JP2015175777A - 放射性同位元素の精製装置、及び放射性同位元素の精製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性同位元素の精製効率を向上することができる放射性同位元素の精製装置、及び放射性同位元素の精製方法を提供する。
【解決手段】実施形態に係る放射性同位元素の精製装置１は、バブリング捕集部３内の溶液を接続管４へ圧送させる溶液圧送部としての配管６を備えている。バブリング捕集部３にて放射性同位元素を捕集する場合は、加熱部２で気化した放射性同元素は、接続管４からバブリング捕集部３へ向けて流れる。これに対して、配管６は、溶液をバブリング捕集部３から接続管４へ向けて圧送させる。すなわち、配管６は、気化した放射性同位元素の流れとは反対方向へ向けて溶液を逆流させることができる。このように溶液を接続管４へ逆流させることによって、接続管４の管壁を容易に、且つ流し損ね無く洗浄することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性同位元素の精製装置、及び放射性同位元素の精製方法に関する。

例えば、病院等でのＰＥＴ検査（ポジトロン断層撮影検査）等に使用される放射性同位元素（ＲＩ）は、放射性同位元素を含む物質を精製装置で精製することによって得られる。このような精製装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１に示す精製装置は、混合物の中から放射性同位元素をカラムで吸着させ、当該カラムで吸着させた放射性同位元素を溶液に溶解させて回収している。

特開２０１３−１１３８２１号公報

ここで、放射性同位元素の精製装置として、気化性の放射性同位元素を加熱して気化させ、当該気化した放射性同位元素を含むガスを溶液中でバブリングさせることによって、放射性同位元素を捕集するものがある。加熱部とバブリング捕集部との間の接続管においては、バブリング捕集部の手前側でガスが冷却される場合がある。これによって、ガス中の放射性同位元素が接続管の管壁に析出し、精製効率が低下するという問題がある。また、ガス流路内に溶液を流すことによって、析出した放射性同位元素を洗浄して回収するという方法も考えられるものの、接続管の管壁の全面を洗浄することは困難であり、流し損ねる部分が生じる可能性がある。また、被爆を防止する観点から、作業者が手作業によって接続管内に溶液を流すことも困難である。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、放射性同位元素の精製効率を向上することができる放射性同位元素の精製装置、及び放射性同位元素の精製方法を提供することを目的とする。

本発明に係る放射性同位元素の精製装置は、放射性同位元素を含む物質を加熱することによって、放射性同位元素を気化させる加熱部と、気化した放射性同位元素を溶液中でバブリングすることによって、放射性同位元素を捕集するバブリング捕集部と、加熱部とバブリング捕集部とを接続し、気化した放射性同位元素をバブリング捕集部へ供給可能な接続管と、バブリング捕集部内の溶液を接続管へ圧送させる溶液圧送部と、を備える。

本発明に係る放射性同位元素の精製装置は、バブリング捕集部内の溶液を接続管へ圧送させる溶液圧送部を備えている。バブリング捕集部にて放射性同位元素を捕集する場合は、加熱部で気化した放射性同元素は、接続管からバブリング捕集部へ向けて流れる。これに対して、溶液圧送部は、溶液をバブリング捕集部から接続管へ向けて圧送させる。すなわち、溶液圧送部は、気化した放射性同位元素の流れとは反対方向へ向けて溶液を逆流させることができる。このように溶液を接続管へ逆流させることによって、接続管の管壁を容易に、且つ流し損ね無く洗浄することができる。従って、逆流した溶液は、接続管の管壁に残存する放射性同位元素を効率よく回収することができる。以上によって、放射性同位元素の精製効率を向上することができる。

本発明に係る放射性同位元素の精製装置において、溶液圧送部は、バブリング捕集部にガスを供給することによって溶液を圧送してよい。これによって、接続管へ逆流させる際に用いられる溶液の量を減少させることができる。

本発明に係る放射性同位元素の精製装置において、バブリング捕集部には、気体を外部へ排出するための排出口と、排出口を開閉可能な弁と、が設けられていてよい。弁で排出口を閉じた状態でバブリング捕集部へガス又は溶液を供給すると、バブリング捕集部内の圧力が上昇し、溶液が接続管へ圧送される。これによって、簡単な構成で溶液を接続管へ圧送することが可能となる。

本発明に係る放射性同位元素の精製方法は、放射性同位元素を含む物質を加熱部で加熱することによって、放射性同位元素を気化させる加熱工程と、気化した放射性同位元素をバブリング捕集部の溶液中でバブリングすることによって、放射性同位元素を捕集するバブリング捕集工程と、バブリング捕集工程で放射性同位元素がバブリングされた溶液を回収する回収工程と、バブリング捕集部内に供給された溶液を、加熱部とバブリング捕集部とを接続する接続管へ圧送する溶液圧送工程と、を備えている。

本発明に係る放射性同位元素の精製方法によれば、上述の放射性同位元素の精製装置と同様な作用・効果を得ることができる。

本発明によれば、放射性同位元素の精製効率を向上することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る放射性同位元素の精製装置の構成を示す概念図である。 図２は、本発明の実施形態に係る放射性同位元素の精製装置の構成を示す概念図である。 図３は、本発明の実施形態に係る放射性同位元素の精製装置の構成を示す概念図である。 図４は、本発明の実施形態に係る放射性同位元素の精製装置の構成を示す概念図である。 図５は、本発明の実施形態に係る放射性同位元素の精製装置の構成を示す概念図である。 図６は、本発明の実施形態に係る放射性同位元素の精製装置の構成を示す概念図である。 図７は、本発明の実施形態に係る放射性同位元素の精製装置の構成を示す概念図である。 図８は、変形例に係る放射性同位元素の精製装置の構成を示す概念図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る放射性同位元素の精製装置について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る精製装置の概要を説明する。図１に示すように、精製装置１は、放射性同位元素を含む物質から、放射性同位元素を精製する装置である。精製された放射性同位元素は、例えば病院等のＰＥＴ検査（陽電子断層撮影検査）等に使用される放射性同位元素標識化合物（ＲＩ化合物）である放射性薬剤（放射性医薬品を含む）の製造に用いられる。精製装置１は、加熱部２と、バブリング捕集部３と、接続管４と、配管６と、を備えている。なお、本実施形態では、精製対象となる物質（放射性同位元素を含む物質）として、加速器で発生した荷電粒子線を照射された固体ターゲットＷを例示している。

加熱部２は、固体ターゲットＷを加熱することによって、放射性同位元素を気化させる機能を有する。加熱部２は、内部に配置された固体ターゲットＷを約２００〜７００℃に加熱することができ、固体ターゲットＷに形成されていた放射性同位元素が蒸発してガス（図１においてＲで示す）となる。なお、加熱部２の加熱によって気化することができる放射性同位元素として、ヨウ素、臭素などが挙げられる。加熱部２は、固体ターゲットＷを設置する設置部７と、設置部７で気化した放射性同位元素を加熱部２の外部へ導く導出管８と、を内部に備えている。加熱部２が加熱を開始するときは、設置部７に荷電粒子線が照射された後の固体ターゲットＷが設置される。加熱部２は、ヒータを作動させて設置部７内の温度を上げて放射性同位元素を気化させる。加熱部２は、加熱しながら設置部７及び導出管８にキャリアガス（例えば、窒素、酸素）を供給することで、気化した放射性同位元素を導出管８から加熱部２の外部へ導出する。

バブリング捕集部３は、気化した放射性同位元素を溶液中でバブリングすることによって、放射性同位元素を捕集する機能を有する。バブリング捕集部３は、放射性同位元素を捕集するための溶液を貯留する貯留部１１と、貯留部１１内の溶液に放射性同位元素を含むガスを導入してバブリングするバブリング部１２と、貯留部１１内のガスを排出する排出口１４と、を備えている。貯留部１１は、上下方向に延びる管状の容器である。ただし、貯留部１１の形状は、溶液を貯留することができる限り特に限定されない。バブリング部１２は、貯留部１１の上端から貯留部１１内へ導入され、貯留部１１の底部へ向かって延びる配管によって構成されている。バブリング部１２の下端部は貯留部１１の底部から離間すると共に開口している。貯留部１１に溶液が貯留された状態においては、バブリング部１２の下端部は溶液に浸漬された状態となる。これによって、バブリング部１２の上端側から導入されたガスは、バブリング部１２の下端部から噴出されて溶液内に気泡として供給される。溶液は、気泡から放射性同位元素を捕集できるものであればよく、水酸化ナトリウム水溶液、蒸留水等が採用される。なお、バブリング部１２の外周面と貯留部１１の上端部との間の接続部分は、隙間なく密閉されている。排出口１４は、貯留部１１の上端部付近に接続された配管によって構成されている。なお、排出口１４の一端部は貯留部１１に接続され、他端部は図示されないガス回収部に接続されている。排出口１４の他端部には、当該排出口１４を開閉可能な弁が設けられている（図５参照）。

接続管４は、加熱部２とバブリング捕集部３とを接続し、気化した放射性同位元素をバブリング捕集部３へ供給可能な配管である。接続管４は、加熱部２の外部に設けられているため、加熱部２のヒータによる加熱が行われない部分である。本実施形態では、接続管４は、加熱部２の側端部から水平に延びる水平部４Ａと、直角に屈曲する屈曲する屈曲部４Ｂと、屈曲部４Ｂから下方へ鉛直へ延びる鉛直部４Ｃと、を有する配管によって構成されている。なお、接続管４の水平部４Ａの一端部は加熱部２の導出管８と接続されている。接続管４の鉛直部４Ｃの下端部は、バブリング部１２の上端部と接続されている。接続管４の鉛直部４Ｃの下端部は、バブリング部１２の径に合わせて、接続管４の他の部分に比して径が小さく形成されている。

配管６は、バブリング捕集部３内の溶液を接続管４へ圧送する溶液圧送部としての機能を有する。配管６は、バブリング捕集部３にガスを供給することによって溶液を接続管４へ圧送する。このとき供給されるガスは、不活性ガスであり、例えば窒素、ヘリウム等が採用される。また、本実施形態では、配管６は、バブリング捕集部３の貯留部１１へ溶液を供給する溶液供給部としても機能する。なお、配管６は、排出口１４を弁１８（図５参照）で閉じた状態でバブリング捕集部３の貯留部１１へ溶液を供給することで、バブリング捕集部３内の溶液を接続管４へ圧送することができる。また、配管６は、貯留部１１の溶液を回収する溶液回収部としても機能する。配管６は、貯留部１１の下端部に接続されている。配管６の一端部側の一部は、貯留部１１の下端部から下方へ延びている。また、配管６の他端部は、ガスを供給するポンプ（不図示）等に接続され、溶液を供給するポンプ（不図示）等に接続され、溶液を回収する回収部（不図示）等に接続されている。なお、溶液を供給すると共に溶液を回収するための配管が、ガスを供給するための配管６と別途設けられていてもよい。また、溶液を供給する配管と溶液を回収する配管とが、別々の配管によって構成されていてもよい。

次に、本実施形態に係る放射性同位元素の精製装置１による精製方法について、図２〜図７を参照して説明する。

図２に示すように、精製装置１は、配管６を用いてバブリング捕集部３の貯留部１１へ溶液ＳＬ１を供給する。これにより、貯留部１１に溶液ＳＬ１が貯められた状態となる。次に、精製装置１は、放射性同位元素を含む固体ターゲットを加熱部２で加熱することによって、放射性同位元素を気化させる（加熱工程）。精製装置１は、キャリアガスＧ１によって気化した放射性同位元素を接続管４を介してバブリング捕集部３へ移送する。気化した放射性同位元素は、キャリアガスＧ１と共にバブリング部１２の下端部から溶液ＳＬ１内へ供給される。放射性同位元素は、気泡として溶液ＳＬ１内を浮遊し、溶液ＳＬ１内へ溶け込む。溶液ＳＬ１内に溶け込まなかったガスＧ２は、排出口１４から排出される。これによって、精製装置１は、気化した放射性同位元素をバブリング捕集部３の溶液ＳＬ１中でバブリングすることによって、放射性同位元素を捕集する（バブリング捕集工程）。バブリング捕集工程の終了後、図３に示すように、精製装置１は、バブリング捕集工程で放射性同位元素がバブリングされた溶液ＳＬ１を回収する（回収工程）。具体的には、溶液ＳＬ１は、配管６を介して、外部の回収部へ移送される。

図４に示すように、精製装置１は、配管６を用いてバブリング捕集部３の貯留部１１へ洗浄用の溶液ＳＬ２を供給する。これにより、貯留部１１に溶液ＳＬ２が貯められた状態となる。また、精製装置１は、接続管４側からガスＧ３を供給することで、ガスＧ３を溶液ＳＬ２内でバブリングする（貯留部洗浄工程）。これによって、貯留部１１の下端部付近の管壁（図４において、太線で示した領域）が洗浄され、当該管壁に残存していた放射性同位元素が除去される。

次に、図５に示すように、精製装置１は、排出口１４を弁１８で閉鎖する。この状態で、精製装置１は、配管６を用いてバブリング捕集部３の貯留部１１へ溶液ＳＬ２を追加で供給する。圧力バランスにより、溶液ＳＬ２は、バブリング部１２を構成する配管内を逆流し、溶液ＳＬ２の液面が上昇する。これにより、精製装置１は、バブリング部１２を構成する配管の上端部（また、接続管４の下端部の一部まで達してよい）へ溶液ＳＬ２を圧送することができる（第１の溶液圧送工程）。これによって、バブリング部１２の管壁（図５において、太線で示した領域）が洗浄され、当該管壁に残存していた放射性同位元素が除去される。

次に、図６に示すように、精製装置１は、配管６を用いてバブリング捕集部３の貯留部１１へ不活性ガスＧ５を供給する。不活性ガスＧ５は、貯留部１１のバブリング部１２よりも外周側の領域に貯まり、圧力によって、溶液ＳＬ２は、バブリング部１２を構成する配管内を逆流し、溶液ＳＬ２の液面が上昇し接続管４の鉛直部４Ｃまで至る。これにより、精製装置１は、接続管４の鉛直部４Ｃへ溶液ＳＬ２を圧送することができる（第２の溶液圧送工程）。また、精製装置１が更に不活性ガスＧ５を供給することで、不活性ガスＧ５はバブリング部１２を構成する配管内を気泡として上昇する。これによって、接続管４の鉛直部４Ｃにおいてバブリングが行われる。これによって、接続管４の鉛直部４Ｃの管壁（図６において、太線で示した領域）が洗浄され、当該管壁に残存していた放射性同位元素が除去される。なお、接続管４へ溶液ＳＬ２を圧送する場合、溶液ＳＬ２が加熱部２側へ向かわないように、溶液ＳＬ２の液面は鉛直部４Ｃの中途位置または、水平部４Ａの手前で停止し、水平部４Ａまで到達しないように調整される。以上のように、接続管４の洗浄後、図７に示すように、精製装置１は、残存した放射性同位元素を含む溶液ＳＬ２を回収する（回収工程）。具体的には、溶液ＳＬ２は、配管６を介して、外部の回収部へ移送される。

次に、本実施形態に係る放射性同位元素の精製装置１、及び放射性同位元素の精製方法の作用・効果について説明する。

精製装置１の加熱部２とバブリング捕集部３との間の接続管４においては、バブリング捕集部３の手前側でキャリアガスが冷却される。これによって、キャリアガス中の放射性同位元素が接続管４の管壁に析出する。ここで、接続管４の管壁に残存した放射性同位元素を回収する方法として、接続管４の管壁に向けて（例えば、上側や横側から）溶液を流すことによって、残存した放射性同位元素を洗浄して回収するという方法が挙げられる。一例として、接続管４の屈曲部４Ｂに溶液を供給する供給部を設け、当該供給部から溶液を流すことで、鉛直部４Ｃの管壁に溶液を伝わせることで洗浄を行う構成が挙げられる。しかしながら、このような方法では、接続管４の鉛直部４Ｃの管壁の全周にわたり満遍なく溶液を伝わせることは困難であり、流し損ねる部分が生じる可能性がある。流し損ねが無いような供給部を採用した場合、供給部の構造が複雑化してしまうという問題がある。また、被爆を防止する観点から、作業者が手作業によって接続管内に溶液を流すことも困難である。

一方、実施形態に係る放射性同位元素の精製装置１は、バブリング捕集部３内の溶液を接続管４へ圧送させる配管６を備えている。バブリング捕集部３にて放射性同位元素を捕集する場合は、加熱部２で気化した放射性同元素は、接続管４からバブリング捕集部３へ向けて流れる。これに対して、配管６は、溶液をバブリング捕集部３から接続管４へ向けて圧送させる。すなわち、配管６は、気化した放射性同位元素の流れとは反対方向へ向けて溶液を逆流させることができる。このように溶液を接続管４へ逆流させることによって、接続管４の管壁を容易に、且つ流し損ね無く洗浄することができる。具体的には、逆流した溶液の液面が、接続管４の鉛直部４Ｃ付近まで上昇することにより、接続管４のうち、当該液面よりも下側の領域全体が溶液で浸されることとなる。従って、逆流した溶液は、接続管４の管壁に残存する放射性同位元素を効率よく回収することができる。以上によって、放射性同位元素の精製効率を向上することができる。なお、本実施形態に係る放射性同位元素の精製方法によれば、上述の放射性同位元素の精製装置１と同様な作用・効果を得ることができる。

本実施形態に係る放射性同位元素の精製装置１において、配管６は、バブリング捕集部３にガスを供給することによって溶液を圧送する。これによって、接続管４へ逆流させる際に用いられる溶液の量を減少させることができる。

本実施形態に係る放射性同位元素の精製装置１において、バブリング捕集部３には、気体を外部へ排出するための排出口１４と、排出口１４を開閉可能な弁１８と、が設けられている。弁１８で排出口１４を閉じた状態でバブリング捕集部３へガス又は溶液を供給すると、バブリング捕集部３の貯留部１１内の圧力が上昇し、溶液が接続管４へ圧送される。これによって、簡単な構成で溶液を接続管４へ圧送することが可能となる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、バブリング捕集部の構成は、上述の実施形態に示すような構成に限定されず、バブリングによって放射性同位元素を捕集することが出来るものであれば、どのような構成のものを採用してもよい。例えば、図８に示すように、バブリング捕集部２３としてバイアル２１を採用してもよい。バイアル２１には図示されない加熱部に接続された管２４が接続されている。加熱部で気化した放射性同位元素は、管２４の先端からバイアル２１中に貯留された溶液中でバブリングされて捕集される。管２４は、加熱部とバブリング捕集部３とを接続する接続管として機能する。ここで、バイアル２１には、供給管２５が接続されている。供給管２５は、バイアル２１内へ不活性ガスＧ６を供給することができる。これによって、バイアル２１中の溶液を管２４で逆流させることができる。このとき、供給管２５が溶液圧送部として機能することができる。

１…精製装置、２…加熱部、３…バブリング捕集部、４…接続管、６…配管（溶液圧送部）、１４…排出口。

Claims (4)

1. 放射性同位元素を含む物質を加熱することによって、前記放射性同位元素を気化させる加熱部と、
   気化した前記放射性同位元素を溶液中でバブリングすることによって、前記放射性同位元素を捕集するバブリング捕集部と、
   前記加熱部と前記バブリング捕集部とを接続し、気化した前記放射性同位元素を前記バブリング捕集部へ供給可能な接続管と、
   前記バブリング捕集部内の溶液を前記接続管へ圧送させる溶液圧送部と、を備える、放射性同位元素の精製装置。
2. 前記溶液圧送部は、前記バブリング捕集部にガスを供給することによって前記溶液を圧送する、請求項１に記載の放射性同位元素の精製装置。
3. 前記バブリング捕集部には、気体を外部へ排出するための排出口と、前記排出口を開閉可能な弁と、が設けられている請求項１又は２に記載の放射性同位元素の精製装置。
4. 放射性同位元素を含む物質を加熱部で加熱することによって、前記放射性同位元素を気化させる加熱工程と、
   気化した前記放射性同位元素をバブリング捕集部の溶液中でバブリングすることによって、前記放射性同位元素を捕集するバブリング捕集工程と、
   前記バブリング捕集工程で前記放射性同位元素がバブリングされた溶液を回収する回収工程と、
   前記バブリング捕集部内に供給された溶液を、前記加熱部と前記バブリング捕集部とを接続する接続管へ圧送する溶液圧送工程と、を備える、放射性同位元素の精製方法。