RU2756917C1 - Method for obtaining an i-123 radioisotope - Google Patents

Method for obtaining an i-123 radioisotope Download PDF

Info

Publication number
RU2756917C1
RU2756917C1 RU2021100703A RU2021100703A RU2756917C1 RU 2756917 C1 RU2756917 C1 RU 2756917C1 RU 2021100703 A RU2021100703 A RU 2021100703A RU 2021100703 A RU2021100703 A RU 2021100703A RU 2756917 C1 RU2756917 C1 RU 2756917C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
irradiation
decay
hydrogen
isotope
Prior art date
Application number
RU2021100703A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Александрович Артюхов
Владимир Анатольевич Загрядский
Яков Максимович Кравец
Сергей Терентьевич Латушкин
Татьяна Юрьевна Маламут
Петр Леонидович Меньшиков
Владимир Ильич Новиков
Виталий Нургалиевич Унежев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2021100703A priority Critical patent/RU2756917C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2756917C1 publication Critical patent/RU2756917C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21GCONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/10Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by bombardment with electrically charged particles

Abstract

FIELD: radiation.
SUBSTANCE: invention relates to a method for obtaining a 123I radioisotope by the reaction 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe→123I and(or) by the reaction 124Xe(p,pn)123Xe→123I. The method includes irradiation with protons of a target with a 124Xe isotope, extraction of the starting 124Xe with the accumulated 123Xe from the target after irradiation, exposure of 123Xe for decay thereof into 123I. Hydrogen is therein added to the target with the 124Xe isotope, a gas mixture of the 124Xe isotope and hydrogen is irradiated with protons, 123I is additionally extracted from the target after irradiation as part of hydrogen iodide H123I by one of the known approaches.
EFFECT: significant (by 2 to 3 times) increase in the technological yield of 123I without change in the primary operating conditions and increase in the temporary load of the cyclotron due to the additional, compared to the prototype, extraction of 123I formed in the target during irradiation as a result of the decay of 123Xe from the target.
3 cl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnology area

Изобретение относится к технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц.The invention relates to a technology for producing radioisotopes for nuclear medicine using charged particle accelerators.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время одним из наиболее востребованных медициной диагностических радиоизотопов является 123I. Благодаря чрезвычайно удобным ядерно-физическим свойствам, таким как большой выход фотонов низкой энергии (83%, 159 кэВ), испускаемых после 100% электронного захвата, периоду полураспада 13,2 часа, 123I является практически идеальным радионуклидом для однофотонной компьютерной томографии и, соответственно, широко применяется для диагностики заболеваний щитовидной железы, в кардиологии, нейрологии, онкологии. Радиоизотоп 123I также широко применяется для многофункциональных исследований in-= vivo. Огромным преимуществом 123I является его малая радиационная нагрузка на организм человека и высокое качество изображения, показывающего распределение радионуклида в организме. Эти свойства иода-123 обеспечивают ему приоритетное применение при диагностике заболеваний пациентов детского возраста.Currently, one of the most popular diagnostic radioisotopes in medicine is 123 I. Due to extremely convenient nuclear-physical properties, such as a high yield of low-energy photons (83%, 159 keV), emitted after 100% electron capture, a half-life of 13.2 hours , 123 I is an almost ideal radionuclide for single-photon computed tomography and, accordingly, is widely used for the diagnosis of thyroid diseases, in cardiology, neurology, and oncology. Radioisotope 123 I is also widely used for multifunctional in- = vivo studies. The great advantage of 123 I is its low radiation load on the human body and the high quality of the image showing the distribution of the radionuclide in the body. These properties of iodine-123 provide it with priority use in the diagnosis of diseases in pediatric patients.

Известно два подхода к получению иода-123. Первый подход включает методы, основанные на применении реакций, в которых иод-123 является первичным продуктом. В этих методах иод-123 получают путем облучения мишеней из сурьмы ядрами 4Не (3Не) или облучением мишеней с изотопами теллура высокого обогащения протонами (дейтронами). Главным недостатком этих методов является присутствие в целевом радиоизотопе I-123 примеси долгоживущего I-124 (Т1/2=4,15 суток), ухудшающего разрешение получаемого изображения и увеличивающего радиационную нагрузку на пациента.There are two known approaches to the preparation of iodine-123. The first approach includes methods based on the use of reactions in which iodine-123 is the primary product. In these methods, iodine-123 is obtained by irradiating targets made of antimony with 4 He ( 3 He) nuclei or by irradiating targets with tellurium isotopes of high proton (deuteron) enrichment. The main disadvantage of these methods is the presence in the target radioisotope I-123 of an admixture of long-lived I-124 (T 1/2 = 4.15 days), which impairs the resolution of the resulting image and increases the radiation load on the patient.

Второй подход основан на применении реакций, в которых I-123 является вторичным продуктом и нарабатывается в результате распада предшественника 123Хе (Т1/2=2,08 часа). Этот подход позволяет получать более чистый продукт и может быть реализован, например, по реакции 127I(р,5n)123Хе. Иногда используют аналогичную реакцию на дейтронах 127I(d,6n)123Xe при более высоких энергиях ускоряемых частиц. Облучению подвергают твердые мишени из NaI или KI. Указанный подход может быть также реализован с помощью реакции 124Хе(γ,n)123Хе, либо методом, основанным на облучения 124Хе протонами по реакции 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe→123I и по реакции 124Хе(р,pn)123Хе→123I. При использовании газовой мишени с 124Хе радиоизотоп 123I извлекают из мишени, как правило, двумя способами. В первом способе 123Хе распадается в 123I непосредственно в мишени. Затем, после удаления из мишени Хе-124, со стенок мишени щелочным раствором смывают 123I. Поскольку объем газовой мишени ~ 100 см3 и более, при заполнении мишени раствором и смыве 123I может быть получен раствор низкой объемной активности и для практического применения такого раствора может понадобиться технологическая операция концентрирования (упаривания). После извлечения 123I приведение мишени в исходное состояние потребует применения дополнительных технологических операций промывки, сушки, обезгаживания. В итоге, все это усложняет как конструкцию мишени, так и технологический процесс получения 123I.The second approach is based on the use of reactions in which I-123 is a secondary product and is produced as a result of the decomposition of the precursor 123 Xe (T 1/2 = 2.08 hours). This approach allows one to obtain a more pure product and can be realized, for example, by the reaction 127 I (p, 5n) 123 Xe. Sometimes a similar reaction is used for 127 I (d, 6n) 123 Xe deuterons at higher energies of accelerated particles. Solid NaI or KI targets are irradiated. This approach can also be implemented using the reaction 124 Xe (γ, n) 123 Xe, or by the method based on irradiation of 124 Xe with protons according to the reaction 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe → 123 I and according to the reaction 124 Xe (p, pn) 123 Xe → 123 I. When using a gas target with 124 Xe, the radioisotope 123 I is extracted from the target, as a rule, in two ways. In the first method, 123 Xe decays into 123 I directly in the target. Then, after removal of the target Xe-124 from the walls of the target 123 is rinsed with an alkaline solution I. Because the amount of target gas ~ 100 cm 3 or more, a filling and flushing of the target solution 123 I can be prepared in solution and low volumetric activity for practical use of such the solution may require a technological operation of concentration (evaporation). After removing 123 I, bringing the target to its original state will require the use of additional technological operations of washing, drying, and degassing. As a result, all this complicates both the design of the target and the technological process of obtaining 123 I.

Во втором способе после облучения Хе-124 и наработанный Хе-123 криогенным методом перекачивают в «распадный» баллон. После распада Хе-123 и накопления 1-123 Хе-124 удаляют из «распадного» баллона в резервуар для хранения и последующего повторного использования, а «распадный» баллон с 1-123 передают заказчику для последующего использования. Этот способ более прост в реализации, не сопряжен с необходимостью осуществлять технологические операции «мокрой» химии при извлечении I-123 из мишени. Основным недостатком этого способа является то, что из-за короткого периода полураспада 123Xe (Т1/2=2,08 часа) за время облучения значительная доля 123Хе успевает распасться в радиоизотоп 123I, который в рамках данного способа не извлекается из мишени. На основе данного способа организовано производство йода-123 на циклотроне У-150 НИЦ «Курчатовский институт». В настоящее время НИЦ «Курчатовский институт» - единственный производитель этого радиоизотопа для клиник Московского региона.In the second method, after irradiation, Xe-124 and the Xe-123 produced by the cryogenic method are pumped into a "decay" balloon. After disintegration of Xe-123 and accumulation of 1-123 Xe-124 is removed from the "decay" cylinder into a reservoir for storage and subsequent reuse, and the "decay" cylinder with 1-123 is handed over to the customer for further use. This method is simpler in implementation, it is not associated with the need to carry out technological operations of "wet" chemistry when removing I-123 from the target. The main disadvantage of this method is that due to the short half-life of 123 Xe (T 1/2 = 2.08 hours) during the irradiation time, a significant fraction of 123 Xe has time to decay into the radioisotope 123 I, which is not extracted from the target within the framework of this method. ... On the basis of this method, the production of iodine-123 was organized at the U-150 cyclotron of the Kurchatov Institute. At present, the NRC "Kurchatov Institute" is the only manufacturer of this radioisotope for clinics in the Moscow region.

В качестве аналогов для настоящего изобретения следует рассматривать непрямые (через распад 123Хе) способы получения I-123 на газовых мишенях с изотопом 124Хе.As analogs for the present invention, indirect (through the decay of 123 Xe) methods of obtaining I-123 on gas targets with the isotope 124 Xe should be considered.

Известен способ получения I-123 по реакции 124Хе(γ,n)123Хе с последующим распадом ядер 123Хе в 123I (Г.Н. Флеров, Ю.Г. Оганесян, А.Г. Белов, Г.Я. Стародуб «Получение короткоживущего изотопа 123I на микротроне МТ-22», Препринт ОИЯИ №18-85-750, 1985 г.). Источником γ-квантов являлся пучок электронов микротрона МТ-22 (Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна) с энергией 22-25 МэВ, конвертируемый в γ-излучение при торможении в мишени. В работе использовали мишень из газообразного ксенона природного состава в танталовом цилиндрическом сосуде объемом 7 см3 при давлении 150 атм. Облучение пучком электронов проводили на токе 5 мкА в течение 2-8 часов. Конвертером электронов служила стенка сосуда толщиной 2,5 см. После окончания облучения и 6,5 часов выдержки (для распада 123Хе в 123I) газ при температуре минус 100°С перепускали в промежуточный объем. Затем сосуд вскрывали, йод со стенок смывали Na2S2O3 × 5Н2O.A known method of obtaining I-123 by the reaction 124 Xe (γ, n) 123 Xe followed by the decay of 123 Xe nuclei into 123 I (G.N. Flerov, Yu.G. Oganesyan, A.G. Belov, G.Ya. Starodub “Obtaining a short-lived isotope 123 I at the MT-22 microtron”, JINR Preprint No. 18-85-750, 1985). The source of γ-quanta was an electron beam of the MT-22 microtron (Joint Institute for Nuclear Research, Dubna) with an energy of 22-25 MeV, which was converted into γ-radiation upon deceleration in the target. We used a target made of gaseous xenon of natural composition in a tantalum cylindrical vessel with a volume of 7 cm 3 at a pressure of 150 atm. Irradiation with an electron beam was carried out at a current of 5 μA for 2-8 hours. The wall of a vessel 2.5 cm thick served as an electron converter. After the end of irradiation and 6.5 hours of exposure (for the decay of 123 Xe into 123 I), the gas at a temperature of minus 100 ° C was passed into the intermediate volume. Then the vessel was opened, iodine was washed off the walls with Na 2 S 2 O 3 × 5H 2 O.

Основными недостатками способа являются:The main disadvantages of this method are:

- использование мишени в виде сосуда высокого давления, что несет в себе потенциальную опасность и повышает риск возникновения авариных ситуаций;- the use of a target in the form of a high-pressure vessel, which carries a potential hazard and increases the risk of accidents;

- необходимость проведения процедур механического вскрытия высоко активной мишени и смывания 123I непосредственно из мишени. Это не позволяет использовать многократно одну и ту же мишень;- the need to carry out procedures for mechanical opening of a highly active target and flushing 123 I directly from the target. This prevents the same target from being used multiple times;

- не высокий выход получения целевого продукта.- not a high yield of obtaining the target product.

В работе (Б.В. Журавлев, С.П. Иванова, Н.Н. Краснов, Ю.Н. Шубин, «О возможности производства 123I при облучении 124Хе протонами энергией 20-30 МэВ», Атомная энергия, т. 60, вып. 5, май 1986 г., стр. 337-340.) рассматриваются два способа извлечения 123I из газовой мишени с изотопом 124Хе, облученной пучком протонов энергией 20-30 МэВ. В первом способе предлагается сразу после окончания облучения радиоактивный 123Хе со стабильным 124Хе пропуская через фильтр вымораживать в ловушку и выдерживать время, необходимое для распада 123Хе в 123I. После этого температуру ловушки устанавливают выше температуры конденсации ксенона, но ниже йода. Затем 124Хе перекачивают обратно в мишень для последующего облучения. Во втором способе после окончания облучения предлагается проводить выдержку, необходимую для распада 123Хе в 123I непосредственно в мишени. Йод осаждают на стенках мишени охлаждением ее до температуры конденсации йода. 124Хе перекачивают в другой объем, а 123I смывают со стенок мишени соответствующим растворителем.In the work (B.V. Zhuravlev, S.P. Ivanova, N.N. Krasnov, Yu.N. Shubin, "On the possibility of producing 123 I by irradiation of 124 Xe with protons with an energy of 20-30 MeV", Atomic energy, vol. 60, Issue 5, May 1986, pp. 337-340.) Two methods of extracting 123 I from a gas target with the 124 Xe isotope irradiated by a proton beam with an energy of 20-30 MeV are considered. In the first method, immediately after the end of the irradiation, radioactive 123 Xe with stable 124 Xe is passed through a filter to freeze into a trap and maintain the time required for 123 Xe to decay into 123 I. After that, the trap temperature is set above the xenon condensation temperature, but below iodine. Then 124 Xe is pumped back into the target for subsequent irradiation. In the second method, after the end of the irradiation, it is proposed to hold the exposure required for the decay of 123 Xe into 123 I directly in the target. Iodine is deposited on the walls of the target by cooling it to the condensation temperature of iodine. 124 Xe is pumped into another volume, and 123 I is washed off the target walls with an appropriate solvent.

Основными недостатками первого способа являются:The main disadvantages of the first method are:

- неполное извлечение 123I из мишени; радиоизотоп 123I, образовавшийся в мишени в результате распада 123Xe за время облучения, из мишени не извлекается;- incomplete extraction of 123 I from the target; the radioisotope 123 I formed in the target as a result of the decay of 123 Xe during the irradiation is not extracted from the target;

- нецелесообразность облучения более 3 периодов полураспада 123Хе.- inexpediency of irradiation for more than 3 half-lives of 123 Xe.

Основными недостатками второго способа следует считать:The main disadvantages of the second method should be considered:

- применение в процедуре извлечения 123I технологических операций «мокрой» химии,- the use of "wet" chemistry in the 123 I extraction procedure,

неизбежно усложняющих конструкцию мишени;inevitably complicating the design of the target;

- смыв со стенок мишени вместе с 123I сопутствующего долгоживущего радиоизотопа 121Те и необходимость последующей очистки от него 123I.- washout from the walls of the target together with 123 I of the accompanying long-lived radioisotope 121 Te and the need for subsequent purification of 123 I from it.

Известен способ получения I-123 по реакции 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe→123I и по реакции 124Хе(р,pn)123Хе→123I (Н.И. Веников, А.А. Себякин, «Способ получения йода-123». Патент SU 1661842. Бюллетень №25 от 07.07.1991 г.). Целью изобретения являлось увеличение интегрального выхода йода-123 при больших токах пучка протонов. Для осуществления способа в газовую мишень, заполненную обогащенным (более 99,9%) изотопом ксенона-124, добавляли гелий в количестве 15-25 мол.%. Газовую смесь облучали пучком протонов энергией 15-45 МэВ, перекачивали криогенным способом в «распадный» баллон и после накопления йода-123 ксенон удаляли в резервуар для хранения, а йод-123 смывали со стенок «распадного» баллона щелочным раствором. Отмечается, что достигнуто увеличение интегрального выхода йода-123 на 15-25% при сохранении высокой чистоты продукта. При этом облучение проводили при токе пучка протонов выше 17 мкА.A known method of obtaining I-123 by reaction 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe → 123 I and by reaction 124 Xe (p, pn) 123 Xe → 123 I (N.I. Venikov, A.A. Sebyakin , "Method for producing iodine-123" Patent SU 1661842. Bulletin No. 25 dated 07.07.1991). The aim of the invention was to increase the integral yield of iodine-123 at high proton beam currents. To implement the method, helium in an amount of 15-25 mol% was added to a gas target filled with an enriched (more than 99.9%) isotope of xenon-124. The gas mixture was irradiated with a 15-45 MeV proton beam, pumped cryogenically into a "decay" balloon, and after accumulation of iodine-123, xenon was removed into the storage tank, and iodine-123 was washed off the walls of the "decay" balloon with an alkaline solution. It is noted that an increase in the integral yield of iodine-123 has been achieved by 15-25% while maintaining the high purity of the product. In this case, irradiation was carried out at a proton beam current above 17 μA.

Предложенный в патенте по Авторскому свидетельству СССР №SU 1661842. Способ в части извлечения йода-123 повторяет рассмотренные выше способы. В нем не решается задача извлечения из мишени йода-123, образованного в мишени за время облучения в результате распада 123Хе. Добавлением в мишень гелия предпринята попытка улучшить теплосъем и за счет этого увеличить выход при увеличении тока протонного пучка. Результат увеличения в 15-25%, скорее всего, не оправдал ожидания.Proposed in the patent for the USSR Inventor's Certificate No. SU 1661842. The method in terms of extracting iodine-123 repeats the above methods. It does not solve the problem of extracting from the target the iodine-123 formed in the target during the irradiation as a result of the decay of 123 Xe. An attempt was made by adding helium to the target to improve the heat removal and thereby increase the yield with an increase in the proton beam current. The result of an increase of 15-25% most likely fell short of expectations.

В качестве прототипа выбран способ, реализуемый в настоящее время на циклотроне У-150 НИЦ «Курчатовский институт» (Н.И. Веников, О.А. Воробьев, В.И. Новиков, А.А. Себякин, А.Ю. Соколов, Д.И. Фомичев, В.А. Шабров - «Разработка технологии облучения мишеней для производства высокочистого радионуклида 123I на циклотроне», Препринт ИАЭ-4934/14, М., 1989 г.), включающий облучение в течение ~ 6 часов протонами мишени с изотопом 124Хе, наработку в мишени радиоизотопа 123Хе по реакциям 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe и 124Хе(р,pn)123Хе, извлечение (перекачивание) из мишени сразу после облучения криогенным способом 124Хе и 123Хе в «распадный» баллон, выдержку 123Хе в «распадном» баллоне в течение ~ 6 часов для накопления 123I, перекачку из «распадного» баллона криогенным способом 124Хе в резервуар для хранения и повторного использования. Таким образом, в данном способе I-123 извлекается только из «распадного» баллона.As a prototype, a method was chosen that is currently being implemented on the U-150 cyclotron of the National Research Center "Kurchatov Institute" (N.I. Venikov, O.A. Vorobiev, V.I. Novikov, A.A. Sebyakin, A.Yu. , DI Fomichev, VA Shabrov - "Development of the target irradiation technology for the production of high-purity radionuclide 123 I at the cyclotron", Preprint of IAE-4934/14, M., 1989), including exposure for ~ 6 hours protons of the target with the isotope 124 Xe, the production of the radioisotope 123 Xe in the target by the reactions 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe and 124 Xe (p, pn) 123 Xe, extraction (pumping) from the target immediately after cryogenic irradiation 124 Xe and 123 Xe into a "decay" cylinder, holding 123 Xe in a "decay" cylinder for ~ 6 hours to accumulate 123 I, transferring from a "decay" cylinder by cryogenic method 124 Xe to a tank for storage and reuse. Thus, in this method, I-123 is removed only from the "decay" cylinder.

Реализуемый в настоящее время в НИЦ «Курчатовский институт» способ не позволяет извлекать из мишени 123I, образованный в мишени за время облучения в результате распада 123Хе. В препринте ИАЭ-4934/14 отмечается, что наибольшие потери 123I присущи именно этому способу. Но вместе с тем, выбор этого способа был в свое время оправдан с точки зрения затрат, организационных усилий и установленных сроков для получения продукта в необходимых объемах.The method currently being implemented at the NRC "Kurchatov Institute" does not allow the extraction of 123 I formed in the target during irradiation as a result of the decay of 123 Xe from the target. In the preprint IAE-4934/14 it is noted that the greatest losses of 123 I are inherent in this particular method. But at the same time, the choice of this method was at one time justified from the point of view of costs, organizational efforts and the established time frame for obtaining the product in the required volumes.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является значительное увеличение по сравнению с прототипом технологического выхода 123I без изменения основных условий эксплуатации и увеличения временной загрузки циклотрона за счет дополнительного извлечения непосредственно из мишени 123I, образовавшегося в мишени за время облучения в результате распада 123Хе.The technical problem to be solved by the claimed invention is a significant increase in comparison with the prototype of the technological output 123 I without changing the basic operating conditions and increasing the time load of the cyclotron due to additional extraction directly from the target 123 I formed in the target during irradiation as a result of decay 123 Heh.

Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении интегрального технологического выхода I-123 без увеличения временной загрузки циклотрона, за счет реализации способа получения в рамках второго подхода на газовой мишени с изотопом Хе-124.The technical result of the claimed invention is to increase the integral technological output of I-123 without increasing the time loading of the cyclotron, due to the implementation of the production method within the framework of the second approach on a gas target with the Xe-124 isotope.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что предложен способ получения радиоизотопа 123I по реакции 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe→123I и(или) по реакции 124Хе(р,pn)123Хе→123I, включающий облучение протонами мишени с изотопом 124Хе, извлечение после облучения из мишени стартового 124Хе с наработанным 123Хе, выдержку 123Xe для распада его в 123I, при этом в мишень с изотопом 124Хе добавляют водород, проводят облучение протонами газовой смеси изотопа 124Хе и водорода, извлекают после облучения из мишени дополнительно 123I в составе йодида водорода (H123I) одним из известных методов.The technical result of the claimed invention is achieved by the fact that the proposed method for producing a radioisotope 123 I by the reaction 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe → 123 I and (or) by the reaction 124 Xe (p, pn) 123 Xe → 123 I, including the irradiation of the target with the 124 Xe isotope by protons, the extraction after irradiation of the starting 124 Xe with the generated 123 Xe from the target, the exposure of 123 Xe to decay it into 123 I, while hydrogen is added to the target with the 124 Xe isotope, the protons of the gas mixture of the isotope 124 are irradiated Xe and hydrogen are extracted after irradiation from the target with additional 123 I in the composition of hydrogen iodide (H 123 I) by one of the known methods.

Варианты извлечения йодида водорода H123I из мишени:Options for extracting hydrogen iodide H 123 I from the target:

путем осуществления контакта газовой смеси водорода, ксенона и йодида водорода (H123I) с водой или раствором щелочи;by contacting a gas mixture of hydrogen, xenon and hydrogen iodide (H 123 I) with water or an alkali solution;

извлечения из мишени криогенным способом.extraction from the target by cryogenic method.

Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что способ позволяет нарабатывать и извлекать из мишени как 1-123, образовавшийся в мишени в результате распада Хе-123 за время облучения, так и I-123, накопленный в «распадном» баллоне и, как следствие, позволяет кратно увеличить технологический выход I-123 по сравнению с прототипом.The combination of the above essential features leads to the fact that the method makes it possible to produce and extract from the target both 1-123 formed in the target as a result of the decay of Xe-123 during the irradiation, and I-123 accumulated in the “decay” cylinder and, as as a result, it makes it possible to multiply the technological yield of I-123 in comparison with the prototype.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фигуре показана зависимость от времени облучения отношения количества ядер 123I, которые нарабатываются в мишени за время облучения к количеству ядер 123I, которые образуются в результате распада 123Хе, извлеченного из мишени после облучения и 6,6 часов выдержки τ.The figure shows the dependence on the irradiation time of the ratio of the number of 123 I nuclei produced in the target during the irradiation to the number of 123 I nuclei that are formed as a result of the decay of 123 Xe extracted from the target after irradiation and 6.6 hours of exposure τ.

Осуществление и примеры реализации изобретенияImplementation and examples of implementation of the invention

Предлагаемый в настоящем изобретении способ реализуется в рамках второго подхода на газовой мишени с изотопом Хе-124. Он позволяет нарабатывать и извлекать из мишени как I-123, образовавшийся в мишени в результате распада Хе-123 за время облучения, так и I-123, накопленный в «распадном» баллоне в результате распада, извлеченного из мишени после облучения Хе-123. Дополнительное извлечение I-123, образовавшегося в мишени за время облучения, позволяет кратно увеличить интегральный технологический выход I-123 без увеличения временной загрузки циклотрона. Способ реализуется за счет того, что в мишень с изотопом 124Хе добавляют водород, проводят облучение протонами газовой смеси изотопа 124Хе и водорода и извлекают после облучения из мишени как 123Хе (с последующим получением I-123 после распада 123Xe), так и дополнительно 123I в составе йодида водорода (H123I) сразу после облучения.The method proposed in the present invention is implemented within the framework of the second approach on a gas target with the Xe-124 isotope. It allows accumulating and extracting from the target both I-123, formed in the target as a result of Xe-123 decay during irradiation, and I-123, accumulated in the “decay” cylinder as a result of decay extracted from the target after Xe-123 irradiation. Additional extraction of I-123, formed in the target during irradiation, makes it possible to multiply the integral technological yield of I-123 without increasing the time load of the cyclotron. The method is realized due to the fact that hydrogen is added to the target with the 124 Xe isotope, the gas mixture of the 124 Xe isotope and hydrogen is irradiated with protons, and after irradiation, both 123 Xe (with the subsequent production of I-123 after the decay of 123 Xe) and additionally 123 I in the composition of hydrogen iodide (H 123 I) immediately after irradiation.

Предлагаемый способ позволяет нарабатывать и извлекать из мишени, как I-123, образовавшийся в мишени в результате распада Хе-123 за время облучения, так и I-123, накопленный в «распадном» баллоне в результате распада извлеченного из мишени после облучения Хе-123.The proposed method allows you to accumulate and extract from the target, both I-123, formed in the target as a result of the decay of Xe-123 during the irradiation, and I-123, accumulated in the "decay" cylinder as a result of the decay of Xe-123 extracted from the target after irradiation ...

Для достижения указанного результата предложен способ получения радиоизотопа 123I. Способ осуществляют следующим образом. В газовую мишень циклотрона, заполненную изотопом 124Хе, добавляют водород. Облучают газовую смесь протонами энергией 30-32 МэВ током ~10-20 мкА в течение ~ 6 часов. В результате облучения по реакциям 124Xe(p,2n)123Cs→123Хе и 124Хе(р,pn)123Хе нарабатывают в мишени радиоизотоп 123Хе, который частично за время облучения мишени успевает распасться в 123I.To achieve this result, a method for producing a radioisotope 123 I is proposed. The method is carried out as follows. Hydrogen is added to the gas target of the cyclotron filled with the isotope 124 Xe. The gas mixture is irradiated with 30-32 MeV protons with a current of ~ 10-20 μA for ~ 6 hours. As a result of irradiation, according to the reactions 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe and 124 Xe (p, pn) 123 Xe, the radioisotope 123 Xe is produced in the target, which partially decays in 123 I during the irradiation of the target.

Согласно расчетной оценке, основанной на модели теплопереноса (М.А. Михеев, И.М. Михеева, «Основы теплопередачи», М.: Энергия, 1977), при облучении мишени пучком протонов током 10-20 мкА с энергией 30-32 МэВ, происходит разогрев водородно-ксеноновой смеси в области пучка до температур 800-1000°К, что достаточно для протекания во время облучения водородно-ксеноновой смеси реакции образования йодида водорода из 123I, образующегося в результате распада, нарабатываемого 123Хе.According to a calculated estimate based on a heat transfer model (M.A. Mikheev, I.M. Mikheeva, "Fundamentals of heat transfer", Moscow: Energiya, 1977), when the target is irradiated with a proton beam with a current of 10-20 μA with an energy of 30-32 MeV , the hydrogen-xenon mixture in the beam region is heated up to temperatures of 800-1000 ° K, which is sufficient for the reaction of formation of hydrogen iodide from 123 I, which is formed as a result of the decay produced by 123 Xe, during the irradiation of the hydrogen-xenon mixture.

Атомарный 123I (далее I), образовавшийся в мишени в результате распада 123Xe, может вступать в радикальные реакции, которые в суммарном виде записываются какAtomic 123 I (hereinafter I), formed in the target as a result of the decay of 123 Xe, can enter into radical reactions, which are summarized as

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

При температурах

Figure 00000003
между исходными веществами и продуктами реакций быстро устанавливается термодинамическое равновесие. Причем вероятность реакции (1) низка из-за малой концентрации атомарного йода и может для наших оценок не приниматься во внимание (этот вывод подтверждается и при ее явном учете). Оценим концентрацию водорода, достаточную для существенного смещения равновесных концентраций реакции (2) в сторону образования HI. (В качестве существенного смещения равновесных концентраций принимаем смещение, при котором отношение концентрации HI к концентрации I составляет ≥102). Согласно закону действующих масс при постоянной температуре отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции в степенях, равных их коэффициентам, к произведению равновесных концентраций исходных веществ, в степенях, равных их коэффициентам, есть величина постоянная, называемая константой равновесия. Для уравнения (2) закон действующих масс принимает видAt temperatures
Figure 00000003
thermodynamic equilibrium is rapidly established between the starting materials and reaction products. Moreover, the probability of reaction (1) is low due to the low concentration of atomic iodine and may not be taken into account for our estimates (this conclusion is also confirmed when it is explicitly taken into account). Let us estimate the hydrogen concentration sufficient for a significant shift of the equilibrium concentrations of reaction (2) towards the formation of HI. (As a significant shift in the equilibrium concentrations, we take the shift at which the ratio of the HI concentration to the I concentration is ≥10 2 ). According to the law of mass action at constant temperature, the ratio of the product of the equilibrium concentrations of the reaction products in powers equal to their coefficients to the product of the equilibrium concentrations of the initial substances, in powers equal to their coefficients, is a constant value called the equilibrium constant. For equation (2), the mass action law takes the form

Figure 00000004
Figure 00000004

Здесь К - константа равновесия реакции (2) [см3];Here K is the equilibrium constant of reaction (2) [cm 3 ];

n(HI) - концентрация молекул HI [см-3];n (HI) - concentration of HI molecules [cm -3 ];

n(I) - концентрация атомов I [см-3];n (I) is the concentration of atoms I [cm -3 ];

n(Н2) - концентрация молекул водорода [см-3].n (Н 2 ) - concentration of hydrogen molecules [cm -3 ].

Выражение для константы равновесия К, рассчитанное по правилам статистической механики (см. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Статистическая физика. Часть I, М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2002) с учетом известных параметров молекул (см., например, А.А. Радциг, Б.М. Смирнов, Справочник по атомной и молекулярной физике, м.: Атомиздат, 1980) может быть представлено в виде:An expression for the equilibrium constant K, calculated according to the rules of statistical mechanics (see L.D. Landau, E.M. Lifshits, Statistical Physics. Part I, Moscow: FIZMAT LIT, 2002) taking into account the known parameters of molecules (see, for example , A.A. Radtsig, B.M.Smirnov, Handbook of Atomic and Molecular Physics, Moscow: Atomizdat, 1980) can be represented as:

Figure 00000005
Figure 00000005

Принимаем для наших оценок температуру газовой смеси в мишени, равной Т=1000°К. Тогда константа равновесия реакции (2) согласно (4) составит величинуFor our estimates, we take the temperature of the gas mixture in the target equal to T = 1000 ° K. Then the equilibrium constant of reaction (2) according to (4) will be the value

Figure 00000006
Figure 00000006

Оценим концентрацию водорода, необходимую для реализации изобретения, и, обеспечивающую существенное смещение равновесных концентраций реакции (2) в сторону образования HI для температуры газовой смеси 1000°К. Подставляя в (3) отношение [n(HI)]/[n(I)]=102 и К=8,9×10-14 [см3] получаемLet us estimate the hydrogen concentration required for the implementation of the invention and providing a significant shift in the equilibrium concentrations of reaction (2) towards the formation of HI for a gas mixture temperature of 1000 ° K. Substituting in (3) the ratio [n (HI)] / [n (I)] = 10 2 and K = 8.9 × 10 -14 [cm 3 ] we obtain

n(H2)=[n(HI)]2/[n(I)]2×К={[n(HI)]/[n(I)]}2/К=104/8,9×10-14=1,12×1017 [см-3] молекул Н2, что эквивалентно давлению ~ 0,4 кПа при н.у. Добавление такого количества водорода в мишень не отразится ни на пробеге протонов в мишени, ни на физическом выходе 123Хе и, вместе с тем, обеспечит условия, при которых накопившийся в мишени на конец облучения 123I будет находиться в форме йодистого водорода.n (H 2 ) = [n (HI)] 2 / [n (I)] 2 × K = {[n (HI)] / [n (I)]} 2 / K = 10 4 / 8.9 × 10 -14 = 1,12 × October 17 [cm -3] H 2 molecules, which is equivalent to the pressure of ~ 0.4 kPa at STP The addition of such an amount of hydrogen to the target will not affect either the proton range in the target or the physical yield of 123 Xe and, at the same time, will provide conditions under which the 123 I accumulated in the target at the end of irradiation will be in the form of hydrogen iodide.

Оценим зависимость от времени облучения отношения количества ядер 123I, которые нарабатываются в мишени за время облучения к количеству ядер 123I, которые образуются в результате распада 123Хе, извлеченного из мишени после облучения в соответствии с прототипом. Для простоты оценки пренебрегаем временем распада 123Cs (T1/2=5,88 мин) в реакции 124Xe(p,2n)123Cs→123Хе→123I. Выражения для количества ядер 123I, которые нарабатываются в мишени за время облучения N1 и которые образуются в результате распада 123Xe, извлеченного из мишени после облучения N2, могут быть записаны следующим образомLet us estimate the dependence on the irradiation time of the ratio of the number of 123 I nuclei that are produced in the target during the irradiation to the number of 123 I nuclei that are formed as a result of the decay of 123 Xe extracted from the target after irradiation in accordance with the prototype. For simplicity, we neglect the decay time of 123 Cs (T 1/2 = 5.88 min) in the reaction 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe → 123 I. Expressions for the number of 123 I nuclei that are produced in the target during the time irradiation of N 1 and which are formed as a result of the decay of 123 Xe extracted from the target after irradiation with N 2 can be written as follows

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

ЗдесьHere

λ1 и λ2 - постоянные распада соответственно 123Хе и 123I [час-1];λ 1 and λ 2 - decay constants, respectively, 123 Xe and 123 I [hour -1 ];

t - время облучения мишени [час-1];t - target irradiation time [hour -1 ];

τ - время выдержки 123Хе после облучения и извлечения из мишени [час-1];τ is the holding time of 123 Xe after irradiation and extraction from the target [hour -1 ];

q - суммарный выход в насыщении 123Хе в реакциях 124Хе(р,2п)123Cs→123Хе иq is the total yield in saturation of 123 Xe in the reactions 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe and

124Хе(р,pn)123Хе [Бк]. 124 Xe (p, pn) 123 Xe [Bk].

Из (6) следует, что N2 достигает максимума при времени выдержкиFrom (6) it follows that N 2 reaches a maximum at a holding time

Figure 00000009
Figure 00000009

Разделив (5) на (6) и подставив τ=6,6 часа, получим зависимость N1/N2 от времени облучения, приведенную на фигуре.Dividing (5) by (6) and substituting τ = 6.6 hours, we obtain the dependence of N 1 / N 2 on the irradiation time, shown in the figure.

Зависимость от времени облучения отношения количества ядер 123I, которые нарабатываются в мишени за время облучения к количеству ядер 123I, которые образуются в результате распада 123Хе, извлеченного из мишени после облучения и 6,6 часов выдержки τ.Dependence of the ratio of the number of 123 I nuclei produced in the target during irradiation to the number of 123 I nuclei formed as a result of the decay of 123 Xe extracted from the target after irradiation and 6.6 hours of exposure τ.

Из Фигуры следует, что при 6 часовом (применяемом в настоящее время) режиме облучения даже для наиболее оптимального режима выдержки 123Хе (6,6 часа) количество 123I, которое можно извлечь из мишени сразу после облучения в форме H123I, ~ в 1,5 раза превышает количество 123I, который образуется в результате распада 123Xe, извлеченного из мишени после облучения.It follows from the figure that at a 6 hour (currently used) irradiation regime, even for the most optimal holding regime of 123 Xe (6.6 hours), the amount of 123 I, which can be extracted from the target immediately after irradiation in the form of H 123 I, ~ in 1.5 times the amount of 123 I, which is formed as a result of the decay of 123 Xe extracted from the target after irradiation.

После завершения облучения 123I в составе йодида водорода (H123I), извлекают из мишени одним из методов (см. примеры), 123Хе и стартовый 124Хе извлекают из мишени криогенным методом подобно прототипу, 123Хе выдерживают до распада в 123I, а 124Хе после распада 123Хе собирают криогенным способом в резервную емкость для дальнейшего применения. В итоге предложенный способ позволяет извлечь из мишени 123I, образовавшийся в мишени в результате распада 123Хе за время облучения в форме йодида водорода и дополнительно 123I, получаемый подобно прототипу после распада 123Хе, извлеченного из мишени после облучения. Иодид водорода в процессе или после извлечения может быть преобразован в водный раствор HI или вступить в реакцию со щелочью с образованием Na123I. Выигрыш в количестве получаемого 123I с помощью настоящего изобретения по сравнению с прототипом может достигать, в рамках применяемого в настоящее время режима облучения и выдержки, 2-2,5 раз.After the completion of the irradiation, 123 I in the composition of hydrogen iodide (H 123 I) is extracted from the target by one of the methods (see examples), 123 Xe and starting 124 Xe are extracted from the target by a cryogenic method similar to the prototype, 123 Xe is kept until decay into 123 I, and 124 Xe, after the decay of 123 Xe, is cryogenically collected in a reserve tank for further use. As a result, the proposed method makes it possible to extract from the target 123 I formed in the target as a result of the decay of 123 Xe during irradiation in the form of hydrogen iodide and additionally 123 I, which is obtained similarly to the prototype after the decay of 123 Xe extracted from the target after irradiation. Hydrogen iodide during or after extraction can be converted into an aqueous solution of HI or react with alkali to form Na 123 I. A gain in the amount of 123 I obtained using the present invention compared to the prototype can be achieved, within the framework of the current regime irradiation and exposure, 2-2.5 times.

Примеры осуществления изобретенияExamples of implementation of the invention

Пример 1. Заполняют мишень газовой смесью изотопа 124Хе и водорода до давления 600 кПа. Парциальное давление водорода в мишени 1 кПа. Облучают мишень пучком протонов током 10 мкА с энергией 30 МэВ в течение 6 часов. Принимаем, что длина мишени и давление газа в ней обеспечивают такой пробег протонов в газе, на котором протоны сбрасывают энергию от стартовых 30 МэВ до 20 МэВ. В этом диапазоне энергий нарабатывают 123Хе по реакциям 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe и 124Хе(р,pn)123Хе. После окончания облучения соединяют объем мишени с содержащим тонкий слой воды баллоном №1 до полного поглощения H123I водой. Полученный раствор, содержащий 123I, сливают в специальную емкость для хранения и последующего использования. Соединяют объем мишени и баллон №1 с предварительно откачанным и находящимся при температуре жидкого азота баллоном №2. Перемораживают 123Хе вместе с 124Хе в баллон №2. Откачивают из мишени и обоих баллонов водород. Отсоединяют баллон №2 от мишени и баллона №1. Выдерживают 123Хе и 124Хе в баллоне №2 в течение 6.6 часов для распада 123Хе в 123I. Извлекают криогенным способом 124Хе из баллона №2 в специальную резервную емкость для хранения и последующего использования. Оценим активности 123I, которые можно наработать по технологии прототипа и с применением настоящего изобретения. Учитывая короткий период полураспада 123Cs (Т1/2=5,88 мин), принимаем, что выход в насыщении 123Cs равен скорости реакции образования (и соответственно выходу в насыщении) дочернего 123Хе. Согласно данным МАГАТЭ ("Charged particle cross-section database for medical radioisotope production: diagnostic radioisotopes and monitor reactions)), IAEA, Vienna, 2001, IAEA-TECDOC-1211, p.p. 211-220, May 2001) при облучении мишени из 124Х в диапазоне энергий протонов 20-30 МэВ выход в насыщении 123Cs (и, соответственно, дочернего 123Хе) в реакции 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe равен 16,4 ГБк/мкА, а выход в насыщении 123Хе (вариант Tárkányi et al.) в реакции 124Хе(р,pn)123Хе составляет 2,06 ГБк/мкА. Суммарный для двух реакций выход 123Хе в насыщении на 1 мкА тока составляет 16,95 ГБк/мкА.Example 1. The target is filled with a gas mixture of 124 Xe isotope and hydrogen to a pressure of 600 kPa. The partial pressure of hydrogen in the target is 1 kPa. The target is irradiated with a proton beam with a current of 10 μA with an energy of 30 MeV for 6 hours. We assume that the length of the target and the pressure of the gas in it provide such a range of protons in the gas at which the protons release their energy from the starting 30 MeV to 20 MeV. In this energy range, 123 Xe is produced by the reactions 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe and 124 Xe (p, pn) 123 Xe. After the end of the irradiation, the target volume is connected with the balloon No. 1 containing a thin layer of water until the H 123 I is completely absorbed by the water. The resulting solution containing 123 I is poured into a special container for storage and subsequent use. Connect the volume of the target and the balloon No. 1 with the balloon No. 2, previously evacuated and kept at the temperature of liquid nitrogen. Freeze 123 Xe together with 124 Xe into a bottle No. 2. Hydrogen is pumped out of the target and both cylinders. Disconnect balloon # 2 from the target and balloon # 1. Withstand 123 Xe and 124 Xe in cylinder # 2 for 6.6 hours to decay 123 Xe into 123 I. Cryogenically extract 124 Xe from cylinder # 2 into a special reserve container for storage and subsequent use. Let us evaluate the activity of 123 I, which can be obtained using the technology of the prototype and using the present invention. Taking into account the short half-life of 123 Cs (T 1/2 = 5.88 min), we assume that the yield in saturation of 123 Cs is equal to the reaction rate of formation (and, accordingly, the yield in saturation) of daughter 123 Xe. According to the IAEA data ("Charged particle cross-section database for medical radioisotope production: diagnostic radioisotopes and monitor reactions), IAEA, Vienna, 2001, IAEA-TECDOC-1211, pp 211-220, May 2001) when the target is irradiated from 124 X in the proton energy range 20-30 MeV, the yield in saturation of 123 Cs (and, accordingly, of the daughter 123 Xe) in the reaction 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe is 16.4 GBq / μA, and the yield in saturation is 123 Xe (variant of Tárkányi et al.) in the reaction 124 Xe (p, pn) 123 Xe is 2.06 GBq / μA. The total yield of 123 Xe in saturation for 1 μA current for the two reactions is 16.95 GBq / μA.

Подставив в уравнение (6) постоянную распада 123Хе λ1=0,33 час-1, постоянную распада 123I λ2=0,0525 час-1, время облучения мишени t=6 часов, время выдержки 123Хе τ=6,6 часа, суммарный выход в насыщении 123Хе в реакциях 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe и 124Хе(р,pn)123Хе для тока 10 мкА, равный 16,95 ГБк/мкА × 10 мкА=169,5 ГЕк и, умножив обе части уравнения (6) на λ2, получим значение активности 123I, соответствующее прототипу. Величина этой активности составляет 16,4 ГБк или 0,44 Кюри. Подставив соответствующие величины параметров в уравнение (5), получим активность 123I, наработанного в мишени на момент окончания облучения. Эта активность составляет величину 26,7 ГБк или 1,165 Кюри. Таким образом, для выбранных выше параметров облучения и выдержки изобретение позволяет дополнительно к 0,44 Кюри 123I получить еще 1,165 Кюри 123I, то есть повышает производительность в 2,6 раза.Substituting into equation (6) the decay constant of 123 Xe λ 1 = 0.33 h -1 , the decay constant of 123 I λ 2 = 0.0525 h -1 , the target irradiation time t = 6 hours, the holding time 123 Xe τ = 6, 6 hours, total yield in saturation of 123 Xe in reactions 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe and 124 Xe (p, pn) 123 Xe for a current of 10 μA, equal to 16.95 GBq / μA × 10 μA = 169 , 5 GEq and, multiplying both sides of equation (6) by λ 2 , we obtain the activity value of 123 I, corresponding to the prototype. The value of this activity is 16.4 GBq or 0.44 Curie. Substituting the corresponding values of the parameters into Eq. (5), we obtain the activity of 123 I produced in the target at the time of the end of the irradiation. This activity is 26.7 GBq or 1.165 Curie. Thus, for the above-selected irradiation and exposure parameters, the invention makes it possible, in addition to 0.44 Curie 123 I, to obtain 1.165 Curie 123 I, that is, it increases productivity by 2.6 times.

Пример 2. Заполняют мишень газовой смесью изотопа 124Хе и водорода до давления 600 кПа. Парциальное давление водорода в мишени 1 кПа. Облучают мишень пучком протонов током 20 мкА с энергией 30 МэВ в течение 6 часов. Принимаем, что длина мишени и давление газа в ней обеспечивают такой пробег протонов в газе, на котором протоны сбрасывают энергию от стартовых 30 МэВ до 20 МэВ. В этом диапазоне энергий нарабатывают 123Хе по реакциям 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe и 124Хе(р,pn)123Хе. После завершения облучения соединяют мишень через редуктор, дроссель и промежуточную емкость (с 0,5 М раствором NaOH высотой 5 см) с предварительно откачанным и находящимся при температуре жидкого азота баллоном 1. Перемораживают из мишени 123Хе вместе с 124Хе в баллон №1, пропуская газ в баллон 1 малым расходом через слой 0,5 М раствора NaOH, обеспечивая с помощью специальной форсунки размер пузырьков диаметром ~1 мм для полного растворения H123I с образованием в промежуточной емкости раствора Na123I. Отсоединяют от мишени промежуточную емкость с раствором Na123I. Откачивают из объема мишени и баллона 1 водород. Отсоединяют от мишени баллон 1. Выдерживают 123Хе и 124Хе в баллоне 1 в течение 6.6 часов для распада 123Хе в 123I. Извлекают криогенным способом 124Хе из баллона 1 в специальную резервную емкость для хранения и последующего использования. Оценим активности 123I, которые можно наработать по технологии прототипа и с применением настоящего изобретения. В примере 2 режим облучения отличается от режима облучения в примере 1 только величиной тока пучка протонов: 20 мкА вместо 10 мкА. Это увеличивает абсолютную величину наработки 123I, не меняя соотношение между объемом наработки в прототипе и наработкой с применением настоящего изобретения. Принимая, что в обоих примерах осуществляется полное извлечение H123I из мишени, в примере 2 наработка 123I в прототипе составит 0,88 Кюри, с применением изобретения 2,33 Кюри.Example 2. The target is filled with a gas mixture of the 124 Xe isotope and hydrogen to a pressure of 600 kPa. The partial pressure of hydrogen in the target is 1 kPa. The target is irradiated with a proton beam with a current of 20 μA with an energy of 30 MeV for 6 hours. We assume that the length of the target and the pressure of the gas in it provide such a range of protons in the gas at which the protons release their energy from the starting 30 MeV to 20 MeV. In this energy range, 123 Xe is produced by the reactions 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe and 124 Xe (p, pn) 123 Xe. After completion of the irradiation target is connected via a reduction gear, and an intermediate tank reactor (with 0.5 M NaOH solution, 5 cm high) with a pre-located and evacuated at liquid nitrogen tank 1. Peremorazhivayut from the target 123 with 124 Xe Xe cylinder №1, passing gas into cylinder 1 at a low flow rate through a layer of 0.5 M NaOH solution, providing with a special nozzle the size of bubbles with a diameter of ~ 1 mm for complete dissolution of H 123 I with the formation of a Na 123 I solution in the intermediate container. Disconnect the intermediate container with the solution from the target Na 123 I. Hydrogen is pumped out from the volume of the target and cylinder 1. Disconnect balloon 1 from the target. Maintain 123 Xe and 124 Xe in balloon 1 for 6.6 hours to decay 123 Xe into 123 I. Cryogenically extract 124 Xe from balloon 1 into a special reserve container for storage and subsequent use. Let us evaluate the activity of 123 I, which can be obtained using the technology of the prototype and using the present invention. In example 2, the irradiation mode differs from the irradiation mode in example 1 only by the magnitude of the proton beam current: 20 μA instead of 10 μA. This increases the absolute value of the operating time 123 I, without changing the ratio between the amount of operating time in the prototype and the operating time using the present invention. Assuming that in both examples the complete extraction of H 123 I from the target is carried out, in example 2 the production of 123 I in the prototype will be 0.88 Curie, using the invention of 2.33 Curie.

Пример 3. Заполняют мишень газовой смесью изотопа 124Хе и водорода до давления 600 кПа. Парциальное давление водорода в мишени 1 кПа. Облучают мишень пучком протонов током 10 мкА с энергией 30 МэВ в течение 4 часов. Принимаем, что длина мишени и давление газа в ней обеспечивают такой пробег протонов в газе, на котором протоны сбрасывают энергию от стартовых 30 МэВ до 20 МэВ. В этом диапазоне энергий нарабатывают 123Хе по реакциям 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe и 124Хе(р,pn)123Хе. После завершения облучения соединяют объем мишени с баллонами 1 и 2. Перемораживают из мишени 123Хе вместе с 124Хе в предварительно откачанный и охлажденный с помощью жидкого азота до температуры ~100°K баллон 1. H123I и Н2 остаются, при этом, в газообразной фазе. Перемораживают из мишени и баллона 1 H123I в предварительно откачанный и охлажденный с помощью жидкого азота до температуры ~ 77°K баллон 2. Откачивают из объема мишени и обоих баллонов водород. Отсоединяют от мишени и баллона 1 баллон 2. Отсоединяют от мишени баллон 1. Выдерживают 123Xe и 124Хе в баллоне 1 в течение 6.6 часов для распада 123Хе в 123I. Извлекают криогенным способом 124Хе из баллона 1 в специальную резервную емкость для хранения и последующего использования. Оценим активности 123I, которые можно наработать по технологии прототипа и с применением настоящего изобретения. В примере 3 режим облучения отличается от режима облучения в примере 1 только временем облучения. Принимая, что извлечение H123I из мишени криогенным способом осуществляется в полном объеме, подставляя в (5) и (6) t=4 часа, τ=6,6 часа, q=16,95 ГБк/мкА ток пучка 10 мкА и умножая правую и левую части уравнений на λ2 получим, что в примере 3 наработка 123I в прототипе составит 0,38 Кюри, с применением изобретения 0,78 Кюри. Производительность с применением изобретения в примере 3 превышает производительность прототипа примерно в 2 раза.Example 3. The target is filled with a gas mixture of the 124 Xe isotope and hydrogen to a pressure of 600 kPa. The partial pressure of hydrogen in the target is 1 kPa. The target is irradiated with a proton beam with a current of 10 μA with an energy of 30 MeV for 4 hours. We assume that the length of the target and the pressure of the gas in it provide such a range of protons in the gas at which the protons release their energy from the starting 30 MeV to 20 MeV. In this energy range, 123 Xe is produced by the reactions 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe and 124 Xe (p, pn) 123 Xe. After the completion of the irradiation, the target volume is connected with cylinders 1 and 2. Freeze from the 123 Xe target together with 124 Xe into the cylinder 1, previously evacuated and cooled with liquid nitrogen to a temperature of ~ 100 ° K. H 123 I and H 2 remain, while, in the gaseous phase. Freeze from the target and balloon 1 H 123 I into balloon 2, previously evacuated and cooled with liquid nitrogen to a temperature of ~ 77 ° K. Hydrogen is evacuated from the volume of the target and both balloons. Disconnect balloon 2 from the target and balloon 1. Disconnect balloon 1 from the target. Maintain 123 Xe and 124 Xe in balloon 1 for 6.6 hours to decay 123 Xe into 123 I. Cryogenically extract 124 Xe from balloon 1 into a special reserve container for storage and subsequent use. Let us evaluate the activity of 123 I, which can be obtained using the technology of the prototype and using the present invention. In example 3, the irradiation mode differs from the irradiation mode in example 1 only in the irradiation time. Assuming that the extraction of H 123 I from the target by the cryogenic method is carried out in full, substituting in (5) and (6) t = 4 hours, τ = 6.6 hours, q = 16.95 GBq / μA, the beam current is 10 μA and multiplying the right and left sides of the equations by λ 2, we obtain that in example 3 the operating time of 123 I in the prototype will be 0.38 Curie, using the invention of 0.78 Curie. The productivity with the application of the invention in example 3 exceeds the productivity of the prototype by about 2 times.

Пример 4. Заполняют мишень газовой смесью изотопа 124Хе и водорода до давления 600 кПа. Парциальное давление водорода в мишени 1 кПа. Облучают мишень пучком протонов током 20 мкА с энергией 30 МэВ в течение 8 часов. Принимаем, что длина мишени и давление газа в ней обеспечивают такой пробег протонов в газе, на котором протоны сбрасывают энергию от стартовых 30 МэВ до 20 МэВ. В этом диапазоне энергий нарабатывают 123Хе по реакциям 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe и 124Хе(р,pn)123Хе. После завершения облучения соединяют объем мишени с баллонами 1 и 2. Перемораживают из мишени 123Хе вместе с 124Хе в предварительно откачанный и охлажденный с помощью жидкого азота до температуры ~100°K баллон 1. H123I и Н2 остаются, при этом, в газообразной фазе. Перемораживают из мишени и баллона 1 H123I в предварительно откачанный и охлажденный с помощью жидкого азота до температуры ~ 77°K баллон 2. Откачивают из объема мишени и обоих баллонов водород. Отсоединяют от мишени и баллона 1 баллон 2. Отсоединяют от мишени баллон 1. Выдерживают 123Хе и 124Хе в баллоне 1 в течение 6.6 часов для распада 123Хе в 123I. Извлекают криогенным способом 124Хе из баллона 1 в специальную резервную емкость для хранения и последующего использования. Оценим активности 123I, которые можно наработать по технологии прототипа и с применением настоящего изобретения. В примере 4 режим облучения отличается от режима облучения в примере 3 только временем облучения и величиной тока пучка протонов. Принимая, что извлечение H123I из мишени криогенным способом осуществляется в полном объеме, подставляя в (5) и (6) t=8 часов, τ=6,6 часа, q=16,95 ГБк/мкА ток пучка 20 мкА и умножая правую и левую части уравнений на λ2 получим, что в примере 4 наработка 123I в прототипе составит 0,96 Кюри, с применением изобретения 3,08 Кюри. Производительность с применением изобретения в примере 4 превышает производительность прототипа примерно в 3,2 раза.Example 4. The target is filled with a gas mixture of 124 Xe isotope and hydrogen to a pressure of 600 kPa. The partial pressure of hydrogen in the target is 1 kPa. The target is irradiated with a proton beam with a current of 20 μA with an energy of 30 MeV for 8 hours. We assume that the length of the target and the pressure of the gas in it provide such a range of protons in the gas at which the protons release their energy from the starting 30 MeV to 20 MeV. In this energy range, 123 Xe is produced by the reactions 124 Xe (p, 2n) 123Cs → 123 Xe and 124 Xe (p, pn) 123 Xe. After the completion of the irradiation, the target volume is connected with cylinders 1 and 2. Freeze from the 123 Xe target together with 124 Xe into the cylinder 1, previously evacuated and cooled with liquid nitrogen to a temperature of ~ 100 ° K. H 123 I and H 2 remain, while, in the gaseous phase. Freeze from the target and balloon 1 H 123 I into balloon 2, previously evacuated and cooled with liquid nitrogen to a temperature of ~ 77 ° K. Hydrogen is evacuated from the volume of the target and both balloons. Disconnect balloon 2 from the target and balloon 1. Disconnect balloon 1 from the target. Keep 123 Xe and 124 Xe in balloon 1 for 6.6 hours to decay 123 Xe into 123 I. Cryogenically extract 124 Xe from balloon 1 into a special reserve container for storage and subsequent use. Let us evaluate the activity of 123 I, which can be obtained using the technology of the prototype and using the present invention. In example 4, the irradiation mode differs from the irradiation mode in example 3 only by the irradiation time and the magnitude of the proton beam current. Assuming that the extraction of H 123 I from the target by the cryogenic method is carried out in full, substituting in (5) and (6) t = 8 hours, τ = 6.6 hours, q = 16.95 GBq / μA, the beam current is 20 μA and multiplying the right and left sides of the equations by λ 2, we obtain that in example 4 the operating time of 123 I in the prototype will be 0.96 Curie, using the invention of 3.08 Curie. The productivity using the invention in example 4 exceeds the productivity of the prototype by about 3.2 times.

Claims (3)

1. Способ получения радиоизотопа 123I по реакции 124Xe(p,2n)123Cs→123Xe→123I и(или) по реакции 124Xe(p,pn)123Xe→123I, включающий облучение протонами мишени с изотопом 124Хе, извлечение после облучения из мишени стартового 124Хе с наработанным 123Хе, выдержку 123Хе для распада его в 123I, отличающийся тем, что в мишень с изотопом 124Хе добавляют водород, проводят облучение протонами газовой смеси изотопа 124Хе и водорода, извлекают после облучения из мишени дополнительно 123I в составе йодида водорода H123I одним из известных методов.1. A method of obtaining a radioisotope 123 I by the reaction 124 Xe (p, 2n) 123 Cs → 123 Xe → 123 I and (or) by the reaction 124 Xe (p, pn) 123 Xe → 123 I, including irradiation of the target with the isotope 124 Xe, extraction after irradiation of the starting 124 Xe from the target with the accumulated 123 Xe, holding 123 Xe to decay it into 123 I, characterized in that hydrogen is added to the target with the 124 Xe isotope, irradiation with protons of the gas mixture of the 124 Xe isotope and hydrogen is carried out, and after irradiation from the target, additionally 123 I in the composition of hydrogen iodide H 123 I is one of the known methods. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что йодид водорода H123I извлекают из мишени, путем осуществления контакта газовой смеси водорода, ксенона и йодида водорода (H123I) с водой или раствором щелочи.2. The method according to claim 1, characterized in that hydrogen iodide H 123 I is extracted from the target by contacting a gas mixture of hydrogen, xenon and hydrogen iodide (H 123 I) with water or an alkali solution. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что йодид водорода H123I извлекают из мишени криогенным способом.3. The method according to claim 1, characterized in that hydrogen iodide H 123 I is extracted from the target by a cryogenic method.
RU2021100703A 2021-01-15 2021-01-15 Method for obtaining an i-123 radioisotope RU2756917C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021100703A RU2756917C1 (en) 2021-01-15 2021-01-15 Method for obtaining an i-123 radioisotope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021100703A RU2756917C1 (en) 2021-01-15 2021-01-15 Method for obtaining an i-123 radioisotope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756917C1 true RU2756917C1 (en) 2021-10-07

Family

ID=78000185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021100703A RU2756917C1 (en) 2021-01-15 2021-01-15 Method for obtaining an i-123 radioisotope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2756917C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800032C1 (en) * 2022-12-27 2023-07-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing radioisotope i-123

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU671194A1 (en) * 1977-10-24 1980-02-29 Предприятие П/Я В-2343 Method of preparing iodine-123
SU1661842A1 (en) * 1989-03-06 1991-07-07 Предприятие П/Я А-1758 Method of preparing iodine-123
UA9289A1 (en) * 1984-08-20 1996-09-30 Спеціальне Конструкторсько-Технологічне Бюро З Експериментальним Виробництвом Інституту Ядерних Досліджень Аh України Method to obtain iodine-123
RU2551882C1 (en) * 2014-12-24 2015-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технойод" Crystalline iodine production method
US9269467B2 (en) * 2011-06-02 2016-02-23 Nigel Raymond Stevenson General radioisotope production method employing PET-style target systems
DE112014002639T5 (en) * 2013-05-30 2016-04-07 Reaction 35, Llc Recovery of halogens by partial condensation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU671194A1 (en) * 1977-10-24 1980-02-29 Предприятие П/Я В-2343 Method of preparing iodine-123
UA9289A1 (en) * 1984-08-20 1996-09-30 Спеціальне Конструкторсько-Технологічне Бюро З Експериментальним Виробництвом Інституту Ядерних Досліджень Аh України Method to obtain iodine-123
SU1661842A1 (en) * 1989-03-06 1991-07-07 Предприятие П/Я А-1758 Method of preparing iodine-123
US9269467B2 (en) * 2011-06-02 2016-02-23 Nigel Raymond Stevenson General radioisotope production method employing PET-style target systems
DE112014002639T5 (en) * 2013-05-30 2016-04-07 Reaction 35, Llc Recovery of halogens by partial condensation
RU2551882C1 (en) * 2014-12-24 2015-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технойод" Crystalline iodine production method

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Б.В. Журавлев и др. "О возможности производства 123I при облучении 124Хе протонами энергией 20-30 МэВ", Атомная энергия, т. 60, вып. 5, май 1986 г., стр. 337-340. *
Б.В. Журавлев и др. "О возможности производства 123I при облучении 124Хе протонами энергией 20-30 МэВ", Атомная энергия, т. 60, вып. 5, май 1986 г., стр. 337-340. Г.Н. Флеров и др. "Получение короткоживущего изотопа 123I на микротроне МТ-22", Препринт ОИЯИ N 18-85-750, 1985 г. *
Г.Н. Флеров и др. "Получение короткоживущего изотопа 123I на микротроне МТ-22", Препринт ОИЯИ N 18-85-750, 1985 г. *
Н.И. Веников и др."Разработка технологии облучения мишеней для производства высокочистого радионуклида 123I на циклотроне", Препринт ИАЭ-4934/14, М., 1989 г. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2800032C1 (en) * 2022-12-27 2023-07-14 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of producing radioisotope i-123

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3996396B2 (en) System and method for production of 18F fluoride
US20030007588A1 (en) Process and apparatus for production of F-18 fluoride
Sick et al. Radial distribution of valence neutrons from elastic electron scattering
Iwata et al. [18F] Fluoride production with a circulating [18O] water target
Patyk et al. Orbital electron capture decay of hydrogen-and helium-like ions
RU2756917C1 (en) Method for obtaining an i-123 radioisotope
Hermanne et al. Limitation of the long-lived 121Te contaminant in production of 123I through the 124Xe (p, x) route
WO2017135196A1 (en) Method for preparing radioactive substance through muon irradiation, and substance prepared using said method
CN114420338A (en) For producing fission99Mo support tube, uranium target and production method
DK156341B (en) PROCEDURE FOR INDIRECT PREPARATION OF HIGH-RATE, RADIOACTIVE JOD-123 BY USING ITS 123-CHAIN PRECURSORS
JP4977335B2 (en) 18 [F2] fluorine production system and 18O [O2] oxygen replenishment method for producing 18 [F2] fluorine
Steinbach et al. Temperature course in small volume [18O] water targets for [18F] F− production
JP4898152B2 (en) High yield production of 18F [F2] fluorine from 18O [O2] oxygen
RU2800032C1 (en) Method of producing radioisotope i-123
Zagryadskiy et al. Possibility of Increasing Cyclotron Production of 123 I at the NRC Kurchatov Institute
JP2000284096A (en) Production method for radioactive isotope and its production device
WO2016018519A1 (en) Production of carbon-11 using a liquid target
RU2598089C1 (en) Method of producing strontium-82 radionuclide
JPH04318497A (en) Synthesis method for in-target 13n-ammonia
SU671194A1 (en) Method of preparing iodine-123
Watanabe et al. Conversion of endohedral 133 Xe-fullerene to endohedral 133 Xe-fullerenol to be used in nuclear medicine
Blomqvist et al. Pion photoproduction on 197 Au to ground and isomeric states in 197 Hg
RU2585004C1 (en) Method of producing strontium-82 radioisotope
RU2276816C2 (en) Method for producing strontium-89 radioisotope
JP2021177128A (en) Atom converter