JP2021021725A - 液体ターゲットを利用した核種生産装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体反応物が収容されることができるように構成される反応空間が備えられたチャンバ、核反応以前の液体反応物及び核反応以後の液体生成物が一時的に収容されるように構成されるバイアル、核反応以前のバイアルに収容された液体物質を吸い込み、吸い込んだ液体物質をチャンバに供給できるように駆動されるシリンジポンプ、バイアル内部の放射性ガスが排出されることができるように構成される排気部、及び液体生成物を分離及び精製することができるように構成される分離精製部を含む液体ターゲットを利用した核種生産装置が提供されることができる。【解決手段】本発明による液体ターゲットを利用した核種生産装置は、液化状態のターゲットを利用して核反応させ、核反応されない液化ターゲットを再使用して反応物の量的損失を最小化することができ、発生される放射性ガスを処理することができるため、安全性を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、液体ターゲットを利用した核種生産装置に関し、より詳しくは、液化ターゲットを利用した核種生産時に発生する放射性ガスを処理することができる液体ターゲットを利用した核種生産装置に関する。

治療用放射性医薬品であるＡｃｔｉｎｉｕｍ−２２５を生産するためには２２６Ｒａ（ｐ、２ｎ）２２５Ａｃの核反応でＲａｄｉｕｍ−２２６ターゲット物質に陽子を加速させて衝突させると、二つの中性子が放出されながらＡｃ−２２５が生成される。この時に使われるＲａ−２２６物質は、一般的に固体ターゲットのうちパウダー形態のターゲットを使用するようになる。陽子が照射されたＲａ−２２６パウダーは、パウダーに含まれている核反応で生成されたＡｃ−２２５を分離させるために一連の分離及び精製過程を経るようになる。そのために、Ｒａ−２２６は、液化された形態で溶かすようになり、分離及び精製過程を経た後、再びＡｃ−２２５を生産するための再使用のためにパウダー形態で作る過程を経るようになる。このようなパウダー形態のＲａ−２２６を利用してＡｃ−２２５を生産する方法と関連して米国登録特許ＵＳ６，６８０，９９３が開示されている。

しかし、このような従来の技術は、Ａｃ−２２５の生産のための一連の過程でパウダーと液化された状態に変化されるに応じてＲａ−２２６の量的損失を被るようになる。現在Ｒａ−２２６は、約１６００年の長い半減期を有しており、崩壊過程で不活性ガスであるラドンを放出する問題点があるため、処理及び貯蔵するのが難しかった。それによって、追加的な生産が中断された状態である。したがって、世界的に残り少ないＲａ−２２６を利用してＡｃ−２２５を生産する過程でＲａ−２２６の損失を最小化することが好ましい。また、Ｒａ−２２６を利用したＡｃ−２２５の生産時、Ｒａ−２２６から発生するＲａｄｏｎも放射線物質であるため、これを安全に処理すべき必要性が上がっている。

米国登録特許ＵＳ６，６８０，９９３（２００４．０１．２０．）

本発明の目的は、従来のＲａ−２２６を利用して核反応でＡｃ−２２５を生成する過程で発生できるＲａ−２２６の損失を最小化し、Ｒａ−２２６から発生するＲａｄｏｎを安全に処理できる液体ターゲットを利用した核種生産装置を提供することにある。

前記課題の解決手段として、液体反応物が収容されることができるように構成される反応空間が備えられたチャンバ、核反応以前の液体反応物及び核反応以後の液体生成物が一時的に収容されるように構成されるバイアル、核反応以前のバイアルに収容された液体物質を吸い込み、吸い込んだ液体物質をチャンバに供給できるように駆動されるシリンジポンプ、及びバイアル内部の放射性ガスが排出されることができるように構成される排気部を含む液体ターゲットを利用した核種生産装置が提供される。

ここで、液体反応物は、液化ラジウム（Ｒａ−２２６）を含み、液体生成物は、液化ラジウム（Ｒａ−２２６）及び液化アクチニウム（Ａｃ−２２５）を含み、放射性ガスは、ラドン（Ｒｎ）である。

一方、バイアルから放射性ガスが流出される場合、外部へのs漏れを防止することができるようにバイアルを内部空間に収容する第１の遮蔽ボックスをさらに含む。

一方、シリンジポンプ及び第１の遮蔽ボックスを内部空間に収容し、外部への放射性ガスの漏れを防止することができるように構成される第２の遮蔽ボックスをさらに含む。

また、終端がチャンバの下側、バイアル、及びシリンジポンプと各々連結されることができるように分枝部を含んで構成された第１の流路、及び第１の流路の分枝部に備えられ、第１の流路で流体の移送経路を選択することができるように構成される第１の３−ｗａｙバルブをさらに含んで構成される。

一方、液体生成物を移送させることができるように非活性気体を供給する非活性気体ソースをさらに含む。

また、終端がチャンバの上側、バイアル、及び非活性気体ソースと各々連結されることができるように分枝部を含んで構成される第２の流路、及び第２の流路の分枝部に備えられ、第２の流路で流体の移送経路を選択することができるように構成される第２の３−ｗａｙバルブをさらに含む。

さらに、第１の流路の分枝部、第１の３−ｗａｙバルブ、第２の流路の分枝部、及び第２の３−ｗａｙバルブは、第２の遮蔽ボックス内部に配置される。

一方、第１の流路のうち第２の遮蔽ボックスとチャンバとの間に位置する部分を遮蔽することができるように構成される第１の遮蔽パイプ、及び第２の流路のうち第２の遮蔽ボックスとチャンバとの間に位置する部分を遮蔽することができるように構成される第２の遮蔽パイプをさらに含む。

一方、液体反応物をチャンバにローディングする時、第１の流路のうちシリンジポンプとチャンバの下側が通じることができるように第１の３−ｗａｙバルブの開放方向を調節し、液体反応物がチャンバに移送されるに応じて第１の流路、チャンバ内部の反応空間及び第２の流路内部のガスがバイアルに移動した後、排気部に排出されることができるように第２の３−ｗａｙバルブの開放方向を調節する。

また、核反応以後の液体生成物のアンローディング時、非活性気体ソースから非活性気体をチャンバに吹き込むことができるように第２の３−ｗａｙバルブの開放方向を調節し、液体生成物がバイアルに移送されるに応じてバイアル内部の気体が排気部に排出される。

また、排気部は、排気されたガスからラドンガスを捕集するラドン捕集部をさらに含む。

一方、排気部は、ラドンガスを貯蔵するラドンガス貯蔵部をさらに含み、少なくとも１回の半減期の間にラドンを貯蔵するように構成される。

また、液体生成物を分離及び精製することができるように構成される分離精製部をさらに含み、分離精製部から分離された純粋液化ラジウムは、バイアルに回収して核反応に再使用できる。

本発明による液体ターゲットを利用した核種生産装置は、液化状態のターゲットを利用して核反応させ、核反応されない液化ターゲットを再使用して反応物の量的損失を最小化することができ、発生される放射性ガスを処理することができるため、安全性を向上させることができる。

本発明による一実施例である液体ターゲットを利用した核種生産装置のブロック図である。 本発明による一実施例である液体ターゲットを利用した核種生産装置の概念図である。 ローディング過程を示す概念図である。 ローディング過程を示す他の概念図である。 核反応過程を示す概念図である。 アンローディング過程を示す概念図である。 アンローディング過程でラドンが排出される過程を示す概念図である。 アクチニウムを分離及び精製するために生成物を移動させるステップを示す概念図である。 再貯留ステップを実行する前、液化ラジウムを流動させた状態を示す。 図２での第２の遮蔽ボックスを廃棄するために密封する概念を示す。 本発明による一実施例での第２の遮蔽ボックスとその内部の構成を示す切開斜視図である。

以下、本発明の実施例による液体ターゲットを利用した核種生産装置に対して、添付図面を参照して詳細に説明する。そして、以下の実施例の説明において、各々の構成要素の名称は、当業界で他の名称で呼ばれることができる。しかし、これらの機能的類似性及び同一性がある場合は、変形された実施例を採用しても均等な構成とみなすことができる。また、各々の構成要素に付加された符号は、説明の便宜のために記載される。しかし、これらの符号が記載された図面上の図示内容は、各々の構成要素を図面内の範囲に限定するものではない。同様に、図面上の構成に一部変形した実施例が採用されても機能的類似性及び同一性がある場合は、均等な構成とみなすことができる。また、当該技術分野の一般的な技術者水準に鑑みて、当然含まれるべき構成要素と認められる場合、これに対しては説明を省略する。

以下、液体ターゲットは液化ラジウムであり、液化ラジウムに粒子ビームが照射されると、液化状態のＲａ−２２６でｐ、２ｎ核反応が発生するようになり、液化状態のＡｃ−２２５が生成されることを前提に説明する。また、生成物は、液体状態のＲａ−２２６とＡｃ−２２５が混合されている状態であることを前提に説明する。また、放射性ガスは、Ｒａ−２２６が崩壊されて持続的に発生するラドンガス（Ｒａｄｏｎ）であることを前提に説明する。ただし、これに限定するものではなく、本発明は、核反応前、核反応後または持続的に放射性ガスが発生される核種を対象とすることができる。また、液化ラジウムはＲａｄｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＲａＣｌ_２）、液化アクチニウムはＡｃｔｉｎｉｕｍ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＡｃＣｌ_３）で例えて説明したが、これは一例に過ぎず、多様な有機液体を利用して液化させたラジウムが利用されることができる。

図１は、本発明による一実施例である液体ターゲットを利用した核種生産装置のブロック図である。本図面を参照して本発明による各構成要素の概念及び連結関係に対して説明した後、図２乃至図９を参照して動作に対して詳細に説明する。

図示されたように、本発明は、チャンバ１００、バイアル２００、シリンジポンプ３００、ヘリウムソース４００、排気部、アクチニウム分離及び精製部６００、制御部７００、及び放射性ガス遮蔽部９００を含んで構成されることができる。

チャンバ１００は、核反応が起こることができる反応空間を提供するように構成される。チャンバ１００は、内側に液体ターゲットが収容されることができる反応空間が備えられ、液体ターゲットの流出入のための流路が形成されることができる。また、粒子ビームが照射される一側には反応空間内部の環境が外部と隔離されることができるようにフォイル１０１形態で構成されるウィンドウ１０１が備えられることができる。チャンバ１００の反応空間は、後述する第１の流路８１０及び第２の流路８２０と各々流体疎通されるように構成されることができ、液体ターゲットが出入できるように構成され、また、非活性気体が流出入されることができるように構成される。

一方、以上で説明していないが、チャンバ１００と連結されるビームラインは、真空状態で維持されることができ、チャンバ１００内の反応空間１１０は、ビームラインと独立的に液化されたターゲットが流動できるようにビームラインと隔離されることができる。ビームラインとの隔離は、粒子ビーム１０の照射経路上に金属材質で構成されるフォイル１０１が備えられてビームラインとチャンバ１００を各々密封するように構成されることができる。一方、フォイル１０１がビームラインとチャンバ１００の連結部分で各々の開口部を密封する場合、粒子ビーム１０が照射されると、熱が発生するため、これを冷却するための別途の冷却ラインが備えられることができる。また、液体ターゲットが収容された反応空間で核反応が起こる間に、液体ターゲットを冷却するための水冷式冷却ラインが備えられることができる。しかし、このような冷却ラインは、一般的な液体ターゲットを利用した核種生産装置に広く使われている構成であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。

バイアル２００は、液化ターゲット及び核反応以後の生成物が一時的に貯留される空間である。液体ターゲットは、バイアル２００からシリンジポンプ３００を経てチャンバ１００に流動されることができる。チャンバ１００で核反応が行われた以後には、生成物がバイアル２００に流動される。また、バイアル２００は、生成物を液化ラジウムと液化アクチニウムに分離できるように構成される分離及び精製部と流体疎通されるように連結されることができる。また、バイアル２００は、液体ターゲットのローディング及びアンローディング時、バイアル内部の圧力が維持されながらガスが排出されることができるように一側に開口が形成されることができる。

シリンジポンプ３００は、バイアル２００内部に収容されている液化ラジウムをあらかじめ決められた量ほど吸い込んだ後に圧出できるように構成される。圧出された液化ラジウムは、チャンバ１００の反応空間に移送されることができる。

非活性気体ソース４００は、液体ターゲットを利用した核種生産装置の流体を流動させることができるｄｒｉｖｉｎｇ ｆｏｒｃｅを発生させることができるように構成される。非活性気体ソース４００は、液体ターゲットまたはこれから発生される放射性ガスと反応しない安定性が高いガスが利用されることができる。例えば、非活性気体は、ヘリウム（Ｈｅ）である。ヘリウムソース４００は、ヘリウムを流路上に吹き込んで液体を移動させ、またはバイアル２００内部のガスを外部に排出するように構成されることができる。

排気部は、ラジウムから持続的に発生されるラドンガスを排出することができるように構成される。排気部には別途の流動のための構成が備えられていなくても、液化ラジウムまたは液化生成物を流動させるに応じて圧力差によりガスが排出されることができるように構成される。排気部は、一側が第１の遮蔽ボックスと連結され、第２の遮蔽ボックスを貫通して備えられるガス排出流路８３０及びラドン捕集部５００を含んで構成されることができる。また、ラドン捕集部５００の構成の代わりにラドン貯蔵部が備えられることもできる。

ラドン捕集部５００は、捕集されたラドンを処理するための準備が実行されるように構成される。ラドン捕集部５００は、バイアル２００から排出されたガスが流入されることができるように構成される。ラドン捕集部５００では極低温の環境でラドンガスのみを凝縮させ、その他のガスは通過するように構成される。凝縮されたラドンは、放射性廃棄物で廃棄できる。一方、ラドン捕集部５００とは違ってラドン貯蔵部が備えられた場合、十分の半減期を経る時までラドンガス貯蔵部に保管した後、安定性が確保された以後に排出し、または十分な量の空気と希薄して外部に排出できる。

アクチニウム分離及び精製部６００は、液体生成物からアクチニウムを分離して精製することができるように構成される。アクチニウム分離及び精製部６００は、別途の空間、例えば、グローブボックス（Ｇｌｏｖｅ Ｂｏｘ）またはホットセル（Ｈｏｔ−ｃｅｌｌ）のような空間であり、ユーザが適切な過程を経てアクチニウムの分離及び精製を実行することができる。アクチニウム分離及び精製部６００では液体生成物からアクチニウムを分離した以後、純粋液化ラジウムが再び回収されてバイアル２００に移送させることができるように構成されることができる。回収された純粋液化ラジウムは、精製過程を経た後、核反応に再使用されることができる。

制御部７００は、液体ターゲットを利用した核種生産装置の全般的な動作を制御することができるように構成される。制御部７００は、シリンジポンプ３００、ヘリウムソース４００などを入力によってまたはユーザによりあらかじめ設定された値で動作させることができる。また、制御部７００は、後述するバルブの動作を制御することができるように制御入力を発生させることができる。また、図示されていないが、制御部７００は、複数の地点に圧力、温度などの状態を測定することができるセンサーと連結されてモニタリングできるように構成されることができる。ただし、このような制御部７００の構成は、多様に変形されて適用可能であるため、構成に対する詳細な説明は省略する。

放射性ガス遮蔽部９００は、液化ラジウムが移送される経路及びラドンガスが流動する空間を外部と隔離するように構成される。放射性ガス遮蔽部９００は、ラドンガスの流動空間から流出されても外部空間の汚染を防止することができるように一定領域を隔離する。放射性ガス遮蔽部９００は、第１の遮蔽ボックス９１０、第２の遮蔽ボックス９２０、第１の遮蔽パイプ９３０、及び第２の遮蔽パイプ９４０を含んで構成されることができる。一方、このような放射性ガス遮蔽部９００の詳細な構成に対して、以下で図２を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明による一実施例である液体ターゲットを利用した核種生産装置の概念図である。本図面を参照して、流路と放射性ガス遮蔽部９００に対して詳細に説明する。

まず、流路をみると、第１の流路８１０、第２の流路８２０、ガス排出流路８３０、及び生成物移送流路８４０が備えられることができる。

第１の流路８１０は、バイアル２００、シリンジポンプ３００、及びチャンバ１００の下側を連結することができ、一つの分枝部が備えられて前述したバイアル２００、シリンジポンプ３００及びチャンバ１００が流体疎通されるように構成されることができる。第１の流路８１０の分枝部には、連結された３個の流路のうち流体の移送経路を選択的に開閉できるように第１の３−ｗａｙバルブ８１１が備えられることができる。

第２の流路８２０は、バイアル２００、ヘリウムソース４００、及びチャンバ１００の上側と連結されることができ、一つの分枝部が備えられて前述したバイアル２００、ヘリウムソース４００、及びチャンバ１００の上側が流体疎通されるように構成されることができる。第２の流路８２０の分枝部には、連結された３個の流路のうち流体の移送経路を選択的に開閉できるように第２の３−ｗａｙバルブ８２１が備えられることができる。

ガス排出流路８３０は、後述する第１の遮蔽ボックス９１０の一側とラドン捕集部５００を連結してガスが移送されることができるように構成される。

生成物移送流路８４０は、バイアル２００とアクチニウム分離及び精製部を連結して構成される。

放射性ガス遮蔽部９００は、放射性物質が流出されても生産施設全体が汚染されることを防止することができるように構成される。放射性ガス遮蔽部９００は、第１の遮蔽ボックス９１０、第２の遮蔽ボックス９２０、第１の遮蔽パイプ９３０、第２の遮蔽パイプ９４０、第３の遮蔽パイプ９５０、及び第４の遮蔽パイプ９６０を含んで構成されることができる。

第１の遮蔽ボックス９１０は、バイアル２００の外側でバイアル２００を一次的に遮蔽するために備えられる。一方、バイアル２００は、一側に開口が形成されて遮蔽ボックス内部の空間とバイアル２００内部の空間が流体疎通されるように構成され、バイアル２００内部の圧力が高まる場合、自然にバイアル２００内部に収容されていたガスがバイアル２００外部に移動されることができるように構成されることができる。バイアル２００の開口は、ガスのみが外部に流出されることができるように上側に形成されることが好ましい。

第２の遮蔽ボックス９２０は、相対的にラドンガスの流出危険が高い領域に対して二重遮蔽できるように構成される。第２の遮蔽ボックス９２０は、第１の遮蔽ボックス９１０、シリンジポンプ３００、第１の３−ｗａｙバルブ８１１、及び第２の３−ｗａｙバルブ８２１を内側に収容することができるように構成される。

前述した第１の遮蔽ボックス９１０及び第２の遮蔽ボックス９２０は、ラドンガスが正常な流動経路から流出されても、外部に放射線が到達できないように十分の遮蔽力を有する材質で構成されることができる。

一方、第１の流路８１０、第２の流路８２０、ガス排出流路８３０、及び生成物移送流路８４０は、第１の遮蔽ボックス９１０及び第２の遮蔽ボックス９２０を貫通して遮蔽ボックス内部と外部の構成要素を連結することができる。各々の流路が遮蔽ボックスを貫通する部分は、完壁にシーリングされて固定されることができる。

複数の遮蔽パイプ９３０、９４０、９５０、９６０は、遮蔽ボックス９１０、９２０外部に配置される流路を包みながら外部と遮蔽されることができるように構成される。第１の遮蔽パイプ９３０は、第２の遮蔽ボックス９２０外部に配置される第１の流路８１０の一部分を遮蔽することができるように構成される。第２の遮蔽パイプ９４０は、第２の遮蔽ボックス９２０外部に配置される第２の流路８２０の一部分を遮蔽することができるように構成される。第３の遮蔽パイプ９５０は、第２の遮蔽ボックス９２０外部に配置されるガス排出流路８３０を遮蔽することができるように構成される。第４の遮蔽パイプ９６０は、第２の遮蔽ボックス９２０の外部に配置される生成物移送流路８４０を遮蔽することができるように構成される。

以下、図３乃至図９を参照して本発明による核種生産装置の作動に対して詳細に説明する。

図３及び図４は、ローディング過程を示す概念図である。

図３に示すように、ローディング時にはバイアル２００に収容されている液化ラジウム１をシリンジポンプ３００が定量を吸い込んで収容する。このとき、シリンジポンプ３００で吸い込む液化ラジウム１の量は、チャンバ１００内に収容される量とシリンジポンプ３００からチャンバ１００までの流路に停滞される液化ラジウム１の量を考慮して決定されることができる。図４に示すように、シリンジポンプ３００が液化ラジウム１を圧出すると、流路に沿って移動した後にチャンバ１００内に貯留される。また、チャンバ１００内部に液化ラジウム１が収容されるに応じてラドンを含むガスが図４上の上側流路を介してバイアルに移動され、バイアルの一側に備えられている流路を介して排出されてラドン捕集部５００を通過するようになる。

図５は、核反応過程を示す概念図である。準備過程としてチャンバ１００に液化ラジウム１が貯留された場合、液化ラジウム１の流動を防止するためにシリンジポンプ３００とチャンバ１００との間のバルブを閉鎖することができる。また、核反応途中に上昇する圧力により放射性物質が逆流することを防止するために、チャンバ１００とヘリウムソース４００との間のバルブを閉鎖することができる。以後、粒子ビームを反応空間１１０に照射して核反応を起こす。一方、ヘリウムソース４００とチャンバ１００との間のバルブが開いている場合は、ヘリウムソースが作動して反応空間１１０内部の圧力が維持されることができる。

図６は、アンローディング過程を示す概念図である。

アンローディング時は、反応空間１１０からバイアル２００に向かう流路が開放されるようにバルブを操作し、ヘリウムガス４を反応空間１１０内部に吹き込んで生成物をバイアル２００に流動させる。このとき、反応空間１１０及び反応空間１１０からバイアル２００までの流路に生成物が残存しないように十分な量のヘリウムを吹き込むことが好ましい。一方、ヘリウムガス４は、反応空間１１０の上側と連結された第２の流路８２０を介して反応空間１１０に流入され、液化ラジウム１は、反応空間１１０の下側と連結されている第１の流路８１０を介して流動されることができる。したがって、反応空間１１０内部にヘリウムガス４を吹き込むと、自然に下側で液化状態の生成物がチャンバ１００外部に排出されることができる。

図７は、アンローディング過程でラドンが排出される過程を示す概念図である。

図示されたように、アンローディングステップの実行中、バイアル内部に液化生成物が流入されるに応じてバイアル２００内部のガスがガス排出流路８３０に沿って排出されてラドン捕集部５００を通過するようになる。以後、ラドン捕集部５００ではヘリウムガス４とラドン３ガスが共に混合された気体からラドン３ガスのみを捕集し、その他のガスは外部に排出するようになる。ラドンが捕集されると、前述したように、液化された状態で放射性廃棄物で処理されることができる。また、図示されていないが、ラドン捕集部５００が備えられていない場合、ラドンを所定時間の間に貯蔵し、または十分な量の空気と希薄して外部に排出できる。

図８は、アクチニウムを分離及び精製するために液化生成物を移送させるステップを示す概念図である。

図示されたように、アクチニウムの分離及び精製のためにバイアルから精製及び分離のための空間に液化生成物を移送させる。具体的に、バイアル２００からアクチニウム分離及び精製部６００との間の生成物移送流路８４０に備えられているバルブを開放し、バイアル２００にヘリウムガス４を吹き込んで生成物をアクチニウム分離及び精製部６００に移送する。アクチニウム分離及び精製部６００では液化ラジウム１と液化アクチニウム２が互いに分離されることができる。アクチニウムの精製は、分離されたアクチニウムを移送した後、医療目的として使用することができるように不純物を除去する等、適切に精製する過程が実行される。

図９は、再貯留ステップを実行する前、液化ラジウムを流動させた状態を示す。

液化アクチニウム２が分離された残余液化ラジウム１は、純粋液化ラジウムになることができるように精製過程を経るようになり、アクチニウムとの分離過程で増加された液体を濃縮させて定量で作った後、バイアル２００に再び移送される。以後、ローディングステップから生産工程が開始されて繰り返し実行されることができる。一方、再貯留ステップで純粋液化ラジウムがバイアルに貯留される場合、ローディングステップ及びアンローディングステップと同様に、増加する圧力によってガスがガス排出流路８３０に沿ってバイアルの外部に排出されるように構成されることができる。したがって、再貯留過程でも自然にラドンを含むガスの排出が行われるようになる。一方、再貯留時は、ヘリウムガスを利用して純粋液化ラジウムをバイアルに移送させることができる。ただし、前述した純粋液体ラジウムの移送方法は、一例に過ぎず、ヘリウムガス以外の多様な方法で実行されることができる。

以下、放射性液体及び放射性ガスが正常な流動経路から外れて第２の遮蔽ボックス内部に流出された場合、第２の遮蔽ボックスを廃棄する概念に対して説明する。核種生産装置の使用中、流路のうち一部が破損され、または第２の遮蔽ボックス内部に備えられた構成要素が破損される場合、正常な流路から液体及び気体が流出されることができる。放射性物質のうち、特にラジウムの場合、半減期が１６０２年と知られており、完全除染も困難であるため、装置の補修時に安定性を確保しにくい。したがって、本発明では放射性液体が流出されても、第２の遮蔽ボックスをそのまま密封して廃棄するようになるため、外部の汚染を防止しながら装置を補修することができるようになる。

図１０は、図２での第２の遮蔽ボックスを廃棄するために密封する概念を示す。

図示されたように、第２の遮蔽ボックス９２０内部で放射性物質（ラジウム２またはラドン３）の流出が発生した場合、第２の遮蔽ボックスと連結されている全ての流路を切断して密封し、第１の遮蔽パイプ９３０、第２の遮蔽パイプ９４０、第３の遮蔽パイプ９５０、及び第４の遮蔽パイプ９６０を密封して切断した後、第２の遮蔽ボックス９２０内部に備えられた構成と共に廃棄できる。結局、放射性物質が流出されても、追加で遮蔽できる構成が備えられて汚染領域が拡張されることを防止することができる。以後、汚染された第２の遮蔽ボックス９２０を密封して廃棄し、新しい第２の遮蔽ボックス９２０を含む部品に交替することができ、交替作業時も作業者の被曝を防止することができるようになる。

一方、制御部では、放射性物質の流出が、核種生産装置で圧力センサー値をモニタリングして圧力が一定水準以下に低くなって回復しない場合、流出が発生したと判断されることができる。

図１１は、本発明による一実施例での第２の遮蔽ボックスとその内部の構成を示す切開斜視図である。

放射性ガス遮蔽部９００の第１の遮蔽ボックス９１０と第２の遮蔽ボックス９２０は、直方体状で構成され、各々の壁が所定厚さを有するように構成されることができる。第２の遮蔽ボックス９２０の内側一面には他の構成要素が固定されることができるように構成される。図１１の内部には、一側内壁に第１の遮蔽ボックス９１０、シリンジポンプ３００、第１の流路８１０の一部、第２の流路８２０の一部、第１の３−ｗａｙバルブ８１１、及び第２の３−ｗａｙバルブ８２１が固定されている構成が開示されている。

第１の遮蔽ボックス９１０は、内部にバイアル２００が備えられることができるように構成され、前述したように、第１の遮蔽ボックス９１０の一側壁を貫通しながら第１の流路８１０、第２の流路８２０、及び生成物移送流路８４０が連結されることができる。ガス排出流路８３０は、第１の遮蔽ボックス９１０の一側に連結され、バイアル２００から排出されたガスが第１の遮蔽ボックス９１０内部の圧力が高まる場合、自然にガス排出流路に排出することができるように構成される。

本発明による核種生産装置の使用中、第１の遮蔽ボックス９１０内部で放射性ガスが流出された場合、具体的に放射性ガスの流出が発生し、または液状放射性物質が流出されてこれから放射性ガスが発生するようになった場合、外部へ放射性ガスが拡散されることを防止することができる。放射性ガスが流出された場合、第２の遮蔽ボックス９２０と連結されている多数の遮蔽パイプを密封し、第２の遮蔽ボックス９２０自体を廃棄することができる。

以上で説明したように、本発明による液体ターゲットを利用した核種生産装置は、液化状態のターゲットを利用して核反応させ、核反応されない液化ターゲットを再使用して反応物の損失を最小化することができ、発生される放射性ガスを処理することができるため、安全性を向上させることができる。

１：液化ラジウム
２：液化アクチニウム
３：ラドン
４：ヘリウムガス
１０：粒子ビーム
１００：チャンバ
１０１：フォイル
１１０：反応空間
２００：バイアル
３００：シリンジポンプ
４００：ヘリウムソース
５００：ラドン捕集部
６００：アクチニウム分離及び精製部
７００：制御部
８１０：第１の流路
８１１：第１の３−ｗａｙバルブ
８２０：第２の流路
８２１：第２の３−ｗａｙバルブ
８３０：ガス排出流路
８４０：生成物移送流路
９００：放射性ガス遮蔽部
９１０：第１の遮蔽ボックス
９２０：第２の遮蔽ボックス
９３０：第１の遮蔽パイプ
９４０：第２の遮蔽パイプ
９５０：第３の遮蔽パイプ
９６０：第４の遮蔽パイプ

Claims (14)

1. 液体反応物が収容されることができるように構成される反応空間が備えられたチャンバ；
   前記核反応以前の前記液体反応物及び前記核反応以後の液体生成物が一時的に収容されるように構成されるバイアル；
   前記核反応以前の前記バイアルに収容された液体物質を吸い込み、吸い込んだ液体物質を前記チャンバに供給できるように駆動されるシリンジポンプ；及び、
   前記バイアル内部の放射性ガスが排出されることができるように構成される排気部；を含むことを特徴とする液体ターゲットを利用した核種生産装置。
2. 前記液体反応物は、液化ラジウム（Ｒａ−２２６）を含み、
   前記液体生成物は、液化ラジウム（Ｒａ−２２６）及び液化アクチニウム（Ａｃ−２２５）を含み、
   前記放射性ガスは、ラドン（Ｒｎ）であることを特徴とする請求項１に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
3. 前記バイアルから前記放射性ガスが流出される場合、外部への漏れを防止することができるように前記バイアルを内部空間に収容する第１の遮蔽ボックスをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
4. 前記シリンジポンプ及び前記第１の遮蔽ボックスを内部空間に収容し、外部への放射性ガスの漏れを防止することができるように構成される第２の遮蔽ボックスをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
5. 終端が前記チャンバの下側、前記バイアル、及び前記シリンジポンプと各々連結されることができるように分枝部を含んで構成された第１の流路；及び、
   前記第１の流路の分枝部に備えられ、前記第１の流路で流体の移送経路を選択することができるように構成される第１の３−ｗａｙバルブ；をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
6. 前記液体生成物を移送させることができるように非活性気体を供給する非活性気体ソースをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
7. 終端が前記チャンバの上側、前記バイアル、及び前記非活性気体ソースと各々連結されることができるように分枝部を含んで構成される第２の流路；及び、
   前記第２の流路の分枝部に備えられ、前記第２の流路で流体の移送経路を選択することができるように構成される第２の３−ｗａｙバルブ；をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
8. 前記第１の流路の分枝部、前記第１の３−ｗａｙバルブ、前記第２の流路の分枝部、及び前記第２の３−ｗａｙバルブは、前記第２の遮蔽ボックス内部に配置されることを特徴とする請求項７に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
9. 前記第１の流路のうち前記第２の遮蔽ボックスと前記チャンバとの間に位置する部分を遮蔽することができるように構成される第１の遮蔽パイプ；及び、
   前記第２の流路のうち前記第２の遮蔽ボックスと前記チャンバとの間に位置する部分を遮蔽することができるように構成される第２の遮蔽パイプ；をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
10. 前記液体反応物を前記チャンバにローディングする時、
    前記第１の流路のうち前記シリンジポンプと前記チャンバの下側が通じることができるように前記第１の３−ｗａｙバルブの開放方向を調節し、
    前記液体反応物が前記チャンバに移送されるに応じて前記第１の流路、前記チャンバ内部の反応空間及び前記第２の流路内部のガスが前記バイアルに移動した後、前記排気部に排出されることができるように前記第２の３−ｗａｙバルブの開放方向を調節することを特徴とする請求項７に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
11. 前記核反応以後の前記液体生成物のアンローディング時、
    前記非活性気体ソースから非活性気体を前記チャンバに吹き込むことができるように前記第２の３−ｗａｙバルブの開放方向を調節し、
    前記液体生成物が前記バイアルに移送されるに応じて前記バイアル内部の気体が前記排気部に排出されることを特徴とする請求項７に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
12. 前記排気部は、排気されたガスからラドンガスを捕集するラドン捕集部をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
13. 前記排気部は、前記ラドンガスを貯蔵するラドンガス貯蔵部をさらに含み、少なくとも１回の半減期の間に前記ラドンを貯蔵するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。
14. 前記液体生成物を分離及び精製することができるように構成される分離精製部をさらに含み、
    前記分離精製部から分離された純粋液化ラジウムは、前記バイアルに回収して核反応に再使用できるように構成されることを特徴とする請求項２に記載の液体ターゲットを利用した核種生産装置。

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