JP7298874B2 - Method for producing radioactive isotope, and thermal separation device for producing radioactive isotope - Google Patents
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Description
本発明は、放射性同位元素の製造方法、及び、放射性同位元素製造用の熱分離装置に係り、特に、銅の放射性同位元素であるCu-64やCu-67の製造に用いるに好適な、放射性同位元素の製造方法、及び、放射性同位元素製造用の熱分離装置に関する。 The present invention relates to a method for producing a radioactive isotope and a thermal separation apparatus for producing a radioactive isotope, and in particular, a radioactive The present invention relates to a method for producing isotopes and a thermal separation apparatus for producing radioactive isotopes.
銅の放射性同位元素であるCu-64とCu-67は、次世代の核医学診断・治療用の放射性同位元素(ラジオアイソトープ:RI)として有望視されているが、臨床実用段階での製造方法は確立されていない。 Cu-64 and Cu-67, which are radioisotopes of copper, are promising as radioisotopes (radioisotopes: RI) for next-generation nuclear medicine diagnosis and treatment, but there is no production method at the stage of clinical practical use. has not been established.
重陽子加速器(重陽子エネルギー10~50MeV)で得られる重陽子を中性子生成用のコンバータ(炭素、ベリリウム、リチウムなど)に当て、発生させた高速中性子を亜鉛試料に照射して、両核種を単独あるいは同時に合成することができる。 Deuterons obtained from a deuteron accelerator (deuteron energy 10-50 MeV) are exposed to a converter for neutron generation (carbon, beryllium, lithium, etc.), and a zinc sample is irradiated with the generated fast neutrons to separate both nuclides. Alternatively, they can be synthesized simultaneously.
例えば特許文献1には、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nの照射により1個の陽子pを放出する(n,p)反応を起こさせ、放射性同位元素を製造する方法が記載されている。 For example, in Patent Document 1, a raw material target is irradiated with fast neutrons from an accelerator, and the irradiation of one neutron n causes a (n, p) reaction in which one proton p is emitted to produce a radioactive isotope. It describes how to do it.
高速中性子を用いる方法は、陽子などの荷電粒子ビームを試料に照射する場合に問題となる試料の発熱等に起因して試料を多量に使用できないといった制限がないため高強度、高品質、高比放射能を有するRIを製造できることなど他の製造方法に比べて有利な点がある。しかし、この有利性を生かして臨床に実利用できる製造量を確保するためには、一度に多量の試料(~100g)を分離精製し高品質の銅が得られる処理をする必要がある。 The method using fast neutrons does not have the limitation that a large amount of the sample cannot be used due to heat generation of the sample, which is a problem when irradiating the sample with a beam of charged particles such as protons. There are advantages over other production methods, such as the ability to produce radioactive RI. However, in order to take advantage of this advantage and secure a production amount that can be practically used in clinical practice, it is necessary to separate and purify a large amount of sample (up to 100 g) at a time and process it to obtain high-quality copper.
これまでは、30g程度までの照射済み亜鉛(Zn)酸化物からCu-64とCu-67の両核種を合成し、カラム分離法(非特許文献1参照)を用いて単離する技術開発を成功裏に行ってきた。しかし、カラム分離法で30g以上の照射済み亜鉛を処理すると、10時間以上の分離時間を要し、その間に目的核種の減衰による放射能の損失が無視できないため、大量製造のためにこの方法を採用できなかった。 So far, we have been developing technology to synthesize both Cu-64 and Cu-67 nuclides from up to about 30 g of irradiated zinc (Zn) oxide and isolate them using a column separation method (see Non-Patent Document 1). I have been successful. However, when 30 g or more of irradiated zinc is processed by the column separation method, separation time of 10 hours or more is required, and the loss of radioactivity due to decay of the target nuclide during that time cannot be ignored. could not be hired.
一方、特許文献2および3にはZn-68に高エネルギーのγ線を照射し、Cu-67を熱分離法により製造する方法が記載されている。
On the other hand,
しかしながら従来は、加速器で得られる高速中性子を用いて合成した銅の放射性同位元素を熱分離法により分離することは考えられていなかった。 However, in the past, it was not considered to separate radioisotopes of copper synthesized using fast neutrons obtained in accelerators by thermal separation.
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、高速中性子により製造された放射性銅同位元素と亜鉛試料の蒸気圧の差を利用した熱分離法を適用することにより、100g以上の多量の亜鉛試料を酸化させずに短時間で放射性銅同位元素を粗分離することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and by applying a thermal separation method that utilizes the vapor pressure difference between a radioactive copper isotope produced by fast neutrons and a zinc sample, An object of the present invention is to roughly separate radioactive copper isotopes in a short time without oxidizing a large amount of zinc sample of 100 g or more .
本発明は、加速器を用いて得た高速中性子を金属亜鉛を含む100g以上の試料に照射し、中性子照射済みの製造された放射性銅を含む金属亜鉛をステンレス製容器内に設置後、10 -5 hPAという高真空下で加熱し、亜鉛と銅の蒸気圧の差を利用し、蒸気圧の高い亜鉛のみを気化して短時間で粗分離・除去し、亜鉛分離後の残渣を回収・精製して放射性銅を得る一方、粗分離された金属亜鉛を回収して、再び放射性同位元素合成用金属亜鉛照射試料として用いることにより、前記課題を解決するものである。 The present invention irradiates a sample of 100 g or more containing metallic zinc with fast neutrons obtained using an accelerator, and after placing the metallic zinc containing radioactive copper produced after neutron irradiation in a stainless steel container, 10 By heating under a high vacuum of -5 hPa, using the difference in vapor pressure between zinc and copper, only zinc, which has a high vapor pressure, is vaporized and roughly separated and removed in a short period of time , and the residue after zinc separation is recovered and removed. While obtaining radioactive copper by refining, the crudely separated metallic zinc is recovered and reused as a metallic zinc irradiation sample for radioisotope synthesis to solve the above problems.
ここで、前記放射性銅は、濃縮Zn-68試料又は濃縮Zn-67試料に中性子を照射した時に、68Zn(n,d+np)67Cu反応又は67Zn(n,p)67Cu反応により生成されるCu-67を含むことができる。なお、濃縮Zn-68試料又は濃縮Zn-67試料は天然のZn試料であってもよい。 Here, the radioactive copper is produced by the 68 Zn(n, d+np) 67 Cu reaction or the 67 Zn(n, p) 67 Cu reaction when the enriched Zn-68 sample or the enriched Zn-67 sample is irradiated with neutrons. can include Cu-67. Note that the enriched Zn-68 sample or the enriched Zn-67 sample may be a natural Zn sample.
又、前記放射性銅は、濃縮Zn-64試料に中性子を照射した時に、64Zn(n,p)64Cu反応により生成されるCu-64を含むことができる。なお、濃縮Zn-64試料は天然のZn試料であってもよい。
又、前記放射性銅は、Zn-68又はZn-67に中性子を照射した時に、
68
Zn(n,d+np)
67
Cu反応又は
67
Zn(n,p)
67
Cu反応により生成されるCu-67と、Zn-64に中性子を照射した時に、
64
Zn(n,p)
64
Cu反応により生成されるCu-64とを同時に含むことができる。
The radioactive copper can also include Cu-64 produced by the 64 Zn(n,p) 64 Cu reaction upon neutron irradiation of the enriched Zn-64 sample. Note that the enriched Zn-64 sample may be a natural Zn sample.
Further, the radioactive copper is Cu-67 and Cu- 67 generated by 68 Zn(n, d+np) 67 Cu reaction or 67 Zn(n, p) 67 Cu reaction when Zn-68 or Zn-67 is irradiated with neutrons. , and Cu-64 produced by the 64 Zn(n,p) 64 Cu reaction when Zn-64 is irradiated with neutrons .
本発明は、又、中性子照射済みの亜鉛を含む試料を収容する管と、該管を加熱する炉と、前記管を収容するステンレス製の真空容器と、該真空容器内を10 -5 hPAという高真空に減圧する真空ポンプと、前記真空容器内の圧力を検出する真空計と、前記真空容器内を高真空状態から徐々に常圧へ戻すためのリークバルブと、前記真空容器と真空ポンプの間に配設された、気化した亜鉛を冷却し捕捉除去するためのコールドトラップと、前記管の外側面から、放射性銅を含む照射済亜鉛試料から放出されるガンマ線のオンライン測定を行うために設置されるCZT検出器と、を備えたことを特徴とする放射性同位元素製造用の熱分離装置を装備(提供)することにより、同様に前記課題を解決するものである。 The present invention also comprises a tube containing a neutron-irradiated zinc-containing sample, a furnace for heating the tube, a stainless steel vacuum container containing the tube, and a vacuum container having a pressure of 10 -5 hPA. a vacuum pump for reducing the pressure to a high vacuum ; a vacuum gauge for detecting the pressure in the vacuum vessel; a leak valve for gradually returning the inside of the vacuum vessel from a high vacuum state to normal pressure; A cold trap for cooling and trapping and removing vaporized zinc disposed between and an on-line measurement of gamma rays emitted from an irradiated zinc sample containing radioactive copper from the outer surface of the tube. The object is likewise solved by providing a thermal separation apparatus for the production of radioisotopes, characterized in that it comprises a CZT detector installed to carry out .
放射性銅同位元素を用いた医療に必須の高強度の放射性銅を得るために不可欠な、中性子で照射され生成された放射性銅を含む30g以上の大量亜鉛試料から、亜鉛を粗分離することなく化学(カラム)分離だけで処理すると、亜鉛と銅の分離に要する時間が長時間になり、放射性銅同位元素の減衰によるロス及び作業員の負担増が避けられないという問題を生じるが、本発明により乾式熱分離で亜鉛を短時間で粗分離し、化学精製の装置をコンパクト(容易)にすることが可能になり100g以上の多量の亜鉛試料を用いる道が拓かれる。 Crude separation of zinc from a large zinc sample of 30 g or more containing radioactive copper generated by neutron irradiation, which is indispensable for obtaining high-strength radioactive copper essential for medical treatment using radioactive copper isotopes. If it is treated only by chemical ( column ) separation without it , the time required for the separation of zinc and copper will be long , and there will be problems such as losses due to attenuation of radioactive copper isotopes and an increase in the burden on workers. According to the present invention, zinc can be crudely separated in a short period of time by dry heat separation, making it possible to make the apparatus for chemical refining compact ( easier ) , opening up a way to use a large amount of zinc sample of 100 g or more .
通常Cu-64はニッケル試料を用い、またCu-67は亜鉛試料を用い合成されることが多いが、この場合Cu-64及びCu-67の合成に際しては原材料試料が異なるため同じ分離法は使えない。本発明によれば、加速器中性子を用いた反応で亜鉛-64試料を用い、または亜鉛-67あるいは亜鉛-68試料から同じ装置でCu-64とCu-67の2核種を同時に製造することが可能である。 Cu-64 is usually synthesized using a nickel sample, and Cu-67 is often synthesized using a zinc sample. do not have. According to the present invention, it is possible to simultaneously produce two nuclides, Cu-64 and Cu-67, in the same apparatus using a zinc-64 sample in a reaction using accelerator neutrons, or from a zinc-67 or zinc-68 sample. is.
更に、分離された亜鉛を回収し、不活性ガス雰囲気中で溶解固化などの処理をすることで濃縮して、再びRI合成用照射試料として再利用が可能である。濃縮亜鉛-68、亜鉛-67そして亜鉛-64は高価なため照射済み亜鉛試料が再利用できることは医療用RIの製造コスト軽減に向け重要な要素である。 Furthermore, the separated zinc can be recovered, concentrated by processing such as dissolution and solidification in an inert gas atmosphere, and reused as an irradiated sample for RI synthesis. Since concentrated zinc-68, zinc-67 and zinc-64 are expensive, the reusability of irradiated zinc samples is an important factor in reducing the manufacturing cost of medical RI.
特に、照射前に亜鉛試料から不純物を除去した場合には、純亜鉛のみを照射でき、分離後製品中への残量金属量が減少し、高い標識率、高品質の放射性同位元素を得ることができる。 In particular, when impurities are removed from the zinc sample before irradiation, only pure zinc can be irradiated, the amount of residual metal in the product after separation is reduced, and a high labeling rate and high quality radioisotope can be obtained. can be done.
製作した装置を用いて実際に照射済み金属亜鉛を用いて試験を行った結果、80%以上の収率で放射性銅を短時間に分離することができることが判明した。分離後残渣には昇華せずに残った少量の亜鉛と放射性銅があり、これを回収した後、市販樹脂等を用いて簡易に化学分離精製することで、高純度のCu-64、Cu-67の最終製品を得ることができた。なお、比放射能を低下させる非放射性銅及び品質を低下させる不純物金属は、本装置を用い照射前に熱分離精製することにより、試料中亜鉛から事前除去することができる。 As a result of experiments using the manufactured apparatus and actually irradiated metallic zinc , it was found that radioactive copper could be separated in a short period of time with a yield of 80 % or more. After separation, there is a small amount of zinc and radioactive copper that remain without sublimation. 67 final products could be obtained. Non-radioactive copper that lowers the specific radioactivity and impurity metals that lower the quality can be removed from the zinc in the sample in advance by thermal separation and purification using this device before irradiation.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the present invention is not limited by the contents described in the following embodiments and examples. In addition, the configuration requirements in the embodiments and examples described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those that fall within the so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the embodiments and examples described below may be combined as appropriate, or may be selected and used as appropriate.
図1に亜鉛と銅の蒸気圧曲線を比較して示す。減圧下で600℃近辺のターゲット温度領域の亜鉛(Zn)と銅(Cu)の蒸気圧差を利用することで、亜鉛のみを昇華させて銅を固体のまま残すことができる。この際、減圧下で昇華することで亜鉛の酸化を防ぐことができる。本発明は、このような原理を利用して亜鉛を湿式法で多量の化学薬品等を用いることなく乾式で熱分離している。 Figure 1 compares the vapor pressure curves of zinc and copper. By utilizing the vapor pressure difference between zinc (Zn) and copper (Cu) in the target temperature range around 600° C. under reduced pressure, it is possible to sublime only zinc and leave copper as a solid. At this time, oxidation of zinc can be prevented by sublimation under reduced pressure. In the present invention, utilizing such a principle, zinc is thermally separated by a wet method without using a large amount of chemicals.
本発明の実施形態の処理手順を図2に示す。 FIG. 2 shows the processing procedure of the embodiment of the present invention.
まずステップ100で、図3に例示する如く、Zn試料18に中性子(n)16を照射して、金属亜鉛からRIを合成する。
First, in
即ち、加速器本体10で得られた、例えば40MeV以上のエネルギーを持つ重陽子(d)12は、真空中に設置された炭素あるいはベリリウム標的14に吸収され、C(d,n)反応あるいはBe(d,n)反応により高速中性子(n)16を大気中に放出する。この中性子16と濃縮Zn-68、濃縮Zn-64、及び天然Zn等の亜鉛試料18との間で起こる核反応でCu-67、Cu-64を合成することができる。
That is, deuterons (d) 12 having an energy of, for example, 40 MeV or more obtained in the accelerator
具体的には、安定濃縮同位体Zn-68に中性子nを照射することにより、標的となる原子核が中性子nを吸収し、重水素の原子核d、中性子n、陽子pを放出する次式(1)の核反応によりCu-67が合成される。
68Zn(n,d+np)67Cu ・・・(1)
Specifically, by irradiating stable enriched isotope Zn-68 with neutron n, the target atomic nucleus absorbs neutron n and releases deuterium nucleus d, neutron n, and proton p by the following formula (1 ) to synthesize Cu-67.
68 Zn(n, d+np) 67 Cu (1)
又、安定濃縮同位体Zn-67に同じく中性子nを照射することにより、標的となる原子核が中性子nを吸収し、陽子pを放出する次式(2)の核反応によりCu-67が合成される。
67Zn(n,p)67Cu ・・・(2)
Also, by irradiating stable enriched isotope Zn-67 with neutron n, Cu-67 is synthesized by the nuclear reaction of the following formula (2) in which the target atomic nucleus absorbs neutron n and emits proton p. be.
67 Zn(n, p) 67 Cu (2)
又、安定濃縮同位体Zn-64に同じく中性子nを照射することにより、標的となる原子核が中性子nを吸収し、陽子pを放出する次式(3)の核反応によりCu-64が合成される。
64Zn(n,p)64Cu ・・・(3)
Also, by irradiating stable enriched isotope Zn-64 with neutron n, the target atomic nucleus absorbs neutron n and emits proton p. be.
64 Zn(n, p) 64 Cu (3)
これらの核反応は、照射するターゲットがZnなので、化学的にZnからCuを分離する点では同じであり、異なる質量の亜鉛68あるいは亜鉛67及び亜鉛64試料を用いてそれぞれCu-67あるいはCu-64を共通の分離法を適用し分離できる。 These nuclear reactions are identical in that they chemically separate Cu from Zn, since the irradiated target is Zn, and different masses of zinc 68 or zinc 67 and zinc 64 samples are used for Cu-67 or Cu-67 respectively. 64 can be isolated by applying common isolation methods.
次いでステップ110に進み、大量の高価な亜鉛試料に加速器で得られる中性子を照射して生成される放射性銅を迅速に高効率で分離すると共に、分離後には高価な亜鉛試料を再利用するために高効率で回収可能な性能を有する熱分離装置を用いて、熱分離により亜鉛を除去する。 Next, proceed to step 110 to rapidly and highly efficiently separate radioactive copper produced by irradiating a large amount of expensive zinc sample with neutrons obtained in an accelerator, and to reuse the expensive zinc sample after separation. Zinc is removed by thermal separation using a thermal separator with high efficiency and recoverable performance.
熱分離装置の構成例を図4に示す。この熱分離装置22は、Cu-67あるいはCu-64を含む照射済み金属亜鉛を例えば石英回収管24である試験管内で加熱し、蒸気圧の高い亜鉛のみを気化して分離する。系内は亜鉛の酸化を防止するために真空状態とし、気化温度を下げた分離が可能であるようにする。
FIG. 4 shows a configuration example of the heat separator. This thermal separator 22 heats the irradiated metallic zinc containing Cu-67 or Cu-64 in a test tube, for example a
前記熱分離装置22は、中性子照射済みの金属亜鉛を含むZn試料18を収容する石英回収管24と、石英内筒管26と、ステンレス(SUS)内筒管28と、前記石英回収管24等を周囲から加熱するための上下動可能な電気炉30と、前記石英回収管24等を収容するSUS製の真空容器32と、該真空容器32内を減圧するターボ分子ポンプで構成される真空ポンプ34と、前記真空容器32と真空ポンプ34の間に配設された、気化した亜鉛を補捉・除去するためのコールドトラップ36と、前記石英回収管24の外側面から照射済亜鉛試料18から放出される放射線(ガンマ線)をオンラインで測定するために設置されるCZT検出器38と、を主に備えている。図において、40は、放射線が亜鉛試料18から放出されるものであることを限定するためのCZT検出器38用のコリメータ、42、44は真空計、46はリークバルブ、48はバタフライバルブである。
The thermal separator 22 includes a
CdZnTe化合物半導体検出器である前記CZT検出器38は、RIから放出されるγ線のエネルギーとその強度をオンラインで測定できる。オンラインで測定することは分離過程が不測の事態を起こすことなく順調に進展しているかどうかを即時判断するために重要である。亜鉛試料18で生成されるRIには、Cu-64やCu-67など様々な種類のRIが混在しており、それぞれのRIはそのRIに固有のエネルギーのγ線を放出する。そのため、電気炉30周辺垂直方向の至る所にCZT検出器38をセットしておくと、電気炉30の温度を上昇させた時に、ある場所のCZT検出器38が検出するγ線のエネルギーを測定できれば、その場所にそのγ線が放出されるRIがやってきたという情報が、「その場観測」で得られる。即ち、時々刻々の変化が追跡できるので、熱分離による様々なRIの挙動を目で見るようにすることができる。これは不測の事態を瞬時に判断できるため熱分離を成功裏に行ううえで貴重なデータとなる。
The CZT detector 38, which is a CdZnTe compound semiconductor detector, can measure the energy and intensity of gamma rays emitted from RI on-line. On-line measurements are important for immediate determination of whether the separation process is progressing smoothly without any surprises. Various types of RI such as Cu-64 and Cu-67 are mixed in the RI generated in the
前記コールドトラップ36は、減圧操作において、気化した亜鉛を固体に濃縮することを目的としているが、実際はコールドトラップ36まで亜鉛が移動することはない。 The cold trap 36 is intended to concentrate the vaporized zinc into a solid during decompression operation, but zinc does not actually move to the cold trap 36 .
前記リークバルブ46は、高真空状態から常圧に戻す時、真空内の試料や石英装置及び真空計42、44などに支障のないように徐々に常圧へ戻す。 When returning from a high vacuum state to normal pressure, the leak valve 46 gradually restores the normal pressure so as not to interfere with the sample, the quartz device, the vacuum gauges 42 and 44, etc. in the vacuum.
前記熱分離装置22を用いて、Zn試料18に中性子16を照射し、目的核種Cu-64及び/又はCu-67を熱分離する手順を図5に示す。
FIG. 5 shows a procedure for thermally separating the target nuclide Cu-64 and/or Cu-67 by irradiating the
まずステップ200で、照射済み亜鉛金属(18)を石英回収管24に入れる。
Beginning at
次いでステップ210に進み、石英回収管24を石英内筒管26、ステンレス内筒管28、真空容器32と共に電気炉30内に設置し、試料部が最も高温になる中央部分にくるように電気炉30を上下させる。
Next, in
次いでステップ220に進み、液体窒素LN2をコールドトラップ36に入れる。 Proceeding next to step 220 , liquid nitrogen LN 2 is introduced into the cold trap 36 .
次いでステップ230に進み、CZT検出器38を電気炉30の外側面からZn試料18に向けて設置する。
Next, proceeding to step 230 , the CZT detector 38 is installed facing the
次いでステップ240に進み、真空ポンプ34で減圧し、真空計44で10-5hPA程度になることを確認する。
Next, in
次いでステップ250に進み、電気炉30で例えば600℃まで加熱し、70分を目安に保持する。
Next, in
次いでステップ260に進み、CZT検出器38を用いてCu-64、Cu-67、Zn-69m、Zn-65など、試料中のRIに由来するピーク領域の計数の経時変化を調べる。 Proceeding to step 260, the CZT detector 38 is then used to examine the change over time in the counts of peak areas originating from RI in the sample, such as Cu-64, Cu-67, Zn-69m, and Zn-65.
Cu-67に由来するγ線のピーク領域の計数の時間経過に伴う変化とZn-69mに由来するγ線のピーク領域の計数の時間経過に伴う変化を図6に比較して示す。図6(A)に示すCu-67(185keV)は、熱分離が進行すると亜鉛によるγ線吸収が減少するため、やや右肩辺りで上昇するが減少はみられない。即ち、Cu-67は試料位置に留まっている。一方、図6(B)に示すZn-69mは、熱分離進行に伴い顕著に減少し、非放射性亜鉛と共に試料位置から昇華し、分離されていることがわかる。 FIG. 6 compares the change over time in the count of the γ-ray peak area originating from Cu-67 and the change over time in the count of the γ-ray peak area originating from Zn-69m. For Cu-67 (185 keV) shown in FIG. 6A, γ-ray absorption by zinc decreases as thermal separation progresses, so it slightly increases around the right shoulder but does not decrease. That is, Cu-67 remains at the sample position. On the other hand, Zn-69m shown in FIG. 6(B) significantly decreased as the thermal separation progressed, and sublimated from the sample position together with non-radioactive zinc to be separated.
CZT検出器38のスペクトルをみながら、ステップ270に進み、例えば所定の保持時間で加熱を停止して電気炉30を降下する。
While observing the spectrum of the CZT detector 38, the process proceeds to step 270, for example, heating is stopped at a predetermined holding time and the
次いでステップ280に進み、温度表示が例えば200℃以下となったことを確認後、コールドトラップ36周りのバルブを閉じてからリークバルブ46を開いて常圧に戻し、ステップ290で真空容器32を開ける。
Next, in
そして、石英回収管24及び昇華亜鉛20析出部の重量測定により亜鉛の収率を評価する。
Then, the yield of zinc is evaluated by weight measurement of the
図4に示した熱分離装置22を用いて図5の手順で亜鉛を除去した後、図2のステップ120に戻り、残渣(Cu-64、Cu-67)を回収する。即ち、熱分離後、試料が入っていた石英回収管24内の残渣(10mg程度)は、目的核種(Cu-64、Cu-67)と亜鉛以外の不純物金属及び酸化亜鉛ZnOなどの混合物である。
After zinc is removed by the procedure of FIG. 5 using the thermal separator 22 shown in FIG. 4, the process returns to step 120 of FIG. 2 to recover the residues (Cu-64, Cu-67). That is, after thermal separation, the residue (about 10 mg) in the
そこで図2のステップ130に進み、図7に示す熱分離後の銅精製の手順により精製する。 Therefore, the process proceeds to step 130 in FIG. 2, and refinement is performed according to the copper refining procedure after thermal separation shown in FIG.
即ち、まずステップ300で、例えば8Mの塩酸(10mL以下)で溶解する。
That is, first, in
次いでステップ310に進み、Cu吸着用樹脂に適したpHに調整する。
Next, in
ステップ320では、例えばCuResinやキレックス100(市販品)等のCu吸着用樹脂を用いることができる。
In
ステップ320で除去しきれない場合にはステップ330に進み、例えばAG1x8(市販品)等の陰イオン交換カラムを用いて除去することが可能である。
If it cannot be removed in
吸着したCuは、濃度を濃くした塩酸で単独溶解できる。 The adsorbed Cu can be dissolved alone with concentrated hydrochloric acid.
このようにして、少量の金属分離用樹脂で除去しきれなかった亜鉛、他金属を除去して、ステップ140でCu-64、Cu-67の最終製品を得る。
In this way, zinc and other metals not completely removed with a small amount of metal separation resin are removed, and in
一方、濃縮亜鉛試料は1g当たり10万円程度と大変高価であるのに対し、中性子との化学反応で消費される亜鉛試料は、照射前の重量の100万分の1程度以下であり、ほとんど亜鉛試料の重量が減ることはない。そのため、熱分離後に亜鉛試料を再利用するべく高効率で回収することは、経済的に放射性銅を製造するという観点から重要である。 On the other hand, the concentrated zinc sample is very expensive at about 100,000 yen per gram, whereas the zinc sample consumed in the chemical reaction with neutrons is less than 1/1,000,000 of its weight before irradiation, and most of it is zinc. The sample does not lose weight. Therefore, it is important from the viewpoint of economical production of radioactive copper to efficiently recover zinc samples for reuse after thermal separation.
そこで、図4に示した熱分離装置22を用いて図5の手順で亜鉛を昇華(熱分離)させ、Cuを除去した後、図8に例示する亜鉛回収装置50を用いて亜鉛を回収する。
Therefore, zinc is sublimated (thermally separated) in the procedure of FIG. 5 using the thermal separation device 22 shown in FIG. 4 to remove Cu, and then zinc is recovered using the
図8の亜鉛回収装置50は、石英回収管24が底部に配設された回収容器52と、その外側に設けられた保護容器54と、アダプター56と、更にその外側に設けられた保護容器58と、真空容器60と、電気炉62と、前記真空容器60内を真空にするための真空ポンプ64と、真空容器60と真空ポンプ64の途中に設けられたトラップ66と、該トラップ66を冷却するための液体窒素(LN2)容器68とを主に用いて構成されている。図において、76は真空計である。
The
以下、図9を参照して照射用試料の製作手順(RI分離後Zn再利用も同様)を説明する。 Hereinafter, the procedure for fabricating the sample for irradiation (the same applies to the reuse of Zn after RI separation) will be described with reference to FIG.
まずステップ400で、石英回収管24の途中で析出している昇華亜鉛20を石英回収管24ごと取り出し、ステップ410で、亜鉛回収装置50の真空容器60内に回収容器52、保護容器54、アダプター56と共に設置する。
First, in
次いでステップ420に進み、石英製の真空容器60と保護容器58を用いて、昇華亜鉛20を2重構造で密封する。
Next, in
次いでステップ430に進み、亜鉛の酸化を防ぐために、真空ポンプ64を用いて真空容器60内の空気を排出し、ステップ440において、不活性ガス(例えば窒素N2と水素H2の混合ガス)と置換して真空容器60内を充填し、常圧とする。
Next, in
次いでステップ450に進み、電気炉62を例えば最高800℃付近まで上昇して、数分保持し、石英回収管24の壁に付着した昇華亜鉛20を溶融し、回収容器52内に落とし込む。
Next, in
次いでステップ460に進み、試料を冷却し、石英回収管24内で固化したペレット状亜鉛70を取り出して、そのまま次の照射で試料として再利用する。
Next, in
このようにして、高価な亜鉛試料を再利用することができ、高効率で回収可能である。 In this way, expensive zinc samples can be reused and recovered with high efficiency.
この回収した亜鉛は事前に銅が除去されており、不純物銅の少ない亜鉛金属を使うことが可能となる。 Copper has been removed from the recovered zinc in advance, making it possible to use zinc metal with less impurity copper.
本工程は中性子未照射のZnにも適用でき、熱分離によって事前にCuを除去し、中性子照射前にZnを精製することにより、合成されたCu-64、Cu-67の比放射能を上げることができる。 This process can also be applied to Zn that has not been irradiated with neutrons. By removing Cu in advance by thermal separation and purifying Zn before neutron irradiation, the specific radioactivity of the synthesized Cu-64 and Cu-67 is increased. be able to.
又、熱分離装置22は、銅以外の熱分離にも適用でき、蒸気圧の差を利用して例えば硫黄からP-32、P-33を分離することができる。 The thermal separator 22 can also be applied to thermal separation other than copper, and can separate P-32 and P-33 from sulfur, for example, by utilizing the difference in vapor pressure.
10…加速器本体
12…重陽子
14…炭素/ベリリウム標的
16…中性子
18…亜鉛試料
20…昇華亜鉛
22…熱分離装置
24…石英回収管
26…石英内筒管
28…ステンレス内筒管
30、62…電気炉
38…CZT検出器
32、60…真空容器
34、64…真空ポンプ
36…コールドトラップ
46…リークバルブ
42、44、76…真空計
50…亜鉛回収装置
52…回収容器
54、58…保護容器
66…トラップ
68…液体窒素容器
70…ペレット状亜鉛
DESCRIPTION OF
Claims (5)
中性子照射済みの製造された放射性銅を含む金属亜鉛をステンレス製容器内に設置後、10 -5 hPAという高真空下で加熱し、
亜鉛と銅の蒸気圧の差を利用し、蒸気圧の高い亜鉛のみを気化して粗分離・除去し、
亜鉛分離後の残渣を回収・精製して放射性銅を得る一方、粗分離された金属亜鉛を回収して、再び放射性同位元素合成用金属亜鉛照射試料として用いることを特徴とする放射性同位元素の製造方法。 Irradiating a sample of 100 g or more containing metallic zinc with fast neutrons obtained using an accelerator,
After placing the metal zinc containing radioactive copper that has been irradiated with neutrons in a stainless steel container, it is heated under a high vacuum of 10 -5 hPA,
Using the difference in vapor pressure between zinc and copper, only zinc with high vapor pressure is vaporized and roughly separated and removed.
Manufacture of radioactive isotopes characterized by recovering and purifying the residue after zinc separation to obtain radioactive copper, while recovering crudely separated metallic zinc and using it again as a metallic zinc irradiation sample for radioisotope synthesis. Method.
該管を加熱する炉と、
前記管を収容するステンレス製の真空容器と、
該真空容器内を10 -5 hPAという高真空に減圧する真空ポンプと、
前記真空容器内の圧力を検出する真空計と、
前記真空容器内を高真空状態から徐々に常圧へ戻すためのリークバルブと、
前記真空容器と真空ポンプの間に配設された、気化した亜鉛を冷却し捕捉除去するためのコールドトラップと、
前記管の外側面から、放射性銅を含む照射済亜鉛試料から放出されるガンマ線のオンライン測定を行うために設置されるCZT検出器と、
を備えたことを特徴とする放射性同位元素製造用の熱分離装置。 a tube containing a sample containing neutron-irradiated zinc;
a furnace for heating the tube;
a stainless steel vacuum vessel that houses the tube;
a vacuum pump for reducing the pressure in the vacuum vessel to a high vacuum of 10 -5 hPA;
a vacuum gauge that detects the pressure in the vacuum vessel;
a leak valve for gradually returning the inside of the vacuum container from a high vacuum state to normal pressure;
a cold trap disposed between the vacuum vessel and the vacuum pump for cooling and trapping and removing vaporized zinc;
a CZT detector positioned for on-line measurement of gamma rays emitted from an irradiated zinc sample containing radioactive copper from the outer surface of said tube;
A thermal separation device for producing radioactive isotopes, comprising:
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