JP2010223935A - 放射性同位元素の製造方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】固体又は気体のターゲット核を含む原料ターゲットに加速器からの高速中性子を照射し、1個の中性子の照射により1個の陽子を放出する(n,p)反応を起させ、放射性同位元素を製造する。
【選択図】なし
Description
を用いる技術に切替えるための働きかけを世界各国で行っており、それに対応した技術開発が世界中で進められている。しかし、30年に及ぶ働きかけにもかかわらず世界のほとんどのRIは未だ高濃縮235Uを使用して生成されている。一方、235U濃縮度を20%以下にした低濃縮235UをRI製造用の原料に用いると、プルトニウムの生成量が約25倍に増えてしまうという問題が新たに生じる。このため原子炉の熱中性子(0.025eV)を原料ターゲットに照射し、発生するRIを抽出する方法も利用されている。またサイクロトロンからの荷電粒子を原料ターゲットに照射しRIを生成する方法も利用されている。
のRI以外に様々な核種が生成され、必要でない燃料廃棄物の保存、管理、処理等が膨大になり且つ非常に煩わしいものとなっていた。
の中から選ばれた1種のターゲット核を含む原料ターゲットであることを特徴とする放射性同位元素の製造装置。
この反応で生成される中性子エネルギー(En)は次の関係式で与えられる。
ここでEdは重水素エネルギー、Qは反応の発生エネルギーでQ=17.6MeVである。θは生成される中性子が入射重水素となす角度である。この式より、例えば0.35MeVの低エネルギー重水素を用いると14MeVの高速中性子が得られることが分かる。また、現在プロジェクト遂行中の国際核融合材料照射施設(IFMIF)では金属リチウム(Li)に重水素を照射して高強度の高速中性子を生成する。さらに、金属リチウム(Li)や金属ベリリウム(Be)に陽子や重水素を照射しても高速中性子を発生させることができる。
高速中性子による99Moの生成量は中性子量を除くと原子炉の場合の2%である。
原子炉の熱中性子量φ炉:日本原子力開発機構研究用原子炉施設JRR3の場合にはφ炉=1014個/(cm2・秒)
式(2)
高速中性子の量φ高速:IFMIFの場合にはφ高速=1014個/(cm2・秒)
式(3)
即ち高速中性子量の原子炉の量に対する比は:φ高速/φ炉=1 式(4)
となる。以上、中性子量を考慮すると、高速中性子利用による99Mo生成量と原子炉利用による99Mo生成量との比は次に与えられる。
ここで比較的容易に高濃度100Moが得られることを考えると(例えば100%濃縮とすると)式(5)の比は、式(1)と式(4)より、
0.02÷9.6×100=0.21 式(6)
となる。即ち、本発明によれば、高速中性子を用い原子炉での生成量と十分比較できる量の99Moを生成できることがわかる。
ここでEpは陽子エネルギー、Qは反応の閾値でQ=1.64MeVである。この式より、例えば25MeVの高エネルギーの陽子を用いると20MeVの高速中性子が得られることが分かる。
2は、高電圧電源1の高電圧を加速器ターミナル3に接する加速管4に印加するためのものである。高速中性子発生部6にはCu等の熱伝導性に優れた金属板上に、3重水素を吸蔵させたチタン等の蒸着膜が設けられたものがセットされ、高速中性子発生部6は、上記中性子生成反応を起し、多量の中性子を生成する役割をする。冷却系8は、重水素ビームで照射される蒸着膜中の3重水素が熱拡散するのを防ぐべく冷却管7により金属板を冷却する役割をする。冷却は水冷等により行う。金属板は固定式のものでもよく、回転式のものでもよい。
本発明の対象とする原料ターゲットでは、この高速中性子の照射により(n,p)反応が優位に起り、RIが生成する(ステップS4)。
<実験目的>
*99Moが14MeVの高速中性子により天然Mo試料を用いて予測どおりの反応断面積で生成される事の確認
*上記反応断面積の絶対値決定に用いる93Nb試料を用い14MeV中性子で生成される92Nbの放射線を測定し、断面積決定に使用できる事の確認
*99Mo生成反応に付随して生成される残留放射性同位元素(燃料廃棄物)の定量的評価
*2H+3H→4He+n反応で生成される14MeV中性子が期待される中性子強度で安定に生成されるかどうかの確認(3Hターゲットの性能評価)
*上記反応を誘起させるための2H(重水素ビーム)が安定に供給される事の確認
(小型加速器が安定に稼動する事の検証)
*Moターゲット、Nbターゲットの中性子照射箇所への設置及び取外しが容易に且つ柔軟に行えるかどうかの確認
<実験場所> 日本原子力研究開発機構核融合中性子工学用中性子源施設(FNS)
<実験日時>
中性子照射実験:平成21年1月27日〜1月30日(1日当り6時間照射)
生成Mo放射能測定:平成21年1月27日〜2月5日
<試料> 天然Mo
試料1:直径:約10mm、厚さ:50ミクロン(0.05mm)、重量40.214mg
試料2:直径:約10mm、厚さ:5ミクロン(0.005mm)、重量3.663mg
試料1は6時間照射後測定。
試料2は最終日まで中性子照射後測定。
<試料> 93Nb
試料3:直径10mm、厚さ:0.1mm、重量67.196mg
<Moターゲット設置場所>
2Hビーム軸の延長方向で中性子発生箇所から10cm離れた場所。
<中性子照射条件>
*14MeV中性子生成反応
2H+3H→4He+n:2Hビームエネルギー:0.35MeV
*中性子発生量
発生箇所で1.8×1011 n/cm2・秒[1月27日]〜1.5 × 1011 n/cm2・秒[1月30日]
<99Mo生成反応>
100Mo+n(R)99Mo+2n
<92Nb生成反応>
93Nb+n(R)92Nb+2n
<99Mo及び残留放射能の測定(FNSで測定)>
*測定条件:中性子照射後ほぼ1時間の冷却時間をおき測定開始
*測定器:Ge半導体検出器
*99Mo試料及び92Nb試料配置:Ge検出器から5cm離れた位置にセット
<結果>
*99Moは当初予測どおりの量生成されている事を確認
*93Nb試料は99Mo断面積決定に使用できる事を確認
*99Mo生成反応に付随して生成される残留放射性同位元素(燃料廃棄物)の定量的評価ができた。(99Moの量に比し微量である事を確認)。
*2H+3H→4He+n反応で生成される14MeV中性子は期待通りの中性子強度で安定に生成する事を確認(3Hターゲットは高い性能を持つと評価できた)
*上記反応を誘起させる2H(重水素ビーム)が安定に供給される事が確認できた。
(小型加速器が安定に稼動する事の検証)
*Moターゲット、Nbターゲットの中性子照射箇所への設置及び取外しが容易に且つ柔軟に行える事を確認した。
<実験場所> 日本原子力研究開発機構核融合中性子工学用中性子源施設(FNS)
<試料> 天然Co
直径:約10mm、厚さ:1mm、重量727.5mg
<Moターゲット設置場所>
2Hビーム軸の延長方向で中性子発生箇所から10cm離れた場所。
<中性子照射条件>
*14MeV中性子生成反応
2H+3H→4He+n:2Hビームエネルギー:0.35MeV
*中性子発生量
発生箇所で1.8×1011 n/cm2・秒
<59Fe及び残留放射能の測定(FNSで測定)>
*測定条件:中性子照射を終了して1時間後に測定開始
*測定器:Ge半導体検出器
*59Fe試料配置:Ge検出器から5cm離れた位置にセット
*59Feのベータ崩壊に伴って放出される1099keV及び1291keVガンマ線をGe半導体検出器で測定して検出
その測定結果を図7に示す。図7(a)、(b)がそれぞれ1099keV、1291keVのデータである。
<結果>
本発明者らは、さらに99Tc(99Tcの基底状態)をターゲット核とした原料ターゲットに、加速器からの高速中性子を照射し、1個の中性子の照射により1個の陽子を放出する(n,p)反応を起させ、99Moを生成できることを確認した。この方法によれば、現在安定供給が切望されている放射性医薬品としての99Moの安定供給体制の確立への寄与が期待される。
2 電源ケーブル
3 加速器ターミナル
4 加速管
5 重陽子輸送ライン
6 高速中性子加速器
7 冷却管
8 冷却系
9 原料ターゲット
10 ターゲット支持枠あるいは試料容器
10A 真空バルブ
11 ターゲット支持台
12 RI収容容器(ターゲット保管庫)
13 集気系
21 重水素ビーム
22 真空ビーム管
23 3重水素含有チタン膜を有する銅板
24 ターゲット試料
25 冷却部材
26 陽子ビーム
Claims (7)
- 固体又は気体のターゲット核を含む原料ターゲットに加速器からの高速中性子を照射し、1個の中性子の照射により1個の陽子を放出する(n,p)反応を起させ、放射性同位元素を生成させることを特徴とする放射性同位元素の製造方法。
- ターゲット核として表1ないし表6の中から選ばれた1種のターゲット核を含む原料ターゲットに高速中性子を照射することを特徴とする請求項1に記載の放射性同位元素の製造方法。
- 原料ターゲットを加速器の高速中性子発生部に密着させた状態又は離間させた状態で中性子を原料ターゲットに照射することを特徴とする請求項1又は2に記載の放射性同位元素の製造方法。
- 高速中性子を発生させる加速器と、
固体又は気体のターゲット核を含む原料ターゲットを支持するターゲット支持手段を備え、
加速器からの高速中性子を原料ターゲットに照射し、1個の中性子の照射により1個の陽子を放出する(n,p)反応を起させ、放射性同位元素を生成させることを特徴とする放射性同位元素の製造装置。 - 原料ターゲットが、ターゲット核として表1ないし表6中から選ばれた1種のターゲット核を含む原料ターゲットであることを特徴とする請求項4に記載の放射性同位元素の製造装置。
- 原料ターゲットが、加速器の高速中性子発生部に密着させた状態又は離間させた状態にセットされていることを特徴とする請求項4又は5に記載の放射性同位元素の製造装置。
- 加速器の高速中性子発生部が冷却手段を備え、かつ該高速中性子発生部が真空室と大気側の隔壁機能を有し、かつ該高速中性子発生部に原料ターゲットが密着させた状態でセットされていることを特徴とする請求項4又は5に記載の放射性同位元素の製造装置。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015199372A1 (ko) * | 2014-06-24 | 2015-12-30 | 박윤원 | 중수로 원자로를 이용한 동위원소 제조방법 |
WO2021161419A1 (ja) * | 2020-02-12 | 2021-08-19 | 株式会社千代田テクノル | 放射性同位体の製造方法及び装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02148700A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-06-07 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 高中性子束中性子管のイオン引き出し兼加速装置 |
JPH08262194A (ja) * | 1995-03-20 | 1996-10-11 | Shimadzu Corp | 低速陽電子ビーム発生装置 |
JP2002504231A (ja) * | 1997-06-19 | 2002-02-05 | ヨーロピアン・オーガニゼーション・フォア・ニュークリア・リサーチ | 中性子駆動元素変換器 |
JP2002062388A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Hitachi Ltd | 慣性静電閉じ込め核融合装置およびラジオアイソトープ製造システム |
JP2002221600A (ja) * | 2001-01-25 | 2002-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 照射装置用ターゲット、および照射装置 |
JP2003057392A (ja) * | 2001-08-17 | 2003-02-26 | Laser Gijutsu Sogo Kenkyusho | 高エネルギ発生方法及び装置 |
JP2010008606A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 現像剤搬送装置および画像形成装置 |
JP5522566B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2014-06-18 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
-
2009
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02148700A (ja) * | 1988-10-07 | 1990-06-07 | Philips Gloeilampenfab:Nv | 高中性子束中性子管のイオン引き出し兼加速装置 |
JPH08262194A (ja) * | 1995-03-20 | 1996-10-11 | Shimadzu Corp | 低速陽電子ビーム発生装置 |
JP2002504231A (ja) * | 1997-06-19 | 2002-02-05 | ヨーロピアン・オーガニゼーション・フォア・ニュークリア・リサーチ | 中性子駆動元素変換器 |
JP2002062388A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Hitachi Ltd | 慣性静電閉じ込め核融合装置およびラジオアイソトープ製造システム |
JP2002221600A (ja) * | 2001-01-25 | 2002-08-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 照射装置用ターゲット、および照射装置 |
JP2003057392A (ja) * | 2001-08-17 | 2003-02-26 | Laser Gijutsu Sogo Kenkyusho | 高エネルギ発生方法及び装置 |
JP2010008606A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 現像剤搬送装置および画像形成装置 |
JP5522566B2 (ja) * | 2009-02-24 | 2014-06-18 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 放射性同位元素の製造方法及び装置 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
CYCLOTRON PRODUCED RADIONUCLIDES: PRINCIPLES AND PRACTICE, JPN7014001445, December 2008 (2008-12-01), AT, pages 7 - 29, ISSN: 0002811459 * |
MANUAL FOR REACTOR PRODUCED RADIOISOTOPES, JPN7014001446, January 2003 (2003-01-01), AT, pages 1 - 21, ISSN: 0002811460 * |
R. DOCZI, ET. AL,: ""Excitation functions of some (n,p) and (n,a) reactions from threshold to 16 MeV"", NUCLEAR SCIENCE AND ENGINEERING, vol. 129, JPN6013026661, 1998, pages 164 - 174, ISSN: 0002811458 * |
植之原雄二、森喜久馬、清三喜男、神田幸則: "Ni同位核からのサブ・クーロン障壁陽子の放出", 総合理工学研究科報告, vol. 第5巻、第1号, JPN6013040739, 30 June 1983 (1983-06-30), JP, pages 41 - 48, ISSN: 0002955865 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015199372A1 (ko) * | 2014-06-24 | 2015-12-30 | 박윤원 | 중수로 원자로를 이용한 동위원소 제조방법 |
WO2021161419A1 (ja) * | 2020-02-12 | 2021-08-19 | 株式会社千代田テクノル | 放射性同位体の製造方法及び装置 |
JPWO2021161419A1 (ja) * | 2020-02-12 | 2021-08-19 | ||
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