WO2001015176A1 - Procede et appareil de fabrication de radio-isotopes - Google Patents

Procede et appareil de fabrication de radio-isotopes Download PDF

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WO2001015176A1
WO2001015176A1 PCT/JP1999/004582 JP9904582W WO0115176A1 WO 2001015176 A1 WO2001015176 A1 WO 2001015176A1 JP 9904582 W JP9904582 W JP 9904582W WO 0115176 A1 WO0115176 A1 WO 0115176A1
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WO
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radioisotope
target
vacuum vessel
reaction
generated
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PCT/JP1999/004582
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Inventor
Takuro Honda
Kazuo Hiramoto
Naoyuki Yamada
Takashi Okazaki
Hiroshi Akiyama
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Hitachi, Ltd.
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/02—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes in nuclear reactors
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/10—Arrangements 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10—Nuclear fusion reactors

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a radioisotope and an apparatus for producing the same.
  • the present invention relates to a method for producing a radioisotope and an apparatus for producing the same, and more particularly to a radioisotope suitable for producing a short half-life radioisotope which is a raw material of a preparation for PET used for positron emission tomography (PET).
  • PET positron emission tomography
  • the present invention relates to a method for producing an element and an apparatus for producing the element.
  • a positron is the antimatter of an electron, whose charge has a positive charge that is the exact opposite of an electron.
  • a positron reacts with an ordinary electron, the mass of both are converted to energy according to relativity, and two pairs of photons ( ⁇ -rays) of high energy energy (0.511 MeV) ) In the opposite direction at 180 degrees.
  • ⁇ ⁇ ⁇ as a diagnosis for medical treatment using positron annihilation lines applying this principle.
  • ⁇ ⁇ ⁇ is not only a powerful method of cancer screening, but also allows for real-time examination of metabolism in tissues in medical and biological research. Such diagnosis is expected to develop further in the future.
  • a formulation for PET is injected into the body of the subject.
  • PET preparations contain radioisotopes that are generated by radioactive decay of positrons and are transported to a screening location within the subject.
  • the radioisotope is labeled with a certain compound (eg, sugar) and injected.
  • PET can accurately examine the state of the body based on the annihilation y-ray signal generated inside the body due to the breakdown of the element.
  • Positron emitting radioisotopes generally have a short half-life.
  • the radioactive isotope is half Oxygen 1 5 5 0 subtractive period of about 2 minutes), half-life is about 2 hours of full Tsu containing 1 8 8 F) or the like.
  • Radioisotopes used in PET preparations are, for example, accelerators as described in Radiation Science Vol. 39, No. 3, pp. 86-93 (published in 1996). Produced by irradiating the target with the proton (P) emitted from the crotron.
  • P proton
  • This document 15 ⁇ with protons, 18 F, that says for nitrogen 1 3 (1 3 N) and the production of 1 l 'C) such as carbon. Since the production of these radioisotopes requires MeV level acceleration energy, the cyclotron is a relatively large facility.
  • a proton beam transport system including an electromagnet
  • the size of the radioisotope production facility will increase.
  • Fusion Technology Vol. 34, pp. 477-48 uses neutrons or protons generated by a nuclear fusion reaction to produce PET preparations. It describes that the radioisotope to be used is manufactured.
  • the fusion reaction is obtained, for example, in a tokamak-type fusion reactor. This tokamak fusion reactor is a very large device.
  • the IECF is a very small device compared to accelerators such as cyclones and tokamak-type fusion reactors. IECCF is described in USP5, 818,891 and the Atomic Energy Society of Japan, 1998 (36th Annual Meeting of the Spring Annual Meeting), p. 208 (issued March 28, 1998).
  • the IECF has a spherical vacuum vessel with a diameter of about 30 cm, and a vacuum vessel. It has an anode electrode (anode) and a cathode electrode (force source) arranged.
  • IECF is significantly more compact than cyclotron and tokamak fusion reactors.
  • the force source is located centrally within the vacuum vessel, and the anode surrounds the force source.
  • a reaction gas for example, heavy hydrogen gas
  • a voltage is applied between the force source and the anode to form an electrostatic potential at the center.
  • a plasma in which ions and electrons are converged within the potential is generated, and ions accelerated from the periphery collide with the plasma, causing a nuclear fusion reaction.
  • the energy of protons generated in this fusion reaction is about 10 MeV, depending on the type of reaction gas. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a radioisotope and an apparatus for producing the radioisotope, which can make the apparatus compact and can effectively use generated protons.
  • One feature of the present invention that achieves the above object is that a target substance that is a raw material of a radioisotope is placed in a vacuum vessel of a nuclear fusion device, and the target substance is irradiated with protons generated by the nuclear fusion reaction. To produce radioisotopes and remove the generated radioisotopes from the vacuum vessel.
  • the present invention can effectively utilize protons for generating radioisotopes.
  • the fusion device be an inertial electrostatic confinement fusion device. Radiation is achieved by using an inertial electrostatic confinement fusion device. The equipment for producing isotopes is significantly compacted.
  • Another embodiment that achieves the above object is a reaction gas region and a target gas region which are isolated from each other by a proton-permeable member and formed in a vacuum vessel of a fusion device.
  • the reaction gas required for the nuclear fusion reaction is supplied to the gas region, and the target gas, which is the target substance that is the source of the radioisotope, is supplied to the target gas region, and is generated by the nuclear reaction in the reaction gas region.
  • the object is to irradiate the target gas in the target gas region with the generated protons to generate radioisotopes, and to take out the generated radioisotopes from the vacuum vessel.
  • the target gas is not mixed with the reaction gas in the reaction gas region because the reaction gas region and the target gas region are isolated by the member that transmits protons. Therefore, the nuclear fusion reaction in the vacuum vessel is not hindered.
  • Yet another embodiment that achieves the above object is a fusion reaction of a first target material, which is a raw material of a first radioisotope, in a vacuum vessel of a nuclear fusion device, the fusion reaction occurring in the vacuum vessel.
  • Irradiation of the generated protons produces a first radioisotope, removes the generated first radioisotope from the vacuum vessel, and is located outside the vacuum vessel and is the first target substance.
  • Irradiation of neutrons generated by a fusion reaction to a different type of second target material produces a second type of radioisotope that is different from the first type of radioisotope.
  • neutrons not only protons generated by nuclear fusion but also neutrons can be used for production of radioisotopes, and different types of radioisotopes can be obtained. It is desirable to use an aqueous solution containing lithium 6 as the second target substance. Radioisotopes (eg, 18 F) generated by irradiating this aqueous solution with neutrons can be easily recovered from the aqueous solution, and the time required for this recovery is short. Shorter recovery times reduce the decay of radioisotope activity.
  • neutrons that have preferably passed through the vacuum It is good to irradiate the target material. Since the intensity of neutrons does not decrease even when they pass through the vacuum vessel, the second radioisotope can be generated efficiently.
  • Still another embodiment for achieving the above object is a fusion device that causes a fusion reaction in a vacuum vessel, and is isolated from each other by a proton-permeable member and formed in the vacuum vessel of the fusion device.
  • a reaction gas supply device that supplies the reaction gas area and the target gas area with a reaction gas necessary for the nuclear fusion reaction to the reaction gas area, and the target gas area is irradiated with protons generated by the nuclear fusion reaction and radioisotopes
  • a target gas supply device that supplies a target gas that is a target substance that generates an element; and a radioisotope discharge device that discharges the radioisotope generated by irradiation with protons from the vacuum vessel. It is in the octopus.
  • a member that transmits protons is disposed in a vacuum vessel at a position that is not interposed between an anode electrode and a cathode electrode that are disposed to face each other in a vacuum vessel. That is. According to the present embodiment, since the proton-permeable member is not interposed between the anode electrode and the cathode electrode, the nuclear fusion reaction can be maintained.
  • Yet another embodiment for achieving the above-mentioned object comprises a target holding member for holding a solid target substance inserted into a vacuum container, wherein the target holding member is detachably attached to the vacuum container. It has been attached. Since a solid target substance can be attached to the target holding member and this substance can be introduced into the vacuum vessel, other types of radioisotopes can be obtained.
  • Still another embodiment for achieving the above object is a target substance storage container for containing another target substance that generates a radioisotope by being irradiated with neutrons generated by nuclear fusion,
  • a target material supply device for supplying another target material into the container, and the fusion device is connected to the target device. It has been placed in the substance storage container. Since there are other target substances around the fusion device, neutrons emitted radially from the fusion device can be effectively used for the production of radioisotopes.
  • a protective cover for covering a fusion device is provided in a target material storage container, and the target material supply device supplies a liquid target material. is there.
  • the fusion device can be prevented from coming into contact with the liquid target material.
  • the partition wall is formed of a member that allows protons to pass through and the inner wall of the vacuum vessel is covered with the partition wall, the volume of the target gas region formed between the inner wall of the vacuum vessel and the partition wall can be increased. For this reason, the amount of the radioisotope that can be produced at one time increases, since the target gas has a large weight. It is desirable that the anode electrode and the cathode electrode are arranged inside the partition.
  • a protective cover is provided at the bottom of the target material storage container filled with an aqueous solution containing lithium-6.
  • the respective cables connected to the anode and cathode electrodes arranged in the vacuum container can be kept in contact with the aqueous solution. It can be guided through the protective cover to the outside of the target substance storage container.
  • a tubular body surrounding the target holding member is installed in the vacuum vessel, and the bulkhead is attached to this tubular body.
  • the target holding member to which the target substance has been attached can be easily inserted into the vacuum vessel through the cylindrical body without being obstructed by the partition walls.
  • the partition since the partition is attached to the tubular body, the tubular body also functions to isolate the target gas region and the reactive gas region.
  • a target substance as a raw material of a radioisotope is placed in a vacuum vessel of a nuclear fusion device, and protons generated by a nuclear fusion reaction are added to the target substance.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a radioisotope manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a detailed view of the vicinity of the IECF in FIG. 1
  • FIG. 3 is another embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 is a schematic diagram of a radioisotope production system
  • Fig. 4 is a schematic diagram showing the specific arrangement of the target nuclide loop in the vacuum apparatus of Fig. 3
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of the target nuclide loop
  • Fig. 6 is
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a radioisotope manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a configuration diagram near a target substance insertion section of the radioisotope manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • Target materials are the raw materials used to produce radioisotopes upon irradiation with protons or neutrons.
  • the target material contains the target nuclide for producing radioisotopes. For example, in the reaction of (1) described below is a nitrogen 1 5 5 N) is the target nuclide.
  • L i OH solution used in the production of 18 F e described later is also data one Getting preparative material.
  • L i OH solution is Lithium 6 as a target nuclide (6 L i), and oxygen 1 6 (: 6 0) contains.
  • FIG. 1 The configuration of a radioisotope manufacturing apparatus to which a radioisotope manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 The configuration of a radioisotope manufacturing apparatus to which a radioisotope manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 The configuration of a radioisotope manufacturing apparatus to which a radioisotope manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the radioisotope manufacturing apparatus 1 of the present embodiment includes a neutron source IECF 2 And a reaction tank 40 or the like.
  • the IECF 2 is installed in a protective cover 42 installed at the bottom of the reaction tank 40.
  • the protective cover 42 covers the IECF 2.
  • the ceiling of the protective cover 42 has a lid 43 that can be opened and closed.
  • Hydrogen fluoride containing 18 F and hydrofluoric acid in which it is dissolved in water produced by the reactions of the following equations (2) and (3) are strongly corrosive substances.
  • the reaction tank 40 is made of a highly corrosive material (for example, nickel alloy).
  • the inner surface of a reaction tank made of a normal metal may be covered with a corrosion-resistant resin.
  • a neutron reflector (eg, graphite or beryllium) 41 is lined on the inner surface of the reaction tank 40 to increase neutron utilization efficiency.
  • An openable and closable hatch 50 is provided directly above the lid 43 on the ceiling of the reaction tank 40.
  • a reaction solution measuring device 45 and an atmosphere measuring device 48 are arranged in the reaction tank 40, and these measuring devices are a measuring device driving device installed on the ceiling of the reaction tank 40.
  • the reaction solution measuring device 45 is a component analyzer 47 for measuring the chemical components such as lithium concentration in the LiOH solution 73 filled in the reaction tank 40 and the LiOH aqueous solution 73
  • a neutron detector 46 for measuring the neutron flux inside is provided.
  • a reaction solution supply pipe 53 having a valve 55 is inserted into the reaction tank 40 from the upper end of the reaction tank 40.
  • the reaction liquid supply pipe 53 is connected to the reaction liquid container 51.
  • a reaction liquid supply pump 54 and a flow control valve 56 are provided in the reaction liquid supply pipe 53 upstream of the valve 55.
  • a flow control valve 59 is provided in the piping 58. Drainage pipe with valve 64 and flow control valve 65
  • 6 3 connects the reaction tank 40 and the drainage tank 52.
  • the reaction solution container 51 and the drainage tank 52 are connected by a pipe 60.
  • Pump 6 1 and valve 62 is connected to piping 60.
  • a liquid recovery pipe 71 equipped with a valve 72 is connected to a recovery port 70 provided at the bottom of the reaction tank 40.
  • An exhaust port 67 provided on the ceiling of the reaction tank 40 is connected to a gas recovery pipe 66.
  • a valve 69 and a fan 68 are provided in the gas recovery pipe 66.
  • the gas recovery pipe 66 and the liquid recovery pipe 71 are connected to the recovery and purification unit 75.
  • the structure near IECF 2 will be described in detail below.
  • the IECF 2 has a spherical vacuum vessel 3, a cathode electrode (hereinafter referred to as a force source) 5 disposed in the vacuum vessel 3, and a mesh-shaped anode electrode (hereinafter referred to as an anode) 4.
  • the vacuum vessel may be cylindrical.
  • the vacuum vessel 3 is provided on a pedestal 13 installed at the bottom of the reaction tank 40. It is desirable that the protective cover 42 and the vacuum vessel 3 be made of ceramic material such as low-activation aluminum alloy and silicon carbide in order to reduce activation by neutrons generated.
  • the anode 4 surrounds a force source 5 arranged in the center of the vacuum vessel 3.
  • the cable 9 connected to the anode 4 and the cable 10 connected to the power source 5 are connected to the power supply 11 respectively.
  • the force source 5 is made of a heat-resistant and conductive material (tungsten, tantalum or carbon).
  • the force source 5 is formed by rolling a wire-like material into a cage shape with a large opening when viewed from charged particles converged at the center.
  • Node 4 is also made of a similar material. The use of carbon reduces the activation of anodes 4 and 5 and facilitates their replacement. Since the anode 4 and the power source 5 are consumed by the operation of the IECF 2, they should be replaceable.
  • Anode 4 and force source 5 are applied with a voltage of several tens kV to 100 kV by cables 9 and 10. Since these electrodes are required to have heat resistance, they are composed of, for example, tungsten, tantalum, or carbon electrodes.
  • Vacuum container 3 is grounded by wiring 1 2 Normally, the potential is kept at zero.
  • the partition wall 7 is made of a thin and durable material (for example, an aluminum foil, a titanium thin film, or an organic resin film) so that protons can easily pass therethrough and the protons can be effectively used for generating radioisotopes. ). Since the range of protons in a solid is short, the thickness of the partition 7 is made smaller than the range of protons in the material forming the partition 7. For example, since the projected range in the aluminum of D-3 H e reaction to proton generation (1 5 M e V) is 1.
  • the thickness of the aluminum foil is made thinner than 1.3 mm so that protons can easily pass through the partition wall 7 (in this embodiment, a 0.5 mm thick aluminum foil is used).
  • the partition 7 is attached to a reinforcing rib 8 installed on the inner surface of the vacuum vessel 3.
  • the anode 4 and the force source 5 are arranged in the space 31 inside the partition wall 7.
  • the gas exhaust unit including the power supply unit 11 and the exhaust pump 24 as a vacuum pump, the reaction gas supply unit, and the target gas supply unit are installed in the machine equipment room 44 located below the reaction tank 40. Is done.
  • the gas exhaust device includes an exhaust pipe 23, an exhaust pump 24, and an exhaust gas processing device 25.
  • An exhaust pipe 23 provided with an exhaust pump 24 and a valve 26 connects the reaction gas injection area 31 in the vacuum vessel 3 to the exhaust gas processing device 25.
  • the reaction gas supply device has reaction gas supply pipes 15, 17, 19, a mixing tank 18, and reaction gas storage vessels 1A, 14B.
  • the reaction gas storage container 14 A is connected to the mixing tank 18 by a reaction gas supply pipe 15 having a valve 16 A.
  • the reaction gas storage container 14B is connected to the mixing tank 18 by a reaction gas supply pipe 17 having a valve 16B.
  • the mixing tank 18 is connected by a reaction gas supply pipe 19 to an injection port 20 opening to the reaction gas injection area 31.
  • a valve 21 is provided in the reaction gas supply pipe 19.
  • the target gas supply device includes a target gas supply pipe 28 having a valve 29, and a target gas storage container 27 connected to the target gas supply pipe 28.
  • a target gas injection region 30 is formed between the vacuum vessel 3 and the partition 7.
  • the target gas injection region 30 is isolated from the reaction gas injection region 31 by a partition wall 7.
  • the target gas injection region 30 is arranged so as to surround the reaction gas injection region 31.
  • Isotope discharge pipe 3 2 force ⁇ Connect target gas injection area 30 and recovery and purification equipment 75 A.
  • a recovery pump 33 and a valve 34 are provided in the isotope discharge pipe 32.
  • the radioisotope manufacturing apparatus 1 irradiates a target gas, which is a target substance, in a vacuum vessel 3 by irradiating protons generated in a vacuum vessel 3 of the IECF 2 into a radioisotope (specifically, oxygen 1 5 (1 5 0)) to generate, in the this irradiating neutrons generated in the vacuum vessel 3 of IECF 2 to L i OH solution 7 3 is a terpolymer Getting bets substances that are outside the vacuum container 3 This produces different types of radioisotopes (specifically, fluorine 18 F ( 18 F)).
  • a target gas which is a target substance
  • a reaction solution container 51 is filled with an aqueous solution of a Li compound, which is a reaction solution in which a Li compound (for example, lithium hydroxide (LiOH)) is dissolved.
  • a LiOH aqueous solution 73 is used as the Li compound aqueous solution.
  • L i is Ri Contact comprise 6 L i of about 7% in the native, L i 0 H solution 7 3 also includes a 6 L i.
  • L i 0 H solution 7 3 water in is light water (H 2 0) which exists abundantly in nature. This light water, also Ri good H 2 1 8 0 that contains a large amount of H 2 16 0.
  • light water also Ri good H 2 1 8 0 that contains a large amount of H 2 16 0.
  • heavy water D 20
  • the amount of neutrons absorbed in the reaction solution can be reduced.
  • the reaction rate of the equation (2) can be further increased, and more 3 H can be obtained.
  • the Li compound it is desirable to use a compound such as LiOH that does not cause an unnecessary reaction when neutrons react with other elements contained in the compound.
  • the valve 55 is opened to drive the reaction solution supply pump 54.
  • a LiOH aqueous solution 73 containing a predetermined concentration of LiOH and serving as a reaction solution is guided from the reaction solution container 51 to the reaction tank 40 via the reaction solution supply pipe 53.
  • a liquid level gauge 78 provided in the reaction tank 40 measures the liquid level of the Li0H aqueous solution 73 in the reaction tank 40.
  • the controller 77 controls the opening of the flow control valve 56 based on the liquid level measured by the liquid level meter 78.
  • the LiOH aqueous solution 73 is filled into the reaction tank 40 up to the set liquid level.
  • the valve 26 is opened and the exhaust pump 24 is driven to drive the reaction gas injection region 3 1 in the vacuum vessel 3 3.
  • the inside gas is exhausted from the exhaust pipe 23 to maintain the pressure in the reaction gas injection area 31 at a negative pressure.
  • the pressure in the reaction gas inlet region 3 1, while supplying a reaction gas to be described later, is held in the reaction gas set pressure in the range of about 1 0- 3 ⁇ 1 0- 2 To rr.
  • Deuterium (D) is stored into the reaction gas reservoir 1 4 A, helium 3 (3 H e) it is stored in the reaction gas reservoir 1 4 B.
  • the reaction gas deuterium and helium 3 are guided to the mixing tank 18 by opening the valves 16A and 16B, and mixed at a predetermined ratio.
  • the mixed gas of deuterium and the helium 3 is supplied into the reaction gas injection area 31 through the reaction gas supply pipe 19 by opening the valve 21. Trim may be used as the reaction gas.
  • the neutron energy generated by the IECF 2 nuclear reaction is determined by the combination of these reaction gases.
  • Target gas reservoir 2 7 stores the target substance der Ru target gas to produce a 15 0.
  • Target gas comprises 9 9. 1 5 N is 6% of the target nuclide, and 0.4% of 0 2.
  • the pressure in the target gas injection region 30 measured by the pressure gauge 79 is transmitted to the controller 80. Controller 80 closes valve 29 when this pressure reaches the first set pressure. Valves 3 and 4 are closed.
  • the first set pressure is higher than the reaction gas set pressure, and the pressure difference between the target gas injection region 30 and the reaction gas injection region 31 does not damage the partition wall 7 supported by the reinforcing rib 8 It is set as follows.
  • a voltage of several tens kV to about 100 kV is applied to the anode 4 and the force source 5.
  • An electrostatic potential in which the ion and electron plasmas are focused is formed on the force source 5 located at the center. Ions accelerate from the periphery and collide there, causing a nuclear fusion reaction. This fusion produces protons and neutrons.
  • deuterium and helium 3 are used as the reaction gas, 15 MeV protons and 3.6 MeV ⁇ particles are mainly generated.
  • protons of 31 ⁇ 6 ⁇ and neutrons of 2.5 MeV are also generated by the reaction between deuteriums as side reactions.
  • the controller 80 opens the valve 34 and drives the recovery pump 33.
  • the gas containing 150 (including a small amount of unreacted 15 N) is drawn from the target gas injection area 30 and sent to the recovery and purification unit 75 A through the isotope discharge pipe 32.
  • Recovery and purification apparatus 7 5 A separates 1 5 0 from the gas, to remove the impurities was improving 1 5 ⁇ concentration.
  • the 1 5 0 is sent to the production of the preparation apparatus 3 5 by the formulation line 7 6 B as a raw material for radioactive preparation.
  • the first manufacturing apparatus 3 6 formulations manufacturing equipment 3 5, 1 5 0 are injected with labeled sugar, radioactive preparations are produced.
  • the controller 80 closes the valve 34 and sets the recovery pump 3 Stop 3 and open valve 2 9.
  • the 15 N in the labeled gas storage container 27 is supplied again into the target gas injection region 30 until the first set pressure is reached. 1 5 N supply to the target gas injection region 3 in 0, and discharge of gas containing 1 5 0 from the target gas injection region 3 0 are repeated.
  • the measuring device 6 provided in the vacuum vessel 3 measures the pressure, temperature, neutron flux and the like of the reaction gas in the reaction gas injection region 31.
  • the controller 77 receives the neutron flux measured by the measuring device 6 and controls the power supply device 11 using the neutron flux to adjust the voltage applied to the anode 4 and the force source 5. If the measured neutron flux is lower than its set value, increase the voltage applied to them.
  • the pressure, gas components, temperature, etc. in the vacuum vessel 3 are measured by a measuring device 6 installed in the vacuum vessel 3.
  • the controller 77 controls the rotation speed of the exhaust pump 24 using the pressure measured by the measuring device 6, and adjusts the pressure in the reaction gas injection region 31 to the set pressure. Further, the controller 77 controls the opening degree of the valve 21 provided in the reaction gas supply pipe 19 based on the gas components measured by the measurement device 6 and moves the reaction gas into the reaction gas injection area 31. Supply of reactive gas Control the feeding.
  • the neutrons generated in the vacuum vessel 3 pass through the vacuum vessel 3 and the protective cover 42 and reach the LiOH aqueous solution 73. These neutrons are decelerated by the water contained in the LiOH aqueous solution 73 to become thermal neutrons.
  • Thermal neutrons generate about 2.7 times from 6 Li contained in the LiOH aqueous solution 73 and an exothermic reaction based on the equation (2), n + s Li ⁇ 4 He + 3 H "'(2). releasing 3 H energy M e V. thermal neutrons at the Eneru ghee region, 3 H reaction probability (reaction cross section) is very large. generated by the nuclear reaction of neutrons and 6 L i is (3) Based on L i OH aqueous solution 7 3
  • the reaction solution measuring device 45 is moved in the height direction of the reaction tank 40 by the measuring device driving device 49. Therefore, the component analyzer 47 measures a chemical component such as a lithium concentration at an arbitrary height in the LiOH aqueous solution 73.
  • the neutron detector 46 also measures the neutron flux in the LiOH aqueous solution 73 at an arbitrary height.
  • the atmosphere measuring device 48 mainly measures the concentration of a reaction product gas, for example, 18 F and its compound, 3 H and the like in the space 74. The measured value of each measuring instrument is transmitted to the controller 77.
  • the controller 77 opens the valve 69 and drives the fan 68 when the concentration of hydrogen fluoride in the space 7 measured by the atmosphere measuring device 48 reaches a set value.
  • the H 18 F in the space 74 is supplied to the recovery / purification device 75 through a gas recovery pipe 66.
  • the controller 77 opens the valve 72 and turns on the discharge pump A (not shown) provided in the liquid recovery pipe 71.
  • the discharge pump A (not shown) provided in the liquid recovery pipe 71.
  • the L i OH solution 7 3 comprising 1 8 F and L i 18 F reaction tank 4 in 0, is guided to the recovery and purification unit 7 5 through the liquid recovery pipe 7 1 .
  • Is in the recovery and purification device 7 5 is by connexion separated from L i OH solution 7 3 L i 18 F gaff filter (not shown).
  • the separated Li 18 F is dissolved in sulfuric acid, ionized, and neutralized with sodium hydroxide or the like.
  • 11 18 ? Guided into the recovery / purification unit 75 is separated from 3 H using a hydrogen permeable membrane and then dissolved in water. Solution comprising water, and 1 8 F- neutralized with hydroxide Na Application Benefits ⁇ beam including H 18 F was dissolved 1 8 F was separated L i 18 F in recovery and purification device 7 inside 5 , I 8 F— mixed with an aqueous solution of LiOH.
  • the 18 F contained in the i OH aqueous solution is separated using an ion exchange membrane (not shown) provided in the recovery and purification device 75.
  • 18 F is separated and S L i
  • the contained aqueous solution of LIOH is returned from the recovery / purification device 75 to the reaction tank 40 through the reaction solution return pipe 101 by driving the pump 104.
  • Valve 103 is open.
  • the separated 18 F— is taken out as a fluoride, and after removing impurities, the fluoride is sent to a preparation manufacturing apparatus 35 via a preparation line 76.
  • the recovery and purification device 75 is, in other words, an 18 F impurity removal device. Times a yield refiner 7 5 A also 1 5 0 impurity removing device.
  • the controller 77 performs flow control when the liquid level of the LiOH aqueous solution 73 in the reaction tank 40 changes and the measured value of the liquid level meter 78 is lower than the liquid level set value. Increase the opening of the valve 56. Conversely, when the measured value is higher than the liquid level set value, the controller 77 increases the opening degree of the flow control valve 65, and the LiOH aqueous solution discharged to the drain tank 52. Increase the amount of 7 3. Thereby, the liquid level of the LiOH aqueous solution 73 in the reaction tank 40 is maintained at the set liquid level.
  • the Li0H aqueous solution 73 in the drainage tank 52 is supplied to the reaction solution container 51 through the pipe 60 by driving the pump 61.
  • the controller 77 Since 6 Li is consumed by the generation of 3 H based on the reaction of equation (2), the Li 0 H concentration of the Li 0 H aqueous solution 73 decreases, and the amount of 18 F generated Decrease. This can be eliminated by the operation of the controller 77. That is, the controller 77 increases the opening of the flow control valve 59 when the measured LiOH concentration, which is the output of the component analyzer 47, is lower than the LiOH concentration set value. . Li0H is supplied from the lithium tank 57 to the reaction solution container 51 via the pipe 58, and the LiOH concentration of the LiOH aqueous solution 73 in the reaction container 51 increases.
  • the LiOH aqueous solution 73 in the reaction solution container 51 is stirred by a stirrer (not shown), and the LiOH concentration is made uniform. L i OH with increased L i 0 H concentration The aqueous solution 73 is supplied into the reaction tank 40. The opening of the flow rate control valve 59 is adjusted until the LiOH concentration of the LiOH aqueous solution 73 in the reaction tank 40 reaches the set concentration.
  • the valve 55 is fully closed to stop the operation of the radioisotope manufacturing apparatus, and thereafter, the opening of the flow control valve 65 is increased.
  • the LiOH aqueous solution 73 in the reaction tank 40 is discharged to the drainage tank 52 by the drainage pipe 63 until the liquid level is at least lower than the upper end of the protective cover 42. You.
  • the valve 64 is closed.
  • the sealed hatch 50 is opened, and the lid 43 is removed from the protective cover 42.
  • the cables and piping connected to IECF2 are disconnected from IECF2.
  • the IECF 2 removed from the pedestal 13 is taken out of the reaction tank 40 for maintenance.
  • IECF2 is installed on the pedestal 13 and the lid 43 is attached to the protective cover 42. Further, a hatch 50 is installed in the reaction tank 40.
  • the LiOH solution 73 discharged into the drain tank 52 is supplied to the reaction tank 40 through the reaction liquid supply pipe 53 after the iOH concentration is adjusted in the reaction liquid container 51. Is done.
  • the maintenance and inspection of the IECF 2 can be easily performed outside the reaction tank 40. Since the hatch 50 is located right above the lid 43, after removing these, the IECF 2 can be easily taken out of the reaction tank 40 simply by lifting the IECF 2. Protection cover The installation of 42 prevents the IECF 2 from coming into contact with the LiOH aqueous solution 73 and also prevents the LiOH aqueous solution 73 from flowing into the mechanical equipment room 44. Further, as described above, the installation of the protective cover 42 does not discharge the entire LiOH aqueous solution 73 in the reaction tank 40 at the time of maintenance and inspection, but also removes the IECF 2 from the reaction tank 40. Can be taken out.
  • the proton can be irradiated to the target nuclide ( I 5 N) of the gas contained in the target gas in the vacuum vessel 3.
  • Protons irradiated to the target nuclide are significantly less attenuated than transmitted through the vacuum vessel, so that the target nuclide can be efficiently irradiated. Therefore, in this embodiment, protons generated in the fusion reaction can be effectively used, and the conversion of the target nuclide into a radioisotope can be performed efficiently.
  • the present embodiment since it is not necessary to guide the protons generated in the vacuum vessel to the outside of the vacuum vessel through the proton transport path connected to the vacuum vessel, the present embodiment requires the proton transport path and the proton transport path. Does not have an electromagnet. Therefore, in this embodiment, the generated protons can be effectively used with simple equipment.
  • the target gas is supplied to the target gas injection region 30 and the reaction gas is supplied to the reaction gas injection region 31 which are separated from each other by the partition 7, so that the target gas is not mixed into the reaction gas. For this reason, it is possible to prevent the nuclear fusion reaction using the reaction gas from being hindered by the mixing of the target gas.
  • the partition 7 is located outside the anode 4, that is, since the partition 7 is not disposed between the anode 4 and the force source 5, It does not inhibit the fusion reaction. Bulkhead 7 between anode 4 and force source 5 If it is located at a location, the flow of ions between the anode 4 and the force source 5 is blocked, so that no fusion reaction occurs.
  • the generated protons are emitted radially from around force source 5 to the surroundings.
  • the target gas injection region 30 is formed so as to cover the entire inner surface of the vacuum vessel 3, almost all generated protons reach the target gas injection region 30. For this reason, protons can effectively irradiate the target nuclide in the target gas injection region 30.
  • the target gas injection region 30 is formed between the vacuum vessel 3 and the partition wall 7, the target gas injection region 30 is compared with the case where a target gas loop is used as in the later-described embodiment. Volume can be increased. For this reason, a large amount of target nuclide can be injected into the target gas injection region 30, and a large amount of radioisotope can be obtained by one operation of IECF2.
  • a radioisotope can be produced by irradiating a proton to a target gas containing a gaseous target nuclide in a vacuum vessel, and an aqueous solution of LiOH, which is another target substance, outside the vacuum vessel 73
  • Different types of radioisotopes can be produced by irradiation of neutrons.
  • the different types of radiation generated in IECF2 can be effectively used for the production of radioisotopes, and the use efficiency of electric energy used in IECF2 increases.
  • a gas containing a radioactive isotope is discharged from the target gas injection region 30 and impurities other than the generated radioisotope are removed from the gas by the recovery and purification device 75A. Therefore, the radioisotope can be supplied to the radiopharmaceutical manufacturing apparatus 37 in a short time without reducing the radioactivity intensity of the radioisotope. As a result, the amount of radiopharmaceuticals produced increases.
  • the time required for collecting the generated 18 F becomes extremely short. That is, since 18 F and Li 18 F are present in the LiOH aqueous solution 73, simply supplying the LiOH aqueous solution 73 to the recovery and purification device 75, the radioactive 18 F— And Li 18 F can be easily and quickly transferred from the reaction tank 40 as a reaction section to the recovery / purification device 75. Gaseous H 18 F can be supplied from the reaction tank 40 to the recovery / purification unit 75 easily and in a short time.
  • the high radioactivity intensity of the recovered 18 F means that even if the amount of 18 F produced by the reactions of equations (2) and (3) is the same as the method described in Fusion Technology, Increase the production of radiopharmaceuticals as indicated by 18 F. Also, the present embodiment, since the use of the 1 6 0 abundant in nature, manufacturing of 18 F is easy.
  • the present embodiment uses water containing 6 L i, the following new effects can be further obtained.
  • the third, (3) the can and this to use neutrons in the production of 1 8 F generated in the reaction, can increase the production of I 8 F.
  • the neutrons are decelerated by water, and then react with 160 in water according to equation (3) to produce 18 F.
  • the LiOH aqueous solution 73 exists around the IECF 2, neutrons generated in the IECF 2 and emitted radially can be effectively used for generating 18 F. In other words, the neutron utilization efficiency increases.
  • the reaction tank 40 is surrounded by a radiation shield (not shown).
  • a radiation shield (not shown).
  • the LiOH aqueous solution 73 is disposed so as to cover the ECF 2
  • the water contained in the LiOH aqueous solution 73 has a function as a radiation shield.
  • the thickness of the radiation shield surrounding the reaction tank 40 can be reduced.
  • the installation of the protective cover 42 can prevent corrosion of devices such as the vacuum vessel 3 of the IECF 2 and the power supply device 44, and also prevent the power supply device 44 from being short-circuited.
  • the radioisotope manufacturing apparatus of this embodiment can be compactly configured by using IECF2, it can be installed in a facility (for example, a hospital) requiring a radiopharmaceutical. For this reason, there is no need to worry about the attenuation of radioisotope radioactivity during transport between a remote radioisotope production facility and a facility that uses radiopharmaceuticals.
  • the radioisotope manufacturing apparatus of this embodiment is carried on a vehicle such as an automobile to transport the radioisotope manufacturing apparatus to a facility that requires a radiopharmaceutical, and the radioisotope is located near the facility. And a radiopharmaceutical using the element as an index.
  • the LiOH aqueous solution 73 is returned to the reaction tank 40 via the reaction solution return pipe 101 from the recovery / purification unit 75, the LiOH aqueous solution 73 can be reused, and the wastewater Can be suppressed.
  • a DD reaction between deuterium atoms (3.0 MeV protons) may be used instead of the D-3He reaction by deuterium and helium- 3 .
  • the D—D reaction produces as many neutrons (2.45 MeV) as protons.
  • A is supplied by supplying a target gas containing 14 N to the target gas injection region 30, and 13 N and 180 are contained by supplying a target gas containing 160 to the target gas injection region 30.
  • 18 F can be generated by supplying the target gas.
  • 14 N, 160 and 180 are gases. If 14 N is used as the target nuclide, use nitrogen separated from air. The separated nitrogen, target gas der is, and includes a 1 4 N 99.6% 0.4% 1 5 N. When using 160 as a target nuclide, separate oxygen from air and use it. The separated oxygen is targeted moth Sudea is, 9 9. 8% of 1 6 0, contains 0.2% of 18 0. When 15 N and 180 are used as target nuclides, each of them present in the air is concentrated.
  • Target substances of the solid containing either 1 Q ° M o and 59 C o is the target nuclide solids, inserted into the vacuum container 3 from terpolymers Getting preparative material ⁇ unit in the embodiment shown in FIG. 6 described later Is done.
  • L fl ° Mo and 59 C o is converted into radioactive isotope corresponding in the vacuum vessel 3.
  • the same effect as in the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained even when the IECF 2 is provided outside the reaction tank 40.
  • the Li0H aqueous solution 73 does not surround the IECF 2
  • the utilization efficiency of neutrons generated in the IECF 2 is reduced.
  • a radioisotope manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
  • the same components as those in the embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the IECF 2A is installed in the protective cover 42 instead of the IECF 2 in the radioisotope manufacturing apparatus 1.
  • the configuration other than the IECF 2A is the same as that of the radioisotope manufacturing apparatus 1.
  • the IECF 2 A has a configuration in which the target gas loop 83 is provided in place of the partition wall 7 in the configuration of the IECF 2, and the configuration other than the target gas loop 83 is the same as that of the IECF 2.
  • the tubular target gas loop 83 has a spiral shape as shown in FIG.
  • the target gas loop 83 is disposed outside the anode 4 in the IECF 2 A vacuum vessel 3, and is fixed to the inner surface of the vacuum vessel 3 by a plurality of support members 86.
  • the target gas loop 83 has a loop wall 84 having a semicircular cross section, and a thin film 85.
  • the thin film 85 is an aluminum foil, and is attached to the loop wall 84 at the upper end and the lower end of the cross section of the loop wall 84.
  • the thickness of this aluminum foil is thinner than 1.3 urn.
  • the thin film 85 is arranged so as to face the force source 5 side.
  • the thin film 85 may be a titanium thin film or an organic resin film.
  • the target gas loop 83 in which the target gas injection region 30 is formed is connected at one end to the target gas supply pipe 28 and at the other end to the isotope discharge pipe 32.
  • a target gas containing 15 N which is a gas target nuclide, is injected into the target gas injection region 30, and 15 N is irradiated with protons as in the embodiment of FIG. ) is by Ri 15 0 to the reaction of the equation is generated.
  • IECF 2 A generates protons and neutrons in the same manner as IECF 2 shown in Fig. 1.
  • IECF 2 surrounding the A reaction tank 4 0 within (2) and (3) 1 8 F Ri by the reaction of formula is produced in this embodiment. It generated 15 0 ⁇
  • Each recovery and purification beauty 1 8 F, and the radioactive preparation comprising 1 5 0 and 1 8 F each also carried out similarly to the embodiment of Figure 1. This embodiment can provide the same effects as the embodiment of FIG.
  • the radioisotope manufacturing apparatus 1B of this embodiment is obtained by adding a target substance introduction section 87 and a target substance holding section 88 to the configuration of the radioisotope production apparatus 1A. That is, the IECF2B of the radioisotope manufacturing apparatus 1B has a configuration in which the target substance introduction section 87 and the target substance holding section 88 are installed in the IECF2FA. Although not shown, a plurality of target substance introduction sections 87 and a plurality of target substance holding sections 88 are provided.
  • the target substance introduction section 87 is provided in the vacuum vessel 3 and has an opening through which the target substance holding section 88 is inserted.
  • the target substance holding section 88 has a pedestal 89 and a flange section 90.
  • the solid target material 91 is screwed to the base 89 located at the tip of the target material holding portion 88.
  • a solid molybdenum containing molybdenum 100 1 °° Mo was used as the target substance 91.
  • the target substance holding section 88 is inserted into the vacuum vessel 3 from the target substance introduction section 87.
  • the flange portion 90 of the target substance holding portion 88 is detachably attached to the vacuum container 3 so as to keep the vacuum container 3 confidential.
  • a part of the pedestal 89 and the target substance 91 are located inside the vacuum vessel 3 inside the target gas loop 83 and outside the anode 4.
  • the target gas loop 83 is arranged so as not to hinder the introduction of the pedestal 89 and the target substance 91.
  • the supply of the LiOH aqueous solution 73 into the reaction vessel 40 surrounding the IECF 2B is performed in the same manner as in the embodiment of FIG. Is irradiated protons in 1 5 N target gas injection region 3 in 0 (1) by Ri 15 0 the reaction of formula is produced.
  • Li in the LiOH aqueous solution 73 is irradiated with neutrons, and 18 F is produced by the reaction of the equations (2) and (3).
  • the generated 15 MeV protons are also irradiated at 1 Q ° M o to produce the radioisotope technetium 99 ("Tc").
  • Tc radioisotope technetium 99
  • a predetermined amount of 99T in the target material 91 After a lapse of a predetermined time period during which c is generated, the flange portion 90 is removed from the vacuum vessel 3 and the target substance holding portion 88 is taken out of the vacuum vessel 3. Prior to this removal, the anodes 4 and The application of the voltage to the force source 5 is stopped, and the operation of the IECF 2 B is stopped.
  • the target material 91 is removed from the base 89, and the new target material 91, molybdenum, is set to the base 89.
  • the target substance holding section 88 is again inserted into the vacuum vessel 3 from the target substance input section 88.
  • the flange section 90 is attached to the vacuum vessel 3.
  • the target substance 91 containing 99 Tc is transported to the recovery / purification unit 75, where 99 Tc is separated and purified.
  • the preparation manufacturing device 35 manufactures a radiopharmaceutical using 99 Tc.
  • This embodiment can provide the same effects as the embodiment of FIG. Further, in the present embodiment, different radioisotopes of gas and solid can be simultaneously produced by utilizing the protons generated by the fusion reaction.
  • molybdenum is used as a target substance 91 in a part of the plurality of target substance holding sections 88, and another target substance 9 is stored in the other target substance holding sections 88. 1, and kicking Attach the co-Bruno Le door 5 9 (6 9 C o) is. 5 9 C o is converted into cobalt 6 0 when irradiated with neutrons (6 0 C o).
  • the front of the 5 9 C o may attach the moderator (e.g., poly ethylene).
  • the target substance 91 containing 6 ° Co is conveyed to the recovery / purification unit 75, where 6 ° Co is separated and purified.
  • s ° C o is not used as a radiopharmaceutical, but as a radiation source for the treatment of cancer and industrial use.
  • a plurality of different types of radioisotopes can be simultaneously generated using a plurality of types of solid radioactive types.
  • FIG. 6 it is possible to generate a radioisotope by irradiating only solid target nuclides with protons without supplying gaseous target nuclides into the vacuum vessel 3.
  • a partition wall 7 may be provided instead of the target gas loop 83 in the same manner as in the embodiment of FIG.
  • the target material introduction portion 87 A provided in the vacuum vessel 3 includes a cylindrical portion 92 having a ring-shaped flange portion 93.
  • the partition wall 7 arranged inside the vacuum vessel 3 is supported by the reinforcing rib 8 and joined to the collar section 93 in an airtight manner. With such a configuration, the airtightness between the target gas injection region 30 and the reaction gas injection region 31 formed between the vacuum vessel 3 and the partition 7 is maintained.
  • the target substance holding section 88 to which the target substance 91 is attached is inserted into the vacuum vessel 3 from the target substance introduction section 87A.
  • the solid target substance 91 can be easily inserted into the vacuum vessel 3 through the cylindrical portion 92 despite the presence of the partition wall 7.
  • the cylindrical portion 92 allows the solid target nuclide to enter and exit the vacuum vessel 3. This is a kind of partition wall holder. This embodiment can obtain the effects produced in the embodiment shown in FIG. Industrial applicability
  • the present invention can be applied to a radioisotope production apparatus using a fusion device. With this application, it is possible to effectively use protons generated in a vacuum vessel and to make equipment compact for the production of radioisotopes, and to produce radioisotopes in hospitals. .

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Description

明 細 書
放射性同位元素の製造方法及びその製造装置 技術分野
本発明は、 放射性同位元素の製造方法及びその製造装置に係り、 特に 陽電子断層撮像法 （ P E T ) に用いる P E T用製剤の原料である短半減 期の放射性同位元素を製造するのに好適な放射性同位元素の製造方法及 びその製造装置に関する。 背景技術
陽電子は電子の反物質で、 その電荷が電子と正反対の正の電荷を持つ 電子である。 このような陽電子が通常の電子と反応すると、 相対論によ れば両者の質量は全てエネルギーに転換され、 高工ネルギ一（0 . 5 1 1 M e V ) の二対の光子 （ γ線） を 1 8 0度の反対方向に放出する。 この 原理を応用した陽電子の消滅ァ線による医療を目的と した診断と して、 Ρ Ε Τがある。 Ρ Ε Τは、 ガン検診の有力な方法であるだけでなく 、 医 学 · 生物学の研究上においても組織内の代謝をリ アルタイムで調べるこ とができる。 このような診断は、 今後ますます発展が期待される。 PET を実施するに際して、 P E T用製剤が被験者の体内に注入される。 PE T 用製剤は、 陽電子を放射性崩壊によつて生成する放射性同位元素を含み、 これを被験者の体内の検診位置に搬送する。 P E T用製剤は、 その放射 性同位元素をある種の化合物 （例えば糖） に標識して注入するものであ る。 P E Tは、 その元素が崩壊して体内から発生する消滅 y線の信号を もとに体内の状況を正確に調べることができる。 陽電子を放出する放射 性同位元素は、 一般に半減期が短い。 その放射性同位元素と しては、 半 減期が約 2分の酸素 1 5 50 )， 半減期が約 2時間のフ ッ素 1 8 8 F ) 等がある。
P E T用製剤に用いる放射性同位体は、 例えば、 放射線科学 Vol. 3 9 ， No. 3 ， 8 6頁〜 9 3頁 （ 1 9 9 6発行） に記載されている よ う に、 加速器であるサイ ク ロ トロ ンから出射された陽子 （ P ) を該当する ターゲッ トに照射して製造される。 こ の文献は、 陽子を用いて 15 〇， 18 F , 窒素 1 3 (1 3 N ) 及び炭素 1 l ' C ) 等の製造について述べてい る。 これらの放射性同位元素を製造するためには、 M e Vレベルの加速 エネルギーを必要とするので、 サイ ク ロ 卜ロ ンはそれな り の大きな設備 となる。 ま た、 発生した陽子をターゲッ トまで導く 陽子ビーム輸送系 (電磁石も含む） が必要であ り 、 放射性同位元素製造設備と しては大型 化する。
他方、 Fusion Technology Vol. 3 4， 4 7 7頁〜 4 8 3頁（ 1 9 9 8 年 1 1 月発行） は、 核融合反応によって発生する中性子ま たは陽子を用 いて、 P E T用製剤に用いる放射性同位体を製造する こ と を記載する。 核融合反応は、 例えば、 トカマク型の核融合炉において得られる。 この トカマク型の核融合炉は非常に大型の装置である。
慣性静電閉じ込め核融合装置 （以下、 I E C Fという ） を放射性同位 体の製造に適用する こ と の提案が前述した文献、 すなわち Fusion
Technology Vol. 3 4 , 4 7 7頁〜 4 8 3頁に記載されている。 IECFは サイ ク ロ ン等の加速器、 及び トカマク型の核融合炉に比べて非常に小型 の装置である。 I E C Fは、 USP5, 818,891及び日本原子力学会 「 1998年 (第 3 6回） 春の年会 要旨集」 2 0 8頁（ 1 9 9 8年 3月 2 8 日発行） に記載されている。
I E C Fは、 直径が 3 0 cm程度の球状の真空容器、 及び真空容器内に 配置された陽極電極 （アノ ー ド） 及び陰極電極 （力 ソー ド） を有する。
I E C Fは、 サイ ク ロ ト ロ ン、 及び トカマク型の核融合炉に比べて著し く コ ンパク トである。 力 ソー ドは真空容器内の中心部に配置され、 ァノ — ドは力ソー ドを取囲んでいる。 真空容器内に反応ガス （例えば、 重水 素のガス） を入れて、 力ソー ドとアノー ドとの間に電圧を印加して中心 に静電ポテンシャルを形成させる。 そのポテンシャル内にイオンと電子 を収束させたプラズマを発生させ、 そこへ周辺から加速されるイオンを 衝突させると核融合反応が生じる。 この核融合反応で発生する陽子のェ ネルギ一は反応ガスの種類にも依るが十数 M e V程度である。 発明の開示
本発明の目的は、 装置をコ ンパク トにでき、 発生した陽子の有効利用 を図る こ とができる放射性同位元素の製造方法及びその製造装置を提供 する こ とにある。
上記目的を達成する本発明の 1 つの特徴は、 核融合装置の真空容器内 に、 放射性同位元素の原料となるターゲッ ト物質を入れ、 核融合反応に て発生した陽子をターゲッ ト物質に照射して放射性同位元素を生成し、 生成された放射性同位元素を真空容器から取出すこ とにある。
真空容器内にタ一ゲッ ト物質を入れるので、 核融合反応にて発生した 陽子をターゲッ ト物質に効率よ く 照射できる。 このため、 本発明は、 陽 子を放射性同位元素の生成のために有効に活用できる。 ま た、 真空容器 内にターゲッ 卜物質を入れる こ とによ り 、 真空容器外に陽子を導く 陽子 輸送通路及び電磁石が不要になるので、 放射性同位元素製造装置をコ ン パク ト化できる。 核融合装置は慣性静電閉 じ込め核融合装置にする こ と が望ま しい。 慣性静電閉 じ込め核融合装置を用いる こ と によ って、 放射 性同位元素製造装置は著し く コ ンパク ト化される。
上記目的を達成する他の実施態様は、 陽子を透過する部材によ って互 いに隔離されかつ核融合装置の真空容器内に形成された反応ガス領域及 び標的ガス領域のう ち、 反応ガス領域に核融合反応に必要な反応ガスを 供給し、 標的ガス領域に放射性同位元素の原料となるターゲッ ト物質で ある標的ガスを供給し、 反応ガス領域内での核反応によ って発生した陽 子を標的ガス領域内の標的ガスに照射して放射性同位元素を生成し、 生 成された放射性同位元素を前記真空容器から取出すこと にある。 本実施 態様は、 反応ガス領域及び標的ガス領域が陽子を透過する部材によ って 隔離されるので、 反応ガス領域内の反応ガスに標的ガスが混入しない。 このため、 真空容器内での核融合反応が阻害されない。
上記目的を達成する更に他の実施態様は、 核融合装置の真空容器内に ある、 第 1 放射性同位元素の原料である第 1 ターゲッ ト物質への、 真空 容器内で生じた核融合反応にて発生した陽子の照射によ って、 第 1 放射 性同位体を生成し、 生成された第 1 放射性同位元素を真空容器から取出 し、 真空容器の外側にあ り かつ第 1 ターゲッ ト物質とは種類の異なる第 2 ターゲヅ ト物質への、 核融合反応にて発生した中性子の照射によ って、 第 1 放射性同位元素とは種類の異なる第 2 の放射性同位元素を生成する ことである。 本実施態様によれば、 核融合で発生した陽子のみならず中 性子も放射性同位元素の製造に利用でき、 異なる種類の放射性同位元素 を得る ことができる。 第 2 タ一ゲッ ト物質と して リ チウム 6 を含む水溶 液を用いる こ とが望ま しい。 この水溶液に中性子を照射して生成された 放射性同位元素 （例えば1 8 F ) は水溶液からの回収が容易であ り 、 この 回収に要する時間は短い。 回収時間の短縮は、 放射性同位元素の放射能 の減衰を低減する。 更に、 好ま し く は真空容器を透過した中性子を第 2 タ一ゲッ ト物質に照射すると よい。 中性子は真空容器を透過しても強度 が低下 しないので、 第 2放射性同位元素を効率よ く 生成できる。
上記目的を達成する更に他の実施態様は、 真空容器内で核融合反応を 生じる核融合装置と、 陽子を透過する部材によ って互いに隔離されかつ 核融合装置の真空容器内に形成された反応ガス領域及び標的ガス領域と 反応ガス領域に核融合反応に必要な反応ガスを供給する反応ガス供給装 置と、 標的ガス領域に、 核融合反応で発生する陽子の照射を受けて放射 性同位元素を生成するターゲッ ト物質である標的ガスを供給する標的ガ ス供給装置と、 陽子の照射を受けて生成された前記放射性同位元素を前 記真空容器から排出させる放射性同位元素排出装置と を備えたこ とにあ る。
上記目的を達成する更に他の実施態様は、 陽子を透過する部材は、 真 空容器内に対向 して配置された陽極電極と陰極電極との間に介在しない 位置で、 真空容器内に配置されたことにある。 本実施態様によれば、 陽 子を透過する部材が陽極電極と陰極電極との間に介在しないので、 核融 合反応を維持できる。
上記目的を達成する更に他の実施態様は、 真空容器内に挿入される固 体ターゲッ ト物質を保持するタ一ゲッ 卜保持部材を備え、 タ一ゲッ ト保 持部材が真空容器に着脱可能に取り付けられたことにある。 タ一ゲッ ト 保持部材に固体ターゲッ ト物質を取り付けてこの物質を真空容器内に揷 入できるので、 他の種類の放射性同位元素を得る こ とができる。
上記目的を達成する更に他の実施態様は、 核融合によ って発生する中 性子の照射を受けて放射性同位元素を生成する他のターゲッ ト物質を収 納するターゲッ ト物質収納容器と、 この容器内に他のターゲッ ト物質を 供給するターゲッ ト物質供給装置と を備え、 核融合装置を前記ターゲッ ト物質収納容器内に配置 したこ と にある。 核融合装置の周囲に他のター ゲッ ト物質があるので、 核融合装置から放射状に放出される中性子を放 射性同位元素の製造に有効に利用できる。
上記目的を達成する更に他の実施態様は、 核融合装置を覆う保護カバ 一をターゲッ ト物質収納容器内に設置し、 ターゲッ ト物質供給装置が液 体状のターゲッ ト物質を供給する こ と にある。 核融合装置が液体状のタ ーゲッ ト物質に接触する こ と を防止できる。
陽子を透過する部材にて隔壁を構成し、 この隔壁にて真空容器の内面 を覆っ た場合には、 真空容器内面と隔壁との間に形成される標的ガス領 域の容積を大き く できる。 このため、 標的ガスの重点量が多く な リ 、 一 度に製造できる放射性同位元素の量が増大する。 陽極電極及び陰極電極 は、 隔壁の内側に配置する こ とが望ま しい。
好ま し く は、 リ チウム 6 を含む水溶液が充填されるターゲッ ト物質収 納容器内でその底部に保護カバ一を設置する こ とが望ま しい。 保護カバ —をターゲッ ト物質収納容器の底部に設置する こ と によ って、 真空容器 内に配置された陽極電極及び陰極電極に接続されたそれぞれのケーブル は、 その水溶液に接触させる こ となく 保護カバー内を通してターゲッ ト 物質収納容器の外部に導く ことができる。
真空容器内に上記隔壁を設置して更にターゲッ ト保持部材を設ける場 合には、 ターゲッ ト保持部材を取り 囲む筒状体を真空容器に設置し、 こ の筒状体に隔壁を取り付ける こ とが望ま しい。 ターゲッ ト物質を取リ付 けたターゲッ ト保持部材は隔壁によ って邪魔されな く 筒状体内を通して 真空容器内に容易に挿入できる。 ま た、 隔壁を筒状体に取り付けている ので、 筒状体も標的ガス領域と反応ガス領域を隔離するために機能して いる。 上記目的を達成する更に他の実施態様は、 核融合装置の真空容器内に 放射性同位元素の原料となるタ一ゲッ ト物質を入れ、 核融合反応にて発 生した陽子を前記ターゲッ ト物質に照射して放射性同位元素を生成し、 前記生成された放射性同位元素を前記真空容器から取出 し、 取出された 前記放射性同位元素を用いて放射性製剤を製造する こ と にある。 タ一ゲ ッ ト物質を真空容器内に入れるので、 前述したよ う に発生した陽子を放 射性同位元素の生成のために、 有効に活用できる。 このため、 生成され る放射性同位元素の量が増加し、 製造される放射性製剤の量も増加でき る。 図面の簡単な説明
第 1 図は本発明の好適な一実施例である放射性同位元素製造装置の構 成図、 第 2 図は第 1 図の I E C F付近の詳細図、 第 3 図は本発明の他の 実施例である放射性同位元素製造装置の構成図、 第 4図は第 3 図の真空 装置内における標的核種ループの具体的な配置を示す構成図、 第 5 図は 標的核種ループの断面図、 第 6 図は本発明の他の実施例である放射性同 位元素製造装置の構成図、 第 7 図は本発明の他の実施例である放射性同 位元素製造装置のターゲッ 卜物質挿入部付近の構成図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 発明者等による検討結果を反映してなされたものである。 この検討結果を詳細に説明する。
I E C Fは、 前述したよ う に、 真空容器の直径が小さ く 小型の装置で ある。 I E C Fの真空容器内での核融合反応で生じた中性子及び陽子が、 放射性同位元素の製造に使用される。 陽子をターゲッ ト物質に照射して 放射性同位元素を製造する場合は、 放射線科学 Vol. 3 9， No. 3 に 記載されている よ う に、 電磁石を有する陽子輸送通路を真空容器に接続 して、 陽子を真空容器外に導いてターゲッ ト物質に照射する。 陽子輸送 通路の設置は、 小型である I E C Fの特徴を生かすこ とができず、 放射 性同位元素製造装置が大型化して しま う 。 このため、 陽子輸送通路を用 いずに、 陽子を透過させて真空容器外に位置するターゲッ ト物質に照射 する こ とが考え られる。 しかしながら、 内部の負圧に耐えるために真空 容器の肉厚は厚く なってお り 、 中性子は真空容器を透過するが陽子は真 空容器を透過する こ とができない。
発明者等は、 この問題を解消するために、 ターゲッ ト物質を真空容器 内に入れればよいとの着想をするに至っ た。 ターゲッ ト物質を真空容器 内に入れる こ と によ って、 陽子輸送通路を設けずとも発生した陽子を放 射性同位元素 （例えば、 11 C， 13 N , 150， 99 T c ) の製造のために有 効に活用できる。 ターゲッ ト物質は、 陽子ま たは中性子の照射を受けて、 放射性同位元素を製造するための原料である。 ターゲッ ト物質は、 放射 性同位元素を製造するための標的核種を含んでいる。 例えば、 後述の ( 1 ) 式の反応においては窒素 1 5 5 N ) が標的核種である。 ま た、 後述の18 F eの製造に用い られる L i O H水溶液も、 タ一ゲッ ト物質で ある。 L i O H水溶液は、 標的核種と して リ チウム 6 (6 L i ) 、 及び酸 素 1 6 (: 60 ) を含んでいる。 上記の着想を反映した実施例を以下に述 ベる。
本発明の好適な一実施例である放射性同位元素の製造方法が適用され る放射性同位元素製造装置の構成を、 第 1 図及び第 2図を用いて説明す る。
本実施例の放射性同位元素製造装置 1 は、 中性子源である I E C F 2 及び反応タ ンク 4 0等を有する。 I E C F 2は、 反応タ ンク 4 0内で こ の底部に設置された保護カバー 4 2 内に設置される。 保護カバ一 4 2 は、 I E C F 2 を覆っている。 保護カバ一 4 2の天井部は、 開閉可能な蓋 4 3 となっている。 後述の （ 2 ) 及び （ 3 ) 式の反応で生成された1 8 F を含む弗化水素及びこれが水に溶けた弗酸は、 腐食性の強い物質である。 このため、 反応タ ンク 4 0は腐食性に優れた材料（例えばニ ッケル合金） で作られる。 ま たは、 通常の金属で構成された反応タ ンクの内面を耐食 性の樹脂で覆っても よい。 これによ り 、 反応タ ンク 4 0の寿命が延びる。 中性子の利用効率増加のために、 中性子反射材 （例えば、 黒鉛ま たはべ リ リ ウム） 4 1 が、 反応タ ンク 4 0の内面に内張り される。 開閉可能な ハッチ 5 0が、 蓋 4 3の真上で反応タ ンク 4 0の天井に設けられる。 反 応タ ンク 4 0内に反応液計測器 4 5及び雰囲気計測器 4 8が配置され、 これらの計測器は反応タ ンク 4 0の天井に設置された計測器駆動装置
4 9 に取り付けられる。 反応液計測器 4 5は、 反応タ ンク 4 0内に充填 された L i 0 H水溶液 7 3 中の リ チゥム濃度等の化学成分を計測する成 分分析器 4 7及び L i O H水溶液 7 3 中の中性子束を計測する中性子検 出器 4 6 を備える。
バルブ 5 5 を有する反応液供給管 5 3が、 反応タ ンク 4 0の上端部か ら反応タ ンク 4 0内に挿入されている。 反応液供給管 5 3は、 反応液容 器 5 1 に接続される。 反応液供給ポンプ 5 4及び流量制御弁 5 6が、 バ ルブ 5 5の上流側で反応液供給管 5 3 に設けられる。 リ チウムタ ンク
5 7が配管 5 8 によ り反応液容器 5 1 に連絡される。 流量制御弁 5 9力、' 配管 5 8 に設けられる。 バルブ 6 4及び流量制御弁 6 5 を有する排水管
6 3が、 反応タ ンク 4 0と排水タ ンク 5 2 を接続する。 反応液容器 5 1 と排水タ ンク 5 2は、 配管 6 0で接続される。 ポンプ 6 1及びバルブ 6 2 が配管 6 0 に接続される。 バルブ 7 2 を備えた液体回収配管 7 1 が 反応タ ンク 4 0 の底部に設け られた回収口 7 0 に接続される。 反応タ ン ク 4 0 の天井に設けられた排気口 6 7 は、 気体回収配管 6 6 に連絡され る。 バルブ 6 9及びフ ァ ン 6 8 が気体回収配管 6 6 に設けられる。 気体 回収配管 6 6及び液体回収配管 7 1 は回収精製装置 7 5 に連絡される。
I E C F 2付近の構造を以下に詳細に説明する。 I E C F 2 は、 球形 の真空容器 3 ， 真空容器 3 内に配置された陰極電極 （以下、 力ソー ドと いう ） 5及びメ ッ シュ状の陽極電極 （以下、 アノー ドという ） 4 を有す る。 真空容器は円筒状でも よい。 真空容器 3 は、 反応タ ンク 4 0 の底部 に設置された架台 1 3上に設けられる。 保護カバー 4 2 及び真空容器 3 は、 発生する中性子による放射化を低減するために、 低放射化アルミ合 金及びシ リ コ ンカーバイ ド等のセラ ミ ッ ク材で構成する こ とが望ま しい < アノー ド 4は、 真空容器 3 の中心部に配置された力ソー ド 5 を取り 囲 む。 アノー ド 4 に接続されたケーブル 9 、 及び力ソー ド 5 に接続された ケーブル 1 0 が、 それぞれ電源装置 1 1 に接続される。 力 ソー ド 5 は、 耐熱性及び導電性を備えた材料 （タ ングステン， タ ンタルま たは炭素） で構成される。 力ソー ド 5 は、 ワイヤ状の材料を丸めて、 中心部に収束 される荷電粒子から見て開口度合いの大きな籠状に構成される。 ァノ一 ド 4も、 同様な材料で構成される。 炭素を用いるとアノ ー ド 4及びカソ — ド 5 の放射化を低減でき、 これらの交換作業が容易になる。 アノー ド 4及び力ソー ド 5 は、 I E C F 2 の運転によ って消耗するので、 交換が 可能な構成にする。 アノー ド 4及び力ソー ド 5 にはケーブル 9及び 1 0 によ り数十 k Vから百 k Vの電圧がかけられる。 これらの電極は、 耐熱 性を要求されるために、 例えば、 タ ングステン， タ ンタル、 あるいは力 一ボン電極等で構成される。 真空容器 3 は、 配線 1 2 で接地されており 通常の場合は電位を 0 に保っている。
真空容器 3 内でその内面近く に、 真空容器 3 と同心状に配置された隔 壁 7 が存在する。 隔壁 7 は、 陽子が透過し易 く 、 陽子を放射性同位元素 の生成に有効に利用できる よ う に、 薄く て丈夫な材料 （例えば、 アルミ ニゥム箔， チタ ン薄膜ま たは有機系の樹脂膜） で構成される。 固体内で の陽子の飛程は短いので、 隔壁 7 の厚みは、 隔壁 7 を構成する材料内で の陽子の飛程よ り も薄く する。 例えば、 D— 3 H e 反応で発生する陽子 ( 1 5 M e V ) のアルミ ニウム内での飛程は 1 . 3 mm 程度と短いので、 隔壁 7 をアルミ ニウム箔で構成する場合には、 アルミ ニウム箔の厚みを 1 . 3 mm よ り も薄く して陽子が隔壁 7 を透過し易 く する （本実施例は厚 み 0 . 5 mm のアルミ ニウム箔を使用） 。 隔壁 7 は、 真空容器 3 の内面に 設置された補強リ ブ 8 に取り付けられる。 アノー ド 4及び力ソー ド 5 は、 隔壁 7 の内側の空間 3 1 に配置される。
電源装置 1 1 ， 真空ポンプである排気ポンプ 2 4 を含むガス排気装置， 反応ガス供給装置及び標的ガス供給装置は、 反応タ ンク 4 0 の下方に配 置された機械設備室 4 4内に設置される。 ガス排気装置は、 排気管 2 3 ， 排気ポンプ 2 4及び排気ガス処理装置 2 5 を含む。 排気ポンプ 2 4及び バルブ 2 6 が設けられた排気管 2 3 は、 真空容器 3 内の反応ガス注入領 域 3 1 と排気ガス処理装置 2 5 と を連絡する。 反応ガス供給装置は、 反 応ガス供給管 1 5 ， 1 7 ， 1 9 ， 混合タ ンク 1 8及び反応ガス貯蔵容器 1 A , 1 4 B を有する。 反応ガス貯蔵容器 1 4 Aはバルブ 1 6 Aを有 する反応ガス供給管 1 5 によ り混合タ ンク 1 8 に連絡される。 反応ガス 貯蔵容器 1 4 Bはバルブ 1 6 B を有する反応ガス供給管 1 7 によ り混合 タ ンク 1 8 に連絡される。 混合タ ンク 1 8 は、 反応ガス供給管 1 9 によ つて、 反応ガス注入領域 3 1 に開口する注入口 2 0 に連絡される。 ノ ル ブ 2 1 が反応ガス供給管 1 9 に設け られる。 標的ガス供給装置は、 バル ブ 2 9 を有する標的ガス供給管 2 8、 及び標的ガス供給管 2 8 に接続さ れた標的ガス貯蔵容器 2 7 を備える。
真空容器 3 と隔壁 7 との間に、 標的ガス注入領域 3 0が形成される。 標的ガス注入領域 3 0は隔壁 7 によ って反応ガス注入領域 3 1 から隔離 される。 標的ガス注入領域 3 0は、 反応ガス注入領域 3 1 を取囲むよ う に配置される。 同位元素排出管 3 2力^ 標的ガス注入領域 3 0と回収精 製装置 7 5 Aを連絡する。 回収ポンプ 3 3及びバルブ 3 4が同位元素排 出管 3 2 に設けられる。
放射性同位元素製造装置 1 を用いた放射性同位元素の製造を、 以下に 述べる。 放射性同位元素製造装置 1 は、 I E C F 2の真空容器 3内で発 生した陽子を真空容器 3 内でターゲッ ト物質である標的ガスに照射する こ とによ って放射性同位元素 （具体的には酸素 1 5 (1 50) ) を生成し、 I E C F 2の真空容器 3内で発生した中性子を真空容器 3外にあるター ゲッ ト物質である L i O H水溶液 7 3 に照射する こ と によ って種類の異 なる放射性同位元素 （具体的にはフ ッ素 1 8 F (1 8 F) ) を生成する。
L i 化合物 （例えば、 水酸化リ チウム（ L i O H) ) を溶解させた反応 液である L i 化合物水溶液が、 反応液容器 5 1 に充填されている。 本実 施例では、 L i 化合物水溶液と して L i 0 H水溶液 7 3 を用いる。 L i は天然で約 7 %の 6 L i を含んでお り 、 L i 0 H水溶液 7 3も 6 L i を 含む。 L i 0 H水溶液 7 3中の水は、 自然界にふんだんに存在する軽水 ( H20)である。 この軽水は、 H2 1 80よ り も H2 160を多量に含んでい る。 軽水の替リ に天然には存在量の少ない重水（ D 20 ) を用いても よい。 重水を用いる こ と によ って、 反応液に吸収される中性子量を低下できる。
L i 化合物と して濃縮によ り 6 L i の存在比を大き く した化合物を用い た場合には、 （ 2 ) 式の反応率を更に上昇させる こ とができ、 よ り 多 く の 3 Hが得られる。 ま た、 L i 化合物と しては、 中性子がその化合物に 含まれている他の元素と反応して余計な反応を起こ さない L i O H等の 化合物を用いる こ とが望ま しい。
I E C F 2 を運転する前に、 まず、 バルブ 5 5 を開いて反応液供給ポ ンプ 5 4 を駆動する。 所定濃度の L i O Hを含み、 反応液である L i 0H水 溶液 7 3 が、 反応液容器 5 1 から反応液供給管 5 3 を介して反応タ ンク 4 0 内に導かれる。 反応タ ンク 4 0 に設けられた液位計 7 8 は反応タ ン ク 4 0 内の L i 0 H水溶液 7 3 の液位を計測する。 制御器 7 7 は、 液位 計 7 8 で測定された液位に基づいて流量制御弁 5 6 の開度を制御する。 L i O H水溶液 7 3 は、 設定液位まで反応タ ンク 4 0 内に充填される。 その後、 電源装置 1 1 からアノ ー ド 4及び力ソー ド 5 に電圧を印加す る前に、 バルブ 2 6 を開き排気ポンプ 2 4 を駆動して真空容器 3 3 内の 反応ガス注入領域 3 1 内のガスを排気管 2 3 よ り排気し、 反応ガス注入 領域 3 1 内の圧力を負圧に保持する。 反応ガス注入領域 3 1 内の圧力は、 後述の反応ガスを供給した状態で、 約 1 0— 3〜 1 0— 2 To rrの範囲内の反 応ガス設定圧力に保持される。
重水素 （ D ) が反応ガス貯蔵容器 1 4 Aに貯蔵され、 ヘリ ウム 3 ( 3 H e ) が反応ガス貯蔵容器 1 4 B に貯蔵されている。 反応ガスであ る重水素及びヘリ ウム 3 力 、 バルブ 1 6 A及び 1 6 B を開く こ と によつ て混合タ ンク 1 8 に導かれ、 所定の比率で混合される。 重水素及びヘリ ゥム 3 の混合ガスはバルブ 2 1 を開く こ と によ り反応ガス供給管 1 9 を 通して反応ガス注入領域 3 1 内に供給される。 反応ガスと しては ト リ チ ゥムを用いる こともできる。 I E C F 2 の核反応で発生する中性子のェ ネルギ一は、 これらの反応ガスの組合せによ って決ま る。 標的ガス貯蔵容器 2 7は、 150を生成するためのターゲッ ト物質であ る標的ガスを貯蔵する。 標的ガスは 9 9. 6 %の標的核種である1 5 N、 及び 0.4 %の 02 を含む。 バルブ 2 9が開けられて、 標的ガス貯蔵容器
2 7内の1 5 Nが標的ガス注入領域 3 0内に供給される。 圧力計 7 9で計 測された標的ガス注入領域 3 0内の圧力が制御器 8 0 に伝え られる。 制 御器 8 0は、 この圧力が第 1 設定圧力に達したと きバルブ 2 9 を閉じる。 バルブ 3 4は閉 じている。 第 1 設定圧力は、 反応ガス設定圧力よ り も高 く 、 標的ガス注入領域 3 0 と反応ガス注入領域 3 1 との圧力差によ り 、 補強リ ブ 8で支持される隔壁 7が破損しないよ う に設定される。
数十 k Vから 1 0 0 k V程度の電圧がアノー ド 4及び力ソー ド 5に印 加される。 中心に位置する力 ソー ド 5 には、 イオン及び電子のプラズマ が収束された静電ポテンシャルが形成される。 そこに向かって周辺から イオンが加速して衝突し、 核融合反応が起きる。 この核融合によって陽 子及び中性子が発生する。 反応ガスと して重水素及びヘリ ゥム 3 を用い た場合には、 1 5 M e Vの陽子及び 3. 6 M e V の α粒子が主に発生す る。 ま た、 副反応と して重水素同士の反応で、 31^ 6 ¥の陽子及び2.5 M e Vの中性子も発生する。
上記の核融合反応で生じた陽子を利用 した、 I E C F 2の真空容器 3 内での放射性同位元素の製造について、 説明する。 標的ガス注入領域
3 0内に充填された1 5 Nへの陽子の照射によって、 （ 1 ) 式の反応によ り 150及び中性子 nが生成される。 ） 50の半減期は約 2分である。
p + 16 N → 150 + n … （ 1 )
15 Nから新たに生成される 150と、 生成された150の消滅との兼合いで、 生成された 150の量がある時間経過すると飽和する。 バルブ 2 9 を閉じ てから 1 50の量が飽和する ま でに要する時間 （飽和設定時間） が経過し たと き、 制御器 8 0 はバルブ 3 4 を開く と共に回収ポンプ 3 3 を駆動す る。 1 5 0を含むガス（未反応の1 5 Nも若干含まれる）は、 標的ガス注入領 域 3 0 から吸引 され、 同位元素排出管 3 2 を通って回収精製装置 7 5 A に送られる。 回収精製装置 7 5 Aは、 そのガスから 1 5 0を分離し、 不純 物を除去して 1 5 〇の濃度を向上させる。 この 1 5 0は、 放射性製剤の原料 と して製剤ライ ン 7 6 B によって製剤製造装置 3 5 に送られる。 製剤製 造装置 3 5 の第 1 製造装置 3 6 において、 1 5 0が糖に標識して注入され、 放射性製剤が製造される。
この吸引によ り標的ガス注入領域 3 0 内の圧力が反応ガス設定圧力よ り も低い第 2 設定圧力に達したと き、 制御器 8 0 は、 バルブ 3 4 を閉 じ ると共に回収ポンプ 3 3 を停止し、 バルブ 2 9 を開く 。 標識ガス貯蔵容 器 2 7 内の1 5 Nは、 第 1 設定圧力になる まで標的ガス注入領域 3 0 内に 再び供給される。 標的ガス注入領域 3 0 内への1 5 Nの供給、 及び標的ガ ス注入領域 3 0 からの 1 5 0 を含むガスの排出が繰り返される。
真空容器 3 に設けられた測定装置 6 は、 反応ガス注入領域 3 1 内の反 応ガスの圧力， 温度及び中性子束等を計測する。 制御器 7 7 は、 測定装 置 6 で計測された中性子束を入力 し、 これを用いて電源装置 1 1 を制御 してアノー ド 4及び力ソー ド 5 に印加する電圧を調節する。 測定された 中性子束がその設定値よ り も低いと きにはそれらに印加する電圧を増加 する。 真空容器 3 内の圧力， ガス成分及び温度等は、 真空容器 3 に設置 された測定装置 6 によ って計測される。 制御器 7 7 は、 測定装置 6 で測 定された圧力を用いて排気ポンプ 2 4の回転数を制御し、 反応ガス注入 領域 3 1 内の圧力を設定圧力に調節する。 ま た、 制御器 7 7 は、 測定装 置 6 で計測 したガス成分に基づいて、 反応ガス供給管 1 9 に設けられた バルブ 2 1 の開度を制御し、 反応ガス注入領域 3 1 内への反応ガスの供 給量を制御する。
次に、 真空容器 3 内で発生した中性子を用いた、 真空容器 3外での 18 Fの生成について、 説明する。
真空容器 3内で発生した中性子は、 真空容器 3及ぴ保護カバー 4 2 を 透過して L i O H水溶液 7 3内に達する。 この中性子は、 L i O H水溶 液 7 3 に含まれる水によ って減速されて熱中性子になる。 熱中性子は、 L i O H水溶液 7 3 に含まれる 6 L i と （ 2 ) 式に基づく 発熱反応を生 n + s L i → 4 H e + 3 H "' ( 2 ) じ、 約 2. 7 M e V のエネルギーの 3 Hを放出する。 熱中性子のェネル ギー領域では、 中性子と 6 L i の核反応の反応確率 （反応断面積） が非 常に大きい。 生成した 3 Hは （ 3 ) 式に基づいて L i O H水溶液 7 3中
3 H +160 → n +1 8 F - ( 3 ) の水の分子に含まれる1 60と反応する。 この反応によ リ 18 Fが生成され る。 （ 3 ) 式の反応で発生した中性子も、 （ 2 ) 式の反応に使用され、 結果的に1 8 Fを新たに生成させる。 （ 2 ) 式の反応の起こ り 易さ を示す 反応断面積は、 0.0 2 5 M e V 以下のエネルギーを有する熱中性子に 対して非常に大き く 約 9 4 0バーン （ 1バ一ン = 1 0—24(：1112 ) もある。 ( 2 )式の反応は発熱反応であ り 、 発生する 3 Hは約 2. 7 M e V のエネ ルギ一を有する。 この 3 Hを利用 した（ 3)式の反応は、 3 Hのエネルギ 一が 3 M e V程度で反応断面積が 0 , 5 バーン程度であ り 、 閾値エネル ギ一がない反応である。
生成された1 8 Fはイオン （18 F— ) と して L i O H水溶液 7 3内に残 るか、 ま たは弗化水素 （ H13 F ) と して反応タ ンク 4 0内で L i O H水 溶液 7 3の液面よ り上方に形成される空間 7 4に流出する。 18 Fの一部 はリ チウムと反応して弗化リ チウム （ L i 18 F ) と して反応タ ンク 4 0 の底部に沈殿する。
反応液計測器 4 5は、 計測器駆動装置 4 9 によ って反応タ ンク 4 0の 高さ方向に移動される。 このため、 成分分析器 4 7は、 L i O H水溶液 7 3 内の任意の高さで リ チウム濃度等の化学成分を計測する。 中性子検 出器 4 6も、 その任意の高さで L i O H水溶液 7 3中の中性子束を計測 する。 雰囲気計測器 4 8は、 空間 7 4内における反応生成ガス、 例えば 18 F及びその化合物、 3 H等の濃度を主に計測する。 各計測器の測定値 は制御器 7 7 に伝え られる。
制御器 7 7 は、 雰囲気計測器 4 8で計測された、 空間 7 内の弗化水 素の濃度が設定値に達したと き、 バルブ 6 9 を開きフ ァ ン 6 8 を駆動す る。 空間 7 4内の H18 Fは、 気体回収配管 6 6 を通って回収精製装置 7 5 に供給される。 制御器 7 7は、 成分分析器 4 7で計測された弗素濃 度が設定値に達したとき、 バルブ 7 2 を開き、 液体回収配管 7 1 に設け られた排出ポンプ A (図示せず） を駆動する。 排出ポンプ Aの駆動によ り 、 反応タ ンク 4 0内の1 8 F 及び L i 18 Fを含む L i O H水溶液 7 3 が、 液体回収配管 7 1 を通って回収精製装置 7 5 に導かれる。 回収精製 装置 7 5内では L i O H水溶液 7 3から L i 18 Fがフ ィルタ （図示せず） によ つて分離される。 分離された L i 18 Fは硫酸で溶解してイオン化さ れ、 水酸化ナ ト リ ウム等を用いて酸を中和する。 一方、 回収精製装置 7 5内に導かれた1118 ?は、 水素透過膜を用いて 3 Hと分離された後、 水に溶解される。 H 18 Fを溶解して1 8 F を含む水、 及び水酸化ナ ト リ ゥムで中和されて1 8 F— を含む溶液は、 回収精製装置 7 5内で L i 18 F を分離した、 I 8 F— を含む L i O H水溶液に混合される。 このし i O H 水溶液に含まれている1 8 F は、 回収精製装置 7 5内に設けられたィォ ン交換膜 （図示せず） を用いて分離される。 18 F が分離され S L i を 含む L i O H水溶液は、 ポンプ 1 0 4の駆動によ り 回収精製装置 7 5 か ら反応液戻り配管 1 0 1 を通して反応タ ンク 4 0 に戻される。 バルブ 1 0 3 は開いている。 分離された1 8 F— は弗化物と して取り 出され、 不 純物を取り 除いた後、 この弗化物は、 製剤ライ ン 7 6 によ り 、 製剤製造 装置 3 5 に送られる。 製剤製造装置 3 5 の第 2 製造装置 3 7 では、 回収 された弗化物を用いて放射性製剤 （1 8 Fで標識したある種の糖） を製造 する。 回収精製装置 7 5 は換言すれば1 8 Fの不純物除去装置である。 回 収精製装置 7 5 Aも1 5 0の不純物除去装置である。
制御器 7 7 は、 反応タ ンク 4 0 内の L i O H水溶液 7 3 の液位が変化 した場合で液位計 7 8 の計測値が液位設定値よ リ も低いと きに、 流量制 御弁 5 6 の開度を増加させる。 逆に、 その計測値が液位設定値よ リ も高 いと きには、 制御器 7 7 は流量制御弁 6 5 の開度を増加させ、 排水タ ン ク 5 2 に排出する L i O H水溶液 7 3 の量を増加する。 これによ り 、 反 応タ ンク 4 0 内の L i O H水溶液 7 3 の液位が設定液位に保持される。 排水タ ンク 5 2 内の L i 0 H水溶液 7 3 は、 ポンプ 6 1 の駆動によ り配 管 6 0 を通って反応液容器 5 1 に供給される。
6 L i が （ 2 ) 式の反応に基づいた 3 Hの生成によ って消費されるの で、 L i 0 H水溶液 7 3 の L i 0 H濃度が低下し、 1 8 Fの生成量が減少 する。 これは、 制御器 7 7 の作用によ り解消できる。 すなわち、 制御器 7 7 は、 成分分析器 4 7 の出力である L i O H濃度測定値が L i O H濃 度設定値よ り も低いと きに、 流量制御弁 5 9 の開度を増加させる。 L i 0H がリ チウムタ ンク 5 7 から配管 5 8 を介して反応液容器 5 1 内に供給さ れ、 反応容器 5 1 内の L i O H水溶液 7 3 の L i O H濃度が増加する。 撹拌機 （図示せず） によって反応液容器 5 1 内の L i O H水溶液 7 3が 撹拌され、 L i 0 H濃度が均一化される。 L i 0 H濃度が増加 した L i OH 水溶液 7 3は、 反応タ ンク 4 0内に供給される。 流量制御弁 5 9の開度 調節は、 反応タ ンク 4 0内の L i O H水溶液 7 3の L i O H濃度が設定 濃度に達するまで行われる。
本実施例は、 反応ガスと して重水素及びヘリ ゥム 3 を用いて D— 3 He 反応を利用 したが、 重水素同士の D— D反応（ 3. 0 M e V陽子） を利用 しても よい。 D— D反応は陽子と同等数の中性子（ 2. 4 5 M e V ) を発 生する。
I E C F 2の保守点検時には、 バルブ 5 5 を全閉に して放射性同位元 素製造装置の運転を停止し、 その後に流量制御弁 6 5の開度を増加させ る。 反応タ ンク 4 0内の L i O H水溶液 7 3は、 その液位が少なく とも 保護カバー 4 2の上端よ リ も低く なるまで、 排水管 6 3 によ り排水タ ン ク 5 2に排出される。 その液位が真空容器 3の上端の位置まで低下した と きにバルブ 6 4を閉 じる。 密封されていたハッチ 5 0 を開け、 更に蓋 4 3が保護カバー 4 2から取外される。 I E C F 2 に接続されているケ 一ブル及び配管が I E C F 2から外される。 架台 1 3から取り外された I E C F 2は、 反応タ ンク 4 0の外へ取出されて保守点検される。 保守 点検後、 I E C F 2 は架台 1 3上に設置され、 蓋 4 3が保護カバ一 4 2 に取り付けられる。 更に、 ハッチ 5 0が、 反応タ ンク 4 0 に設置される。 排水タ ンク 5 2 に排出された L i 0 H水溶液 7 3は、 反応液容器 5 1 内 でし i O H濃度が調節された後に、 反応液供給管 5 3 を通して反応タ ン ク 4 0に供給される。
開閉可能なハッチ 5 0及び蓋 4 3が設けられているので、 I E C F 2 の保守点検が反応タ ンク 4 0の外部で容易に行える。 蓋 4 3の真上にハ ツチ 5 0が位置するので、 これら を取り外した後、 I E C F 2 を吊 り上 げるだけで簡単に反応タ ンク 4 0外に取出すこ とができる。 保護カバ一 4 2の設置は、 I E C F 2 と L i O H水溶液 7 3 との接触を防止すると 共に、 L i O H水溶液 7 3 の機械設備室 4 4への流入を防止する。 更に、 保護カバー 4 2の設置は、 前述したよ う に保守点検時において反応タ ン ク 4 0内の L i O H水溶液 7 3 を全部排出させる こ とな く 、 I E C F 2 を反応タ ンク 4 0外に取出せる。 これは、 I E C F 2の保守点検時間の 短縮に貢献できる。 ま た、 その保守点検後に設定液位まで反応タ ンク 4 0内に L i O H水溶液 7 3 を充填する時間を短縮でき、 I E C F 2の 運転を早く 再開できる。
本実施例は、 陽子を照射する標的ガスを真空容器 3内に供給するので、 真空容器 3内で陽子を標的ガスに含まれる気体の標的核種 （I 5 N ) に照 射できる。 標的核種に照射される陽子は、 真空容器を透過するのに比べ て減衰度合いが著し く 小さ く なるので、 標的核種に効率良く 照射できる。 従って、 本実施例は、 核融合反応で発生した陽子を有効に活用でき、 標 的核種の放射性同位元素への変換を効率良く 行う ことができる。 ま た、 真空容器内で発生した陽子を真空容器に連絡された陽子輸送通路を通し て真空容器外に導く 必要がないので、 本実施例は、 その陽子輸送通路、 及び陽子輸送路に必要な電磁石を備えていない。 このため、 本実施例は、 単純な設備で、 発生した陽子を有効に活用できる。
本実施例は、 隔壁 7で互いに隔離された標的ガス注入領域 3 0 に標的 ガスを、 反応ガス注入領域 3 1 に反応ガスをそれぞれ供給するので、 反 応ガスに標的ガスが混入しない。 このため、 反応ガスを用いた核融合反 応が標的ガスの混入によ リ 阻害される こ と を防止できる。 本実施例は、 隔壁 7がアノー ド 4よ り も外側に位置している、 すなわち隔壁 7がァノ ー ド 4と力ソー ド 5の間に配置されていないので、 真空容器 3内での核 融合反応を阻害する ことはない。 隔壁 7がアノ ー ド 4と力ソー ド 5の間 に配置された場合には、 アノー ド 4と力ソー ド 5 との間でのイオンの流 れが遮られるので、 核融合反応は生じない。
発生した陽子は力 ソー ド 5付近から周囲に向かって放射状に放出され る。 本実施例は、 標的ガス注入領域 3 0が真空容器 3の内面全体を覆う よ う に形成されているので、 発生した陽子はほとんど標的ガス注入領域 3 0内に達する。 このため、 陽子は、 標的ガス注入領域 3 0内の標的核 種に有効に照射できる。 ま た、 真空容器 3 と隔壁 7 との間に標的ガス注 入領域 3 0 を形成しているので、 後述の実施例のよ う に標的ガスループ を用いた場合に比べて標的ガス注入領域 3 0の容積を大き く する ことが できる。 このため、 標的ガス注入領域 3 0内に多量の標的核種を注入で き、 I E C F 2の一回の運転で多量の放射性同位元素を得る こ とができ る。
本実施例は、 真空容器内で気体の標的核種を含む標的ガスに陽子を照 射して放射性同位元素を製造でき、 真空容器の外側で他のターゲッ ト物 質である L i O H水溶液 7 3 に中性子を照射して種類の異なる放射性同 位元素を製造できる。 I E C F 2で生じる種類の異なる放射線を放射性 同位元素の製造に有効に活用でき、 I E C F 2で使用される電気工ネル ギ一の利用効率が増大する。 ま た、 本実施例は、 標的ガス注入領域 3 0 からガス状の放射性同位元素を含むガスを排出 し、 回収精製装置 7 5 A でそのガスから、 生成された放射性同位元素以外の不純物を除去するの で、 放射性同位元素の放射能強度を低下させずに短時間に放射性同位元 素を放射性製剤製造装置 3 7 に供給する こ とができる。 このため、 製造 される放射性製剤の量が多く なる。
前述の Fusion Technology Vol. 3 4， 4 7 7頁〜 4 8 3頁（ 1 9 9 8 年 1 1 月発行） の第 3図には、 （ 2 ) 及び （ 3 ) 式の反応を用いた18 F の製造方法が記載されている。 この製造方法は、 核融合炉 （例えば、 ト カマク型の核融合炉） のブラ ンケッ ト内における ト リ チウムを増殖させ る方法を適用 したものである。 熱中性子が炭酸リ チウム （ L i 2 C 03 ) の結晶内の リ チウム 6 (6 L i ) に吸収されて ト リ チウム （3 H ) が発生 する。 この 3 Hが炭酸リ チウム内に存在する1 s Oに当た り 1 8 Fを生成す る。 熱中性子は、 核融合炉で発生した中性子 （ n ) を減速材にて減速す る必要がある。 しかしながら、 上記の Fusion Technology に記載された 18 Fの製造方法では、 製造された1 8 Fは固体である炭酸リ チウムの結晶 内に溜ま る。 従って、 その結晶から1 8 Fを回収するには、 厚い放射線遮 蔽体にて取り 囲まれている製造装置内から炭酸リ チウムを取り 出 して、 この炭酸リ チウムを粉砕， 加熱 して1 8 Fを回収するといつ た複雑な処理 が必要となる。 これでは、 18 Fの回収に長時間を要し、 18 Fの放射能の 減衰が大き く なる。
これに対して、 本実施例は、 生成された18 Fの回収に要する時間が極 めて短く なる。 すなわち、 18 F 及び L i 18 Fが L i 0 H水溶液 7 3内 に存在するので、 L i O H水溶液 7 3 を回収精製装置 7 5 に供給するだ けで、 放射性物質である1 8 F— 及び L i 18 Fを反応部である反応タ ンク 4 0から回収精製装置 7 5に簡単に しかも短い時間で搬送できる。 気体 の H18 Fも簡単にかつ短い時間で反応タ ンク 4 0から回収精製装置 7 5 に供給できる。 Fusion Technology のよ う に、 固体である炭酸リ チウム 内に1 8 Fを精製する場合に比べて、 18 Fを含む物質を反応部から取り 出 して回収精製装置までの搬送が著し く 簡単にな り 、 しかもその搬送に要 する時間を短縮できる。 このため、 生成された1 8 Fの放射能強度の減衰 度合いが低減される。 特に、 L i 0 H水溶液 7 3からの1 8 F の回収、 及び H 18 Fからの1 8 Fの回収作業は、 前述のよう に1 8 Fが固体結晶内に 含まれている場合に比べてよ り短い時間で行える。 従って、 回収された 18 Fの放射能強度は、 Fusion Technology 記載の方法に比べて非常に大 きい。 回収された1 8 Fの放射能強度が大きいこ とは、 （ 2 ) 及び （ 3 ) 式の反応で生成された1 8 Fの量が Fusion Technology 記載の方法と同 じ 量である場合でも、 1 8 Fで指標した放射性薬剤の生産量を増加できる。 ま た、 本実施例は、 天然に多量に存在する1 60を用いるので、 18 Fの製 造が容易である。
本実施例は、 6 L i を含む水を使用 しているので、 更に以下に示す新 たな効果を得る ことができる。 第 1 に、 減速材である水に 6 L i を溶か すことによ って 6 L i の周 り に水が存在するので、 中性子は必ず水によ つて減速されて 6 L i に到達する。 このため、 （ 2 ) 式の反応が効率よ く 行われて 3 Hが多量に発生する。 第 2 には、 水が多量に1 60を含んで お り 、 この 160が （ 2 ) 式の反応で発生した 3 Hの近く に存在する こと である。 このため、 18 Fの生成効率が飛躍的に向上する。 第 3 には、 ( 3 )式の反応で発生した中性子を1 8 Fの生成に利用する こ とができ、 I 8 Fの生成量を増加できる。 すなわち、 その中性子は、 水にて減速され た後に水中の160と（ 3 )式の反応を起こ して1 8 Fを生成する。 第 4には、 L i O H水溶液 7 3が I E C F 2の周囲に存在するので、 I E C F 2で 発生し放射状に放出される中性子を1 8 Fの生成に有効に活用できる。 す なわち、 中性子の利用効率が高く なる。
反応タ ンク 4 0は、 図示されていないが放射線遮蔽体で取り 囲まれて いる。 本実施例は、 L i O H水溶液 7 3力 E C F 2 を覆う よ う に配置 されているので、 L i O H水溶液 7 3 に含まれている水が放射線遮蔽体 と しての機能を有する。 このため、 反応タ ンク 4 0 を取り 囲んでいる放 射線遮蔽体の厚みを薄く できる。 本実施例は、 保護カバ一 4 2 の設置によ って、 I E C F 2の真空容器 3、 及び電源装置 4 4等の機器の腐食を防止でき、 かつ電源装置 4 4の ショー ト を防止できる。
本実施例の放射性同位元素製造装置は I E C F 2 を用いてコ ンパク ト に構成できるので、 放射性薬剤を必要とする施設 （例えば病院） に設置 する ことができる。 このため、 遠方にある放射性同位元素製造装置から 放射性薬剤を用いる施設までの間の運搬中における放射性同位元素の放 射能強度の減衰を、 心配する必要はない。 ま た、 本実施例の放射性同位 元素製造装置を自動車等の運搬車両に乗せて放射性薬剤を必要とする施 設まで、 放射性同位元素製造装置を運搬して、 その施設の近く で放射性 同位元素、 及びその元素を指標とする放射性薬剤を製造する ことが可能 になる。
本実施例は、 回収精製装置 7 5から反応液戻り管 1 0 1 で L i O H水 溶液 7 3 を反応タ ンク 4 0 に戻しているので、 L i O H水溶液 7 3 を再 利用でき、 廃液の発生が抑制できる。
本実施例は、 重水素及びヘリ ウム 3 による D— 3 H e反応の替リ に、 重水素同士の D— D反応（ 3. 0 M e V陽子） を利用 しても よい。 D— D 反応は、 陽子と同等数の中性子（ 2. 4 5 M e V ) を発生する。
反応ガス、 及び標的核種を代える こと によ って、 第 1表の生成核種の 欄に示すよ う な種々の放射性同位元素を生成する こ とができる。 例えば、 第 1表
Figure imgf000027_0001
標的ガス注入領域 3 0 に、 14 Nを含む標的ガスを供給する こ とによ って C を、 160を含む標的ガスを供給する こ とによ って13 Nを、 180を含 む標的ガスを供給する こ と によ って18 Fをそれぞれ生成できる。 14 N， 160及び 180は気体である。 14 Nを標的核種にする場合は、 空気から窒 素を分離して使用する。 この分離された窒素が、 標的ガスであ り 、 99.6 %の1 4 Nと、 0.4 %の1 5 Nを含んでいる。 160 を標的核種にする場合 は、 空気から酸素を分離して使用する。 この分離された酸素が、 標的ガ スであ り 、 9 9. 8 %の1 60と、 0. 2 %の 180を含んでいる。 1 5 N及び 180を標的核種と して用いる場合には、 空気中に存在するそれぞれを濃 縮して用いる。 固体の標的核種である 1 Q°M o及び59 C oのいずれかを 含む固体のターゲッ ト物質は、 後述の第 6図に示す実施例においてター ゲッ ト物質揷入部から真空容器 3内に挿入される。 真空容器 3内で l fl°Mo及び59 C oが該当する放射性同位元素に変換される。
第 1 図の実施例において I E C F 2 を反応タ ンク 4 0の外側において も、 第 1 図の実施例と同様な効果を得る ことができる。 ただ し、 第 1 図 の実施例のよ う に、 L i 0 H水溶液 7 3が I E C F 2 を取り 囲んでいな いので、 I E C F 2で発生した中性子の利用効率は低下する。 本発明の他の実施例である放射性同位元素製造装置を、 第 3図及び第 4図を用いて以下に説明する。 第 1 図の実施例と同 じ構成は同一の符号 を付してある。 本実施例の放射性同位元素製造装置 1 Aは、 放射性同位 元素製造装置 1 において I E C F 2の替リ に I E C F 2 Aを保護カバー 4 2内に設置したものである。 本実施例は、 I E C F 2 A以外の構成は、 放射性同位元素製造装置 1 と同 じである。 I E C F 2 Aは、 I E C F 2 の構成において隔壁 7の替リ に標的ガスループ 8 3 を設けたものであ り 、 標的ガスループ 8 3以外の構成は I E C F 2 と同 じである。 管状の標的 ガスループ 8 3 は、 第 4図に示すよ う に螺旋状を している。 標的ガスル —プ 8 3は、 I E C F 2 Aの真空容器 3内でアノー ド 4よ り も外側に配 置され、 複数の支持部材 8 6 によ って真空容器 3の内面に固定される。 標的ガスル一プ 8 3は、 第 5図に示すよ う に、 断面が半円状を したル一 プ壁 8 4、 及び薄膜 8 5 を有する。 薄膜 8 5は、 アルミ箔であ り 、 ル一 プ壁 8 4の断面の上端部及び下端部でループ壁 8 4に張り付けられる。 このアルミ箔の厚みは、 1. 3 urn よ り も薄い。 薄膜 8 5は力ソー ド 5側 を向 く よ う に配置される。 薄膜 8 5は、 チタ ン薄膜ま たは有機系の樹脂 膜を用いても よい。 標的ガス注入領域 3 0が内部に形成される標的ガス ループ 8 3は、 一方の端部で標的ガス供給管 2 8 に、 他方の端部で同位 元素排出管 3 2 に接続される。
本実施例では、 標的ガス注入領域 3 0内に気体の標的核種である1 5 N を含む標的ガスが注入され、 第 1 図の実施例と同様に1 5 Nに陽子が照射 されて （ 1 ) 式の反応によ り 150が生成される。 I E C F 2 Aは、 第 1 図に示した I E C F 2 と同様に陽子及び中性子が発生する。 図示されて いないが、 本実施例でも I E C F 2 Aを取り 囲む反応タ ンク 4 0内で ( 2 ) 及び （ 3 ) 式の反応によ り 1 8 Fが生成される。 生成された150及 び1 8 Fのそれぞれの回収精製、 及び1 5 0及び1 8 F をそれぞれ含む各放射 性製剤も第 1 図の実施例と同様に行われる。 本実施例は、 第 1 図の実施 例と同様な効果を得る こ とができる。
本発明の他の実施例である放射性同位元素製造装置を、 第 6 図によ り 説明する。 本実施例の放射性同位元素製造装置 1 Bは、 放射性同位元素 製造装置 1 Aの構成に、 ターゲッ ト物質揷入部 8 7及びターゲッ ト物質 保持部 8 8 を追加したものである。 すなわち、 放射性同位元素製造装置 1 Bの I E C F 2 Bは、 I E C 2 F Aにターゲッ 卜物質揷入部 8 7及び ターゲッ ト物質保持部 8 8 を設置した構成を有する。 ターゲッ ト物質揷 入部 8 7及びターゲッ ト物質保持部 8 8 は、 図示されていないがそれぞ れ複数設けられる。 ターゲッ ト物質揷入部 8 7 は、 真空容器 3 に設けら れ、 ターゲッ ト物質保持部 8 8 を挿入する開口を有する。 ターゲッ ト物 質保持部 8 8 は、 台座 8 9及びフ ラ ンジ部 9 0 を有する。
固体のターゲッ ト物質 9 1 が、 ターゲッ ト物質保持部 8 8 の先端部に 位置する台座 8 9 にね じ止めされる。 本実施例では、 ターゲッ ト物質 9 1 と して、 モリ ブデン 1 0 0 ( 1 ° ° M o )を含む固体のモリ ブデンを用 いた。 この状態で、 ターゲッ ト物質保持部 8 8 は、 ターゲッ ト物質揷入 部 8 7 から真空容器 3 内に挿入される。 このと き、 ターゲッ ト物質保持 部 8 8 のフランジ部 9 0 は、 着脱可能で真空容器 3 の機密性を保つよ う に真空容器 3 に取り付けられる。 台座 8 9 の一部及びターゲッ ト物質 9 1 は、 真空容器 3 内で標的ガスループ 8 3 よ り も内側でアノー ド 4の 外側に位置する。 標的ガスループ 8 3 は、 台座 8 9及びターゲッ ト物質 9 1 の揷入に支障を生じないよ う に配置される。
反応ガス （重水素及びヘリ ウム 3 ) の反応ガス注入領域 3 1 内への供 給、 及び気体の標的核種 （1 5 N ) を含む標的ガスの標的ガス注入領域 3 0内への注入が、 第 1 図の実施例と同様に行われる。 I E C F 2 Bは I E C F 2 と同様に陽子及び中性子を発生させる。 図示されていないが、 I E C F 2 Bを取り 囲む反応容器 4 0内への L i O H水溶液 7 3の供給 も、 第 1 図の実施例と同様に行われる。 標的ガス注入領域 3 0内の1 5 N に陽子が照射されて （ 1 ) 式の反応によ り 150が生成される。 L i O H 水溶液 7 3内の 6 L i に中性子が照射されて （ 2 ) 及び （ 3 ) 式の反応 によ り 1 8 Fが生成される。 生成された1 50及び1 8 Fのそれぞれの回収精 製、 及び 1 50及び1 8 Fをそれぞれ含む各放射性製剤も第 1 図の実施例と 同様に行われる。
発生した 1 5 M e Vの陽子が 1 Q°M o にも照射され、 放射性同位元素 であるテクネチウム 9 9 (" T c ) が生成される。 ターゲッ ト物質 9 1 内に所定量の99 T cが生成される所定時間経過後に、 フラ ンジ部 9 0が 真空容器 3から取り外されてターゲッ 卜物質保持部 8 8が真空容器 3外 に取出される。 この取出 し前に、 アノー ド 4及び力ソー ド 5への電圧の 印加が停止され、 I E C F 2 Bの運転が停止される。 ターゲッ ト物質 9 1 が台座 8 9から取り外され、 新しいターゲッ ト物質 9 1であるモリ ブデンが台座 8 9 に取り付けられる。 ターゲッ ト物質保持部 8 8が再び ターゲッ ト物質揷入部 8 8から真空容器 3内に揷入される。 フランジ部 9 0が真空容器 3 に取り付けられる。
99 T c を含むターゲッ ト物質 9 1 が回収精製装置 7 5 まで搬送され、 99 T cが分離精製される。 製剤製造装置 3 5は、 99 T c を用いて放射性 製剤を製造する。
本実施例は、 第 1 図の実施例と同様な効果を得る こ とができる。 更に、 本実施例は、 核融合反応で発生した陽子を利用 して、 気体及び固体の異 なる放射性同位元素を同時に生成できる。 第 6 図の実施例において、 複数のターゲッ ト物質保持部 8 8 の一部に、 ターゲッ ト物質 9 1 と してモリ ブデンを、 他のターゲッ ト物質保持部 8 8 に他のターゲッ ト物質 9 1 と してコ ノ ル ト 5 9 ( 6 9 C o ) を取り付 ける。 5 9 C o は中性子の照射を受けてコバル ト 6 0 ( 6 0 C o ) に変換さ れる。 このと き、 中性子のエネルギーを減衰させるため、 5 9 C o の前面 に減速材 （例えばポリ エチレン） を取り付けると よい。 6 ° C o を含むタ 一ゲッ 卜物質 9 1 は、 回収精製装置 7 5 まで搬送され、 6 ° C o が分離精 製される。 s ° C o は、 放射性製剤と してではな く 、 放射線源と して癌の 治療、 及び工業用に用いられる。
以上によ り 本実施例では、 複数種類の固体放射性各種を用いて異なる 複数種類の放射性同位元素を同時に生成できる。 第 6 図の実施例におい て、 真空容器 3 内に気体の標的核種を供給しないで、 固体標的核種のみ に陽子を照射して放射性同位元素を生成する ことが可能である。
第 6 図の実施例において標的ガスループ 8 3 の替リ に第 1 図の実施例 と同様に隔壁 7 を設けても よい。 この実施例を第 7 図に示す。 真空容器 3 に設けられたターゲッ ト物質揷入部 8 7 Aは、 リ ング状のつば部 9 3 を有する円筒部 9 2 を備える。 真空容器 3 の内側に配置された隔壁 7 は、 補強リ ブ 8 で支持されるとともに、 気密性を持ってつば部 9 3 に接合さ れる。 このよ う な構成によ り 、 真空容器 3 と隔壁 7 との間に形成される 標的ガス注入領域 3 0 と反応ガス注入領域 3 1 との気密性が保たれる。 ターゲッ ト物質 9 1 が取り付けられたターゲッ ト物質保持部 8 8 が、 タ 一ゲッ ト物質揷入部 8 7 Aから真空容器 3 内に挿入される。 特に、 円筒 部 9 2 を有するので、 固体のターゲッ ト物質 9 1 は隔壁 7 があるにもか かわらず円筒部 9 2 内を通して真空容器 3 内に容易に挿入できる。 円筒 部 9 2 は、 固体標的核種の真空容器 3 内への出 し入れを可能に した、 一 種の隔壁保持部である。 本実施例は、 第 6 図の実施例で生じる効果を得 る ことができる。 産業上の利用可能性
本発明は、 核融合装置を用いた放射性同位元素製造装置に適用する こ とができる。 この適用によ り 、 放射性同位元素の製造への、 真空容器内 で発生する陽子の有効利用， 装置のコ ンパク ト化を図る こ とができ、 病 院における放射性同位元素の製造が可能になる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 核融合装置の真空容器内に、 放射性同位元素の原料となるターゲッ ト物質を入れ、 核融合反応にて発生した陽子を前記ターゲッ ト物質に照 射して放射性同位元素を生成し、 前記生成された放射性同位元素を前記 真空容器から取出すこ と を特徴とする放射性同位元素の製造方法。
2 . 前記ターゲッ ト物質が、 固体のターゲッ ト物質、 及び気体のターゲ ッ ト物質の少な く とも 1 つである請求項 1 の放射性同位元素の製造方法。
3 . 陽子を透過する部材によって互いに隔離されかつ核融合装置の真空 容器内に形成された反応ガス領域及び標的ガス領域のう ち、 前記反応ガ ス領域に核融合反応に必要な反応ガスを供給し、 前記標的ガス領域に放 射性同位元素の原料となるターゲッ ト物質である標的ガスを供給し、 前 記反応ガス領域内での核反応によ って発生した陽子を前記標的ガス領域 内の前記標的ガスに照射して放射性同位元素を生成し、 前記生成された 放射性同位元素を前記真空容器から取出すこと を特徴とする放射性同位 元素の製造方法。
4 . 前記放射性同位元素とは種類の異なる他の放射性同位元素の原料と なる固体のターゲッ ト物質を前記真空容器内に入れ、 前記陽子を前記固 体のターゲッ ト物質に照射して前記他の放射性同位元素を生成し、 生成 されたこの放射性物質を前記真空容器から取出す請求項 3 の放射性同位 元素の製造方法。
5 . 核融合装置の真空容器内にある、 第 1 放射性同位元素の原料である 第 1 ターゲッ ト物質への、 前記真空容器内で生じた核融合反応にて発生 した陽子の照射によって、 第 1 放射性同位元素を生成し、 前記生成され た第 1 放射性同位元素を前記真空容器から取出 し、
前記真空容器の外側にあ り かつ前記第 1 タ一ゲッ ト物質とは種類が異 な り 、 第 2放射性同位元素の原料である第 2 タ一ゲッ ト物質への、 前記 核融合反応にて発生した中性子の照射によ って、 前記第 1 放射性同位元 素とは種類の異なる前記第 2 放射性同位元素を生成する放射性同位元素 の製造方法。
6 . 前記中性子が前記真空容器を透過した中性子である請求項 5 の放射 性同位元素の製造方法。
7 . 前記第 1 ターゲッ ト物質が、 固体のターゲッ ト物質、 及び気体のタ ーゲッ ト物質の少な く とも 1 つである請求項 5 ま たは請求項 6 の放射性 同位元素の製造方法。
8 . 前記第 2 ターゲッ ト物質がリ チウム及び酸素を含んでいる請求項 5 または請求項 6 の放射性同位元素の製造方法。
9 . 前記第 2 ターゲッ ト物質がリ チウム 6 を含む水溶液である請求項 8 の放射性同位元素の製造方法。
1 0 . 前記核融合装置が慣性静電閉じ込め核融合装置である請求項 1 ま たは請求項 3 ま たは請求項 5 の放射性同位元素の製造方法。
1 1 . 真空容器内で核融合反応を生じる核融合装置と、 前記真空容器内 に挿入される固体のターゲヅ ト物質を保持するタ一ゲッ ト保持部材と、 前記真空容器内に核融合反応に必要な反応ガスを供給する反応ガス供給 装置と を備え、 前記ターゲッ 卜保持部材が前記真空容器に着脱可能に取 リ付けられたこと を特徴とする放射性同位元素の製造装置。
1 2 . 真空容器を有しこの真空容器内で核融合反応を生じる核融合装置 と、 陽子を透過する部材によ って互いに隔離されかつ核融合装置の真空 容器内に形成された反応ガス領域及び標的ガス領域と、 前記反応ガス領 域に核融合反応に必要な反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、 前記 標的ガス領域に、 前記核融合反応で発生する陽子の照射を受けて放射性 同位元素を生成するターゲッ ト物質である標的ガスを供給する標的ガス 供給装置と、 陽子の照射を受けて生成された前記放射性同位元素を前記 真空容器から排出させる放射性同位元素排出装置と を備えたこと を特徴 とする放射性同位元素の製造装置。
1 3 . 前記陽子を透過する部材は、 真空容器内に対向 して配置された陽 極電極と陰極電極との間に介在 しない位置で、 真空容器内に配置されて いる請求項 1 2 の放射性同位元素の製造装置。
1 4 . 前記真空容器内に揷入される固体のタ一ゲッ 卜物質を保持するタ ーゲッ ト保持部材を備え、 前記ターゲッ ト保持部材が前記真空容器に着 脱可能に取り付けられたこ と を特徴とする請求項 1 2 の放射性同位元素 の製造装置。
1 5 . 前記核融合装置が慣性静電閉 じ込め核融合装置である請求項 1 1 乃至請求項 1 4のいずれかの放射性同位元素の製造装置。
1 6 . 前記核融合によつて発生する中性子の照射を受けて放射性同位元 素を生成する他のターゲッ ト物質で前記真空容器の外側に配置される前 記他のターゲッ ト物質を収納するタ一ゲッ ト物質収納容器と、 この容器 内に前記他のターゲッ ト物質を供給するターゲッ ト物質供給装置と を備 えた請求項 1 1 乃至請求項 1 4のいずれかの放射性同位元素の製造装置。
1 7 . 前記核融合によって発生する中性子の照射を受けて放射性同位元 素を生成する他のターゲッ ト物質を収納するターゲッ ト物質収納容器と、 この容器内に前記他のターゲッ ト物質を供給するターゲッ ト物質供給装 置と を備え、 前記核融合装置を前記ターゲッ ト物質収納容器内に配置し た請求項 1 1 乃至請求項 1 4のいずれかの放射性同位元素の製造装置。
1 8 . 前記核融合装置を覆う保護カバ一を前記ターゲッ ト物質収納容器 内に設置し、 前記タ一ゲッ ト物質供給装置が液体状の前記ターゲッ ト物 質を供給する液体タ一ゲッ ト供給装置である請求項 1 7 の放射性同位元 素の製造装置。
1 9 . 前記ターゲッ ト物質がリ チウムを含む水溶液である請求項 1 7 の 放射性同位元素の製造装置。
2 0 . 核融合装置の真空容器内に、 放射性同位元素の原料となるターゲ ッ ト物質を入れ、 核融合反応にて発生した陽子を前記ターゲッ ト物質に 照射して放射性同位元素を生成し、 前記生成された放射性同位元素を前 記真空容器から取出 し、 取出された前記放射性同位元素を用いて放射性 製剤を製造する こと を特徴とする放射性製剤の製造方法。
2 1 . 陽子を透過する部材によ って互いに隔離されかつ核融合装置の真 空容器内に形成された反応ガス領域及び標的ガス領域のう ち、 前記反応 ガス領域に核融合反応に必要な反応ガスを供給し、 前記標的ガス領域に 放射性同位元素の原料となるターゲッ ト物質である標的ガスを供給し、 前記反応ガス領域内での核反応によ って発生した陽子を前記標的ガス領 域内の前記標的ガスに照射して放射性同位元素を生成し、 前記生成され た放射性同位元素を前記真空容器から取出し、 取出された前記放射性同 位元素を用いて放射性製剤を製造する こ と を特徴とする放射性製剤の製 造方法。
2 2 . 核融合装置の真空容器内にある、 第 1 放射性同位元素の原料であ る第 1 ターゲッ ト物質への、 前記真空容器内で生じた核融合反応にて発 生した陽子の照射によ って、 第 1 放射性同位元素を生成し、 前記生成さ れた第 1 放射性同位元素を前記真空容器から取出 し、
前記真空容器の外側にあ り かつ前記第 1 タ一ゲッ ト物質とは種類の異 なる第 2 タ一ゲッ ト物質への、 前記核融合反応にて発生した中性子の照 射によって、 前記第 1 放射性同位元素とは種類の異なる第 2 の放射性同 位元素を生成し、
前記真空容器から取出された前記第 1 放射性同位元素、 及び生成され た前記第 2放射性同位元素を用いた放射性製剤をそれぞれ製造する放射 性製剤の製造方法。
2 3 . 真空容器を有しこの真空容器内で核融合反応を生じる核融合装置 と、 陽子を透過する部材によ って互いに隔離されかつ核融合装置の真空 容器内に形成された反応ガス領域及び標的ガス領域と、 前記反応ガス領 域に核融合反応に必要な反応ガスを供給する反応ガス供給装置と、 前記 標的ガス領域に、 前記核融合反応で発生する陽子の照射を受けて放射性 同位元素を生成するターゲッ ト物質である標的ガスを供給する標的ガス 供給装置と、 陽子の照射を受けて生成された前記放射性同位元素を前記 真空容器から排出させる放射性同位元素排出装置と、 前記放射性同位元 素排出装置によ り排出されて不純物を除去した前記放射性同位元素を用 いて放射性製剤を製造する放射性製剤製造部と を備えたこ と を特徴とす る放射性同位元素の製造装置。
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