JP2023158966A - 放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便、安全かつ効率良くＡｃ－２２５を製造できる放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る放射性核種製造システムＳは、電子線３を照射する電子加速器１と、照射された前記電子線３により制動放射線４を発生させる金属ターゲット部２と、発生させた前記制動放射線４が照射されるとともに、Ｒａ－２２６原料を含み、相分離する二種類以上の溶媒を収容でき、前記制動放射線４が照射されることにより前記Ｒａ－２２６原料からＡｃ－２２５を製造するＲａ－２２６溶液ターゲット部５と、前記相分離する二種類以上の溶媒のうち、前記Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂを抽出する溶媒抽出部６と、消費した減少量分の前記溶媒を前記Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５に追加する溶媒追加部８と、前記Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５で発生する気体ラドンを処理するラドン処理部７と、を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法に関する。
がんの治療方法の一つに、ＲＩ（ＲＩ：Ｒａｄｉｏ Ｉｓｏｔｏｐｅ、放射性同位元素）内用療法がある。ＲＩ内用療法とは、放射線核種を組み込んだ薬剤を人体に投与し、薬剤ががん細胞に選択的に集積することを利用して、がんに放射線を直接照射してがん細胞を殺傷する治療法である。従来のＲＩ内用療法はβ線源を用いたもので、例えばヨウ素１３１（Ｉ－１３１、131I）による甲状腺がん治療が１９４０年代から実施されている。近年、β線源より飛程が短く、線エネルギー付与が高いα線源を用いたＲＩ内用療法が、その治療効果の高さから注目を集めている。
アクチニウム２２５（Ａｃ－２２５、225Ａｃ）は治療用α核種の一つであり、これを使用した薬剤の開発が進められている。Ａｃ－２２５の製造は、現在、トリウム２２９（Ｔｈ－２２９、229Ｔｈ）の崩壊により行われている。Ｔｈ－２２９は天然に存在しないため、臨床に利用可能な放射性核種であるＡｃ－２２５は、世界でも数か所しかないＴｈ－２２９を貯蔵している施設から供給を受ける必要があり、Ａｃ－２２５の供給量は十分ではない。今後、α核種を使用した治療が普及するのに伴い、Ａｃ－２２５の供給が大幅に不足することが予想されている。そのため、加速器を用いた積極的なＡｃ－２２５の製造が望まれている。
加速器を用いたＡｃ－２２５の製造方法として、天然に存在するラジウム２２６（Ｒａ－２２６、226Ｒａ）を原料とし、Ｒａ－２２６（ｐ，２ｎ）Ａｃ－２２５反応を利用したサイクロトロンによるものがある（例えば、非特許文献１参照）。なお、この製造方法には、（１）加速された陽子のターゲットであるＲａ－２２６中での飛程が短いことから、ターゲットであるＲａ－２２６を厚くしても大量製造ができない、（２）加速された陽子のエネルギーのほとんどがターゲット中で失われることから、ターゲットの除熱が困難となり、大量製造のために電流値やエネルギーを向上させることができないなどの問題がある。
また、加速器を用いた他の製造方法として、天然に存在するＲａ－２２６を原料とし、電子線加速器を用いて、Ｒａ－２２６（γ，ｎ）Ｒａ－２２５→Ａｃ－２２５反応を利用するものがある。電子線加速器は、同じ加速エネルギーであれば、陽子加速器や重粒子加速器と比較して小型化が可能である。また、陽子などの粒子線と異なりターゲット内部での減衰が小さいことから、原料Ｒａ－２２６を増大しても製造量が落ちないという、大量製造に向く利点がある。
上記いずれの製造方法においても、照射後のＲａ－２２６ターゲットからＡｃ－２２５を分離精製し、原料Ｒａ－２２６を回収して照射用ターゲットとして再利用するステップが必要である。Ｒａ－２２６原料は天然に存在するものの、入手が容易でないため、再利用が前提である。Ｒａ－２２６の半減期は１６００年と長いため、半永久的に利用できる。
また、加速器を用いたＡｃ－２２５製造および分離精製方法が、例えば、特許文献１に記載されている。この特許文献１には、支持体上に設けられる放射線照射226Ｒａ標的（Ｒａ－２２６原料）から225Ａｃ（Ａｃ－２２５）を精製する方法として、所定の抽出剤を用いた226Ｒａ標的の溶出処理と、抽出クロマトグラフィとを含む方法が記載されている。
C. Apostolidis, et al., Appl Radiat Isotope, (2005) 62, p383-387
特許文献１に記載の技術は、固体状のＲａ－２２６原料から、溶解や抽出クロマトグラフィを利用してＡｃ－２２５を取り出すことを可能としている。しかし、特許文献１に記載の技術のように、固体標的から溶解により試料を取り出し、抽出クロマトグラフィ樹脂に通液・洗浄・溶離する操作は煩雑であり、効率もよくない。また、Ｒａ－２２６原料からは娘核種として放射性気体のラドンが生成するが、この管理のため閉鎖系での操作が必要であり、作業性（安全性）がよくない。
本発明は前記状況に鑑みてなされたものである。本発明の課題は、簡便、安全かつ効率良くＡｃ－２２５を製造できる放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法を提供することにある。
前記課題を解決した本発明に係る放射性核種製造システムは、電子線を照射する電子加速器と、照射された前記電子線により制動放射線を発生させる金属ターゲット部と、発生させた前記制動放射線が照射されるとともに、Ｒａ－２２６原料を含み、相分離する二種類以上の溶媒を収容でき、前記制動放射線が照射されることにより前記Ｒａ－２２６原料からＡｃ－２２５を製造するＲａ－２２６溶液ターゲット部と、前記相分離する二種類以上の溶媒のうち、前記Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒を抽出する溶媒抽出部と、消費した減少量分の前記溶媒を前記Ｒａ－２２６溶液ターゲット部に追加する溶媒追加部と、前記Ｒａ－２２６溶液ターゲット部で発生する気体ラドンを処理するラドン処理部と、を有する。
本発明に係る放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法は、簡便、安全かつ効率良くＡｃ－２２５を製造できる。
前述した以外の課題、構成および効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
前述した以外の課題、構成および効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、適宜図面を参照して本発明の一実施形態に係る放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法について詳細に説明する。なお、実施形態の説明において、実質的に同一または類似の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する場合がある。
（放射性核種製造システム）
図１から図３は、本発明の一実施形態に係る放射性核種製造システムＳの構成を説明する概要図である。なお、図１は、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５内の溶媒が相分離する前の様子を示しており、図２および図３は、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５内の溶媒が相分離した後の様子を示している。図２と図３とでは、相分離した第１溶媒５ｂおよび第２溶媒５ｃの位置が逆になっている。また、これに伴い、溶媒抽出部６の位置も変更されている。
図１から図３は、本発明の一実施形態に係る放射性核種製造システムＳの構成を説明する概要図である。なお、図１は、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５内の溶媒が相分離する前の様子を示しており、図２および図３は、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５内の溶媒が相分離した後の様子を示している。図２と図３とでは、相分離した第１溶媒５ｂおよび第２溶媒５ｃの位置が逆になっている。また、これに伴い、溶媒抽出部６の位置も変更されている。
図１から図３に示すように、本実施形態に係る放射性核種製造システムＳは、電子加速器１と、金属ターゲット部２と、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５と、溶媒抽出部６と、ラドン処理部７と、溶媒追加部８と、を有している。電子加速器１と、金属ターゲット部２と、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５とは、電子線３（および制動放射線４）の照射線上（経路上）に配置されている。溶媒抽出部６、ラドン処理部７および溶媒追加部８は、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５に設けられている。
電子加速器１は、金属ターゲット部２に向けて電子線３を照射する。
金属ターゲット部２は、照射された電子線３により制動放射線４を発生させる。
Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５は、発生させた制動放射線４が照射される。また、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５は、相分離する二種類以上の溶媒を収容している。この溶媒には、Ｒａ－２２６原料が含まれている。そして、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５は、溶媒に含まれているＲａ－２２６原料に制動放射線４が照射されることにより、Ｒａ－２２６原料からＡｃ－２２５を製造する。
溶媒抽出部６は、相分離する二種類以上の溶媒のうち、製造されたＡｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂを抽出する。
ラドン処理部７は、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５で発生する気体ラドンを処理する。
溶媒追加部８は、消費した減少量分の溶媒をＲａ－２２６溶液ターゲット部５に追加する。
金属ターゲット部２は、照射された電子線３により制動放射線４を発生させる。
Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５は、発生させた制動放射線４が照射される。また、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５は、相分離する二種類以上の溶媒を収容している。この溶媒には、Ｒａ－２２６原料が含まれている。そして、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５は、溶媒に含まれているＲａ－２２６原料に制動放射線４が照射されることにより、Ｒａ－２２６原料からＡｃ－２２５を製造する。
溶媒抽出部６は、相分離する二種類以上の溶媒のうち、製造されたＡｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂを抽出する。
ラドン処理部７は、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５で発生する気体ラドンを処理する。
溶媒追加部８は、消費した減少量分の溶媒をＲａ－２２６溶液ターゲット部５に追加する。
前記構成に示すように、放射性核種製造システムＳは、電子加速器１により加速された電子を制動放射線発生用ターゲットである金属ターゲット部２に照射することで制動放射線４を発生させる。そして、本実施形態では、発生させた制動放射線４をＲａ－２２６原料に照射することでＡｃ－２２５を製造する。
Ｒａ－２２６原料からのＡｃ－２２５の製造について説明する。
まず、Ｒａ－２２６原料を多く含む溶液状の放射性核種製造用原料に制動放射線４を照射し、１個の制動放射線４の照射により１個の中性子を発生させる（γ，ｎ）反応によってＲａ－２２５を生成する（Ｒａ－２２６（γ，ｎ）Ｒａ－２２５）。制動放射線４は陽子などの粒子線と違い、透過力が高いため、溶媒中での減衰が小さく、十分な強度で照射が可能である。
まず、Ｒａ－２２６原料を多く含む溶液状の放射性核種製造用原料に制動放射線４を照射し、１個の制動放射線４の照射により１個の中性子を発生させる（γ，ｎ）反応によってＲａ－２２５を生成する（Ｒａ－２２６（γ，ｎ）Ｒａ－２２５）。制動放射線４は陽子などの粒子線と違い、透過力が高いため、溶媒中での減衰が小さく、十分な強度で照射が可能である。
生成したＲａ－２２５は、１４．８日の半減期で子孫核種であるＡｃ－２２５となる。Ａｃ－２２５は、１０．０日の半減期で子孫核種であるフランシウム２２１（Ｆｒ－２２１）となる。Ｆｒ－２２１は、半減期４．９分でアスタチン２１７（Ａｔ－２１７）となり、Ａｔ－２１７は、半減期３２ミリ秒でビスマス２１３（Ｂｉ－２１３）となる。Ａｃ－２２５およびその子孫核種は治療に有効であるが、Ｒａ－２２６およびＲａ－２２５は、不要な被ばくの原因となることから治療に不要な核種であり、Ａｃ－２２５との分離精製が必要である。また、放射性核種製造用原料であるＲａ－２２６は貴重であることから、回収して再利用することが前提である。
また、Ｒａ－２２６は半減期１６００年でアルファ崩壊し、娘核種としてラドン２２２（Ｒｎ－２２２）が発生する。Ｒｎ－２２２は気体状の放射性核種のため容易に環境中に拡散し、半減期３．８日で崩壊すると金属核種（ポロニウム２１８（Ｐｏ－２１８）→鉛２１４（Ｐｂ－２１４）→・・・）となってあらゆる場所に付着する。Ｒｎ－２２２の子孫核種にはＰｂ－２１４やビスマス２１４（Ｂｉ－２１４）といった多量の放射線を放出する核種が存在するため、放射線安全の観点から、Ｒｎ－２２２を含む気体は管理が必要である。つまり、Ｒａ－２２６原料を扱う系は閉鎖系とし、排気経路にはＲｎ－２２２を回収・捕集する部材を設ける必要がある。Ｒｎ－２２２は希ガスのため化学的な捕集は難しいので、Ｒｎ－２２２の捕集方法としては、例えば、冷却した活性炭で物理吸着を行うことが挙げられる。
なお、Ｒｎ以外に発生する気体として、制動放射線４により、溶媒中の水が放射線分解を起こし、水素と酸素が生成する。また、Ｒａ－２２６原料およびその子孫核種から放出されるアルファ線によっても、水の放射線分解が起こり、水素と酸素が生成する。
なお、Ｒｎ以外に発生する気体として、制動放射線４により、溶媒中の水が放射線分解を起こし、水素と酸素が生成する。また、Ｒａ－２２６原料およびその子孫核種から放出されるアルファ線によっても、水の放射線分解が起こり、水素と酸素が生成する。
図１から図３に戻って説明を続ける。図１から図３に示すように、本実施形態に係る放射性核種製造システムＳは、電子加速器１で加速した電子線３を、制動放射線発生用のターゲットである金属ターゲット部２に照射して制動放射線４を発生させ、Ｒａ－２２６原料を含むＲａ－２２６溶液ターゲット部５に照射する。金属ターゲット部２の材質は、例えば、タングステン、白金、タンタルなどの重金属、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などが挙げられる。Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５の容器の材質は、金属やガラス、樹脂でもよい。Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５の材質が金属である場合は、金属ターゲット部２を兼ねることもできる。
前記したように、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５内に収容される溶液ターゲット５ａは、相分離する少なくとも二種類の溶媒から構成される。二種類の溶媒としては、例えば、ベンゼン、クロロホルム、アルカン、ドデカンなどの有機物からなる第１溶媒５ｂと、水溶液、酸溶液などの第２溶媒５ｃとが挙げられる。つまり、第１溶媒５ｂは有機溶媒（無極性溶媒）であり、第２溶媒５ｃは極性溶媒である。ＡｃおよびＲａがイオンの状態で存在する場合は、抽出剤を用いていずれかのイオンを捕捉し、有機相（第１溶媒５ｂ）への溶解度を向上させる。Ａｃ－２２５を選択的に捕捉し、Ｒａ－２２６に結合しない抽出剤として、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′－テトラオクチルジグリコールアミド（ＴＯＤＧＡ）やビス（２－エチルヘキシル）ホスファート（ＨＤＥＨＰ）が挙げられる。これらの抽出剤と選択的に結合したＡｃ－２２５は無極性となり、有機溶媒である第１溶媒５ｂに溶け易くなる。
多くの有機溶媒は水より比重が小さいため、図２に示すように、鉛直方向に対してＡｃ－２２５を多く含む相（有機溶媒である第１溶媒５ｂ）が上、Ｒａ－２２６原料を多く含む相（極性溶媒である第２溶媒５ｃ）が下の二相に相分離する。
これに対し、水より比重が大きい有機溶媒を用いた場合は、図３に示すように、鉛直方向に対してＡｃ－２２５を多く含む相（有機溶媒である第１溶媒５ｂ）が下、Ｒａ－２２６原料を多く含む相（極性溶媒である第２溶媒５ｃ）が上の二相に相分離する。図３に示す態様の場合、上相のＲａ－２２６を多く含む第２溶媒５ｃで生じたＲｎが、下相のＡｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂに混入する量が少ないので、下相の第１溶媒５ｂへのＲｎ混入量が減る。そのため、溶媒抽出部６による抽出後のＡｃ－２２５の精製がより安全に行える。
これに対し、水より比重が大きい有機溶媒を用いた場合は、図３に示すように、鉛直方向に対してＡｃ－２２５を多く含む相（有機溶媒である第１溶媒５ｂ）が下、Ｒａ－２２６原料を多く含む相（極性溶媒である第２溶媒５ｃ）が上の二相に相分離する。図３に示す態様の場合、上相のＲａ－２２６を多く含む第２溶媒５ｃで生じたＲｎが、下相のＡｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂに混入する量が少ないので、下相の第１溶媒５ｂへのＲｎ混入量が減る。そのため、溶媒抽出部６による抽出後のＡｃ－２２５の精製がより安全に行える。
Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂとＲａ－２２６原料を多く含む第２溶媒５ｃとの上下関係はいずれでもよいが、図２や図３に示すように、Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂの位置に合わせて溶媒抽出部６を設ける。具体的には、Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂが上になる場合は、図２に示すように、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５の側壁の上部に溶媒抽出部６を設ける。一方、Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂが下になる場合は、図３に示すように、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５の底部に溶媒抽出部６を設ける。
また、Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂが上の場合、下のＲａ－２２６原料を多く含む第２溶媒５ｃで発生した気体Ｒｎが上昇し、Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂ中に混入する。Ｒｎは無極性の希ガスであるため、水相より有機相（第１溶媒５ｂ）での溶解度が高い。第１溶媒５ｂに混入したＲｎを低減させるためには、溶媒抽出部６に加熱部６ａを設け、加熱により気体の溶解度を下げるとよい。加熱部６ａによる加熱温度は、数十℃、例えば、５０℃～６０℃などとすることができる。加熱部６ａは、例えば、電気ヒータ、ガスヒータなどを用いることができるが、これらに限定されない。加熱部６ａは、溶媒抽出部６全体を覆うようにして加熱してもよく、一部を加熱してもよい。Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５と溶媒抽出部６とを中空管で繋いでいる場合、加熱部６ａは当該中空管を加熱してもよい。なお、制動放射線４の照射により溶液ターゲット５ａの温度が上昇するため、溶媒に対するＲｎの溶解度が十分低い場合には加熱部６ａによる第１溶媒５ｂの加熱は行わなくてもよい。
制動放射線４を溶液ターゲット５ａに照射すると、溶液ターゲット５ａ中のＲａ－２２６原料と反応して、（γ，ｎ）反応により、Ｒａ－２２５が生成する。他の反応経路により生成する核種も存在するが、本実施形態における影響は小さいためここでは考えなくてもよい。生成したＲａ－２２５は、１４．８日の半減期で子孫核種であるＡｃ－２２５となる。Ｒａ－２２５がＡｃ－２２５に崩壊すると、Ａｃ－２２５は抽出剤と選択的に結合して無極性となり、Ｒａ－２２６を多く含む第２溶媒５ｃからＡｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂへの移行がおきる。
この移行は、二種類の溶媒の接触面積が多いほど早く進む。制動放射線４の照射により溶液ターゲット５ａが発熱するため、対流によってある程度は攪拌されるが、より積極的に攪拌することで、分離効率を上げることができる。攪拌機構としては、例えば、溶媒を循環させる送液機構を設ける方法、気体のバブリングによる方法、モーターなどを用いて振動させる方法、溶媒中に設置した回転翼で攪拌する方法などが挙げられる。バブリングに用いる気体としては、制動放射線４の照射中に発生した気体を循環利用することができる。
溶液ターゲット５ａ中のＲａ－２２６原料から発生したＲｎ－２２２は、Ｒａ－２２６溶液ターゲット部５の上部に設置したラドン処理部７で処理する。ラドン処理部７におけるＲｎの処理方法としては、例えば、活性炭フィルタによる吸着が挙げられる。Ｒｎ－２２２は、半減期は３日程度だが、子孫核種にはＰｂ－２１０（半減期２２．２年）、Ｐｏ－２１０（同１３８日）があるため、吸着後は放射性廃棄物として管理する。
製造したＡｃ－２２５を取り出す際は、溶液ターゲット５ａを静置し、Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂとＲａ－２２６原料を多く含む第２溶媒５ｃとの二相に相分離する。そして、Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂのみを溶媒抽出部６から取り出す（抽出後Ａｃ－２２５）。これにより、Ａｃ－２２５を得ることができる。なお、相分離時は、溶液ターゲット５ａの対流を抑制して相分離を早めるため、制動放射線４の照射を停止するのが好ましいが、制動放射線４を照射していても溶液ターゲット５ａの対流が小さく、相分離に対する影響が小さい場合には、制動放射線４の照射を継続してもよい。溶液ターゲット５ａの対流の発生の有無や大小は、事前の確認試験で確認しておくことが好ましい。抽出剤を用いている場合、抽出後Ａｃ－２２５に対して溶媒の液性や種類を変更することにより、Ａｃ－２２５から抽出剤を解離させることができる。
溶媒抽出部６で抽出されたＡｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂは、抽出剤や少量のＲａ－２２６原料などを含み得るため、Ａｃ－２２５精製部９で追加の精製を行うことが好ましい。これにより、高度に精製されたＡｃ－２２５を得ることができる（精製Ａｃ－２２５）。なお、Ａｃ－２２５精製部９による精製でＡｃ－２２５から抽出剤を解離させることができる場合は、抽出後Ａｃ－２２５に対する前記溶媒の液性や種類の変更は行わなくてもよい。
溶媒抽出部６で抽出されたＡｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂは、抽出剤や少量のＲａ－２２６原料などを含み得るため、Ａｃ－２２５精製部９で追加の精製を行うことが好ましい。これにより、高度に精製されたＡｃ－２２５を得ることができる（精製Ａｃ－２２５）。なお、Ａｃ－２２５精製部９による精製でＡｃ－２２５から抽出剤を解離させることができる場合は、抽出後Ａｃ－２２５に対する前記溶媒の液性や種類の変更は行わなくてもよい。
Ａｃ－２２５精製部９による精製は、例えば、抽出クロマトグラフィ、イオン交換、溶媒抽出などで行う。これらは単独で用いてもよいし、任意に複数組み合わせて用いてもよい。抽出クロマトグラフィは、例えば、Ｅｉｃｈｒｏｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のＤＧＡレジン、ＬＮレジン、ＭｎＯ２レジン、ＳＲレジン、ＵＴＥＶＡレジン、ＲＥレジンなどを使用することにより行うことができる。イオン交換は、例えば、Ｂｉｏｒａｄ社製のＡＧ５０Ｗ樹脂、ＡＧ１樹脂や、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ社製のＤＯＷＥＸ５０Ｗ、ＤＯＷＥＸ １などを使用することにより行うことができる。Ａｃ－２２５精製部９における溶媒抽出は、放射性核種を分離するために行われる常法（溶媒抽出法）により行うことができる。Ａｃ－２２５精製部９における抽出クロマトグラフィの抽出条件、イオン交換の条件および溶媒抽出の抽出条件は、使用する抽出剤の種類や溶媒の種類、不純物の濃度などの状態によって異なるため、事前の確認試験で確認しておくことが好ましい。これらの放射性核種の抽出などは、当該技術分野に属する当業者によって広く行われているものであるため、過度な試行錯誤を要することなく実施できる。なお、Ａｃ－２２５精製部９に供する段階では、溶媒中にＲａはほぼ含まれていないためＲｎ管理が不要であり、作業性は向上する。
溶媒抽出部６の操作により、溶媒および抽出剤を消費するため、消費した減少量分の溶媒を溶媒追加部８からＲａ－２２６溶液ターゲット部５に適宜追加する。溶媒追加部８から追加する溶媒は、主には第１溶媒５ｂであるが、第２溶媒５ｃが減少している場合は、第２溶媒５ｃを追加することができる。また、溶媒追加部８は、抽出剤も追加することができる。少量ではあるが、Ａｃ－２２５精製部９でＲａが分離されるので、適宜これを溶媒追加部８に戻すとよい。これは次のようにして行うことができる。
図４は、本発明の一実施形態に係る放射性核種製造システムＳの構成を説明する概要図である。図４に示すように、放射性核種製造システムＳは、Ａｃ－２２５精製部９と溶媒追加部８との間に回収部１０を備えていてもよい。回収部１０は、Ａｃ－２２５精製部９でＡｃ－２２５を精製する際に得られた少量のＲａ－２２６原料、およびＡｃ－２２５を多く含んでいた第１溶媒５ｂをそれぞれ回収して溶媒追加部８に戻す。また、回収した第１溶媒５ｂには、精製時に回収された抽出剤が含まれているので、回収部１０は、第１溶媒５ｂとともに抽出剤を溶媒追加部８に戻す。すなわち、回収部１０はＲａ－２２６原料、第１溶媒５ｂおよび抽出剤の再利用機構として機能する。これにより、放射性廃棄物を低減でき、貴重なＲａ－２２６原料の再利用が容易になる。回収部１０は、例えば、Ａｃ－２２５精製部９と溶媒追加部８とを繋ぐ可撓性の中空管、および当該可撓性の中空管の途中に設けられたダイヤフラムポンプなどの圧力付与装置（図示せず）で構成することができるが、第１溶媒５ｂや抽出剤をＡｃ－２２５精製部９から溶媒追加部８に戻すことができればよく、この態様に限定されない。
（放射性核種製造方法）
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態に係る放射性核種製造方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る放射性核種製造方法の内容を説明するフロー図である。
図５に示すように、本実施形態に係る放射性核種製造方法は、制動放射線発生ステップＳ１と、Ａｃ－２２５製造ステップＳ２と、溶媒抽出ステップＳ３と、溶媒追加ステップＳ４と、を含んでいる。
また、本放射性核種製造方法は、溶媒抽出ステップＳ３の後に、Ａｃ－２２５精製ステップＳ３１をさらに含んでいてもよい。
さらに、本放射性核種製造方法は、Ａｃ－２２５精製ステップＳ３１の後に、回収ステップＳ３２をさらに含んでいてもよい。
以下、これらのステップについて説明する。
次に、図５を参照して、本発明の一実施形態に係る放射性核種製造方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る放射性核種製造方法の内容を説明するフロー図である。
図５に示すように、本実施形態に係る放射性核種製造方法は、制動放射線発生ステップＳ１と、Ａｃ－２２５製造ステップＳ２と、溶媒抽出ステップＳ３と、溶媒追加ステップＳ４と、を含んでいる。
また、本放射性核種製造方法は、溶媒抽出ステップＳ３の後に、Ａｃ－２２５精製ステップＳ３１をさらに含んでいてもよい。
さらに、本放射性核種製造方法は、Ａｃ－２２５精製ステップＳ３１の後に、回収ステップＳ３２をさらに含んでいてもよい。
以下、これらのステップについて説明する。
制動放射線発生ステップＳ１では、電子加速器１から金属ターゲット部２に向けて電子線３を照射して金属ターゲット部２から制動放射線４を発生させる。このステップは、前記した電子加速器１および金属ターゲット部２により実施することができる。
Ａｃ－２２５製造ステップＳ２では、発生させた制動放射線４をＲａ－２２６溶液ターゲット部５に収容されている溶媒（すなわち、Ｒａ－２２６原料を含み、相分離する二種類以上の溶媒）に照射して、Ｒａ－２２６原料からＡｃ－２２５を製造しつつ、発生する気体ラドンを処理する。このステップは、前記したＲａ－２２６溶液ターゲット部５により実施することができる。また、気体ラドンの処理は、前記したラドン処理部７により実施することができる。
Ａｃ－２２５製造ステップＳ２では、発生させた制動放射線４をＲａ－２２６溶液ターゲット部５に収容されている溶媒（すなわち、Ｒａ－２２６原料を含み、相分離する二種類以上の溶媒）に照射して、Ｒａ－２２６原料からＡｃ－２２５を製造しつつ、発生する気体ラドンを処理する。このステップは、前記したＲａ－２２６溶液ターゲット部５により実施することができる。また、気体ラドンの処理は、前記したラドン処理部７により実施することができる。
溶媒抽出ステップＳ３では、相分離する二種類以上の溶媒のうち、Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂを抽出する。このステップは、前記した溶媒抽出部６により実施することができる。
溶媒追加ステップＳ４は、消費した減少量分の溶媒をＲａ－２２６溶液ターゲット部５に追加する。このステップは、前記した溶媒追加部８により実施することができる。
溶媒追加ステップＳ４は、消費した減少量分の溶媒をＲａ－２２６溶液ターゲット部５に追加する。このステップは、前記した溶媒追加部８により実施することができる。
Ａｃ－２２５精製ステップＳ３１では、溶媒抽出ステップＳ３で抽出されたＡｃ－２２５を多く含む第１溶媒５ｂからＡｃ－２２５を精製する。このステップは、前記したＡｃ－２２５精製部９により実施することができる。
回収ステップＳ３２では、Ａｃ－２２５精製ステップＳ３１でＡｃ－２２５を精製する際に得られたＲａ－２２６原料およびＡｃ－２２５を多く含んでいた第１溶媒５ｂを回収して溶媒追加ステップＳ４に戻す。このステップは、前記した回収部１０により実施することができる。
回収ステップＳ３２では、Ａｃ－２２５精製ステップＳ３１でＡｃ－２２５を精製する際に得られたＲａ－２２６原料およびＡｃ－２２５を多く含んでいた第１溶媒５ｂを回収して溶媒追加ステップＳ４に戻す。このステップは、前記した回収部１０により実施することができる。
以上に説明したように、本実施形態に係る放射性核種製造システムＳおよび放射性核種製造方法は、制動放射線４の照射と同時にＲａ／Ａｃの分離を実施することができるので、簡便かつ効率的にＡｃ－２２５を製造できる。また、本実施形態に係る放射性核種製造システムＳおよび放射性核種製造方法は、Ａｃ－２２５製造時に閉鎖系で操作してＲｎを処理できるので、安全にＡｃ－２２５を製造できる。
以上、本発明に係る放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法について実施形態により詳細に説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、それぞれの実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
Ｓ 放射性核種製造システム
１ 電子加速器
２ 金属ターゲット部
３ 電子線
４ 制動放射線
５ Ｒａ－２２６溶液ターゲット部
５ａ 溶液ターゲット
５ｂ 第１溶媒
５ｃ 第２溶媒
６ 溶媒抽出部
６ａ 加熱部
７ ラドン処理部
８ 溶媒追加部
９ Ａｃ－２２５精製部
１０ 回収部
Ｓ１ 制動放射線発生ステップ
Ｓ２ Ａｃ－２２５製造ステップ
Ｓ３ 溶媒抽出ステップ
Ｓ３１ Ａｃ－２２５精製ステップ
Ｓ３２ 回収ステップ
Ｓ４ 溶媒追加ステップ
１ 電子加速器
２ 金属ターゲット部
３ 電子線
４ 制動放射線
５ Ｒａ－２２６溶液ターゲット部
５ａ 溶液ターゲット
５ｂ 第１溶媒
５ｃ 第２溶媒
６ 溶媒抽出部
６ａ 加熱部
７ ラドン処理部
８ 溶媒追加部
９ Ａｃ－２２５精製部
１０ 回収部
Ｓ１ 制動放射線発生ステップ
Ｓ２ Ａｃ－２２５製造ステップ
Ｓ３ 溶媒抽出ステップ
Ｓ３１ Ａｃ－２２５精製ステップ
Ｓ３２ 回収ステップ
Ｓ４ 溶媒追加ステップ
Claims (11)
- 電子線を照射する電子加速器と、
照射された前記電子線により制動放射線を発生させる金属ターゲット部と、
発生させた前記制動放射線が照射されるとともに、Ｒａ－２２６原料を含み、相分離する二種類以上の溶媒を収容でき、前記制動放射線が照射されることにより前記Ｒａ－２２６原料からＡｃ－２２５を製造するＲａ－２２６溶液ターゲット部と、
前記相分離する二種類以上の溶媒のうち、前記Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒を抽出する溶媒抽出部と、
消費した減少量分の前記溶媒を前記Ｒａ－２２６溶液ターゲット部に追加する溶媒追加部と、
前記Ｒａ－２２６溶液ターゲット部で発生する気体ラドンを処理するラドン処理部と、
を有することを特徴とする放射性核種製造システム。 - 請求項１に記載の放射性核種製造システムにおいて、
前記Ｒａ－２２６溶液ターゲット部が、前記相分離する二種類以上の溶媒を混合する攪拌装置を備える
ことを特徴とする放射性核種製造システム。 - 請求項１に記載の放射性核種製造システムにおいて、
前記溶媒抽出部が、前記Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒を加熱する加熱部を備える
ことを特徴とする放射性核種製造システム。 - 請求項１に記載の放射性核種製造システムにおいて、
前記相分離する二種類以上の溶媒が、前記第１溶媒として有機溶媒と第２溶媒として極性溶媒とで構成されており、かつ前記Ａｃ－２２５と選択的に結合する性質をもつ抽出剤を含んでいる
ことを特徴とする放射性核種製造システム。 - 請求項１に記載の放射性核種製造システムにおいて、
前記溶媒抽出部で抽出された前記Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒から前記Ａｃ－２２５を精製するＡｃ－２２５精製部をさらに備える
ことを特徴とする放射性核種製造システム。 - 請求項５に記載の放射性核種製造システムにおいて、
前記Ａｃ－２２５精製部と前記溶媒追加部との間に、前記Ａｃ－２２５精製部で前記Ａｃ－２２５を精製する際に得られた前記Ｒａ－２２６原料および前記Ａｃ－２２５を多く含んでいた第１溶媒を回収して前記溶媒追加部に戻す回収部を備える
ことを特徴とする放射性核種製造システム。 - 請求項１に記載の放射性核種製造システムにおいて、
前記ラドン処理部が、前記気体ラドンを吸着する吸着材を備える
ことを特徴とする放射性核種製造システム。 - 請求項１～７のうちのいずれか１項に記載の放射性核種製造システムにおいて、
前記相分離する二種類以上の溶媒は、相分離時に、前記Ｒａ－２２６原料を多く含む第２溶媒が鉛直方向で上、前記Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒が下になる
ことを特徴とする放射性核種製造システム。 - 電子加速器から金属ターゲット部に向けて電子線を照射して前記金属ターゲット部から制動放射線を発生させる制動放射線発生ステップと、
発生させた前記制動放射線をＲａ－２２６溶液ターゲット部に収容されている、Ｒａ－２２６原料を含み、相分離する二種類以上の溶媒に照射して、前記Ｒａ－２２６原料からＡｃ－２２５を製造しつつ、発生する気体ラドンを処理するＡｃ－２２５製造ステップと、
前記相分離する二種類以上の溶媒のうち、前記Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒を抽出する溶媒抽出ステップと、
消費した減少量分の前記溶媒を前記Ｒａ－２２６溶液ターゲット部に追加する溶媒追加ステップと、
を含むことを特徴とする放射性核種製造方法。 - 請求項９に記載の放射性核種製造方法において、
前記溶媒抽出ステップの後に、
前記溶媒抽出ステップで抽出された前記Ａｃ－２２５を多く含む第１溶媒から前記Ａｃ－２２５を精製するＡｃ－２２５精製ステップをさらに含む
ことを特徴とする放射性核種製造方法。 - 請求項１０に記載の放射性核種製造方法において、
前記Ａｃ－２２５精製ステップの後に、
前記Ａｃ－２２５精製ステップで前記Ａｃ－２２５を精製する際に得られた前記Ｒａ－２２６原料および前記Ａｃ－２２５を多く含んでいた第１溶媒を回収して前記溶媒追加ステップに戻す回収ステップをさらに含む
ことを特徴とする放射性核種製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2022069060A JP2023158966A (ja) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法 |
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| JP2022069060A JP2023158966A (ja) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 放射性核種製造システムおよび放射性核種製造方法 |
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Country Status (2)
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|---|---|
| JP (1) | JP2023158966A (ja) |
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- 2023-01-31 WO PCT/JP2023/002988 patent/WO2023203826A1/ja unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023203826A1 (ja) | 2023-10-26 |
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