RU2770241C1 - Мишенная станция - Google Patents

Мишенная станция Download PDF

Info

Publication number
RU2770241C1
RU2770241C1 RU2021114942A RU2021114942A RU2770241C1 RU 2770241 C1 RU2770241 C1 RU 2770241C1 RU 2021114942 A RU2021114942 A RU 2021114942A RU 2021114942 A RU2021114942 A RU 2021114942A RU 2770241 C1 RU2770241 C1 RU 2770241C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
target station
targets
chamber
station according
Prior art date
Application number
RU2021114942A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Николаевич Алферов
Евгений Владимирович Барнов
Иван Сергеевич Войнов
Сергей Федорович Решетников
Денис Сергеевич Смаглюк
Денис Евгеньевич Баранов
Владимир Николаевич Пелешко
Александр Дмитриевич Рябов
Елена Николаевна Савицкая
Николай Васильевич Сквороднев
Сергей Артурович Никитин
Александр Петрович Солдатов
Андрей Сергеевич Власов
Михаил Андреевич Маслов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ)
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 "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ)
Priority to RU2021114942A priority Critical patent/RU2770241C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2770241C1 publication Critical patent/RU2770241C1/ru

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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

Изобретение относится к технике, используемой для получения радиоизотопов на высокоинтенсивных пучках протонов, и может быть использовано для получения целевых медицинских изотопов 82Sr и 68Ge. Мишенная станция предназначена для наработки изотопов в высокоинтенсивных пучках протонов и состоит из комбинированного корпуса и мишени. Нижняя часть корпуса выполнена из алюминия и расположена на нижнем этаже в зоне размещения протонного ускорителя. Верхняя часть корпуса выполнена из нержавеющей стали и расположена в верхнем этаже рабочей зоны горячей камеры. Верхняя и нижняя части отделены комбинированной защитой из слоев стали и бетонного перекрытия между этажами. Внутри корпуса установлена транспортная система с подвижной кареткой, к которой закреплена мишенная камера. Корпус мишенной станции заполнен теплоносителем и имеет вход и выход, подключенные к циркуляционному насосу. Мишенная камера по меньшей мере содержит две мишени. Достигается обеспечение наработки медицинских изотопов при токе пучка до 375 мкА. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к технике, используемой для получения радиоизотопов на высокоинтенсивных пучках протонов, и может быть использована для получения целевых медицинских изотопов 82Sr и 68Ge.
В настоящее время одним из наиболее перспективных и динамично развивающихся направлений ядерной медицины является кардиодиагностика на основе метода позитрон-но-эмиссионной томографии (ПЭТ), основанной на применении изотопных генераторов. Традиционные методы получения циклотронных радиоизотопов предполагают в каждом цикле производства использование последовательности технологических операций, осуществляемых, как правило, в ручном режиме: изготовление и монтаж одноразовой мишени на ионопроводе ускорителя, демонтаж облученной мишени, механическое вскрытие мишени, растворение активного вещества. Все эти операции достаточно трудоемки, дорогостоящи и должны проводиться в специальных условиях. В отличие от традиционных методов предлагаемый способ получения 82Sr позволяет достаточно просто автоматизировать процедуру извлечения 82Sr из мишени в непрерывном режиме во время наработки, исключив из процедуры выделения стронция из мишени трудоемкие и дорогостоящие операции радиохимического передела, свойственные другим методам.
В настоящее время 82Sr получают облучением протонами (Ер≈100÷800 МэВ) твердотельных мишеней из молибдена, металлического рубидия или его соединений на ускорителях высоких энергий.
Известен способ получения 82Sr по реакции Mo(p,spallation) (Thomas K.Е. Strontium-82 Production at Los Alamos National Laboratory. - Applied Radiation and Isotopes, 1987, v. 38, №3, p.p. 175-180). Мишени из металлического молибдена диаметром 1.9-6.4 см, толщиной 1.25÷1.9 см облучали пучками протонов энергией 800 МэВ. В результате реакции скалывания образовывался 82Sr. Длительность облучения различных мишеней составляла от 2 до 30 суток. Номинальный ток пучка протонов - 500 мкА. Затем мишени растворяли в смеси азотной и фосфорной кислоты в присутствии перекиси водорода. После чего многоступенчатым химическим переделом выделяли 82Sr.
Этот способ имеет существенные недостатки, заключающиеся в следующем:
- для получения 82Sr используется уникальная дорогостоящая установка, в основном предназначенная для фундаментальных исследований: мезонная фабрика Лос-Аламосской национальной лаборатории США;
- технология основана на использовании одноразовой мишени;
- наряду со 82Sr в мишени образуется большое количество радиоактивных примесей;
- выделение 82Sr сопряжено с необходимостью проведения многоступенчатого радиохимического передела мишени и утилизацией большого количества радиоактивных отходов;
- высокое содержание в целевом продукте основной мешающей примеси Sr, активность которой сопоставима с активностью целевого продукта.
Известен способ получения 82Sr по реакции Rb(p,xn) на мишени из металлического рубидия (Жуйков Б.Л., Коханюк В.М., Глушенко В.Н. и др. Получение стронция-82 из мишени металлического рубидия на пучке протонов с энергией 100 МэВ. - Радиохимия, 1994, том 36, стр. 494-498). Мишени из металлического рубидия представляли собой диски диаметром 30 мм и толщиной 11 мм, заключенные в герметичные оболочки из нержавеющей стали. Толщина входного окна оболочки составляла 0.13-0.2 мм. Оболочки заряжались металлическим рубидием в боксе в инертной атмосфере. Для этого рубидий в ампуле разогревали электропечью до 80-90°С, отбирая жидкий рубидий с помощью медицинского шприца, вводили жидкий металл через штуцер в оболочку. Облучение мишеней проводили на линейном ускорителе пучком протонов с энергией 100 МэВ при токах пучка 6-10 мкА. Длительность облучения достигала 10 суток. Технология переработки мишени включала механическое вскрытие кассеты и растворение мишени в изобутаноле, разрушение образующегося при растворении мишени изобутонолята рубидия и отделение органической фазы путем отгонки, отделение изотопов стронция от рубидия на ионообменной колонке.
К недостаткам данного способа, как и в предыдущем примере, можно отнести:
- использование для получения 82Sr дорогостоящего ускорителя высоких энергий (линейный ускоритель ИЯИ РАН, г. Троицк);
- достаточно сложна процедура изготовления мишени;
- технология основана на использовании одноразовой мишени;
- выделение 82Sr сопряжено с необходимостью проведения многоступенчатого радиохимического передела мишени;
- высокое содержание в целевом продукте основной мешающей примеси 85Sr, активность которой сопоставима с активностью целевого продукта.
Кроме того, существенным недостатком данного способа следует считать высокую потенциальную взрывоопасность, обусловленную использованием металлического рубидия. Известен способ получения 82Sr в реакциях Kr(α,xn) и Kr(3He,xn) при облучении ускоренными пучками α-частиц или 3Не мишени из природного криптона (Tarkanyi F., Qaim S.M., Stocklin G. Excitation Functions of 3Не- and α-Particle Induced Nuclear Reactions on Natural Krypton: Production of 82Sr at a Compact Cyclotron. - Applied Radiation and Isotopes, 1988, v. 39, №2, p.p. 135-143). При использовании в качестве мишени природного криптона и ускоренных α-частиц или 3Не с начальной энергией 604-80 МэВ наработка 82Sr возможна на всех изотопах Kr за исключением 78Kr. Однако наработка 82Sr на каждом из изотопов при использовании природного криптона не оптимальна, так как величины сечений ядерных реакций, приводящих к образованию 82Sr на каждом из изотопов криптона, изменяются в широком диапазоне (от 0 до от σmax) в энергетическом интервале торможения в мишени заряженных частиц.
К недостаткам данного способа можно отнести:
- относительно низкий выход 82Sr в мишени из природного криптона;
- высокое содержание в целевом продукте основной мешающей примеси Sr, активность которой сопоставима с активностью целевого продукта.
Известен способ получения радиоизотопа 82Sr по реакциям 80,82,83,84,86Kr(α,xn)82Sr либо 80,82,83,84,86Kr(3He,xn)82Sr (Зарядский В.А., Латушкин С.Т., Новиков В.И., Оглоблин А.А., Унежев В.Н., Чувилин Д.Ю., Шатров А.В., Ярцев Д.И.; Патент №2441290 от 27.01.2012 г. "Способ получения радиоизотопа стронций-82"). Способ включает облучение на циклотроне или линейном ускорителе пучком α-частиц или ядер 3Не каскадной мишени, состоящей из модулей с изотопами криптона, расположенными последовательно, в порядке убывания их атомных масс по направлению пучка ускоренных частиц, и накопление в ней в процессе одной или нескольких пороговых ядерных реакций 80,82,83,84,86Kr(α,xn)82Sr или, соответственно, одной или нескольких пороговых ядерных реакций 80,82,83,84,86Kr(3Не,xn)82Sr целевого радиоизотопа 82Sr.
К недостаткам данного способа можно отнести эксплуатационные ограничения оптимальной по выходу 82Sr каскадной мишени, состоящие в необходимости жесткого согласования длины модулей с изотопами криптона с током пучка и давлением газа в них. Необходимость указанного согласования связана с появлением градиента плотности газа в мишени под действием пучка заряженных частиц и, как результат, изменением оптимальных длин пробега в модулях каскадной мишени.
Известен способ получения 82Sr по реакции Rb(p,xn) на мишени из хлорида рубидия (Mausner L.F., Prach Т., Srivastava S.C. Production of 82Sr by Proton Irradiation of RbCl. - Applied Radiation and Isotopes, 1987, v. 38, №3, p.p. 181-184). С целью дегидратации хлорид рубидия выдерживали в вакууме в течение 48 часов, затем прессовали с усилием 75 тонн в 35 г. таблетку 0.81 см толщиной и 4.44 см диаметром. Таблетка из хлорида рубидия помещалась в капсулу из нержавеющей стали и заваривалась в вакууме электронным лучом. Затем капсула с хлоридом рубидия облучалась протонами на ускорителе Брукхевенской национальной лаборатории, позволяющем ускорять протоны до энергии 200 МэВ. Ток пучка протонов составлял 45 мкА. После облучения капсулу транспортировали в защитном контейнере в горячую лабораторию и через 6 дней выдержки вскрывали. Затем хлорид рубидия растворяли в 100 мл 0.1 М NH4OH:0.1 М NH4Cl и после многоступенчатого радиохимического передела выделяли 82Sr.
Технической проблемой аналога является:
- использование для получения 82Sr дорогостоящего ускорителя высоких энергий;
- достаточно сложна процедура изготовления мишени; -технология основана на использовании одноразовой мишени;
- из-за плохой теплопроводности хлорида рубидия при токах выше нескольких мкА возможен перегрев в центре мишени и сублимация хлорида рубидия, что приводит к уменьшению эффективной толщины мишени и, соответственно, выхода целевого продукта;
- выделение 82Sr сопряжено с необходимостью проведения многоступенчатого радиохимического передела мишени;
- высокое содержание в целевом продукте основной мешающей примеси 85Sr, активность которой сопоставима с активностью целевого продукта.
Радиоизотопы нарабатываются при облучении мишени высокоинтенсивным протонным пучком, что сопровождается большим тепловыделением в мишени, которое снимается посредством принудительного водяного охлаждения. После окончания сеанса облучения мишень транспортируется в горячую камеру, где происходят дальнейшие процедуры с целью отделения целевого радиоизотопа.
Известна установка для наработки радиоизотопов на пучке ускорителя ИЯИ РАН, описанная в [Б.Л. Жуйков, "Производство изотопов в Институте ядерных исследований РАН: реальность и перспективы", УФН, 181:9 (2011), 1004-1011; Phys. Usp., 54:9 (2011), 968-974]. Пучок протонов с энергией до 160 МэВ и интенсивностью до 140 мкА поступает ступает на мишень из рубидия.
При таких параметрах пучка выход изотопов 82Sr за один сеанс облучения (250 час) около 5 Ки.
Технической проблемой аналога является то, что при таких параметрах пучка выход изотопов 82Sr3a один сеанс облучения (250 час) около 5 Ки. Учитывая большой спрос в мире на медицинские изотопы, целесообразно стремиться увеличивать их наработку. Для этого необходимо как увеличение тока пучка, так и создание мишеней, способных работать с существенно более высокой интенсивностью пучков.
Также известна установка, описанная в [http://hepd.pnpi.spb.ru/hepd/events/meetings/sessiya_2014/dec24/RIC-80_%20Panteleev.pdf], опубл.: 24.12.2014. Данное решение выбрано за прототип.В нем описано мишенное устройство для селективного выделения Sr-82 из облученного мишенного вещества, в котором устройство содержит мишенный контейнер, нагреваемую трубку-коллиматор, танталовую фольгу-коллектор. В прототипе используется метод высокотемпературного выделения изотопного генератора для ПЭТ 82Sr из мишенного вещества RbCl, облученного на пучке синхроциклотрона ПИЯФ. Получены эффективности выделения стронция-82 (80-90)% из мишенных материалов RbCl и металлического рубидия для мишенных веществ массой несколько граммов. В режиме online на установке ИРИС из мишени карбида урана высокой плотности получены Ra-223, 224, а также другие изотопы радия и измерены их выходы.
Технической проблемой прототипа является то, что прототип позволяет работать на токе пучка до 200 мкА, при этом даст выход целевых изотопов 82Sr порядка 10 Ки. Учитывая большой спрос в мире на медицинские изотопы, целесообразно стремиться увеличивать их наработку. Для этого необходимо как увеличение тока пучка, так и создание мишеней, способных работать с существенно более высокой интенсивностью пучков.
Задачей настоящего изобретения является разработка инновационной технологии производства в промышленных объемах медицинского изотопа стронция-82, необходимого для осуществления диагностики методом позитронно-эмиссионной томографии различных кардиологических заболеваний», в рамках которой предусматривается возможность наработки изотопов при облучении мишеней пучком протонов с током до 375 мкА.
Техническим результатом полезной модели - является создание мишенной станции, способной обеспечить наработку медицинских изотопов при токе пучка до 375 мкА.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлена мишенная станция, предназначенная для наработки изотопов в высокоинтенсивных пучках протонов, состоящая из корпуса, мишени, отличающаяся тем, что состоит из комбинированного корпуса, нижняя часть которого выполнена из алюминия и расположена на нижнем этаже в зоне размещения протонного ускорителя, а верхняя часть выполнена из нержавеющей стали и расположена в верхнем этаже рабочей зоны горячей камеры, причем верхняя и нижняя части отделены комбинированной защитой из слоев стали и бетонного перекрытия между этажами, а внутри корпуса установлена транспортная система с подвижной кареткой, к которой закреплена мишенная камера; корпус мишенной станции заполнен теплоносителем и имеет вход и выход, подключенные к циркуляционному насосу; мишенная камера по меньшей мере содержит две мишени.
Предпочтительно, транспортная система включает в себя электродвигатель, ведущую и ведомую звездочки, цепь и каретку, на которой крепится мишенная камера.
Предпочтительно, транспортная система помещена в цилиндрический корпус мишенной станции.
Предпочтительно, в качестве теплоносителя использована вода. Цилиндрический корпус заполнен водой с высотой водяного столба 4-5 м от положения мишенной камеры во время обручения.
Мишенная камера представляет собой изготовленный из алюминиевого сплава корпус, в который помещены рубидиевая и галлиевая мишени, закрепленные фиксатором.
Корпус мишенной камеры имеет прорези и отверстия для прохода охлаждающей воды, как вдоль торцевых стенок мишеней, так и по цилиндрическим поверхностям.
Предпочтительно, элементы мишенной станции в области пучка протонов выполнены из алюминиевых сплавов.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показано схематичное изображение мишенной станции.
На Фиг. 2 показано устройство мишенной камеры.
На Фиг. 3 показана схема принудительного охлаждения поверхности мишеней струями теплоносителя.
На чертежах:
1 - Горячая камера, 2 - Ведущая звезда устройства транспортировки мишенной камеры в/из зоны облучения, 3 - Позиция каретки при загрузке/выгрузке мишеней в/из мишенную камеру, 4 - Цепь, обеспечивающая перемещение мишенной камеры в /из позицию облучения, 5 - Верхняя часть корпуса мишенной станции, выполненная из нержавеющей стали, 6 - Комбинированный защитный слой, 7 - Нижняя часть корпуса мишенной станции, выполненная из алюминия (инструментальный бокс), 8 - Пучок протонов, 9 - Пол ускорительного зала (нижний этаж), 10 - Подвод охлаждающей воды, 11 - Ведомая звезда, 12 -Каретка с мишенной камерой в позиции облучения, 13 - Водяной защитный слой, 14 - Потолок ускорительного зала (нижний этаж), 15 - Отвод охлаждающей воды, 16 - Пол верхнего этажа, 17 - Мишенная камера, 18 - Галлиевая мишень, 19 - Рубидиевая мишень, 20 -Теплоноситель, поступающий из коллектора, 21 - Инжекция теплоносителя через систему каналов в теле мишенной камеры, 22 - Каналы выхода теплоносителя из мишенной камеры.
Осуществление изобретения
Мишенная станция (см. Фиг. 1) размещена на двух уровнях: первый уровень (нижний этаж) - зона размещения протонного ускорителя, опирающаяся на пол 9 ускорительного зала, второй (верхний этаж) - рабочая зона, отделенная от первого комбинированной защитой 6 от генерируемого во время работы станции излучения (бетонное перекрытие между этажами, сталь).
В рабочей зоне размещена горячая камера 1, в которой осуществляется загрузка новых мишеней 17 (в поз. 3 каретки) для облучения и выгрузки их после облучения для дальнейшей переработки облученного мишенного вещества (рубидий, галлий и др.). Стенки камеры выполнены из свинца с целью зашиты персонала при операциях загрузки/выгрузки мишеней. Операции с мишенями выполняются дистанционно с помощью манипулятора.
Мишенная станция оснащена устройством транспортировки мишеней (транспортная система) обеспечивающим с помощью цепного привода установку мишеней в рабочее положение на пучок и доставку их после облучения в горячую камеру для последующих операций, схематично показанных на Фиг. 1, включает в себя каретку 12, на которой крепится мишенная камера 17 (см. Фиг. 2, Фиг. 3) электродвигатель (на чертежах не показан), ведущую 2 и ведомую 11 звездочки, цепь 4. Транспортная система помещена в цилиндрический корпус мишенной станции, верхняя часть 5 которого выполнена из нержавеющей стали, а нижняя часть 7 - инструментальный бокс - из алюминия. Такая схема позволяет уменьшить уровни остаточного излучения (наведенной радиоактивности) материалов корпуса в 30-50 раз (см. [E.N. Savitskaya, М.А. Maslov, S.A. Nikitin, V.N. Peleshko, N.V. Skvorodnev. Selection of materials for target station equipment at cyclotron CYCLON-70. Proceedings of RUPAC2018, Protvino, Russia, pp. 391-393]).
Цилиндрический корпус заполнен водой. Высота водяного столба 4-5 м от положения мишенной камеры во время обручения. Водяной столб служит для зашиты от генерируемого во время работы станции излучения, выходящего в горячую камеру.
Мишенная камера 17 (см. Фиг. 2) представляет собой изготовленный из алюминиевого сплава корпус, в который помещаются рубидиевая 19 и галлиевая 18 мишени, закрепленные фиксатором.
Корпус мишенной камеры 17 (см. Фиг. 3) имеет необходимые прорези и отверстия для прохода охлаждающей воды, как вдоль торцевых стенок мишеней, так и по цилиндрическим поверхностям.
С целью снижения уровней остаточного излучения (наведенной радиоактивности) элементы мишенной станции в области пучка протонов могут быть выполнены из алюминиевых сплавов.
Конструкция корпуса позволяет мишенной камере 17 крепиться на каретке 12 цепного привода перемещающейся по вертикальной направляющей посредством цепи 4, приводимой в движение двигателем через звездочки 2 и 11, одна из которых - 2 закреплена на двигателе в горячей камере 1, вторая 11 - внизу на фланце инструментального бокса нижней части 7.
Между верхней частью корпуса 5 горячей камеры 1 и нижней частью 7 с мишенной камерой 17 расположено потолочное перекрытие, на полу верхнего этажа 16 которого берет начало верхняя часть корпуса 5.
Ниже потолка 14 ускорительного зала нижнего этажа расположена нижняя часть корпуса 7 мишенной станции из алюминия. Вокруг стенок корпуса, проходящих через потолочное перекрытие расположен комбинированный защитный слой 6.
Система охлаждения состоит из двух подсистем - группы охлаждения и насосной группы. Группа охлаждения обеспечивает отвод 15 охлаждающей воды, выходящей из мишенной станции 17, заполнение которой идет через подвод 10 в нижней части 7 корпуса.
Насосная группа обеспечивает циркуляцию воды на подвод 10 и отвод 15, что позволяет обеспечить охлаждение мишеней 17 недогретыми турбулентными потоками воды с кипением жидкости на охлаждаемой поверхности.
Непосредственное управление оборудованием, сбор и обработка данных осуществляется с помощью системы управления мишенной станцией.
Принцип работы мишенной станции основан на охлаждении мишеней, облучаемых протонным пучком 8, недогретыми турбулентными потоками воды с кипением жидкости на охлаждаемой поверхности, обеспечивающими теплосъем с мишеней на уровне до 400 Вт/см2.
С целью съема большой тепловой мощности применяют охлаждение поверхности мишеней струями недогретого до температуры насыщения теплоносителя 20 (воды), который подают из коллектора. Инжекция теплоносителя 21 идет через систему каналов в теле мишенной камеры, а каналы выхода 22 теплоносителя ориентированы из тела мишенной камеры (см. Фиг. 3).
В целом наработка изотопов на высокоинтенсивных пучках протонов мишенной станции достигается за счет использования:
- конструктивного решения, позволяющего одновременно облучать две и более мишеней,
- принудительного охлаждения поверхности мишеней недогретыми потоками теплоносителя (воды), кипящего на охлаждаемых поверхностях мишеней,
- применения специальной транспортной системы,
- выполнение части элементов станции из алюминиевых сплавов, для уменьшения наведенной радиоактивности.
Предложенные конструктивные решения мишенной камеры и мишенной станции в целом, обладающие следующими преимуществами:
- Мишенная камера позволяет использовать одновременно несколько мишеней из различных материалов. Например, облучать одновременно мишени с рубидием и галлием для наработки целевых медицинских радионуклидов 82Sr и 68Ge.
- Принудительное охлаждение мишеней с использованием кипения на охлаждаемых поверхностях недогретыми потоками воды позволяет снимать большую тепловую мощность, выделяемую пучком протонов в мишенях.
- Устройство транспортировки мишеней (транспортная система) обеспечивает с помощью цепного привода установку мишеней в рабочее положение на пучок и доставку их после облучения в горячую камеру для последующих операций. Операции с мишенями производятся дистанционно с помощью манипулятора.
Таким образом, благодаря применению предложенных конструктивных решений, позволяющих: одновременно облучать набор мишеней из рубидия и галлия, системы принудительного струйного водяного охлаждения и специальной транспортной системы, можно значительно (в разы) увеличить выход медицинских изотопов.
Расчеты [Савицкая Е.Н., Пелешко В.Н., Солдатов А.П. Тертычный Р.Г., Хасин А.А. «ОПТИМИЗАЦИЯ НАРАБОТКИ 82Sr В РУБИДИЕВОЙ МИШЕНИ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ПРОТОНАМИ ЭНЕРГИЕЙ 70 МэВ» АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ, Т. 127, ВЫП. 5, НОЯБРЬ 2019 с 274-280] показывают, что при такой конструкции мишенной станции выход изотопов 82Sr и 68Ge за один сеанс облучения (14 суток), мишеней из металлического рубидия и галлия при токе протонного пучка 375 мкА составит 20-25 Ки и 5 Ки соответственно.
В НИЦ «Курчатовский Институт» - ИФВЭ в настоящее время проведена работа по ПНИЭР «Разработка инновационной технологии производства в промышленных объемах медицинского изотопа стронция-82, необходимого для осуществления диагностики методом позитронно-эмиссионной томографии различных кардиологических заболеваний» при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Соглашения о предоставлении субсидии от «27» июня 2019 г. №075.15.2019.1393, идентификатор Соглашения RFMEFI60717X0193, в рамках которой предусматривается возможность наработки изотопов при облучении мишеней пучком протонов с током до 375 мкА, что в 2,5 и в 2 раза выше, чем установках, описанных в [Б. Л. Жуйков, "Производство изотопов в Институте ядерных исследований РАН: реальность и перспективы", УФН, 181:9 (2011), 1004-1011; Phys. Usp., 54:9 (2011), 968-974] и [http://hepd.pnpi.spb.ru/hepd/events/meetings/sessiya_2014/dec24/RIC-80_%20Panteleev.pdf].

Claims (8)

1. Мишенная станция, предназначенная для наработки изотопов в высокоинтенсивных пучках протонов, состоящая из корпуса, мишени, отличающаяся тем, что состоит из комбинированного корпуса, нижняя часть которого выполнена из алюминия и расположена на нижнем этаже в зоне размещения протонного ускорителя, а верхняя часть выполнена из нержавеющей стали и расположена в верхнем этаже рабочей зоны горячей камеры, причем верхняя и нижняя части отделены комбинированной защитой из слоев стали и бетонного перекрытия между этажами, а внутри корпуса установлена транспортная система с подвижной кареткой, к которой закреплена мишенная камера; корпус мишенной станции заполнен теплоносителем и имеет вход и выход, подключенные к циркуляционному насосу; мишенная камера по меньшей мере содержит две мишени.
2. Мишенная станция по п. 1, отличающаяся тем, что транспортная система включает в себя электродвигатель, ведущую и ведомую звездочки, цепь и каретку, на которой крепится мишенная камера.
3. Мишенная станция по п. 1, отличающаяся тем, что транспортная система помещена в цилиндрический корпус мишенной станции.
4. Мишенная станция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве теплоносителя использована вода.
5. Мишенная станция по п. 4, отличающаяся тем, что цилиндрический корпус заполнен водой с высотой водяного столба 4-5 м от положения мишенной камеры во время обручения.
6. Мишенная станция по п. 1, отличающаяся тем, что мишенная камера представляет собой изготовленный из алюминиевого сплава корпус, в который помещены рубидиевая и галлиевая мишени, закрепленные фиксатором.
7. Мишенная станция по п. 1 или 6, отличающаяся тем, что корпус мишенной камеры имеет прорези и отверстия для прохода охлаждающей воды как вдоль торцевых стенок мишеней, так и по цилиндрическим поверхностям.
8. Мишенная станция по п. 1, отличающаяся тем, что элементы мишенной станции в области пучка протонов выполнены из алюминиевых сплавов.
RU2021114942A 2020-10-15 2020-10-15 Мишенная станция RU2770241C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114942A RU2770241C1 (ru) 2020-10-15 2020-10-15 Мишенная станция

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021114942A RU2770241C1 (ru) 2020-10-15 2020-10-15 Мишенная станция

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770241C1 true RU2770241C1 (ru) 2022-04-14

Family

ID=81255611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021114942A RU2770241C1 (ru) 2020-10-15 2020-10-15 Мишенная станция

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770241C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009120110A1 (ru) * 2008-03-27 2009-10-01 Институт Ядерных Исследований Российской Академии Наук Способ получения радиостронция
RU2441290C1 (ru) * 2010-10-28 2012-01-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Способ получения радиоизотопа стронций-82
US8288736B2 (en) * 2004-02-20 2012-10-16 Ion Beam Applications Sa Target device for producing a radioisotope
RU190469U1 (ru) * 2018-12-26 2019-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) Мишенное устройство для облучаемого вещества
RU190470U1 (ru) * 2018-12-26 2019-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) Устройство облучения мишеней для производства медицинских радионуклидов на протонных ускорителях

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8288736B2 (en) * 2004-02-20 2012-10-16 Ion Beam Applications Sa Target device for producing a radioisotope
WO2009120110A1 (ru) * 2008-03-27 2009-10-01 Институт Ядерных Исследований Российской Академии Наук Способ получения радиостронция
RU2441290C1 (ru) * 2010-10-28 2012-01-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Способ получения радиоизотопа стронций-82
RU190469U1 (ru) * 2018-12-26 2019-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) Мишенное устройство для облучаемого вещества
RU190470U1 (ru) * 2018-12-26 2019-07-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Институт физики высоких энергий имени А.А. Логунова Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ИФВЭ) Устройство облучения мишеней для производства медицинских радионуклидов на протонных ускорителях

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11479831B2 (en) Production of copper-67 from an enriched zinc-68 target
EP3177912B1 (en) High efficiency neutron capture products production
JP2010223942A (ja) 放射性同位元素の製造方法及び装置
EP2100310B1 (en) Method and apparatus for transforming radioactive material into less radioactive products
CN108093552A (zh) 一种用于加速器中子源的微流道靶系统
RU2770241C1 (ru) Мишенная станция
JP2005503568A (ja) 放射性廃棄物の変換方法及び変換装置
Maj et al. White Book on the complementary scientific programme at IFMIF-DONES
Glushkov et al. Frontiers in green radiochemistry: New optimized quantum approach to laser separation of isotopes and transmutation of radioactive waste
RU2538398C1 (ru) Способ получения радиоизотопа стронций-82
RU2441290C1 (ru) Способ получения радиоизотопа стронций-82
EP3706141A1 (en) Radioisotope production method and radioisotope production device
US9330800B2 (en) Dry phase reactor for generating medical isotopes
JPH073474B2 (ja) 放射性廃棄物の消滅処理方法
Petrovskaya et al. New thermo-plasma technology for selective 14C isotope extraction from irradiated reactor graphite
JP2004191190A (ja) 核変換処理による高温発生方法及び装置
Pashentsev Production of radionuclides for cyclotron positron-emission tomography
Panteleev et al. Status of the project of radioisotope complex ric-80 (radioisotopes at cyclotron c-80) at pnpi
RU2598089C1 (ru) Способ получения радионуклида стронция-82
Panteleev et al. Target Development for Medical Radionuclides Cu-67 And Sr-82 Production
Zagryadskiy et al. Possibility of Increasing Cyclotron Production of 123 I at the NRC Kurchatov Institute
Matsuzaki et al. 225Ac production via 226Ra (µ-, n ν) 225Fr reaction with 226Ra target.
JP2010223940A (ja) 放射性同位元素の製造方法及び装置
Chuvilin et al. The low radioactive waste method of a fission Mo-99 production
JP2010223944A (ja) 放射性同位元素の製造方法及び装置