de iones (20) operable para producir un haz de iones a partir de un gas; una cámara objetivo (60; 70) que incluye un objetivo que interacciona con el haz de iones para producir neutrones a través de una reacción de fusión; un acelerador (30) colocado entre la fuente de iones y la cámara objetivo y operable para acelerar los iones del haz de iones; caracterizado por: una celda de activación (64; 410; 510) ubicada próxima a la cámara objetivo e incluyendo un material padre en una solución acuosa que interacciona con los neutrones para producir el isótopo médico a través de una reacción de fisión en la celda de activación, en la que la reacción de fisión se mantiene en un nivel subcrítico.

Description

DESCRIPCION

Dispositivo y procedimiento para la produccion de isotopos medicos

Antecedentes

La invencion se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para producir isotopos medicos. Mas particularmente, la invencion se refiere a un dispositivo y procedimiento para producir isotopos medicos generados por neutrones con o sin un reactor subcrftico y uranio poco enriquecido (low enriched uranium, LEU).

Los radioisotopos son utilizados habitualmente por los medicos en medicina nuclear. El mas usado de estos isotopos ^es 99^{Mo. Gran parte de la oferta de 99Mo se desarrolla a partir de uranio altamente enriquecido (highly enriched} uranium HEU). El HEU empleado esta lo suficientemente enriquecido como para fabricar armas nucleares. E1HEU se exporta desde Estados Unidos para facilitar la produccion del 99Mo necesario. Es deseable producir el 99Mo necesario sin el uso de HEU.

Sumario

En una realizacion, la invencion proporciona un reactor hfbrido que se puede accionar para producir un isotopo medico. El reactor incluye una fuente de iones operable para producir un haz de iones desde un gas, una camara objetivo que incluye un objetivo que interacciona con el haz de iones para producir neutrones, y una celda de activacion ubicada cerca de la camara objetivo e incluye un material padre que interacciona con el Neutrones para producir el isotopo medico a traves de una reaccion de fision. Un atenuador se coloca cerca de la celda de activacion y se selecciona para mantener la reaccion de fision a un nivel subcrftico, un reflector se coloca cerca de la camara objetivo y se selecciona para reflejar los neutrones hacia la celda de activacion, y un moderador rodea sustancialmente la celda de activacion, el atenuador y el reflector.

En otra realizacion, la invencion proporciona un reactor hfbrido que es operable para producir un isotopo medico. El reactor incluye una porcion de fusion que incluye una larga trayectoria objetivo que rodea sustancialmente un espacio. La porcion de fusion es operable para producir un flujo de neutrones dentro de la trayectoria objetivo. Un reflector rodea sustancialmente la larga trayectoria de objetivo y esta dispuesto para reflejar una parte del flujo de neutrones hacia el espacio. Una celula de activacion se coloca dentro del espacio e incluye un material principal que reacciona con una porcion del flujo de neutrones para producir el isotopo medico durante una reaccion de fision. Un atenuador se coloca dentro de la celda de activacion y se selecciona para mantener la reaccion de fision en un nivel subcrftico y un moderador rodea sustancialmente la celda de activacion, el atenuador y el reflector.

En otra realizacion, la invencion proporciona un procedimiento para producir un isotopo medico. El procedimiento incluye excitar un gas para producir un haz de iones, acelerar el haz de iones y pasar el haz de iones acelerado a traves de una trayectoria objetivo larga que incluye un gas objetivo. El gas objetivo y los iones reaccionan a traves de una reaccion de fusion para producir neutrones. El procedimiento tambien incluye reflejar una parte de los neutrones con un reflector que rodea sustancialmente la trayectoria objetivo larga, colocar un material padre dentro de una camara de activacion adyacente a la trayectoria objetivo larga y mantener una reaccion de fision entre una parte de los neutrones y el material padre para producir el isotopo medico. El procedimiento incluye ademas colocar un atenuador adyacente a la camara de activacion y convertir una parte de los neutrones en neutrones termicos dentro del atenuador para mejorar la reaccion de fision dentro de la camara de activacion.

En otra realizacion mas, la invencion proporciona un procedimiento para producir un isotopo medico. El procedimiento incluye excitar un gas para producir un haz de iones, acelerar el haz de iones y pasar el haz de iones acelerado a traves de una trayectoria objetivo sustancialmente linear que incluye un gas objetivo. El gas objetivo y los iones reaccionan a traves de una reaccion de fusion para producir neutrones libres. El procedimiento tambien incluye reflejar una parte de los neutrones libres con un reflector colocado radialmente hacia afuera de la trayectoria objetivo, colocar un material padre dentro de una camara de activacion adyacente a la trayectoria objetivo y reaccionar los neutrones libres y el material padre para producir el isotopo medico sin el uso de material fisible. Otros aspectos y realizaciones de la invencion se haran evidentes al considerar la descripcion detallada y los dibujos adjuntos.

Breve descripcion de los dibujos

La invencion se puede entender y apreciar mejor haciendo referencia a la descripcion detallada de las realizaciones especfficas presentadas en el presente documento junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una primera vista del generador con la camara objetivo magnetica.

La figura 2 es una segunda vista del generador con la camara objetivo magnetica.

La figura 3 es una primera vista del generador con la camara objetivo linear.

La figura 4 es una primera vista de la fuente de iones.

La figura 5 es una vista transversal de la fuente de iones.

^{La figura} 6 ^{es una primera vista del acelerador.}

La figura 7 es una vista transversal del acelerador.

^{La figura} 8 ^{es una primera vista del bombeo diferencial.}

La figura 9 es una vista transversal del bombeo diferencial.

La figura 10 es una primera vista del sistema de filtracion de gas.

La figura 11 es una primera vista de la camara objetivo magnetica.

La figura 12 es una vista transversal de la camara objetivo magnetica.

La figura 13 es una primera vista de la camara objetivo lineal.

La figura 14 es una vista transversal de la camara objetivo lineal, que muestra un sistema de generacion de ^{isotopos de ejemplo para la produccion de 18F y} 13^N.

La figura 15 es una primera vista del generador con camara objetivo lineal y bomba de alta velocidad sincronizada.

La figura 16 es una vista transversal de la bomba de alta velocidad sincronizada en estado de extraccion, que permite el paso de un haz de iones.

La figura 17 es una vista transversal de la bomba de alta velocidad sincronizada en estado de supresion, que no permite el paso de un haz de iones.

La figura 18 es un diagrama esquematico del generador con camara objetivo lineal y bomba de alta velocidad sincronizada y una realizacion del controlador.

La figura 19 es un grafico de la potencia de parada (keV/pm) frente a la energfa de los iones (keV) para la potencia de parada del gas en 2He en los iones 2H a una presion del gas de 10 torr y a 25 °C.

La figura 20 es un grafico de la potencia de parada (keV/pm) frente a la energfa de los iones (keV) para la potencia de parada del gas en 2He en los iones 2H a una presion del gas de 10 torr y a 25 °C.

La figura 21 es un grafico de la velocidad de la reaccion de fusion (reacciones/segundo) frente a la energfa incidente del haz de iones (keV) para un haz de 2H incidente de 100 mA que impacta sobre una diana de 3He a 10 ^torr.

La figura 22 es una vista en perspectiva de un reactor hfbrido que incluye una porcion de fusion y una porcion de fision adecuadas para la produccion de isotopos medicos;

La figura 23 es una vista en perspectiva de otra disposicion de un reactor hfbrido que incluye una porcion de fusion y una porcion de fision adecuadas para la produccion de isotopos medicos;

La figura 24 es una vista esquematica lateral del reactor de fision que ilustra las diversas capas de material; La figura 25 es una vista esquematica superior del reactor de fision de la figura 24 que ilustra las diversas capas de material;

La figura 26 es una vista esquematica lateral de otro reactor de fision que ilustra las diversas capas de material; La figura 27 es una vista esquematica superior del reactor de fision de la figura 26 que ilustra las diversas capas de material;

La figura 28 es una vista esquematica lateral de otro reactor de fision que ilustra las diversas capas de material y, ^{en particular, adecuado para la formacion de 99Mo de} 98^{Mo; y}

La figura 29 es una vista esquematica superior del reactor de fision de la figura 28 que ilustra las diversas capas de material.

Descripcion detallada

Antes de explicar con detalle cualquier realizacion de la invencion, debe entenderse que la invencion no esta limitada en su aplicacion a los detalles de construccion y la disposicion de los componentes establecidos en la siguiente descripcion o ilustrados en los siguientes dibujos. La invencion puede abarcar otras realizaciones o se puede practicar o llevar a cabo de varias formas. Ademas, debe entenderse que la fraseologfa y la terminologfa utilizadas en el presente documento tienen el proposito de describirse y no deben considerarse como limitantes. El uso de "que incluye", "que comprende" o "que tiene" y sus variaciones en el presente documento pretende abarcar los artfculos enumerados a continuacion y sus equivalentes, asf como los artfculos adicionales. A menos que se especifique o se limite de otra manera, los terminos "montado", "conectado", "soportado" y "acoplado" y sus variaciones se usan ampliamente e incluyen montajes, conexiones, soportes y acoplamientos directos e indirectos. Ademas, "conectado" y "acoplado" no estan restringidos a conexiones o acoplamientos ffsicos o mecanicos.

Antes de explicar al menos una realizacion, debe entenderse que la invencion no esta limitada en su aplicacion a los detalles expuestos en la siguiente descripcion, como se ilustra en los Ejemplos. Dicha descripcion y ejemplos no pretenden limitar el alcance de la invencion como se establece en las reivindicaciones adjuntas. La invencion es capaz de otras realizaciones o de ponerse en practica o llevarse a cabo en diversas maneras.

A lo largo de la presente divulgacion, diversos aspectos de esta invencion pueden presentarse en un formato de intervalo. Debe entenderse que la descripcion en un formato de intervalo es meramente por comodidad y brevedad y no debe considerarse como una limitacion inflexible del ambito de la invencion. En consecuencia, como entendera un experto en la tecnica, para cualquiera y para todos los propositos, particularmente en terminos de proporcionar una descripcion escrita, todos los intervalos divulgados en el presente documento tambien abarcan todos y cada uno de los posibles subintervalos y combinaciones de subintervalos de los mismos, asf como todos los valores numericos y fraccionados dentro de dicho intervalo. Como solo un ejemplo, un intervalo de 20 % a 40 % se puede dividir en intervalos de 20 % a 32,5 % y de 32,5 % a 40 %, de 20 % a 27,5 % y de 27,5 % a 40 %, etc. ser facilmente reconocido como que describe suficientemente y permite que el mismo intervalo se descomponga en al menos mitades iguales, tercios, cuartos, quintos, decimos, etc. Como ejemplo no limitante, cada intervalo descrito en el presente documento se puede dividir facilmente en un tercio inferior , tercio medio, y tercio superior, etc. Ademas, como tambien comprendera un experto en la tecnica, todos los lenguajes tales como "hasta", "al menos", "mayor que", "menos que", "mas que "y similares incluyen el numero citado y se refieren a intervalos que se pueden dividir posteriormente en subintervalos como se ha tratado anteriormente. De la misma manera, todas las relaciones desveladas en el presente documento tambien incluyen todas las subrelaciones que caen dentro de la proporcion mas amplia. Estos son solo ejemplos de lo que se pretende especfficamente. Ademas, las frases "que varfan/varfa entre" un primer numero indicado y un segundo numero indicado y "que varfan/varfan desde" un primer numero indicado "a" un segundo numero indicado se usan de manera intercambiable.

Terminos tales como "sustancialmente", "aproximadamente", "alrededor de" y similares se usan en el presente documento para describir rasgos y caracterfsticas que pueden desviarse de una condicion ideal o descrita sin tener un impacto significativo en el rendimiento del dispositivo. Por ejemplo, "sustancialmente paralelo" podrfa usarse para ^{describir caracterfsticas que son deseablemente paralelas pero que podrfan desviarse en un angulo de hasta} 20 grados siempre que la desviacion no tenga un efecto adverso significativo en el dispositivo. De manera similar, "sustancialmente lineal" podrfa incluir un camino ligeramente curvado o un camino que serpentea levemente siempre que la desviacion de la linealidad no afecte de manera significativa el rendimiento del dispositivo.

La figura 22 ilustra una disposicion de un reactor hfbrido 5a que esta bien adaptado para la produccion de isotopos medicos. Antes de continuar, el termino "reactor hfbrido", como se usa en el presente documento, pretende describir un reactor que incluye una porcion de fusion y una porcion de fision. En particular, el reactor ilustrado 5a es muy adecuado para la produccion de 99Mo a partir de 98Mo o de una solucion de LEU. El reactor hfbrido 5a incluye una ^{porcion de fusion 10 y una porcion de fision} 8 ^{que cooperan para producir los isotopos deseados. En la construccion} ilustrada en la Figura 22, se emplean diez porciones de fusion distintas 10. Cada porcion de fusion 10 esta dispuesta ^{como una porcion de fusion magnetica} 10 ^{y actua como una fuente de neutrones como se tratara con respecto a las} Figuras 1 y 2. Por supuesto, otras disposiciones podrfan usar menos porciones de fusion 10, mas porciones de ^fusion 10^{, u otras disposiciones de porciones de fusion, segun se desee.}

La figura 23 ilustra otra disposicion de un reactor hfbrido 5b que esta bien adaptado para la produccion de isotopos medicos. En la construccion de la figura 23, las porciones de fusion lineales11 actuan como fuentes de neutrones ^{como se tratara con respecto a las figuras 3 y 4. En la construccion de la Figura 23, las porciones de fusion lineal} 11 ^{estan dispuestas de tal manera que cinco porciones de fusion} 11 ^{estan posicionadas en un extremo de la porcion de fision} 8 ^{y cinco porciones de fusion 11 estan posicionadas en el extremo opuesto de la porcion de fision} 8^{. Por} supuesto, si se desea, podrfan emplearse otras disposiciones que empleen otras cantidades de porciones de fusion 11^{, u otras disposiciones de porciones de fusion.}

Como se ilustra en las figuras 1-3, cada porcion de fusion 10, 11 proporciona un dispositivo compacto que puede funcionar como una fuente de protones de alta energfa o una fuente de neutrones. En una realizacion, las porciones ^{de fusion 10, 11 utilizan reacciones de fusion de}2^{H-3He (deuterio-helio 3) para generar protones, que luego se} pueden usar para generar otros isotopos. En otra realizacion, las porciones de fusion 10, 11 funcionan como fuentes ^{de neutrones cambiando las reacciones de la base a reacciones de} 2^H-3H 2^H-2^{H, o} 3^H-3^H.

En vista de las desventajas inherentes a los tipos convencionales de fuentes de protones o neutrones, las porciones ^{de fusion} 10^, 11 ^{proporcionan una nueva fuente de protones o neutrones de alta energfa (algunas veces} denominados en el presente documento genericamente como una fuente de iones pero tambien considerada como una fuente de partfculas) que puede usarse para la produccion de isotopos medicos. Cada porcion de fusion 10, 11 usa una pequena cantidad de energfa para crear una reaccion de fusion, que luego crea protones o neutrones de mayor energfa que pueden usarse para la produccion de isotopos. Usando una pequena cantidad de energfa se puede permitir que el dispositivo sea mas compacto que los dispositivos convencionales previos.

Cada porcion de fusion 10, 11 genera adecuadamente protones que se pueden usar para generar otros isotopos, ^{incluyendo, pero sin limitaciones,}18^F, 11^C, 15^O, 13^N, 63^{Zn, 124I y muchos otros. Cambiando los tipos de combustible,} cada porcion de fision tambien se puede usar para generar flujos altos de neutrones que pueden usarse para ^{generar isotopos, incluyendo, pero sin limitaciones,} 131^I, 133^Xe, 111^In, 125^{I, 99Mo (que se descompone en} 99^{mTc) y} muchos otros. Como tal, cada porcion de fusion 10, 11 proporciona una nueva fuente compacta de alta energfa de protones o neutrones para usos tales como la generacion de isotopos medicos que tiene muchas de las ventajas sobre las fuentes de protones o neutrones mencionadas anteriormente.

En general, cada porcion de fusion 10, 11 proporciona un aparato para generar protones o neutrones, que, a su vez, se usan adecuadamente para generar diversos radionuclidos (o radioisotopos). Con referencia a las figuras 1 y 2, ^{cada porcion de fusion magnetica} 10 ^{incluye una fuente de iones de plasma} 20^{, que puede incluir adecuadamente} un generador de iones accionado por RF y/o una antena 24, un acelerador 30, que esta adecuadamente accionado por electrodos, y un sistema objetivo que incluye una camara objetivo 60. En el caso de la produccion de radioisotopos basados en protones, el aparato tambien puede incluir un sistema de extraccion de isotopos 90. La fuente de iones de plasma 20 impulsada por RF genera y colima un haz de iones dirigido a lo largo de una ^{trayectoria predeterminada, en la que la fuente de iones} 20 ^{incluye una entrada para la entrada de un primer fluido.} El acelerador 30 accionado por electrodo recibe el haz de iones y acelera el haz de iones para producir un haz de iones acelerado. El sistema objetivo recibe el haz de iones acelerado. El sistema objetivo contiene un derivado de partfculas nucleares, por ejemplo, un material objetivo que deriva de protones o de neutrones, que es reactivo con el haz acelerado y que, a su vez, emite partfculas nucleares, es decir, protones o neutrones. Para la produccion de radioisotopos, el sistema objetivo puede tener paredes laterales que sean transparentes a las partfculas nucleares. Un sistema de extraccion de isotopos 90 esta dispuesto proximo o dentro del sistema objetivo y contiene un material derivado de isotopos que es reactivo a las partfculas nucleares para producir un radionuclido (o radioisotopo).

Se debe tener en cuenta que si bien aquf se describe un generador de iones o una fuente de iones impulsados por RF, otros sistemas y dispositivos tambien son adecuados para generar los iones deseados. Por ejemplo, otras construcciones podrfan emplear una fuente de arco de CC en lugar de o junto con el generador de iones o la fuente de iones impulsados por RF. Otras construcciones podrfan utilizar fuentes de iones de catodo caliente, fuentes de iones de catodo frfo, fuentes de iones laser, fuentes de emision de campo y/o fuentes de evaporacion de campo en lugar de o junto con una fuente de arco de CC o un generador de iones accionado por RF o iones fuente. Como tal, la invencion no debe limitarse a construcciones que emplean un generador de iones o una fuente de iones impulsados por RF.

Como se ha tratado, la porcion de fusion puede estar dispuesta en una configuracion magnetica 10 y/o una configuracion lineal 11. Las seis secciones o componentes principales del dispositivo estan conectadas como se muestra en la figura 1 y la figura 2 para la configuracion magnetica 10, y la figura 3 para la configuracion lineal 11.

Cada porcion de fusion este dispuesta en la disposicion magnetica o en la disposicion lineal, incluye una fuente de iones generalmente designada 20, un acelerador 30, un sistema de bombeo diferencial 40, un sistema objetivo que incluye una camara objetivo 60 para la configuracion magnetica 10 o una camara objetivo 70 para la configuracion lineal 11, un sistema de confinamiento de iones generalmente designado 80, y un sistema de extraccion de isotopos generalmente designado 90. Cada porcion de fusion puede incluir adicionalmente un sistema de filtracion de gas 50.

Cada porcion de fusion puede incluir tambien una bomba de bombeo diferencial sincronizada 100 en lugar o ademas del sistema de bombeo diferencial 40. La bomba 100 es especialmente operativa con la configuracion lineal de la camara objetivo.

La fuente de iones 20 (figura 4 y figura 5) incluye una camara de vacfo 25, una antena de radiofrecuencia (RF) 24 y un inyector de iones 26 tener un inyector de iones de primera etapa 23 y un inyector de iones de etapa final 35 ^(Figura 6^{). Se puede incluir un iman (no mostrado) para permitir que la fuente de iones opere en un modo helicoidal} de alta densidad para crear plasma de mayor densidad 22 para producir mas corriente de iones. La intensidad de campo de este iman varfa adecuadamente de aproximadamente 50 G a aproximadamente 6000 G, adecuadamente de aproximadamente 100 G a aproximadamente 5000 G. Los imanes pueden estar orientados para crear un campo axial (orientacion norte-sur paralela a la trayectoria del haz de iones) o un campo de cuspide (orientacion norte-sur perpendicular a la trayectoria del haz de iones con el polo interno alternando entre el norte y el sur para los imanes adyacentes). Un campo axial puede crear un modo helicon (plasma denso), mientras que un campo de cuspide puede generar un plasma denso pero no un modo inductivo helicon. Una entrada de gas 21 se encuentra en un extremo de la camara de vacfo 25, y la primera etapa 23 del inyector de iones 26 esta en el otro. La entrada de gas ^{21 proporciona uno de los tipos de combustible deseados, que pueden incluir} 1^H2^, 2^H2^, 3^H2^{, 3El y} 11^{B, o puede comprender 1H 2H 3H 3El y} 11^{B. El flujo de gas en la entrada 21 esta adecuadamente regulado por un controlador de} flujo masico (no mostrado), que puede ser controlado por el usuario o automaticamente. La antena de radiofrecuencia 24 se envuelve adecuadamente alrededor del exterior de la camara de vacfo 25. Como alternativa, la antena de RF 24 puede estar dentro de la camara de vacfo 25. Adecuadamente, la antena de RF 24 esta cerca de la camara de vacfo, de modo que la radiacion de radiofrecuencia emitida por la antena de RF 24 excita el contenido (es decir, gas combustible) de la camara de vacfo 25, por ejemplo, formando un plasma. La antena de radiofrecuencia 24 incluye un tubo 27 de una o mas vueltas. El tubo o cable de radiofrecuencia 27 puede estar hecho de un material conductor y flexible, tal como cobre, aluminio o acero inoxidable.

El inyector de iones 26 incluye una o mas etapas con forma (23, 35). Cada etapa del inyector de iones incluye un electrodo de aceleracion 32 fabricado adecuadamente con materiales conductores que pueden incluir metales y aleaciones para proporcionar una colimacion efectiva del haz de iones. Por ejemplo, los electrodos estan hechos adecuadamente de un metal conductor con un bajo coeficiente de pulverizacion, por ejemplo, tungsteno. Otros materiales adecuados pueden incluir aluminio, acero, acero inoxidable, grafito, molibdeno, tantalo y otros. La antena de radiofrecuencia 24 esta conectado en un extremo a la salida de un circuito de adaptacion de impedancia de RF (no mostrado) y en el otro extremo a tierra. El circuito de adaptacion de impedancia de RF puede sintonizar la antena para que coincida con la impedancia requerida por el generador y establecer una resonancia de RF. La antena de radiofrecuencia 24 genera adecuadamente una amplia gama de frecuencias de RF, que incluyen, entre otras, 0 Hz a decenas de kHz a decenas de MHz a GHz y mayores. La antena de radiofrecuencia 24 puede enfriarse con agua mediante un enfriador de agua externo (no se muestra) para que pueda tolerar una alta disipacion de potencia con un cambio mfnimo en la resistencia. El circuito coincidente en una vuelta de la antena de RF 24 se puede conectar a un generador de potencia de RF (no mostrado). La fuente de iones 20, el circuito coincidente y el generador de potencia de RF pueden estar flotando (aislados de la tierra) en el potencial de acelerador mas alto o ligeramente mas alto, y este potencial puede obtenerse mediante una conexion electrica a una fuente de alimentacion de alta tension. El generador de potencia de RF puede ser ajustable de forma remota, de modo que la intensidad del haz puede ser controlada por el usuario, o Como alternativa, por un sistema informatico. La antena de radiofrecuencia 24 conectada a la camara de vacfo 25 ioniza positivamente adecuadamente el combustible, creando un haz de iones. Los expertos en la tecnica conocen medios alternativos para crear iones y pueden incluir descarga de microondas, ionizacion por impacto de electrones e ionizacion por laser.

^{El acelerador 30 (figura} 6 ^{y figura 7) incluye adecuadamente una camara de vacfo 36, conectada en un extremo a la} fuente de iones 20 a traves de una brida de acoplamiento de la fuente de iones 31 y conectada en el otro extremo al sistema de bombeo diferencial 40 a traves de una brida de acoplamiento de bombeo diferencial 33. La primera etapa del acelerador es tambien la etapa final 35 de inyector de iones 26. Al menos un electrodo de aceleracion circular 32, y adecuadamente, de 3 a 50, mas adecuadamente de 3 a 20, pueden estar separados a lo largo del eje de la camara de vacfo del acelerador 36 y penetrar en la camara de vacfo del acelerador 36, mientras se permite mantener un lfmite de vacfo. Los electrodos de aceleracion 32 tienen orificios en sus centros (mas pequenos que el orificio de la camara del acelerador) y estan convenientemente centrados cada uno en el eje longitudinal (desde el extremo de la fuente de iones hasta el extremo de bombeo diferencial) de la camara de vacfo del acelerador para el paso del haz de iones. El diametro mfnimo del agujero en el electrodo de aceleracion 32 aumenta con la fuerza del ^{haz de iones o con multiples haces de iones y puede variar desde aproximadamente} 1 ^{mm hasta aproximadamente 20 cm de diametro, y adecuadamente desde aproximadamente 1 mm hasta aproximadamente} 6 ^{cm de diametro. La} camara de vacfo exterior 36, los electrodos de aceleracion 32 se pueden conectar a los anillos anti-corona 34 que disminuyen el campo electrico y minimizan las descargas por efecto corona. Estos anillos se pueden sumergir en ^{aceite dielectrico o un gas dielectrico aislante, tal como SF}6^{. Adecuadamente, una brida de acoplamiento 33 de} bombeo diferencial, que facilita la conexion a la seccion de bombeo diferencial 40, esta a la salida del acelerador.

Cada electrodo de aceleracion 32 del acelerador 30 se puede suministrar la polarizacion desde fuentes de alimentacion de alta tension (no mostradas), o desde una red divisoria resistiva (no mostrada) como conocen los expertos en la tecnica. El divisor para la mayorfa de los casos puede ser la configuracion mas adecuada debido a su simplicidad. En la configuracion con una red divisoria resistiva, el extremo de la fuente de iones del acelerador se puede conectar a la fuente de alimentacion de alta tension y el segundo al ultimo electrodo del acelerador 32 puede estar conectado a tierra. Las tensiones intermedia de los electrodos del acelerador 32 pueden ser fijadas por el divisor resistivo. La etapa final del acelerador esta adecuadamente sesgada negativamente a traves del ultimo electrodo de aceleracion para evitar que los electrones de la camara objetivo vuelvan al acelerador 30.

En una realizacion alternativa, se puede usar un linac (por ejemplo, un cuadrupol de RF) en lugar de un acelerador 30 como se ha descrito anteriormente. Un linac puede tener una eficiencia reducida y ser de mayor tamano en comparacion con el acelerador 30 descrito anteriormente. El linac puede estar conectado a la fuente de iones 20 en un primer extremo y conectado al sistema de bombeo diferencial 40 en el otro extremo. Los linacs pueden usar RF en lugar de corriente continua y alta tension para obtener altas energfas de partfculas, y pueden construirse como se conoce en la tecnica.

^{El sistema de bombeo diferencial 40 (figura} 8 ^{y figura 9) incluyen barreras reductoras de presion 42 que separan} adecuadamente el sistema de bombeo diferencial 40 en al menos una etapa. Cada una de las barreras reductoras de presion 42 incluye adecuadamente una placa solida delgada o uno o mas tubos largos y estrechos, tfpicamente ^de 1 ^{cm a} 10 ^{cm de diametro con un pequeno orificio en el centro, adecuadamente de aproximadamente} 0,1 ^{mm a aproximadamente} 10 ^{cm de diametro, y mas adecuadamente de aproximadamente} 1 ^{mm a aproximadamente} 6 ^cm. Cada etapa comprende una camara de vacfo 44, barreras reductoras de presion 42 asociadas y bombas de vacfo 17, cada una con un escape 41 de la bomba de vacfo. Cada camara de vacfo 44 puede tener 1, o mas ^{adecuadamente de 1 a 4, bombas de vacfo 17, dependiendo de si es una camara de vacfo 44 de 3, 4, 5 o} 6 ^puertos. Dos de los puertos de la camara de vacfo 44 estan orientados adecuadamente en la lfnea del haz y se utilizan para la entrada y salida del haz de iones desde el sistema de bombeo diferencial 40. Los puertos de cada camara de vacfo 44 Tambien puede estar en el mismo lugar que las barreras reductoras de presion 42. Los puertos restantes de cada camara de vacfo 44 estan adecuadamente conectados por bridas Conflat a las bombas de vacfo 17 o pueden estar conectados a varios dispositivos de control o instrumentacion. El escape de las bombas de vacfo 17 se alimenta a traves del escape 41 de la bomba de vacfo a una bomba de vacfo adicional o compresor, en caso necesario (no mostrado) y se alimenta al sistema de filtracion 50 de gas. Como alternativa, si es necesario, esta bomba de vacfo adicional puede ubicarse entre el sistema de filtracion 50 de gas y la camara objetivo 60 o 70. Si hay una etapa de compresion adicional, puede estar entre las bombas de vacfo 17 y sistema de filtracion 50. La seccion de bombeo diferencial esta conectada en un extremo al acelerador 30 a traves de una brida de acoplamiento 45 del acelerador y en el otro en el puerto de salida 46 del haz a la camara objetivo (60 o 70) a traves de una brida de acoplamiento 43 de la camara objetivo. El sistema de bombeo diferencial 40 Tambien puede incluir un aparato generador de turbulencias (no mostrado) para interrumpir el flujo laminar. Un aparato generador de turbulencias puede restringir el flujo del fluido y puede incluir salientes en la superficie u otras caracterfsticas o combinaciones de los mismos para interrumpir el flujo laminar. El flujo turbulento es tfpicamente mas lento que el flujo laminar y, por lo tanto, puede disminuir la velocidad de fuga del fluido desde la camara objetivo a la seccion de bombeo diferencial.

En algunas construcciones, las barreras reductoras de presion 42 son reemplazadas o mejoradas por ventanas de plasma. Las ventanas de plasma incluyen un pequeno orificio similar a los empleados como barreras reductoras de presion. Sin embargo, se forma un plasma denso sobre el orificio para inhibir el flujo de gas a traves del orificio pequeno mientras se deja pasar el haz de iones. Se forma un campo magnetico o electrico en o cerca del orificio para mantener el plasma en su lugar.

El sistema de filtracion 50 de gas esta adecuadamente conectado a sus valvulas de aislamiento de la bomba de vacfo 51 a los escapes 41 de la bomba de vacfo del sistema de bombeo diferencial 40 o a compresores adicionales (no mostrado). El sistema de filtracion 50 de gas (figura 10) incluye una o mas camaras de presion o "trampas" (13, 15) sobre las cuales fluye el escape 41 de la bomba de vacfo. Las trampas capturan adecuadamente las impurezas del fluido que pueden escapar de la camara objetivo o la fuente de iones, que, por ejemplo, pueden haberse filtrado al sistema desde la atmosfera. Las trampas pueden enfriarse a temperaturas criogenicas con nitrogeno lfquido (trampas de LN, 15). Como tales, las trampas de liquidos frfos 13, 15 provocan de manera adecuada que los gases, tales como contaminantes atmosfericos, se licuen y se queden en las trampas 13, 15. Despues de fluir sobre una o mas trampas de LN 15 conectadas en serie, el gas se dirige adecuadamente a una trampa de captacion de titanio 13, que absorbe los gases de hidrogeno contaminantes, como el deuterio, que pueden escapar de la camara objetivo o de la fuente de iones y, de lo contrario, pueden contaminar la camara objetivo. La salida de la trampa de captacion 13 esta adecuadamente conectada a la camara objetivo 60 o 70 a traves de la valvula de aislamiento 52 de la camara objetivo dl sistema de filtracion 50 de gas. El sistema de filtracion de gas 50 puede retirarse completamente del dispositivo 10, si uno quiere hacer fluir constantemente gas hacia el sistema y expulsarlo por el escape 41 de la bomba de vacfo, a otro escape de la bomba de vacfo (no se muestra) y al exterior del sistema. Sin sistema de filtracion 50 de gas, la operacion del aparato 10 no se alterarfa materialmente. El aparato 50, funcionando como una fuente de neutrones, puede no incluir trampa de captacion 13 del sistema de filtracion de gas 50.

Las valvulas de aislamiento 51 de la bomba de vacfo y las valvulas de aislamiento 52 de la camara objetivo pueden facilitar el aislamiento del sistema de filtracion 50 de gas del resto del dispositivo y conectarlo a una bomba externa (no mostrada) a traves de la valvula de salida 53 de la bomba, donde la trampa se satura con gas. Como tales, si las valvulas de aislamiento 51 de la bomba de vacfo y las valvulas de aislamiento 52 de la camara objetivo se cierran, las valvulas de salida 53 de la bomba se pueden abrir para bombear las impurezas hacia fuera.

La camara objetivo 60 (figura 11 y figura 12 para el sistema magnetico 10) o la camara objetivo 70 (figura 13 y figura 14 para el sistema lineal 11) puede llenarse con el gas objetivo a una presion de aproximadamente 0 a aproximadamente 100 torr, de aproximadamente 100 mtorr a aproximadamente 30 torr, adecuadamente de ^{aproximadamente} 0,1 ^{a aproximadamente} 10 ^{torr, adecuadamente de aproximadamente} 100 ^{mtorr a} aproximadamente 30 torr. La geometrfa especffica de la camara objetivo. 60 o 70puede variar dependiendo de su aplicacion principal y puede incluir muchas variaciones. La camara objetivo puede ser adecuadamente un cilindro de aproximadamente 10 cm a aproximadamente 5 m de largo y de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 100 cm de diametro para el sistema lineal 14. Cuando se utiliza en el reactor hfbrido, la camara objetivo esta dispuesta para proporcionar una columna de activacion en su centro. Las porciones de fusion estan dispuestas para dirigir haces a traves de la camara objetivo pero fuera de la columna de activacion. Por tanto, los haces viajan sustancialmente dentro de un espacio anular. Adecuadamente, la camara objetivo 70 puede tener una longitud de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 2 m y un diametro de aproximadamente 30 a 50 cm para el sistema lineal 14.

Para el sistema magnetico 12, la camara objetivo 60 puede parecerse a una tortita gruesa, de aproximadamente 10 ^{cm a aproximadamente} 1 ^{m de altura y de aproximadamente} 10 ^{cm a aproximadamente} 10 ^{m de diametro.} Adecuadamente, la camara objetivo 60 para el sistema magnetico 12 puede tener una altura de aproximadamente 20 cm a aproximadamente 50 cm y un diametro de aproximadamente 50 cm. Para la camara objetivo magnetica 60, un par de imanes permanentes o electroimanes (iman de confinamiento de iones 12) se puede localizar sobre las caras de la tortita fuera de las paredes de vacfo o alrededor del diametro externo de la camara de vacfo (vease la figura 11 y la figura 12). Los imanes estan fabricados adecuadamente con materiales que incluyen, pero sin limitaciones, cobre y aluminio, o superconductores o NdFeB para electroimanes. Los polos de los imanes pueden estar orientados de tal manera que crean un campo magnetico axial en el volumen aparente de la camara objetivo. El campo magnetico se controla adecuadamente con un circuito magnetico que comprende materiales magneticos de alta permeabilidad, tal como acero 1010, metal mu u otros materiales. El tamano de la camara objetivo magnetica ^{y la energfa del haz magnetico determinan la intensidad del campo segun la ecuacion (}1^):

para los deuterones, donde r esta en metros, E es la energfa del haz en eV, y B es la intensidad del campo magnetico en gauss. Los imanes pueden estar orientados en paralelo a las caras planas de la tortita y polarizarse de manera que exista un campo magnetico perpendicular a la direccion del haz desde el acelerador 30, es decir, los imanes pueden estar montados en la parte superior e inferior de la camara para provocar la recirculacion de iones.

En otra realizacion que emplea la camara objetivo magnetica 60, hay imanes adicionales adecuados en la parte superior e inferior de la camara objetivo para crear campos especulares en ambos extremos de la camara objetivo magnetica (arriba y abajo) que crean regiones localizadas de un campo magnetico mas fuerte en ambos extremos de la camara objetivo, creando un efecto especular que hace que el haz de iones se refleje lejos de los extremos de la camara objetivo. Estos imanes adicionales que crean los campos especulares pueden ser imanes permanentes o electroimanes. Tambien es deseable proporcionar un campo magnetico mas fuerte cerca del borde radial de la camara objetivo para crear un efecto especular similar. De nuevo, podrfa emplearse un circuito magnetico con forma o imanes adicionales para proporcionar el fuerte campo magnetico deseado. Un extremo de la camara objetivo esta conectado operativamente al sistema de bombeo diferencial 40 a traves de la brida de acoplamiento 33 de bombeo diferencial y un puerto de recirculacion de gas 62 permite que el gas vuelva a entrar en la camara objetivo desde el sistema de filtracion 50 de gas. La camara objetivo tambien puede incluir puertos de alimentacion (no mostrados) para permitir la conexion de varios aparatos generadores de isotopos.

En la configuracion magnetica de la camara objetivo. 60, el campo magnetico limita los iones en la camara objetivo. En la configuracion lineal de la camara objetivo 70, los iones inyectados estan confinados por el gas objetivo. Cuando se usa como fuente de protones o neutrones, la camara objetivo puede requerir proteccion para proteger al operador del dispositivo de radiacion y la proteccion puede ser proporcionada por paredes de hormigon adecuadamente de al menos un pie de espesor. Como alternativa, el dispositivo puede almacenarse bajo tierra o en un bunker, a distancia de los usuarios, o se puede usar como escudo agua u otro fluido, o combinaciones de los mismos.

Tanto el sistema de bombeo diferencial 40 como el sistema de filtracion 50 de gas puede alimentar a la camara objetivo 60 o 70. El sistema de bombeo diferencial 40 proporciona adecuadamente el haz de iones, mientras que el sistema de filtracion 50 de gas suministra una corriente de gas filtrado para llenar la camara objetivo. Adicionalmente, en el caso de la generacion de isotopos se puede montar una alimentacion de vacfo (no se muestra) en la camara objetivo 60 o 70 para permitir la conexion del sistema de extraccion de isotopos 90 con el exterior.

El sistema de extraccion de isotopos 90, incluyendo el sistema de generacion de isotopos 63, puede estar en cualquier numero de configuraciones para proporcionar compuestos o materiales padre y eliminar isotopos generados dentro o cerca de la camara objetivo. Por ejemplo, el sistema de generacion de isotopos 63 puede incluir un tubo de activacion 64 (figuras 12 y 14) que es una helice muy enrollada que encaja justo dentro de la camara objetivo cilfndricas y que tiene paredes 65. Como alternativa, en el caso de la camara objetivo de tortita con un sistema de confinamiento de iones 80, puede incluir una helice que cubra el dispositivo a lo largo de la circunferencia de la tortita y dos espirales, en cada una de las caras superior e inferior de la tortita, todas conectadas en serie. Las paredes 65 de los tubos de activacion 64 usados en estas configuraciones son suficientemente fuertes como para resistir la rotura, pero lo suficientemente delgadas como para que los protones de mas de 14 MeV (aproximadamente de 10 a 20 MeV) puedan pasar a su traves conservando todavfa la mayor parte de su energfa. Dependiendo del material, las paredes de los tubos pueden tener un grosor de aproximadamente 0,01 mm a aproximadamente 1 mm, y, adecuadamente, un grosor de aproximadamente 0,1 mm. Las paredes de los tubos estan hechas adecuadamente de materiales que no generaran neutrones. Los tubos de pared delgada pueden estar hechos de materiales, tales como aluminio, carbono, cobre, titanio o acero inoxidable. Los canales de alimentacion (no mostrados) pueden conectar el tubo de activacion 64 al exterior del sistema, donde el fluido rico en compuestos hijo o producto puede ir a un intercambiador de calor (no mostrado) para su enfriamiento y un separador qufmico (no mostrado) donde los compuestos isotopicos hijo o producto se separan de la mezcla de compuestos padre, compuestos hijos e impurezas.

En otra construccion, mostrada en la figura 15, una bomba de alta velocidad 100 se coloca entre el acelerador 30 y la camara objetivo 60 o 70. La bomba de alta velocidad 100 puede reemplazar el sistema de bombeo diferencial 40 y/o el sistema de filtracion 50 de gas. La bomba de alta velocidad incluye adecuadamente una o mas cuchillas o rotores 102 y una senal de temporizacion 104 que esta conectada operativamente a un controlador 108. La bomba de alta velocidad puede sincronizarse con el flujo del haz de iones desde la seccion del acelerador, de modo que el haz o haces de iones puedan pasar a traves de al menos un espacio 106 en medio o en las cuchillas 102 cuando los espacios 106 estan alineados con el haz de iones. La senal de temporizacion 104 se puede crear con uno o mas marcadores a lo largo del eje de la bomba o en al menos una de las cuchillas. Los marcadores pueden ser opticos o magneticos u otros marcadores adecuados conocidos en la tecnica. La senal de temporizacion 104 puede indicar la posicion de las cuchillas. 102 o el espacio 106 y si hay o no un espacio alineado con el haz de iones para permitir el paso del haz de iones desde la primera etapa 35 del acelerador 30 a traves de la bomba de alta velocidad 100 a la camara objetivo 60 o 70. La senal de temporizacion 104 se puede utilizar como un interruptor de pulsos de compuerta sobre la tension de extraccion del haz de iones para permitir que el haz de iones salga de la fuente de iones 20 y del acelerador 30 y entre en la bomba de alta velocidad 100. Cuando fluye a traves del sistema desde la fuente de iones 20 al acelerador 30 a la bomba de alta velocidad 100 y a la camara objetivo 60 o 70, el haz puede permanecer encendido durante un perfodo de tiempo que el haz de iones y el espacio 106 alineados y luego se apaga antes y mientras el haz de iones y el espacio 106 no estan alineados. La coordinacion entre la senal de temporizacion 104 y el haz de iones puede realizarse con un controlador 108. En una realizacion del controlador 108 (figura 18), el controlador 108 puede comprender una unidad de procesamiento de impulsos 110, una unidad de aislamiento de alta tension 112 y un interruptor de alta velocidad 114 para controlar la tension del acelerador 30 entre la tension de supresion (haz de iones desactivado; la diferencia puede ser de 5-10 kV) y la tension de extraccion (haz de iones activado; la diferencia puede ser de 20 kv). La senal de temporizacion 104 crea adecuadamente un pulso logico que pasa a traves de un retraso u otra logica o medio adecuado conocido en la tecnica. La unidad de procesamiento de pulsos 110 puede alterar la turbina de la bomba de alta velocidad para adaptarse a los retrasos y al interruptor de alta velocidad 114 puede ser un interruptor MOSFET u otra tecnologfa de interruptor adecuada conocida en la tecnica. La unidad de aislamiento de alta tension 112 puede ser una conexion de fibra optica u otras conexiones adecuadas conocidas en la tecnica. Por ejemplo, la senal de temporizacion 104 puede indicar la presencia o ausencia de un espacio 106 solo una vez por rotacion de una cuchilla 102 y el pulso unico puede senalizar un conjunto de componentes electronicos a traves del controlador 108 para generar un conjunto de n pulsos por revolucion de la cuchilla, donde hay n espacios presentes en una rotacion de la cuchilla. Como alternativa, la senal de temporizacion 104 puede indicar la presencia o ausencia de un espacio 106 para cada uno de m espacios durante la rotacion de la cuchilla y los m pulsos pueden indicar cada uno un conjunto de componentes electronicos a traves del controlador 108 para generar un pulso por revolucion de la cuchilla, donde hay m espacios presentes en una rotacion de la cuchilla. Los pulsos logicos pueden pasarse o coordinarse a traves del controlador 108 a la primera etapa de la seccion del acelerador 35 (extractor de iones), de manera que el pulso logico dispara la primera etapa de la seccion del acelerador 35 para cambiar desde un estado de supresion a un estado de extraccion y viceversa. Si el acelerador fuera de 300 kV, por ejemplo, la primera etapa del acelerador 35 puede estar sesgada a 295 kV cuando no hay espacio 106 en la bomba de alta velocidad 100, para que el haz de iones positivos no fluya de 295 kV a 300 kV, y la primera etapa del acelerador 35 puede estar sesgada a 310 kV cuando hay un espacio 106 en bomba de alta velocidad 100, de modo que el haz de iones viaja a traves del acelerador 30 y a traves de los espacios 106 en la bomba de alta velocidad 100 hacia la camara objetivo 60 o 70. La diferencia de tension entre los estados de supresion y extraccion puede ser un cambio relativamente pequeno, tal como de aproximadamente 1 kV a aproximadamente 50 kV, adecuadamente de aproximadamente 10 kV a aproximadamente 20 kV. Un pequeno cambio en la tension puede facilitar un cambio rapido entre los estados de supresion (figura 17) y extraccion (figura 16). La senal de temporizacion 104 y el controlador 108 puede operar por cualquier medio adecuado conocido en la tecnica, incluidos, entre otros, semiconductores y fibra optica. El perfodo de tiempo que el haz de iones esta encendido y apagado puede depender de factores como la velocidad de rotacion ^{de las cuchillas 102, el numero de cuchillas o espacios} 106^{, y las dimensiones de las cuchillas o espacios.}

^{Los isotopos} 18^{F y} 13^{N, que se utilizan en las exploraciones PET, puede generarse a partir de las reacciones} nucleares dentro de cada porcion de fusion usando una disposicion como se ilustra en las figuras 12 y 14. Estos ^{isotopos se pueden crear a partir de sus isotopos padres,} 18^{O (para} 18^{F) y} 16^{O (para} 13^{N) por bombardeo de protones. La fuente del padre puede ser agua (H}218^{O o H}216^{O), que puede fluir a traves del sistema de generacion de} isotopos mediante un sistema de bombeo externo (no mostrado) y reaccionar con los protones de alta energfa en la ^{camara objetivo para crear el compuesto hijo deseado. Para la produccion de} 18^{F o} 13^{N, se hace fluir agua (H}218^{O o H}216^{O, respectivamente) a traves del sistema de generacion de isotopos 63 y los protones de alta energfa creados a} partir de las reacciones de fusion mencionadas anteriormente pueden atravesar las paredes del tubo 64 e impactar ^{sobre el compuesto padre y causa (p, a) reacciones que producen} 18^{F o} 13^{N. En un sistema cerrado, por ejemplo, el} agua rica en isotopos puede despues hacerse circular a traves del intercambiador de calor (no se muestra) para enfriar el fluido y despues al filtro qufmico (no mostrado), tal como una resina de intercambio ionico, para separar el isotopo del fluido. La mezcla de agua puede a continuacion recircular en la camara objetivo (60 o 70), mientras que los isotopos se almacenan en un filtro, jeringa, o por otros medios adecuados conocidos en la tecnica hasta que se haya producido suficiente para la obtencion de imagenes u otros procedimientos.

Si bien se ha descrito una espiral tubular, hay muchas otras geometrfas que podrfan usarse para producir el mismo u otros radionuclidos. Por ejemplo, el sistema de generacion de isotopos 63 pueden ser adecuadamente bucles paralelos o paneles planos con costillas. En otra realizacion, una camisa de agua se puede fijar a la pared de la ^{camara de vacfo. Para la creacion de} 18^{F o} 13^{N, la espiral podrfa reemplazarse por cualquier cantidad de geometrfas} de pared delgada, incluidas ventanas delgadas, o podrfa reemplazarse por una sustancia solida que contenfa una alta concentracion de oxfgeno, y se eliminarfa y procesarfa despues de la transmutacion. Pueden generarse otros isotopos por otros medios.

Con referencia a las figuras 1 y 3, a continuacion se describira el funcionamiento de las porciones de fusion. Antes de la operacion de una de las porciones de fusion, la camara objetivo respectiva 60 o 70 se llena adecuadamente ^{antes del flujo del gas objetivo, tal como} 3^{He, a traves de la fuente de iones 20 con la alimentacion desactivada, lo} que permite que el gas fluya a traves del aparato 10 y a la camara objetivo. En funcionamiento, un gas reactivo tal ^como 2^H2 ^{entra en la fuente de iones 20 y se ioniza positivamente por el campo de RF para formar plasma 22. A} medida que el plasma 22 dentro de la camara de vacfo 25 se expande hacia el inyector de iones 26, el plasma 22 empieza a verse afectado por el potencial mas negativo en el acelerador 30. Esto hace que los iones cargados positivamente se aceleren hacia la camara objetivo 60 o 70. Los electrodos de aceleracion 32 de las etapas (23 y 35) en la fuente de iones 20 coliman el haz o haces de iones, dando a cada uno un perfil de haz de iones casi uniforme en la primera etapa del acelerador 30. Como alternativa, la primera etapa del acelerador 30 puede habilitar el encendido o apagado del haz de iones, como se ha descrito anteriormente. A medida que el haz continua viajando a traves del acelerador 30, recoge la energfa adicional en cada etapa, alcanzando energfas de hasta 5 MeV, hasta 1 MeV, adecuadamente hasta 500 keV, adecuadamente 50 keV a 5 MeV, adecuadamente de 50 keV a 500 keV y adecuadamente de 0 a 10 amperios, adecuadamente de 10 a 100 mAmp, cuando llega a la ultima etapa del acelerador 30. Este potencial es suministrado por una fuente de alimentacion externa (no mostrada) capaz de producir la tension deseada. Un poco de gas neutro de la fuente de iones 20 tambien puede filtrarse al acelerador 30, pero la presion en el acelerador 30 se mantendra al minimo mediante el sistema de bombeo diferencial 40 o la bomba de velocidad alta sincronizada 100 para evitar una presion excesiva y la rotura del sistema. El haz continua a alta velocidad hacia la bomba diferencial 40 cuando pasa a traves de la presion relativamente baja, la longitud corta de la trayectoria pasa con una interaccion minima. Desde aqui continua hacia la camara objetivo 60 o 70, impactando el gas objetivo de alta densidad que es adecuadamente 0 a 100 torr, adecuadamente de 100 mtorr a 30 torr, adecuadamente de 5 a 20 torr, disminuyendo la velocidad y creando reacciones nucleares. Las particulas nucleares emitidas pueden ser protones de aproximadamente 0,3 MeV a aproximadamente 30 MeV, adecuadamente protones de aproximadamente 10 MeV a aproximadamente 20 MeV o neutrones de aproximadamente 0,1 MeV a aproximadamente 30 MeV, adecuadamente neutrones de aproximadamente 2 MeV a aproximadamente 20 MeV.

En la realizacion de la camara objetivo lineal 70, el haz de iones continua en una linea aproximadamente recta e impacta sobre el gas objetivo de alta densidad para crear reacciones nucleares hasta que se detiene.

En la realizacion de la camara objetivo magnetica 60, el haz de iones se dobla en una trayectoria aproximadamente ^{helicoidal, con el radio de la orbita (para iones deuterio,} 2^{H) dada por la ecuacion (2):}

en la que r es el radio orbital en cm, E es la energia de los iones en eV, y B es la intensidad del campo magnetico en gauss. Para el caso de un haz de deuterios de 500 keV y una intensidad de campo magnetico de 7 kG, el radio orbital es de aproximadamente 20,6 cm y se ajusta adecuadamente dentro de una camara de radio de 25 cm. Mientras que se puede producir la neutralizacion de iones, la velocidad a la que se produce la reionizacion es mucho mas rapida, y la particula pasara la mayor parte de su tiempo como un ion.

Una vez atrapados en este campo magnetico, los iones orbitan hasta que el haz de iones se detiene, logrando una trayectoria muy larga en una camara corta. Debido a este aumento de la longitud de la trayectoria en relacion con la camara objetivo lineal 70, la camara objetivo magnetica 60 tambien puede operar a menor presion. La camara objetivo magnetica 60, por lo tanto, puede ser la configuracion mas adecuada. Una camara objetivo magnetica puede ser mas pequena que una camara objetivo lineal y aun asi mantener una larga trayectoria, porque el haz puede recircular muchas veces dentro del mismo espacio. Los productos de fusion pueden estar mas concentrados en la camara mas pequena. Como se explico, una camara objetivo magnetica puede operar a una presion mas baja que una camara lineal, aliviando la carga en el sistema de bombeo porque la longitud de la trayectoria mas larga puede dar el mismo numero total de colisiones con un gas de presion mas baja que con una longitud de la trayectoria corta y un gas de presion mas alta de la camara linac.

Debido al gradiente de presiones entre el acelerador 30 y la camara objetivo 60 o 70, el gas puede fluir fuera de la camara objetivo y hacia el sistema de bombeo diferencial 40. Las bombas de vacio 17 pueden eliminar este gas rapidamente, logrando una reduccion de la presion de aproximadamente 10 a 100 veces o mas. Este gas "filtrado" se filtra despues y se recicla a traves del sistema de filtracion de gas 50 y se bombea de nuevo a la camara objetivo, proporcionando un funcionamiento mas eficiente. Como alternativa, la bomba de alta velocidad 100 puede estar orientada de tal manera que el flujo sea en la direccion de regreso a la camara objetivo, evitando que el gas fluya fuera de la camara objetivo.

Aunque la invencion descrita en el presente documento se refiere a un reactor hibrido, es posible producir ciertos isotopos usando la porcion de fusion sola. Si se desea, se inserta un sistema de extraccion de isotopo 90 como se describe en el presente documento en la camara objetivo 60 o 70. Este dispositivo permite que los protones de alta energia interaccionen con el nucleido padre del isotopo deseado. Para el caso de la produccion de 18F o la ^{produccion de} 13^{N, este objetivo puede ser a base de agua (16O por} 13^{N, y 18O para} 18^{F) y fluira a traves de tubos de} paredes delgadas. El grosor de la pared es lo suficientemente delgado como para que los protones de 14,7 MeV generados a partir de las reacciones de fusion pasen a su traves sin perder energia sustancial, lo que les permite transmutar el isotopo padre al isotopo hijo deseado. A continuacion, el agua rica en 13N o 18F se filtra y enfrfa mediante un sistema externo. Tambien se pueden generar otros isotopos, tales como 124I (a partir de 124Te u otros), ^{11C (a partir de 14N o 11B u otros), 15O (a partir de 15N u otros), y} 63^{Zn. En construcciones que emplean la porcion de} fision para generar los isotopos deseados, el sistema de extraccion de isotopos 90 puede omitirse.

Si el producto deseado es protones para algun otro proposito, la camara objetivo 60 o 70 puede conectarse a otro aparato para proporcionar protones de alta energia para estas aplicaciones. Por ejemplo, la porcion de fusion se puede usar como una fuente de iones para la terapia de protones, en la que un haz de protones se acelera y se usa para irradiar celulas cancerosas.

Si el producto deseado es neutrones, no se requiere un hardware como el sistema de extraction de isotopos 90, ya que los neutrones pueden penetrar en las paredes del sistema de vado con poca atenuacion. Para la production de neutrones, el combustible en el inyector se cambia a deuterio o tritio, con el material objetivo cambiado a tritio o ^{deuterio, respectivamente. Se pueden generar rendimientos de neutrones de hasta aproximadamente 10}15 neutrones/segundo o mas. Ademas, se puede retirar la trampa de captation 13. El compuesto de isotopo padre puede montarse alrededor de la camara objetivo 60 o 70, y los neutrones liberados pueden convertir el compuesto isotopo padre en el compuesto isotopo hijo deseado. Como alternativa, puede seguir usandose un sistema de extraccion de isotopos o adicionalmente dentro o cerca de la camara objetivo. Se puede usar un moderador (no mostrado) que ralentiza los neutrones para aumentar la eficiencia de la interaction de los neutrones. Los moderadores en terminos de neutrones pueden ser cualquier material o materiales que desaceleren los neutrones. Los moderadores adecuados pueden estar hechos de materiales con masa atomica baja que es poco probable que absorban los neutrones termicos. Por ejemplo, para generar 99Mo a partir de un compuesto padre 98Mo se puede ^{usar un moderador de agua. 99Mo se descompone en} 99^{mTc, que puede usarse para procedimientos de imagenes medicas. Tambien se pueden generar otros isotopos, tales como} 131^{I, 133Xe 111In y} 125^{I. Cuando se usa como fuente} de neutrones, la portion de fusion puede incluir un escudo, tal como hormigon, o un fluido, tal como agua, de al menos un pie de espesor para proteger a los operadores de la radiation. Como alternativa, la fuente de neutrones puede almacenarse bajo tierra para proteger a los operadores de la radiacion. La forma de uso y operation de la invention en el modo de neutron es la misma que se practica en la description anterior.

Se puede calcular la velocidad de fusion del haz que afecta a un gas objetivo grueso. La velocidad de fusion incremental para el haz de iones que impacta sobre un gas objetivo espeso viene dada por la ecuacion (3):

df(E) = nb*^*a(E )*dl ^{< 3 >}

e

en a que df(E) es la velocidad de fusion (reacciones/segundo) en el intervalo de energia diferencial dE, rib es la densidad del gas objetivo (particulas/m3), her es la corriente de iones (A), e es la carga fundamental de 1,6022*.10-19 culombios/particula, o(E) es la section transversal dependiente de la energia (m2) y dl es la longitud de la trayectoria incremental en la que la energia de la particula es E. Dado que la particula se esta desacelerando una vez dentro del objetivo, la particula esta solo en la energia E sobre una longitud de trayectoria infinitesimal.

Para calcular la velocidad de fusion total de un haz que se detiene en un gas, la ecuacion (2) se integra en toda la longitud de la trayectoria de particulas desde donde su energia esta en su maximo de E donde se detiene como se muestra en la ecuacion (4):

en la que F(E) es la velocidad de fusion total para un haz de energia inicial Ei que para en el objetivo del gas. Para resolver esta ecuacion, la longitud de la trayectoria incremental dl se resuelve en terminos de energia. Esta relation esta determinada por la potencia de parada del gas, que es una funcion medida experimentalmente, y puede ajustarse a varios tipos de funciones. Como estos ajustes de la seccion transversal de fusion tienden a ser algo complicados, estas integrales se resolvieron numericamente. Los datos para la parada del deuterio en el gas 3He a 10 torr y 25 °C se obtuvo del programa informatico Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM; James Ziegler, www.srim.org) y se muestra en la figura 19.

Se utilizo una ecuacion para predecir los valores intermedios. Un polinomio de orden diez se ajusto a los datos mostrados en la figura 19. Los coeficientes se muestran en la TABLA 1, y se ajustan y el polinomio de orden 10 de ^{mejor ajuste se muestra en la figura} 20^.

TABLA 1.

Como se puede ver a partir de estos datos, el ajuste fue bastante preciso en el intervalo de energla considerado. Esta relacion permitio que la longitud de la trayectoria incremental, dl se relacionara con un intervalo de energla incremental por el polinomio tabulado arriba. Para resolver esto numericamente, es conveniente elegir entre un paso de longitud constante o un paso de energla constante, y calcular la cantidad de energla que ha perdido la partlcula o cuanto ha avanzado en ese paso. Dado que la velocidad de fusion en la ecuacion (4) es en terminos de dl, el procedimiento usado fue un paso de longitud constante. La relacion recursiva para la energla de partlculas E a medida que viaja a traves del objetivo es la ecuacion (5):

en la que n es el paso actual (n= 0 es el paso inicial, y Eo es la energla de partlcula inicial), En+i es la energla en el siguiente paso incremental, S(E) es el polinomio que se muestra anteriormente que relaciona la energla de la partlcula con la potencia de parada, y dl es el tamano de un paso incremental. Para la forma de la energla incremental mostrada anteriormente, E esta en keV y dl esta en pm.

Esta formula proporciona una manera de determinar la energla de la partlcula a medida que se mueve a traves del plasma, y esto es importante porque facilita la evaluation de la section transversal de fusion en cada energla y permite el calculo de una velocidad de fusion en cualquier paso incremental. La velocidad de fusion en el caso ^{numerico para cada paso viene dada por la ecuacion (}6^):

nb* ^{— * < ? ■ (£ „ ) *}

Para calcular la velocidad de fusion total, esta ecuacion se sumo sobre todos los valores de En hasta E= 0 (o n * dl = el intervalo de la partlcula) como se muestra en la ecuacion (7):

n * d l =intervolo

F(E0)= ^{£ / „ ( £ ) < 7 >}

«=0

Esta velocidad de fusion se conoce como el "rendimiento de objetivo grueso". Para resolver esto, se determino una energla inicial y un tamano de paso pequeno dl elegido. Se calculo la velocidad de fusion en el intervalo dl a plena energla. A continuation, se calculo la energla para el siguiente paso y se repitio el proceso. Esto continua hasta que la partlcula se detiene en el gas.

Para el caso de un haz de deuterio ionizado individualmente que impacta sobre un fondo de gas helio-3 de 10 torr a temperatura ambiente, a una energla de 500 keV y una intensidad de 100 mA, se calculo que la velocidad de fusion ^{era aproximadamente} 2^x1013 ^{fusiones/segundo, generando el mismo numero de protones de alta energla} (equivalente a protones de 3 pA). Este nivel es suficiente para la production de isotopos medicos, como saben los expertos en la tecnica. Una grafica que muestra la velocidad de fusion para un haz de deuterio incidente de 100 mA que impacta en un objetivo de helio-3 a 10 torr se muestra en la figura 21.

Las porciones de fusion como se describen en el presente documento se pueden usar en diversas aplicaciones diferentes. De acuerdo con una construction, las porciones de fusion se utilizan como fuente de protones para transmutar materiales que incluyen residuos nucleares y material fisionable. Las porciones de fusion tambien se pueden usar para incrustar materiales con protones para mejorar las propiedades flsicas. Por ejemplo, la portion de fusion se puede usar para la coloration de las piedras preciosas. Las porciones de fusion tambien proporcionan una fuente de neutrones que se puede usar para la radiografla de neutrones. Como fuente de neutrones, las porciones de fusion pueden usarse para detectar armas nucleares. Por ejemplo, como fuente de neutrones, las porciones de fusion se pueden usar para detectar materiales nucleares especiales, que son materiales que se pueden usar para ^{crear explosiones nucleares, como Pu,} 233^{U, y materiales enriquecidos con 233U o} 235^{U. Como fuente de neutrones,} las porciones de fusion se pueden usar para detectar caracterlsticas subterraneas incluyendo, pero sin limitaciones, tuneles, pozos de petroleo y caracterlsticas isotopicas subterraneas creando pulsos de neutrones y midiendo la reflexion y/o la refraction de los neutrones de los materiales. Las porciones de fusion se pueden usar como fuente de neutrones en el analisis de activation de neutrones (NAA), que puede determinar la composition elemental de los materiales. Por ejemplo, el NAA se puede usar para detectar oligoelementos en el intervalo del picograma. Como fuente de neutrones, las porciones de fusion tambien se pueden usar para detectar materiales que incluyen, pero sin limitaciones, materiales clandestinos, explosivos, farmacos y agentes biologicos mediante la determination de la composicion atomica del material. Las porciones de fusion tambien se pueden usar como controlador para un reactor subcrltico.

El funcionamiento y uso de la porcion de fusion 10, 11 se ilustra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos, que no deben interpretarse como limitantes del alcance de la invencion.

Las porciones de fusion 10, 11 pueden estar dispuestas en la configuracion magnetica 10 para funcionar como una ^{fuente de neutrones. En esta disposicion, inicialmente, el sistema 10 estara limpio y vacfo, con un vacfo de 10}-9 ^Torr o menos, y las bombas de alta velocidad 17 estaran a la velocidad (dos etapas, siendo cada etapa una bomba turbomolecular). Aproximadamente 25-30 centfmetros cubicos estandar de gas (deuterio para producir neutrones) fluiran hacia la camara objetivo 60 para crear el gas objetivo. Una vez que se haya establecido el gas objetivo, es decir, una vez que el volumen especificado de gas haya entrado en el sistema y la presion en la camara objetivo 60 alcance aproximadamente 0,5 torr, se abrira una valvula que permite un flujo de 0,5 a 1 sccm (centfmetros cubicos estandar por minuto) de deuterio desde la camara objetivo 60 a la fuente de iones 20. Este gas recirculara ^{rapidamente a traves del sistema, produciendo aproximadamente las siguientes presiones: en la fuente de iones} 20^, la presion sera de unos pocos mtorr; en el acelerador 30, la presion sera de aproximadamente 20 ptorr; sobre la ^{etapa de bombeo mas cercana al acelerador, la presion sera} <20 ^{ptorr; sobre la etapa de bombeo mas cercana a la} camara objetivo, la presion sera de aproximadamente 50 mtorr; y en la camara objetivo 60, la presion sera de aproximadamente 0,5 torr. Despues de que se establezcan estas condiciones, la fuente de iones 20 (que utiliza deuterio) se excitara habilitando la fuente de alimentacion de RF (acoplada a la antena de RF 24 por el circuito de adaptacion de RF) a aproximadamente 10-30 MHz. El nivel de potencia aumentara de cero a aproximadamente 500 ^{W, creando un plasma de deuterio denso con una densidad del orden de 10}11 ^{partfculas/cm3. La tension de} extraccion de iones se incrementara para proporcionar la corriente de iones deseada (aproximadamente 10 mA) y el enfoque. La tension del acelerador se incrementara despues a 300 kV, lo que hara que el haz de iones se acelere a traves de las restricciones de flujo y en la camara objetivo 60. La camara objetivo 60 se llenara con un campo magnetico de aproximadamente 5000 gauss (o 0,5 tesla), que hace que el haz de iones vuelva a circular. El haz de ^{iones hara aproximadamente} 10 ^{revoluciones antes de caer a una energfa insignificante baja.}

^{Mientras recircula, el haz de iones creara reacciones nucleares con el gas objetivo, produciendo 4 x 10}10 ^{y hasta 9 x 10}10 ^{neutrones/segundos para D. Estos neutrones penetraran en la camara objetivo 60 y seran detectados con la} instrumentacion nuclear apropiada.

El gas neutro que se fuga de la camara objetivo 70 a la seccion de bombeo diferencial 40 pasara a traves de las bombas de alta velocidad 17, a traves de una trampa frfa 13, 15, y regresara a la camara objetivo 60. Las trampas frfas 13, 15 eliminaran los gases mas pesados que a tiempo pueden contaminar el sistema debido a fugas muy pequenas.

Las porciones de fusion 11 tambien pueden disponerse en la configuracion lineal para funcionar como una fuente de ^{neutrones. En esta disposicion, inicialmente, el sistema estara limpio y vacfo, con un vacfo de 10}-9 ^{Torr o mas bajo y} las bombas de alta velocidad 17 estaran a la velocidad (tres etapas, siendo las dos mas cercanas al acelerador las bombas turbomoleculares y la tercera una bomba diferente, como un compresor de tipo Roots). Aproximadamente 1000 centfmetros cubicos estandar de gas de deuterio fluira a la camara objetivo 70 para crear el gas objetivo. Una vez que se haya establecido el gas objetivo, se abrira una valvula que permite un flujo de 0,5 a 1 sccm (centfmetros cubicos estandar por minuto) desde la camara objetivo 70 a la fuente de iones 20. Este gas recirculara rapidamente ^{a traves del sistema , produciendo aproximadamente las siguientes presiones: en la fuente de iones} 20 ^{la presion} sera de unos pocos mtorr; en el acelerador 30 la presion sera de aproximadamente 20 ptorr; sobre la etapa de ^{bombeo mas cercana al acelerador, la presion sera <} 20 ^{ptorr; sobre la etapa de bombeo central, la presion sera de} aproximadamente 50 mtorr; sobre la etapa de bombeo mas cercana a la camara objetivo 70, la presion sera de aproximadamente 500 mtorr; y en la camara objetivo 70 la presion sera de aproximadamente 20 torr.

Despues de que se establezcan estas condiciones, la fuente de iones 20 (que utiliza deuterio) se excitara habilitando la fuente de alimentacion de RF (acoplada a la antena de RF 24 por el circuito de adaptacion de RF) a aproximadamente 10-30 MHz. El nivel de potencia aumentara de cero a aproximadamente 500 W, creando un ^{plasma de deuterio denso con una densidad del orden de 10}11 ^{partfculas/cm3. La tension de extraccion de iones se} incrementara para proporcionar la corriente de iones deseada (aproximadamente 10 mA) y el enfoque. La tension del acelerador se incrementara despues a 300 kV, lo que hara que el haz de iones se acelere a traves de las restricciones de flujo y en la camara objetivo 70. La camara objetivo 70 sera una camara de vacfo lineal en la que el ^{haz viajara aproximadamente} 1 ^{metro antes de caer a una energfa despreciablemente baja.}

^{Mientras pasa a traves del gas objetivo, el haz creara reacciones nucleares, produciendo 4 x 10}10 ^{y hasta 9 x 10}10 neutrones/segundo. Estos neutrones penetraran en la camara de vacfo 70 y se detectaran con la instrumentacion nuclear adecuada.

El gas neutro que se fuga de la camara objetivo 70 a la seccion de bombeo diferencial 40 pasara a traves de las bombas de alta velocidad 17, a traves de una trampa frfa 13, 15, y regresara a la camara objetivo 70. Las trampas frfas 13, 15 eliminaran los gases mas pesados que a tiempo pueden contaminar el sistema debido a fugas muy pequenas.

En otra construccion, las porciones de fusion 10 estan dispuestas en la configuracion magnetica y son operables ^{como fuentes de protones. En esta construccion, inicialmente, el sistema estara limpio y vacfo, con un vacfo de 10}'9 Torr o menor, y las bombas de alta velocidad 17 estaran a la velocidad (dos etapas, siendo cada etapa una bomba turbomolecular). Aproximadamente 25-30 centfmetros cubicos estandar de gas (una mezcla aproximada de 50/50 de deuterio y helio-3 para generar protones) fluiran hacia la camara objetivo 60 para crear el gas objetivo. Una vez que se haya establecido el gas objetivo, es decir, una vez que el volumen especificado de gas haya entrado en el sistema y la presion en la camara objetivo 60 alcance aproximadamente 0,5 torr, se abrira una valvula que permite un flujo de 0,5 a 1 sccm (centfmetros cubicos estandar por minuto) de deuterio desde la camara objetivo 60 a la fuente de iones 20. Este gas recirculara rapidamente a traves del sistema, produciendo aproximadamente las siguientes presiones: en la fuente de iones 20, la presion sera de unos pocos mtorr; en el acelerador 30, la presion sera de aproximadamente 20 ptorr; sobre la etapa de bombeo mas cercana al acelerador 30, la presion sera < 20 ptorr; sobre la etapa de bombeo mas cercana a la camara objetivo 60, la presion sera de aproximadamente 50 mtorr; y en la camara objetivo 60 la presion sera de aproximadamente 0,5 torr. Despues de que se establezcan estas condiciones, la fuente de iones 20 (que utiliza deuterio) se excitara habilitando la fuente de alimentacion de RF (acoplada a la antena de RF 24 por el circuito de adaptacion de RF) a aproximadamente 10-30 MHz. El nivel de potencia aumentara de cero a aproximadamente 500 W, creando un plasma de deuterio denso con una densidad del ^{orden de 10}11 ^{partfculas/cm}3 ^{La tension de extraccion de iones se incrementara para proporcionar la corriente de} iones deseada (aproximadamente 10 mA) y el enfoque. La tension del acelerador se incrementara despues a 300 kV, lo que hara que el haz de iones se acelere a traves de las restricciones de flujo y en la camara objetivo 60. La camara objetivo 60 se llenara con un campo magnetico de aproximadamente 5000 gauss (o 0,5 tesla), que hace que el haz de iones vuelva a circular. El haz de iones hara aproximadamente 10 revoluciones antes de caer a una energfa insignificante baja.

^{Mientras recircula, el haz de iones creara reacciones nucleares con el gas objetivo, produciendo 1 x 10}11 ^{y hasta aproximadamente 5 x 10}11 ^{protones/segundos. Estos protones penetraran en los tubos del sistema de extraccion de} isotopos y seran detectados con la instrumentacion nuclear apropiada.

El gas neutro que se fuga de la camara objetivo 60 a la seccion de bombeo diferencial 40 pasara a traves de las bombas de alta velocidad 17, a traves de una trampa frfa 13, 15, y regresara a la camara objetivo 60. Las trampas frfas 13, 15 eliminaran los gases mas pesados que a tiempo pueden contaminar el sistema debido a fugas muy pequenas.

En otra construccion, las porciones de fusion 11 estan dispuestas en la configuracion lineal y son operables como ^{fuentes de protones. En esta construccion, inicialmente, el sistema estara limpio y vacfo, con un vacfo de 10}-9 ^{Torr o} menor y las bombas de alta velocidad 17 estaran a la velocidad (tres etapas, siendo las dos mas cercanas al acelerador las bombas turbomoleculares y la tercera una bomba diferente, como un compresor de tipo Roots). Aproximadamente 1000 centfmetros cubicos estandar de aproximadamente 50/50 de mezcla de gases deuterio y helio-3 fluiran hacia la camara objetivo 70 para crear el gas objetivo. Una vez que se haya establecido el gas objetivo, se abrira una valvula que permite un flujo de 0,5 a 1 sccm (centfmetros cubicos estandar por minuto) desde la camara objetivo 70 a la fuente de iones 20. Este gas recirculara rapidamente a traves del sistema , produciendo ^{aproximadamente las siguientes presiones: en la fuente de iones} 20 ^{la presion sera de unos pocos mtorr; en el} acelerador 30 la presion sera de aproximadamente 20 ptorr; sobre la etapa de bombeo mas cercana al acelerador, la presion sera < 20 ptorr; sobre la etapa de bombeo central, la presion sera de aproximadamente 50 mtorr; sobre la etapa de bombeo mas cercana a la camara objetivo 70, la presion sera de aproximadamente 500 mtorr; y en la camara objetivo 70 la presion sera de aproximadamente 20 torr.

Despues de que se establezcan estas condiciones, la fuente de iones 20 (que utiliza deuterio) se excitara habilitando la fuente de alimentacion de RF (acoplada a la antena de RF 24 por el circuito de adaptacion de RF) a aproximadamente 10-30 MHz. El nivel de potencia aumentara de cero a aproximadamente 500 W, creando un ^{plasma de deuterio denso con una densidad del orden de 10}11 ^{partfculas/cm3. La tension de extraccion de iones se} incrementara para proporcionar la corriente de iones deseada (aproximadamente 10 mA) y el enfoque. La tension del acelerador se incrementara despues a 300 kV, lo que hara que el haz de iones se acelere a traves de las restricciones de flujo y en la camara objetivo 70. La camara objetivo 70 sera una camara de vacfo lineal en la que el ^{haz viajara aproximadamente} 1 ^{metro antes de caer a una energfa despreciablemente baja.}

^{Mientras pasa a traves del gas objetivo, el haz creara reacciones nucleares, produciendo 1 x 10}11 ^{y hasta aproximadamente 5 x 10}11 ^{protones/segundo. Estos protones atravesaran las paredes de los tubos del sistema de} extraccion de isotopos y se detectaran con la instrumentacion nuclear adecuada.

El gas neutro que se fuga de la camara objetivo 70 a la seccion de bombeo diferencial 40 pasara a traves de las bombas de alta velocidad 17, a traves de una trampa frfa 13, 15, y regresara a la camara objetivo 70. Las trampas frfas 13, 15 eliminaran los gases mas pesados que a tiempo pueden contaminar el sistema debido a fugas muy pequenas.

En otra construccion, las porciones de fusion 10, 11 estan dispuestas en la configuracion magnetica o en la configuracion lineal y funcionan como fuentes de neutrones para la produccion de isotopos. El sistema funcionara como se ha comentado anteriormente con la camara objetivo magnetica o con la camara objetivo lineal 70. Una ^{muestra solida, como una lamina solida de material padre} 98^{Mo se colocara proximo a la camara objetivo 60, 70. Los} neutrones creados en la camara objetivo 60, 70 atravesaran las paredes de la camara objetivo 60, 70 y reaccionaran ^{con el material padre} 98^{Mo para crear} 99^{Mo, que puede descomponerse en} 99^{Tn metaestable. El} 99^{Mo se detectara} utilizando la instrumentacion adecuada y la tecnologfa conocida en la materia.

En aun otras construcciones, las porciones de fusion 10, 11 se disponen como fuentes de protones para la produccion de isotopos. En esta construccion, la porcion de fusion 10, 11 funcionara como se ha descrito anteriormente con la camara objetivo magnetica o con la camara objetivo lineal 70. El sistema incluira un sistema de ^{extraccion de isotopos dentro de la camara objetivo 60, 70. El material padre, tal como agua que comprende H}216^O se hara fluir a traves del sistema de extraccion de isotopos. Los protones generados en la camara objetivo ^{atravesara las paredes del sistema de extraccion para reaccionar con el} 16^{O para producir} 13^{N. El materia producto} 13^{N se extraera del material padre y otro usando una resina de intercambio ionico. El} 13^{N se detectara utilizando la} instrumentacion adecuada y la tecnologfa conocida en la materia.

En resumen, cada porcion de fusion 10, 11 proporciona, entre otras cosas, una fuente compacta de protones o neutrones de alta energfa. La descripcion anterior se considera ilustrativa unicamente de los principios de la porcion de fusion 10, 11. Ademas, dado que a los expertos en la tecnica se les ocurriran facilmente numerosas ^{modificaciones y cambios, no se desea limitar la porcion de fusion} 10^, 11 ^{a la construccion y operacion exactas} mostradas y descritas, y en consecuencia, todas las modificaciones y equivalentes adecuados se pueden restablecer a lo requerido o deseado.

Como se ilustra en las figuras 22 y 23, las porciones de fision 400a, 400b del reactor hfbrido 5a, 5b estan colocadas adyacentes a las camaras objetivo 60, 70 de una pluralidad de porciones de fusion 10, 11. Las porciones de fusion 10, 11 estan dispuestas de manera tal que un espacio de reaccion 405 se define dentro de las camaras objetivo 60, 70. Especfficamente, las trayectorias de iones dentro de las camaras objetivo 60, 70 no entran en el espacio de reaccion 405 y, por tanto, los materiales a irradiar pueden colocarse dentro de ese volumen. Con el fin de aumentar ^{aun mas el flujo de neutrones, multiples porciones de fusion} 10^, 11 ^{se apilan una encima de otra, siendo} beneficiosas hasta diez fuentes. Como se ilustra en la figura 22, el reactor hfbrido 5a incluye la porcion de fision 400a y las porciones de fusion 10 en la disposicion magnetica para producir una pluralidad de camaras objetivo apiladas 60 que tienen forma de tortita pero en las que el haz de iones fluye a lo largo de una trayectoria anular. Por lo tanto, el espacio de reaccion 405 dentro de la trayectoria anular se puede utilizar para la colocacion de los materiales a irradiar.

La figura 23 ilustra una disposicion lineal de las porciones de fusion 11 acopladas a la porcion de fision 400b para definir el reactor hfbrido 5b. En esta construccion, los haces de iones se dirigen a lo largo de una pluralidad de trayectorias lineales separadas sustancialmente paralelas situadas dentro de una camara objetivo anular 70. El espacio de reaccion 405 dentro de la camara objetivo anular 70 es adecuado para la colocacion de materiales a irradiar. Por lo tanto, como sera evidente, las porciones de fision 400a, 400b descritas con respecto a las figuras 24­ 29 podrfa emplearse con la configuracion magnetica o la configuracion lineal de las porciones de fusion 10, 11.

Con referencia a las figuras 22 y 23, la porcion de fision 400a, 400b incluye una columna de activacion sustancialmente cilfndrica 410 (a veces denominada celda de activacion) colocada dentro de un tanque 415 que contiene un material moderador/reflector seleccionado para reducir la radiacion que se escapa de la porcion de fision 400a, 400b durante la operacion. La columna de activacion 410 se coloca dentro de la camara objetivo 60, 70, en la que se producen las reacciones de fusion. La camara objetivo 60, 70 tiene aproximadamente 1 m de altura. Una ^{capa de berilio 420 puede rodear la camara objetivo 60, 70. El material moderador suele ser D}2^{O o H}2^{O. Ademas, un} sistema de regeneracion de gas 425 se coloca en la parte superior del tanque 415. Una abertura 430 en el centro del sistema de regeneracion de gas 425 se extiende hacia la columna de activacion 410, donde puede haber que un conjunto subcrftico 435 que incluye una mezcla de LEU y/u otro material padre. En construcciones preferidas, la abertura 430 tiene un radio de aproximadamente 10 cm y tiene una longitud de aproximadamente 1 m.

Cada porcion de fusion 10, 11 esta dispuesta para emitir neutrones de alta energfa desde la camara objetivo. Los ^{neutrones emitidos por las porciones de fusion} 10^, 11 ^{se emiten isotropicamente y cuando estan a alta energfa, los} que entran en la columna de activacion 410 pasan a traves de ella con poca interaccion. La camara objetivo esta rodeada por 10-15 cm de berilio 420, que multiplica el flujo de neutrones rapidos por aproximadamente un factor de dos. Luego, los neutrones pasan al moderador, donde disminuyen la energfa termica y se reflejan nuevamente en la celda de activacion 410.

^{Se estima que la tasa de velocidad de produccion de neutrones de esta configuracion es de aproximadamente 10}15 n/s (la intensidad estimada de la fuente para una sola porcion de fusion 10, 11 que funciona a 500 kV y 100 mA es ¹⁰14 ^{n/s y hay diez de estos dispositivos en la construccion ilustrada). Se calculo que el flujo volumetrico total en la celda de activacion 410 era 2,35 * 10}12 ^n/cm2^{/s con una incertidumbre de 0,0094 y el flujo termico (menos de 0,1 eV) era de 1,34 * 10}12 ^n/cm2^{/s con una incertidumbre de 0,0122. Esta velocidad de los neutrones mejora sustancialmente} con la presencia de LEU, como se indicara.

Como se trata con respecto a las figuras 1 y 3, la porcion de fusion 10, 11 puede estar dispuesta en la disposicion magnetica o en la disposicion lineal. La ventaja real de la disposicion magnetica de las porciones de fusion 10, 11 es que permiten una larga trayectoria en un gas de presion relativamente baja. Para utilizar efectivamente la configuracion lineal, el gas objetivo debe enfriarse y debe mantenerse a una presion mas alta. Un ejemplo de una configuracion de este tipo tendrfa varias lfneas de haz de deuterio disparando axialmente hacia la camara objetivo 70 desde arriba y debajo del dispositivo, como se ilustra en la figura 23. Aunque las camaras objetivo 70 pueden ^{necesitar operar a hasta} 10 ^{torr para que esto sea posible. exitoso, puede ser un enfoque mas simple y eficiente para la porcion de fusion} 10^, 11^.

La simplificacion principal en la configuracion lineal es la eliminacion de los componentes necesarios para establecer el campo magnetico que gufa el haz en la espiral o patron helicoidal. La falta de los componentes necesarios para crear el campo hace que el dispositivo sea mas barato y los imanes no desempenan un papel en la atenuacion del flujo de neutrones. Sin embargo, en algunas construcciones, se emplea un campo magnetico para colimar el haz de ^{iones producido por la disposicion lineal de las porciones de fusion} 11^{, como se explicara.}

^{Para producir} 99^{Mo de alta actividad especffica como producto final, debe estar hecho de un material que sea} qufmicamente diferente para que pueda separarse facilmente. La forma mas comun de hacer esto es por fision de 235^{U mediante bombardeo de neutrones. Las porciones de fusion 10, 11 descritas anteriormente crean suficientes neutrones para producir una gran cantidad de} 99^{Mo sin reactividad adicional, pero si ya hay} 235^{U presente en el} dispositivo, tiene sentido ponerlo en una configuracion que proporcione la multiplicacion de neutrones, asf como un ^{objetivo para la produccion de} 99^{Mo. Los neutrones hechos a partir de la fision pueden desempenar un papel importante en el aumento de la actividad especffica del} 99^{Mo y puede aumentar la salida de} 99^{Mo total del sistema. El} factor de multiplicacion, keff se relaciona con la multiplicacion mediante la ecuacion 1/(1- keff). Este efecto de multiplicacion puede dar como resultado un aumento del rendimiento total y la actividad especffica del producto final en tanto como un factor de 5-10. keff es una funcion fuerte de la densidad de LEU y la configuracion del moderador.

Varias configuraciones subcrfticas de conjuntos subcrfticos 435 que consisten en objetivos de LEU (enriquecidos al ^{20 %) combinados con H}2^{O (o D}2^{O) son posibles. Todas estas configuraciones se insertan en el espacio de la} camara de reaccion 405 descrito anteriormente. Algunas de las configuraciones consideraron una solucion acuosa de una sal de uranio disuelta en agua. Las soluciones acuosas son altamente deseables debido a la excelente moderacion de los neutrones, pero ofrecen desaffos desde una perspectiva de criticidad. Para asegurar una operacion subcrftica, la constante de criticidad, keff debe mantenerse por debajo de 0,95. Se podrfan agregar facilmente otras funciones de control para disminuir l keff Si se obtuviera una condicion crftica. Estas caracterfsticas de control incluyen, entre otras, barras de control, venenos inyectables o valvulas de alivio de presion que descargarfan al moderador y reducirfan la criticidad.

Las soluciones acuosas de uranio ofrecen enormes beneficios para los procesos qufmicos posteriores. Ademas, son faciles de enfriar y proporcionan una excelente combinacion de combustible y moderador. Los estudios iniciales se ^{realizaron utilizando una solucion de nitrato de uranio-UO}2^(NO3⁾2^{, pero se podrfan considerar otras soluciones como el sulfato de uranio u otros. En una construccion, la concentracion de sal en la solucion es de aproximadamente} 66 ^{g de sal por 100 g de H}2^{O. La solucion se coloca dentro de la celda de activacion 410 como se ilustra en las figuras 24} y 25. Ademas de la solucion, hay un cilindro de diametro mas pequeno 500 en el centro de la celda de activacion 410 llena de agua pura. Este cilindro de agua permite que se reduzca al valor de keff para que el dispositivo siga siendo subcrftico, al tiempo que permite el uso de un gran volumen de solucion de LEU.

En la disposicion de la solucion acuosa ilustrada en las figuras 24 y 25, el cilindro mas central 500 contiene agua pura y esta rodeado por una mezcla acuosa de nitrato de uranio que esta contenida entre el tubo y una pared ^{cilfndrica 505 que coopera para definir un espacio 510 sustancialmente anular. La camara objetivo} 60^{, 70 es la} siguiente capa mas externa y tambien es anular. El agua pura, la mezcla acuosa de nitrato de uranio y la camara objetivo 60, 70 estan rodeadas por el multiplicador/reflector 420 de Be. La capa mas externa 520 en este caso es un ^{gran volumen de D}2^{O contenido dentro del tanque 415. El D}2^{O actua como moderador para reducir la fuga de} radiacion de la porcion de fision 400a, 400b. Las figuras 26-29 ilustran componentes estructurales similares pero contienen materiales diferentes dentro de algunos o todos los volumenes, como se discutira con esas figuras en particular.

Un procedimiento comun para irradiar uranio es formarlo en granulos de dioxido de uranio o encerrar un polvo de dioxido de uranio en un recipiente. Estos se insertan en un reactor y se irradian antes de retirarlos y procesarlos. ^{Aunque los polvos de UO}2 ^{que se utilizan hoy en dfa utilizan HEU, es preferible usar LEU. En construcciones preferidas, se usa una mezcla de LEU y H}2^{O que proporciona Keff<0,95.}

^{Las figuras 26 y 27 ilustran una columna de activacion 410 que incluye UO}2 ^{en una solucion homogenea con D}2^{O. El cilindro central 500 en esta construccion se llena con H}2^{O 525, ya que es la capa mas externa 530 (solo se ilustra} una porcion de ella). El primer espacio anular 535 contiene una solucion de 18 % LEU (enriquecido al 20 %) y 82 % ^{de D}2^{O. La segunda capa anular 540 se evacua sustancialmente, de acuerdo con las camaras objetivo de la porcion} de fusion 60, 70. El cilindro central 500, el primer espacio anular 535 y el segundo espacio anular 540 estan rodeados por una capa de Be 420, que sirve como multiplicador y reflector de neutrones.

En otra construccion, se extrae el 99Mo del uranio mediante disolucion qufmica de laminas de LEU en un proceso modificado de Cintichem. En este proceso, las laminas delgadas que contienen uranio se colocan en una region de alto flujo de un reactor nuclear, se irradian durante algun tiempo y luego se eliminan. Las laminas se disuelven en varias soluciones y se procesan mediante multiples tecnicas qufmicas.

Desde una perspectiva de seguridad, no proliferacion y salud, una forma deseable de producir 99Mo es por ^{reacciones (n, Y) con material padre} 98^{Mo. Esto da como resultado 99Mo sin contaminacion por plutonio u otros} productos de fision. La produccion por este procedimiento tampoco requiere una alimentacion constante de cualquier forma de uranio. La desventaja radica en la dificultad de separar el 99Mo del 98Mo padre, que conduce a bajas actividades especfficas de 99Mo en el generador. Ademas, el costo del 98Mo enriquecido es sustancial si se debe usar. Aun asf, se ha logrado un progreso considerable en el desarrollo de nuevas tecnicas de elucion para extraer 99mTc de alta pureza del 99Mo de baja actividad especffica y esta puede convertirse en una opcion rentable en el futuro cercano. Para implementar este tipo de produccion en el reactor hfbrido 5a, 5b ilustrado en el presente documento, se puede usar un conjunto subcrftico fijo 435 de LEU para aumentar el flujo de neutrones (muy ^{probablemente UO}2^{), pero se puede aislar del 98Mo padre. El conjunto subcrftico 435 todavfa esta ubicado dentro de} la porcion de fusion l0, 11, y la columna de activacion de 99Mo estarfa ubicada dentro del ensamblaje subcrftico 435.

En construcciones preferidas, 98Mo ocupa un total del 20 % de la columna de activacion 410 (en volumen). Como se ^{ilustra en las figuras 28 y 29, el cilindro central 500 contiene una mezcla homogenea de 20 % de 98Mo y H}2^{O. La} primera capa anular 555 incluye un conjunto subcrftico 435 y consta de una mezcla de LEU al 18 % (enriquecido al ^{20 %)/D}2^{O. La segunda capa anular 560 se evacua sustancialmente, de acuerdo con las camaras objetivo de la} porcion de fusion 60, 70. El cilindro central 500, el primer espacio anular 555 y el segundo espacio anular 560 estan rodeados por la capa de Be 420, que sirve como multiplicador y reflector de neutrones. La capa mas externa 570 (solo una parte de la cual se ilustra) contiene agua que reduce la cantidad de radiacion que se escapa de la porcion de fision 5a, 5b.

^{Para los casos de LEU, la tasa de produccion y la actividad especffica de 99Mo se determino calculando el} 6 ^{% del rendimiento de fision, con una porcion de fusion 10, 11 operando a 10}15 ^{n/s. La Keff se calculo tambien para varias configuraciones. La tabla 1 resume los resultados de estos calculos. En el caso de la produccion de} 98^{Mo, se uso un computo (n, y) para determinar la velocidad de produccion de} 99^{Mo. La siguiente tabla ilustra las velocidades de} produccion para varias configuraciones objetivo en el reactor hfbrido 5a, 5b.

Si bien la actividad especffica del 99Mo generado es relativamente constante para todos los casos subcrfticos, algunas configuraciones permiten una velocidad de produccion total sustancialmente mas alta. Esto se debe a que estas configuraciones permiten cantidades considerablemente mayores de material padre. Tambien cabe senalar que la produccion de 99Mo a partir de 98Mo es un procedimiento tan bueno como la produccion de LEU cuando se trata de la cantidad total de 99Mo producido. Aun asf, el proceso de LEU tiende a ser mas favorable ya que es mas ^{facil de separar el 99Mo de los productos de fision que separarlo de} 98^{Mo, que permite una alta actividad especffica} de 99Mo estara disponible despues de la separacion.

^{En construcciones en las que 98Mo se utiliza para producir} 99^{Mo, el conjunto subcrftico 435 podrfa eliminarse por} completo. Sin embargo, si se elimina el conjunto subcrftico 435, la actividad especffica del producto final sera un poco menor. Sin embargo, hay algunas indicaciones de que los generadores avanzados podrfan utilizar la baja ^{actividad especffica que resulta de la irradiacion de} 98^{Mo. La actividad especffica producida por el reactor hfbrido 5a,} 5b sin multiplicacion subcrftica es lo suficientemente alta para algunas de estas tecnologfas. Ademas, la demanda total de 99Mo en Estado Unidos todavfa podrfa satisfacerse con varias instalaciones de produccion, lo que permitirfa un proceso libre de fision.

Por ejemplo, en una construccion de un reactor de fusion solamente, el conjunto subcrftico 435 se omite y 98Mo se ^{coloca dentro de la columna de activacion 410. Para mejorar la produccion de} 99^{Mo, se emplea un haz de iones mas} potente producido por la disposicion lineal de la porcion de fusion 11. Se prefiere operar los haces de iones a un nivel de potencia aproximadamente diez veces el requerido en las construcciones mencionadas anteriormente. Para lograr esto, se establece un campo magnetico para colimar el haz e inhibir la dispersion indeseable de los haces. El campo esta dispuesto de manera tal que es paralelo a los haces y rodea sustancialmente el acelerador 30 y el sistema de bombeo 40, pero no necesariamente se extiende hacia la camara objetivo 70. El uso de esta disposicion proporciona el flujo de neutrones deseado sin el efecto multiplicativo producido por el conjunto subcrftico 435. Una ventaja de esta disposicion es que no se requiere uranio para producir los isotopos deseados.

Por lo tanto, la invencion proporciona, entre otras cosas, un reactor hfbrido 5a, 5b nuevo y util para su uso en la produccion de isotopos medicos. Las construcciones del reactor hfbrido 5a, 5b descritas anteriormente e ilustradas en las figuras se presentan solo a modo de ejemplo y no pretenden ser una limitacion de los conceptos y principios de la invencion. En las reivindicaciones siguientes se exponen varias caracterfsticas y ventajas de la invencion.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un reactor hfbrido (5a; 5b) operable para producir un isotopo medico, comprendiendo el reactor:

^{una fuente de iones (}20^{) operable para producir un haz de iones a partir de un gas;}

una camara objetivo (60; 70) que incluye un objetivo que interacciona con el haz de iones para producir neutrones a traves de una reaccion de fusion;

un acelerador (30) colocado entre la fuente de iones y la camara objetivo y operable para acelerar los iones del haz de iones;

caracterizado por:

una celda de activacion (64; 410; 510) ubicada proxima a la camara objetivo e incluyendo un material padre en una solucion acuosa que interacciona con los neutrones para producir el isotopo medico a traves de una reaccion de fision en la celda de activacion, en la que la reaccion de fision se mantiene en un nivel subcrftico.

2. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que el objetivo es un objetivo de gas.

3. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que el material padre es 235U poco enriquecido y el isotopo medico ^es 99^Mo.

4. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que se usa resonancia de RF para producir el haz de iones.

5. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que el gas incluye uno de deuterio y tritio, y el objetivo incluye el otro de deuterio y tritio.

6^{. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que la camara objetivo define una trayectoria objetivo larga que es} sustancialmente lineal, en particular, en el que el reactor hfbrido comprende ademas al menos un iman colocado para definir un campo magnetico que colima el haz de iones dentro de al menos una porcion de la trayectoria objetivo larga, o

en el que la camara objetivo define una trayectoria objetivo larga que es sustancialmente helicoidal, en particular, en el que el reactor hfbrido comprende ademas al menos un iman posicionado para definir un campo magnetico que dirige el haz de iones a lo largo de la trayectoria helicoidal.

7. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que la fuente de iones y la camara objetivo juntas definen, al menos ^{parcialmente, uno de una pluralidad de reactores de fusion (}10^; 11^),

en particular, en el que la camara objetivo de cada uno de la pluralidad de reactores de fusion cooperan para rodear sustancialmente un espacio cilfndrico (410; 510),

en particular, en el que la celda de activacion es sustancialmente anular y esta posicionada dentro del espacio cilfndrico.

8^{. El reactor hfbrido de la reivindicacion 7, que comprende ademas un atenuador colocado proximo a la celda de} activacion anular,

y/o que comprende ademas un reflector que rodea sustancialmente la pluralidad de camaras objetivo y se selecciona para reflejar neutrones hacia la celda de activacion anular,

y/o que comprende ademas un moderador que rodea sustancialmente la celda de activacion y el reflector.

9. Un procedimiento para producir un isotopo medico utilizando un reactor hfbrido de acuerdo con la reivindicacion 1, comprendiendo el procedimiento:

excitar un gas para producir un haz de iones;

acelerar el haz de iones;

pasar el haz de iones acelerado a traves de una ruta objetivo sustancialmente lineal que incluye un gas objetivo, el gas objetivo y los iones reaccionando a traves de una reaccion de fusion para producir neutrones libres; colocar un material padre en una solucion acuosa dentro de una camara de activacion (64; 410; 510) adyacente a la trayectoria objetivo larga; y

reaccionar una porcion de los neutrones libres y el material padre para producir el isotopo medico.

10. El procedimiento de la reivindicacion 9, en el que la radiacion de RF excita el gas,

en particular, en el que el gas incluye uno de deuterio y tritio y el gas objetivo incluye el otro de deuterio y tritio.

11. El procedimiento de la reivindicacion 9, que comprende ademas convertir una parte de los neutrones libres en neutrones termicos y producir un isotopo medico adicional haciendo reaccionar una parte de los neutrones termicos y el material padre.

12. El procedimiento de la reivindicacion 9, en el que se mantiene una reaccion de fision entre los neutrones libres y el material padre para producir el isotopo medico, en particular, en el que el material padre es 235U poco enriquecido ^{y el isotopo medico es} 99^{Mo, o}

en el que el isotopo medico se produce sin el uso de material fisionable, en particular, en el que el material padre ^{incluye 98Mo y el isotopo medico es} 99^Mo.

13. El procedimiento de la reivindicacion 9, que comprende ademas establecer un campo magnetico orientado a colimar el haz de iones para inhibir la dispersion.

14. El procedimiento segun la reivindicacion 9, que comprende ademas:

reflejar una porcion de los neutrones con un reflector (420) colocado radialmente hacia afuera de la trayectoria objetivo;

posicionar un atenuador adyacente a la camara de activacion;

mantener una reaccion de fision entre la porcion de los neutrones y el material padre para producir el isotopo medico; y

convertir una porcion de los neutrones en neutrones termicos para mejorar la reaccion de fision dentro de la camara de activacion.

15. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que la reaccion de fision se mantiene a un nivel subcrftico con multiplicacion de neutrones.

16. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que la reaccion de fision se mantiene a un nivel subcrftico con una ^{keff de 0,80 a menos de} 1^,0^.

17. El reactor hfbrido de la reivindicacion 1, en el que la reaccion de fision se mantiene a un nivel subcrftico con una keff de 0,80 a menos de 0,95.