JPS603600A - 強制循環式の放射性同位体連続合成方法とそれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放射性同位体の製造に関し、さらに詳細には
、ターゲット液を強制的に循環することにより放射性同
位体を連続して合成するための方法とそれに用いる装置
に関する。すなわち、本発明は、サイクロトロンより発
生するイオンビームを受けて有用な放射性同位元素（Ｒ
Ｉ）である、たとえば、１１Ｎの水溶液を得るためのも
のである。

このようなＲＩの水溶液を製造する従来の方法では、イ
オンビームによるターゲット液の沸騰により、ターゲッ
トより得られるＲＩの量に限界があった。すなわち、第
１図（Ａ）と（Ｂ）に示す従来の装置は、電磁弁Ｖｔｌ
’を介するターゲット液の供給配管と、供給されたター
ゲット液にイオンビームの照射を受けさせるターゲット
液封入部１または１゛と、電磁弁Ｖｔ２′を介するター
ゲット液の排出配管とから主として構成されている。タ
ーゲット液封入部１または１゛は、図示のように、その
後面を冷却水によって冷却するか（第１図（Ａ）参照）
あるいは、数十ミクロンの金属ホイルＩ’ａ（第１図（
Ｂ）参照）によって構成してその周囲を冷却水によって
冷却していた。しかしながら、イオンビームによってク
ーゲット液が発熱してしまい、水冷式のターゲット液封
入部１または１゛だけでは、発熱したターゲット液を十
分冷却できなかった。

その結果、ターゲット液が沸騰してそれから得られるＲ
１Ｏ量に限界があった。さらに具体的に述べると、通常
、ターゲット液の容量は１０〜３０ｍｊ！でありまたそ
れの封入部における発熱が数百ワットであるために、イ
オンビームの電流を２０μ八以上にすると、発熱により
ターゲット液が沸騰し飛散してしまう難点があった。ま
た、２０μ八以下のビーム電流を用いたとしても、沸騰
によってボイドが発生してしまい、理論データから予想
されるＲ１収量を確保することが不可能であった。

従って、本発明の目的は、イオンビームの照射を受けた
ターゲット液を十分に冷却することによりターゲット液
の沸騰を防止して高いＲ１収量を確保することができる
放射性同位体の製造方法とそれに用いる装置を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、シュリンジポンプを用いてターゲ
ラ１−液を強制的に循環させることによりターゲラ１〜
液を熱交換器にて冷却させてその沸騰や飛散を防止でき
る強制循環式の放射性同位体連続合成方法とそれに用い
る装置を提供することである。

すなわち、本発明の第１の特徴によれば、ターゲットを
系中に強制的に循環させる工程と、眩光を循環中のター
ゲットに粒子を連続的に照射する工程と、被照射後循環
して来たターゲットを冷却する工程とから成ることを特
徴とする強制循環式の放射性同位体連続合成方法が提供
される。

本発明の第２の特徴によれば、上述の工程に加えて、該
系中のターゲットの圧力が冷却後も高過ぎる場合その余
圧を逃す工程からさらに成ることを特徴とする強制循環
式の放射性同位体連続合成方法が提供される。

本発明の第１と第２の特徴において前記ターゲットが液
体である場合、本発明の第３の特徴によれば、前記クー
ゲット液が突沸してもその余圧を逃すように冷却後のタ
ーゲットを気水分離することを特徴とする強制循環式の
放射性同位体連続合成方法が提供される。

さらに本発明の第４の特徴によれば、ターゲット液を一
時的に封入しておくためのターゲット液封入部と、封入
中の前記ターゲット液に粒子を連続的に照射するための
粒子照射手段と、被照射後の前記ターゲット液を冷却す
るための熱交換器と、前記ターゲット液を前記ターゲッ
ト液封入部および前記熱交換器の順に循環させるための
細い循環系と、前記熱交換器の循環方向下流の該循環系
に設けられていて前記ターゲット液突沸の際は余圧を受
けるとともに前記ターゲット液を気水分離するためのバ
ッファタンクと、前記した細い循環系中を前記ターゲッ
ト液が循環できるようにするためのポンプ手段と、該循
環に先立って前記ターゲット液を該循環系に注入できる
ようにするとともに、キャリヤガスが導入されると、前
記ターゲット液封入部および前記熱交換器から合成後の
クーゲット液を回収したり前記バッファタンクがら合成
後のクーゲット液を回収したりできるように切換え動作
するための弁手段とから構成されることを特徴とする強
制循環式の放射性同位体連続合成装置が提供される。

添付の図面の第２図ないし第３図（Ｄ）を参照して本発
明の実施例をさらに詳細に説明する。

本発明による強制循環式の放射性同位体連続合成装置１
０は、基本的には、第１図に図示した従来の放射性同位
体の合成装置のものと同様なターゲット液封入部１１お
よび電磁弁ＶｔｌとＶｔ２に加えて、細い循環系１２の
中にターゲット液を強制的に循環させるシュリンジポン
プ１３およびそれと連動する複動形エアシリンダ１４か
ら成るポンプ手段１５と、イオンビーム被照射後のター
ゲット液を冷却するための熱交換器１６と、ターゲット
液突沸の際余分の圧力を受けるとともに気水分離を行う
ためのバッファタンク１７とから構成される。電磁弁Ｖ
ｔ３とＶｔ４はターゲット液を注入、循環および回収す
る際回路を切換えるのに用いられる。一対の一方向弁Ｖ
ｏｌとＶｏ２はターゲット液を循環および回収す０ る際逆流を防止するためのものである。また、電磁弁Ｖ
ｔ５は、ターゲット注入時に余圧を逃すために用いられ
、ターゲット液を回収する際電磁弁Ｖｔ６を介して導入
されたＮ２のようなパージ用キャリヤガスの通過を許す
。

ターゲット液を強制的に循環させるためのシュリンジボ
ンプ１３を作動させる複動形エアシリンダ１４は、外部
のコンプレッサからの圧縮空気を電磁弁Ｖｔ７とＶｔ８
によって切換えて導入することによって運転される。す
なわち、エアシリンダ１４のピストン１４ａは、その図
面上左右のチャンバに圧縮空気が交互に導入されると、
左右に滑動して、シュリンジボンプ１３のピストン１３
ａを共有のピストンロンド１５ａによって左右に滑動さ
せる。ピストン１３ａが左右に滑動すると、シュリンジ
ボンプ１３はその吸排動作を行って、ターゲット液が循
環系１２の中を矢印の方向に強制的に循環させるように
する。この矢印方向の循環は、前述の一方向弁ｖ０１と
Ｖｏ２によって実現される。なお、上述したターゲット
液の注入、循環および回収動作は、第３図（Ａ）図ない
し第３図（Ｄ）図を参照して後に詳述する。また、安全
弁νＳは、バッファタンク１７で吸収できないターゲッ
ト液の余圧が循環系１２に発生した場合、その過剰の余
圧を、たとえば、タンクのような外部の安全装置に逃す
ために設けである。

本発明による強制循環式の放射性同位体連続合成装置１
０は、以下に述べる電磁弁の切換え操作によって運転さ
れる。第３図（Ａ）ないしくＤ）において、動作中の電
磁弁および一方向弁等は黒く塗りつぶして図示してあり
、さらに、気体と液体の流れは矢印で図示しである。

〔１〕ターゲツト液注入（第３図（Ａ）参照）電磁弁Ｖ
ｔｌ、Ｖｔ３およびＶｔ４をオンとし、注入ラインより
ターゲット液（たとえば、Ｈ，ＯやＨ，；ｔｌ）を注入
する。このとき、電磁弁Ｖｔ５もオンとして余圧を逃す
。注入量は、バッファタンクに取り付げた液面センサ１
７ａ　（第２図参照）でモニターして、設定レベルにな
ったときターゲット液の供給をストップする。　１ １ 〔２〕ターゲツト液の循環・冷却およびビーム照射（第
３図（Ｂ）参照） 運転モード（１）から電磁弁ＶｔｌおよびＶｔ５をオフ
とする。さらに、電磁弁Ｖｔ７とＶｔ８を交互に作動し
てエアシリンダ１４のピストン１４ａ　（第２図参照）
を往復動させる。その結果、シュリンジポンプ１３は吸
排作動を行って、ターゲット液を循環させる。循環中の
ターゲット液は、その封入部１１にて、サイクロトロン
より発生するイオンビームの照射を受けるとともに、被
照射後熱交換器１６にて冷却される。

〔３〕タ一ゲツト液回収（１）（第３図（Ｃ）参照）電
磁弁Ｖｔ７とＶｔ８をオフとして、シュリンジポンプ１
３の吸排動作を中止する。さらに、電磁弁Ｖｔ３をオフ
とするとともに電磁弁Ｖｔ２をオンとして準備を完了す
る。次に、電磁弁Ｖｔ５とＶｔ６をオンとしてＮ２のよ
うなキャリヤガスを導入する。導入されたキャリヤガス
によって、図示のように、熱交換器１６とターゲット液
封入部１１とに残存して３ ２ いる反応済みのターゲット液は、電磁弁Ｖｔ４とＶｔ２
をこの順に通って外部に回収される。

〔４〕タ一ゲツト液回収（２）（第３図（Ｄ）参照）電
磁弁Ｖｔ６とＶｔ５をオンの状態のままにしておいて、
電磁弁Ｖｔ４をオフとして他方電磁弁Ｖｔ３をオンとす
る。導入されたキャリヤガスによって、図示のように、
バッファタンク１７に残存している反応済みのターゲッ
ト液は、一方向弁ＶｏｌとＶｏ２および電磁弁Ｖｔ３と
Ｖｔ４をこの順に通って外部に回収される。

〔５〕合成の終了 合成したターゲット液を循環系１２から回収し終わった
ら、オン状態で残っている電磁弁Ｖｔ６、Ｖｔ５、Ｖｔ
３およびＶｔ２をオフとして、全ての運転モードを終了
するとともに次の合成サイクルに備える。

以上述べた運転モード〔１〕ないし〔５〕のそれぞれに
対して、各電磁弁の開閉制御をまとめると以下の表のよ
うになる。

運転モートによる電磁弁の開閉制御 味　○−−−−−−オン ｘ　−−−−一〜オフ ■−−−−−−オン・オフ ここで、第２図に戻って、実施例の仕様の一例を以下具
体的に列挙する。

（１）ターゲット液封入部１１は容積が１０ｃｃでその
後面は冷却水によって冷却しである。

（２）循環系１２を含む送液部配管はＳＯ３またはテフ
ロン製で外径が２ｍｍφである。他方、接液部はＳＯ５
、テフロンまたはアルミニウム（ターゲット液封入部１
１）製である。

（３）シュリンジポンプ１３の容積は１０ｃｃである。

また、外部コンプレッサは、吐出圧力が５〜６ｋｇ／ａ
ｔＨで吐出量がＩＱＡ／ｍｉｎ、である。

（４）熱交換器１６は、長さ約１．５ｍの２重管構造（
外管の外径が１０ｆｌφで内管の外径が２Ｍφである）
になっていて、内管をターゲット液が流れ外管を冷却水
が流れる。

（５）バッファタンクの容積は１５０　ｃｃである。

（６）安全弁Ｖｓの耐圧は１．５　ｋｇ／ａｔｍに設定
しである。

（７）電磁弁ＶｔｌないしＶｔ６はテフロン製で耐圧が
２ｋｇ／ａｔｍに設定しである。

（８）電磁弁Ｖｔ７とＶｔ８ばＳＯＳ製で耐圧が約７ｋ
ｇ／ａｔ＋ｎに設定しである。

なお、ターゲット液を循環させるためにシュリンジポン
プ１３を用いたのは、細い（外径２ｗφ）循環系１２の
中で液を循環させるためである。何故なら、系全体に存
在する全液量は２０ないし３０ｃｃであるが、これ以上
液量を増加させると比放射能を低下させてしまうからで
ある。

以上詳述した本発明による放射性同位体の連続合成方法
と装置によれば、サイクロトロンの陽子ビーム（１５／
ＭｅＶ）の最大値５０μへの照射に耐えうるだけでなく
、十分なＲＩ　Ｃ３Ｎの水溶液）収量を確保できる。す
なわち、従来技術で問題となった照射によるターゲット
液の沸騰や突沸を避けることができるため、従来の２倍
以上の収量でＲＩを合成７ ６ することができる。換言すれば、＋３Ｎの水溶液を製造
するターゲットの性能を向上できるのである。

また、上述したように５０μへの照射が可能になったこ
とにより、＋３Ｎの場合半減期照射（１０分間照射）で
７００　ｍｃｉの°３Ｎ化合物（ＮｏＸの水溶液）が得
られる。その結果、半減期が短いために従来不可能とさ
れていたＲ１の有機合成が可能となる。

本発明は、例示した１１Ｎ以外にもＨ”Ｆのような液体
ターゲット一般にも応用できる。さらに、液体ターゲッ
トのみならず、高価な気体ターゲットにも応用できる。

この場合、ビーム照射をしながら気体ターゲットを循環
させ、それと同時にＲ１を回収する（特に短寿命のＲＩ
に有利）。

このように、本発明によれば、液体と気体とを問わずタ
ーゲットを強制的に循環させることにより、有用な放射
性同位体を連続して合成でき、産業界に多大の貢献が期
待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放射性同位体合成装置を示す模８ 式図であって、（Ａ）および（Ｂ）は、ターゲット液封
入部の後面を冷却する場合、およびターゲット液を薄い
金属ホイルによって封入して周囲を冷却水によって冷却
する場合をそれぞれ示す。 第２図は、本発明による強制循環式の放射性同位体連続
合成装置の全体的な構成を示すフローチャートである。 第３図は、第２図に図示した連続合成装置の運転モード
を示し、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ＞は、（１
）ターゲット液注入、〔２〕ターゲツト液の循環・冷却
およびビーム照射、〔３〕タ一ゲツト液回収（１）、お
よび〔４〕タ一ゲツト液回収（２）の運転モードをそれ
ぞれ示す動作図である。 （主な参照番号） １０：放射性同位体連続合成装置、 １１：ターゲット液封入部、 １２：　（情理系、 １３：シュリンジポンプ、 １４：複動形エアシリンダ、 ９ １５：ポンプ手段、 １６：熱交換器、 １７：バソフアタンク、 ｖｔｉ〜Ｖｔ８：電磁弁、 ＶｏｌおよびＶｏ２ニ一方向弁、 出願人　住友重機械工業株式会社 復代理人　弁理士　新居　丁度 八 ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１ターゲツトを系中に強制的に循環させる工程と、
   該系を循環中のターゲットに粒子を連続的に照射する工
   程と、 被照射後循環して来たクーゲットを冷却する工程とから
   成ることを特徴とする強制循環式の放射性同位体連続合
   成方法。 （２、特許請求の範囲第１項に記載した連続合成方法で
   あって、 該系中のターゲットの圧力が冷却後も高過ぎる場合その
   余圧を逃す工程からさらに成ることを特徴とする強制循
   環式の放射性同位体連続合成方法。 （３）特許請求の範囲第２項に記載した連続合成方法で
   あって、 前記ターゲットは液体であることを特徴とする強制循環
   式の放射性同位体連続合成方法。 （４）特許請求の範囲第３項に記載した連続合成方法で
   あって、 前記ターゲット液が突沸してもその余圧を逃すように冷
   却後のターゲットを気水分離することを特徴とする強制
   循環式の放射性同位体連続合成方法。 （５）特許請求の範囲第３項に記載した連続合成方法で
   あって、 前記した液体のターゲットは、３Ｎの水溶液またはＨｌ
   ＢＦであることを特徴とする強制循環式の放射性同位体
   連続合成方法。 （６）特許請求の範囲第４項に記載した連続合成方法で
   あって、 該循環に先立って前記ターゲット液を該系中の照射工程
   部分に注入する工程と、 キャリヤガスを導入することにより、前記した冷却と照
   射の両工程を行う眩光の部分から合成後のターゲット液
   を回収する工程と、 キャリヤガスを導入することにより、前記した余圧を逃
   す工程を行う眩光の部分から合成後のクーゲット液を回
   収する工程とからさらに成ることを特徴とする強制循環
   式の放射性同位体連続合成方法。 （７）特許請求の範囲第１項に記載した連続合成方法で
   あって、 該粒子はサイクロトロンより発生するイオンビームであ
   ることを特徴とする強制循環式の放射性同位体連続合成
   方法。 （８）特許請求の範囲第１項に記載した連続合成方法で
   あって、 前記ターゲットは気体であることを特徴とする強制循環
   式の放射性同位体連続合成方法。 （９）特許請求の範囲第１項に記載した連続合成方法で
   あって、 照射中の前記ターゲットを冷却する工程とからさらに成
   ることを特徴とする強制循環式の放射性同位体連続合成
   方法。 （１０）ターゲット液を一時的に封入してお（ためのタ
   ーゲット液封入部と、 封入中の前記ターゲット液に粒子を連続的に照射するた
   めの粒子照射手段と、 被照射後の前記クーゲット液を冷却するための熱交換器
   と、 前記ターゲット液を前記ターゲット液封入部および前記
   熱交換器の順に循環させるための細い循環系と、 前記熱交換器の循環方向下流の該循環系に設けられてい
   て前記ターゲット液突沸の際は余圧を受けるとともに前
   記ターゲット液を気水分離するためのバッファタンクと
   、 前記した細い循環系中を前記ターゲット液が循　ｉ環で
   きるようにするためのポンプ手段と、該循環に先立って
   前記ターゲット液を該循環系に注入できるようにすると
   ともに、キャリヤガスが導入されると、前記ターゲット
   液封入部および前記熱交換器から合成後のターゲット液
   を回収したり前記バッファタンクから合成後のターゲッ
   ト液を回収したりできるように切換え動作するための弁
   手段とから構成されることを特徴とする強制循環式の放
   射性同位体連続合成装置。 （１１）特許請求の範囲第１０項に記載した連続合成装
   置であって、 前記ポンプ手段は、該循環系に前記ターゲット液を吸排
   するためのシュリンジポンプと、該循環系に設けられ、
   前記シュリンジポンプによって吸排されたクーゲット液
   を一方向にのみ循環させるための一対の一方向弁と、前
   記シュリンジポンプに吸排動作を行わせるための複動形
   エアシリンダとから成ることを特徴とする強制循環式の
   放射性同位体連続合成装置。