JP2001083297A - Pet用放射性核種生成装置 - Google Patents

Pet用放射性核種生成装置

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JP2001083297A
JP2001083297A JP26322999A JP26322999A JP2001083297A JP 2001083297 A JP2001083297 A JP 2001083297A JP 26322999 A JP26322999 A JP 26322999A JP 26322999 A JP26322999 A JP 26322999A JP 2001083297 A JP2001083297 A JP 2001083297A
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radionuclide
neutron
pet
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neutrons
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JP26322999A
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English (en)
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Koichi Maki
紘一 真木
Takashi Okazaki
隆司 岡崎
Takuro Honda
▲琢▼郎 本多
Kazuhiro Takeuchi
一浩 竹内
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、PET用放射性核種生成装置
の放射性核種生成領域における中性子の利用率を向上さ
せること、及び装置のコンパクト化を図ること、PET
用短半減期核種生成の生成濃度を高くすること。 【解決手段】本発明のPET用放射性核種生成装置で
は、軽荷電粒子との反応によりPET用短半減期放射性
核種を生成する放射性核種生成親核種、及び該放射性核
種生成親核種に中性子との反応により生成する軽荷電粒
子を供給する軽荷電粒子生成核種から成る該放射性核種
生成領域の内部或いは背後に、グラファイトやベリリウ
ム等の中性子反射作用或いは中性子増倍作用の大きい材
料を配置したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PET用放射性核
種生成装置に係わり、特にPET用放射性核種生成装置
の放射性核種生成領域における中性子の利用率を向上さ
せること、及び装置のコンパクト化を図ること、PET
用短半減期核種生成の生成濃度を高くすることにより回
収を容易にすることを特徴とするPET用放射性核種生
成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のPET用放射性核種生成装置は、
図5に示すように、中性子源の周囲にリチウムの化合
物、例えば水酸化リチウム水溶液の領域を、中性子を有
効利用することを目的として〜50cmの厚さで設置してい
た。そのため、生成領域の体積が大きいことにより、生
成された放射性核種の濃度が低くならざるを得ず、その
結果、回収が困難であること、及び装置が大きくなるこ
と、等の欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のPET用放射性
核種生成装置は、中性子源の周囲にリチウムの化合物の
水溶液領域を〜50cmの厚さで設置していたため、生成さ
れた放射性核種の濃度が低く、その結果、回収が困難で
あること、及び装置が大きくなること、等の欠点があっ
た。
【0004】そこで、本発明によるPET用放射性核種
生成装置では、PET用放射性核種生成装置の放射性核
種生成領域における中性子の利用率を向上させること、
及び装置のコンパクト化を図ること、PET用短半減期
核種生成の生成濃度を高くすることにより回収を容易に
することができるPET用放射性核種生成装置を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のPET用放射性核種生成装置では、
軽荷電粒子である3tとの反応によりPET用短半減期
放射性核種18F(半減期 109.8分)を生成する放射性核
種生成親核種16O、及び該放射性核種生成親核種 16
に中性子との反応により生成する軽荷電粒子を供給する
軽荷電粒子生成核種6Liを含む化合物から成る該放射
性核種生成領域の内部或いは背後に、グラファイトやベ
リリウム等の中性子反射作用或いは中性子増倍作用の大
きい材料を配置している。このような構造をPET用放
射性核種生成装置の放射性核種生成領域に施すことによ
って、中性子の利用率を向上させることができ、放射性
核種生成領域の厚さを数cmにまでコンパクト化を図るこ
とができ、その結果PET用短半減期核種生成の生成濃
度を高くすることにより回収を容易にすることができ
る。
【0006】以上述べたように、本発明のPET用放射
性核種生成装置では、軽荷電粒子である3tとの反応に
よりPET用短半減期放射性核種を生成する放射性核種
生成親核種16O、及び該放射性核種生成親核種16Oに中
性子との反応により生成する軽荷電粒子を供給する軽荷
電粒子生成核種6Liを含む化合物から成る該放射性核
種生成領域の内部或いは背後に、グラファイトやベリリ
ウム等の中性子反射作用或いは中性子増倍作用の大きい
材料を配置している。このような構造をPET用放射性
核種生成装置の放射性核種生成領域に施すことによっ
て、中性子の利用率を向上させることができ、放射性核
種生成領域の厚さを数cmにまでコンパクト化を図ること
ができ、その結果PET用短半減期核種生成の生成濃度
を高くすることにより回収を容易にすることができるの
は、次のような理由による。
【0007】本発明のPET用放射性核種生成装置で
は、軽荷電粒子である3tとの反応によりPET用短半
減期放射性核種を生成する放射性核種生成親核種16O、
及び該放射性核種生成親核種16Oに中性子との反応によ
り生成する軽荷電粒子である3tを供給する軽荷電粒子
生成核種6Liを含む化合物から成る該放射性核種生成
領域の内部或いは背後に、グラファイトやベリリウム等
の中性子反射作用或いは中性子増倍作用の大きい材料を
配置したことにより、該放射性核種生成領域内から外部
に向かう中性子をこれらの核種の反応作用により該放射
性核種生成領域に引き戻す効果があり、これらの中性子
が軽荷電粒子である3tの生成に再び利用でき、中性子
の利用率を向上できる。また、ベリリウムを適用した場
合には、更に、その中性子増倍反応による中性子増倍効
果が期待でき、1個の中性子が1個以上の軽荷電粒子で
ある3tを生成できる可能性があり、中性子利用率の更
なる向上が期待できる。
【0008】以上のような中性子の反応作用或いは増倍
作用を受けた中性子は非常に大きく減速される。このた
め、軽荷電粒子生成核種である6Liの(n,α)3tの
反応断面積σn,αは中性子のエネルギーEnに対して、
低エネルギー領域で、
【0009】
【数1】
【0010】のような挙動を示し低エネルギーで大きな
反応断面積を示す。因みに0.025eVの熱中性子に対し
ては940barnという大きな反応断面積を持つ。その結
果、軽荷電粒子生成核種である6Li化合物からなる水
溶液領域内での3t生成反応の平均自由行程は、天然リ
チウムを用いた場合でも2cm程度と短いため、該平均自
由行程程度の厚さの放射性核種生成領域でも中性子利用
率は〜70%以上となる。該平均自由行程程度の2倍の厚
さを採れば、100%に近い中性子利用率が得られる。特
に、ベリリウムを用いた場合には、Be(n,2n)反応
により、中性子が2倍となるので、100%以上の中性子
利用率が期待できる。但し、Be(n,2n)反応はしき
い値1.85MeVをもつ反応である。DD反応中性子源で
発生する中性子は2.45MeVのエネルギー、DT反応中
性子源で発生する中性子は14.06NeVのエネルギーを
持つため、前者ではBe(n,2n)反応による効果はあ
まり期待できないが、後者では大きな中性子増倍効果が
期待できる。
【0011】以上のように、軽荷電粒子生成核種から成
る該放射性核種生成領域の内部或いは背後に、グラファ
イトやベリリウム等の中性子反応作用或いは中性子増倍
作用の大きい材料を配置することによって、中性子の利
用率を向上させることができ、放射性核種生成領域の厚
さを数cmにまでコンパクト化を図ることができ、その結
果PET用短半減期核種生成の生成濃度を高くすること
により回収を容易にすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以上、本発明の一実施例を図1に
よって説明する。図1は、本発明の一実施例であるPE
T用放射性核種生成装置を示す図である。核図におい
て、1は中性子源である静電閉じ込め中性子源で、2は
水酸化リチウム水溶液からなる放射性核種生成領域、3
はグラファイト製の反射体である。中性子源1から発生
した中性子が放射性核種生成領域2に到達し、6Liと
反応して3tを生成しこの3tが16Oと16O(t,n)18
のように反応してPET用放射性核種18Fを生成する。
このときグラファイトで反射された中性子が再度同様な
反応により、3tを生成しこの3tが16Oと16O(t,n)
18Fのように反応してPET用放射性核種18Fを生成有
効利用される。図2にグラファイト反射領域の厚さと水
酸化リチウム水溶液の放射性核種生成領域の厚さを変化
させたときの1個の中性子に対するトリチウム生成個数
を示すトリチウム生成比を示す。この比は中性子利用率
に相当する。該図より、放射性核種生成領域の厚さ3cm
でも60%以上の中性子利用率が得られることがわかる。
【0013】次に、本発明のもう一つの実施例を図3に
よって説明する。図3は本発明の一実施例であるPET
用放射性核種生成装置を示す図である。該図において、
1は中性子源である静電閉じ込め中性子源で、2は水酸
化リチウム水溶液からなる放射性核種生成領域、3はベ
リリウム製の中性子増倍及び反射体の領域である。図3
は、水酸化リチウム水溶液からなる放射性核種生成領域
2とベリリウム製の中性子増倍領域3を層状に交互に配
置し最外部に反射体としてベリリウム領域3を設置した
実施例である。中性子源1から発生した中性子が放射性
核種生成領域2に到達し、6Liと反応して3tを生成し
この3tが16Oと16O(t,n)18Fのように反応してPE
T用放射性核種18Fを生成する。第1の放射性核種生成
領域を通過した高速中性子はベリリウム製の中性子増倍
領域で(n,2n)反応により中性子が増倍される。こ
の中性子の一部は後方に、即ち第1の放射性核種生成領
域に反射され中性子が同様な反応により、3tを生成し
この3tが16Oと16O(t,n)18Fのように反応してPE
T用放射性核種18Fを生成有効利用される。また、前方
に放出された中性子は第2の放射性核種生成領域で同様
な反応により18Fを生成する。図4にベリリウム領域の
厚さと水酸化リチウム水溶液の放射性核種生成領域の厚
さを変化させたときの1個の中性子に対するトリチウム
生成個数を示すトリチウム生成比を示す。該図より、第
2の放射性核種生成領域の厚さ3cmでも90%に近い中性
子利用率が得られることがわかる。また、放射性核種生
成領域の厚さを従来の50cmから数cmに薄くできるので、
その分生成した18Fの濃度を高くできるのでその回収が
容易となる。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、軽荷電粒子との反応に
よりPET用短半減期放射性核種を生成する放射性核種
生成親核種、及び該放射性核種生成親核種に中性子との
反応により生成する軽荷電粒子を供給する軽荷電粒子生
成核種から成る該放射性核種生成領域の内部或いは背後
に、グラファイトやベリリウム等の中性子反射作用或い
は中性子増倍作用の大きい材料を配置したことにより、
PET用放射性核種生成装置の放射性核種生成領域にお
ける中性子の利用率を向上させること、及び装置のコン
パクト化を図ること、PET用短半減期核種生成の生成
濃度を高くすることにより回収を容易にすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるグラファイト反射領域
を有するPET用放射性核種生成装置概念を示す図。
【図2】DD中性子源PETにおける水酸化リチウム水
層厚さ、グラファイト反射体厚さとリチウム生成比との
関係を示す図。
【図3】本発明の一実施例であるベリリウム中性子増倍
領域及び反射領域を有するPET用放射性核種生成装置
概念を示す図。
【図4】DT中性子源PETにおいて第1水酸化リチウ
ム水層厚さ1cm+ベリリウム層5cm+第2水酸化リチウ
ム層+ベリリウム反射体層10cmとした時の第2水酸化リ
チウム層厚さとトリチウム生成比との関係を示す図。
【図5】従来のPET用放射性核種生成装置概念を示す
図。
【符号の説明】
1…静電閉じ込め中性子源、2…放射性核種生成領域、
3…反射領域或いは中性子増倍領域。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 ▲琢▼郎 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内 (72)発明者 竹内 一浩 茨城県日立市大みか町七丁目2番1号 株 式会社日立製作所電力・電機開発研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中性子源の周囲に放射性核種生成領域を
    有するPET(ポジトロンエミッショントモグラフィ)
    用放射性核種生成装置において、軽荷電粒子との反応に
    よりPET用短半減期放射性核種を生成する放射性核種
    生成親核種、及び該放射性核種生成親核種に中性子との
    反応により生成する軽荷電粒子を供給する軽荷電粒子生
    成核種から成る該放射性核種生成領域の内部或いは背後
    に、グラファイトやベリリウム等の中性子反射作用或い
    は中性子増倍作用の大きい材料を配置したことを特徴と
    するPET用放射性核種生成装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 該放射性核種生成領域の内部或いは背後に、グラファイ
    トやベリリウム等の中性子反射作用或いは中性子増倍作
    用の大きい材料を層状に配置したことを特徴とするPE
    T用放射性核種生成装置。
JP26322999A 1999-09-17 1999-09-17 Pet用放射性核種生成装置 Pending JP2001083297A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010190833A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Japan Atomic Energy Agency 長寿命核分裂生成物を短寿命核種へ変換する方法
JP2010223937A (ja) * 2009-02-24 2010-10-07 Japan Atomic Energy Agency 放射性モリブデンの製造方法及び装置
JP2016180760A (ja) * 2009-11-12 2016-10-13 グローバル メディカル アイソトープ システムズ エルエルシー 放射性同位元素を生成するための方法及び装置
JP2017526909A (ja) * 2014-08-06 2017-09-14 リサーチ トライアングル インスティテュート 中性子捕獲生成物の高効率生成
WO2017155520A1 (en) * 2016-03-09 2017-09-14 PineSci Consulting Methods and apparatus for enhanced nuclear reactions

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