生产钼99的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于分离目标同位素的自动化方法，所述方法具有以下步骤：将溶解的铀靶供应到第一反应环境中；在所述第一反应环境内沉淀非目标同位素；将液相目标同位素转移到第二反应环境；在所述第二反应环境中沉淀所述液相目标同位素；溶解所述沉淀的目标同位素；将所述溶解的目标同位素转移到第三反应环境；以及沉淀非目标同位素(即碘)，使得所述目标同位素留存在溶液中。还提供了一种用于分离同位素的自动化系统，所述系统具有多个反应环境，适配成通过位于每个所述反应环境之间的远程致动阀气动地接收和排出反应物和产物。程致动阀气动地接收和排出反应物和产物。程致动阀气动地接收和排出反应物和产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产钼99的系统和方法
[0001]专利技术的合同来源
[0002]本专利技术是在第DE
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AC02
‑
06CH11357号合同的政府支持下完成的，该合同由美国能源部授予阿贡国家实验室运营商UChicago Argonne，LLC。政府对本专利技术有一定的权利。


[0003]本专利技术涉及简化医用同位素的生产，更具体地，本专利技术涉及用于使钼99的生产自动化的系统和方法。

技术介绍

[0004]放射性同位素被广泛用于对身体有问题的区域(例如肿瘤部位和阻塞处)进行成像。同位素也被装载到媒介物(如支架)中，并放置在体内选定的部位，以对疾病(如癌症)进行局部治疗，这一过程被称为近距离放射疗法。
[0005]最重要的同位素，如钼99(Mo
‑
99)、碘
‑
131(I
‑
131)和氙
‑
133(Xe
‑
133)，都是由粒子轰击铀靶产生的。同位素的一个特点是半衰期短，因此不会对邻近患病组织的其他健康组织带来辐射风险。通常，典型的半衰期(t
1/2
)通常在1小时至180小时之间。
[0006]锝
‑
99m(Tc
‑
99m)是Mo
‑
99的医用相关子体同位素，是短半衰期同位素之一。Mo
‑
99的半衰期为66小时。虽然这种短半衰期保证了患者不会受到不必要的辐射，但这也意味着一旦从铀靶中分离出钼
‑
99(和/或其子体同位素锝99)，就必须迅速利用。
[0007]Mo
‑
99用作Tc
‑
99m的生成器。由于Mo
‑
99(t
1/2
＝66小时)和Tc
‑
99m(t
1/2
＝6小时)的半衰期不同，这是可能的。
[0008]Mo
‑
99的半衰期使生成器系统能够在全球范围内运输。然而，必须将其与生产靶(铀、Mo
‑
100、Mo
‑
98等)快速分离，因为生产后每小时损失1％的可用Mo
‑
99。
[0009]一种此类分离方法是Cintichem流程，以纽约的Cintichem Facility命名。Cintichem对裂变Mo
‑
99的纯化使用专门设计用于在热室中远程操作的玻璃制品，并且初始溶液量少(例如50mL)。Cintichem适用于高浓缩铀(HEU)和低浓缩铀(LEU)。
[0010]所述Cintichem流程由几个纯化步骤组成，特别注意去除放射性碘。初始溶液含有裂变产物，包括Mo
‑
99和1M HNO3，通常是通过用HNO3消化HEU或LEU靶获得的。
[0011]所述Cintichem过程的一种关键试剂是α
‑
安息香肟(ABO)。ABO能够从酸性条件(约1M HNO3)中选择性沉淀钼，在所述酸性条件中，钼以钼基阳离子(MoO
22+
)的形式存在，以形成以下络合物：
[0012][0013]最近，非临界溶液反应釜引起了人们的兴趣，其中标准固体铀靶被铀溶液(如硫酸铀酰)取代。对于固体靶，大多数碘以I2的形式存在，并收集在碘捕集器中，但其他碘种类，如I
‑
、IO3和IO4，可能在裂变期间形成。LEU溶液的加速器驱动过程产生的碘形态预计与固体靶相似；然而，它们的分布将不同。
[0014]LEU改进Cintichem(LMC)过程从固体靶或溶液靶纯化Mo
‑
99，重点是去除多种形式的碘。Cintichem过程涉及25个离散步骤和300多个子步骤。因此，它的劳动密集度性极高。此过程中最具挑战性的一个方面是需要不断地重新安排瓶子。溶液和混合物通过重力从一个釜转移到另一个釜，用双头针穿过橡胶隔膜插入。如果用针反复刺穿隔膜，可能会形成泄漏路径，这可能会造成产物的大量损失，并将裂变气体释放到内层安全壳外。例如，如果10,000mCi最初存在于溶液中，则1滴泄漏量约等于0.1mL。因此，每不小心掉一滴都会造成0.2％的产物损失(20mCi)。除了产物损失外，这还意味着严重的污染和安全问题。一滴可能引来事件报告和处理系统(ORPS)和核管理委员会(NRC)的报告。如果报告过多，使用放射性材料的许可证可能被吊销。
[0015]另一个问题是需要高技能的劳动力来执行这一过程。该过程需要多达两名机械手操作员和一名监督员来监督并收集记录。这些要求使得大量同时和连续的批量处理在经济上不可行。
[0016]本领域需要一种从HEU和LEU靶分离所需同位素的有效系统和方法。所述系统和方法应尽量减少人类操作员的物理操作。理想情况下，所述系统和方法应由半自动化和/或全自动化过程组成，这些过程利用反应产生的环境条件和其他输入(如热量、压力)，在整个系统中传送溶液，而不需要反应釜或瓶的物理移动。

技术实现思路

[0017]本专利技术的目的是提供一种用于生产医用同位素的系统和方法，克服了现有技术的许多缺点。
[0018]本专利技术的另一个目的是提供一种有效纯化医用同位素的系统和方法。本专利技术的一个特征是应用自动化或半自动化过程进行络合同位素分离。本专利技术的另一个特征是消除了用针和其他进入工具反复穿透橡胶隔膜的情况。本专利技术的优点是，对于单个操作，训练有素人员的参与量减少了至少四分之三。此外，单个操作员能够同时监督多个同时进行的操作，从而进一步降低了对训练有素人员的需求。另一个优点是消除了上述隔膜泄漏的情况和任何处于反应压力下的气体或产物。(例如，Mo
‑
ABO络合物溶解过程涉及的加热过程会增加反
应釜压力。此外，如果存在任何通过化学反应产生的热量，压力会增加。此外，放射性衰变可能会产生热量。)其他优点包括操作的可重复性和排除操作期间人为的错误。
[0019]本专利技术的另一个目的是提供一种用于分离Mo
‑
99的系统和方法。本专利技术的一个特征是利用正压力和负压力在整个系统中传送溶液，并且不需要反应釜或瓶的物理移动。相反，当停止向所述系统中的其他釜传送流体时，例如通过编程的伺服电机驱动的旋塞阀或通过软件(例如)控制的电磁阀，在预定时间后进行溶液传送。本专利技术的优点是，典型LEU改进Cintichem流程的实施时长减少到原来持续时间的50％左右，从而减少了因衰变造成的产物损失，因此有更多产物可供销售，收入更高。
[0020]本专利技术的另一个目的是提供一种用于从铀靶分离同位素的自动化系统和方法，所述同位素包括钼99(Mo
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99)、碘
‑
131(I
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131)和氙
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133(Xe
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133)。本专利技术的一个特征是利用三重捕集器系统。所述三重捕集器系统的优点是延长了关键硬件(如真空泵、传感器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分离目标同位素的自动化方法，所述方法包含：a)将同位素源材料放入闭环气动系统；b)使所述源材料接触正压力和负压力以将所述源物质输送到第一环境，从而沉淀出非目标同位素；c)将含有目标同位素的剩余液体输送到第二环境以沉淀所述目标同位素；d)将所述沉淀的目标同位素输送到第三环境，使所述沉淀的目标同位素再液化；e)将所述液化的目标同位素输送到一系列过滤器以从所述液化的目标同位素中分离碘、有机物和其他杂质；和f)将所述过滤的液化目标同位素运输至最终产物容器。2.根据权利要求1所述的方法，其中当在每个步骤期间确定预定的反应参数时施加所述正压力和负压力。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述反应参数是选自由以下组成的组的数据点：反应时间、产物温度、反应釜温度、沉淀物不透明度、反应釜压力、反应釜产物质量、反应时间、pH变化及它们的组合。4.根据权利要求1所述的方法，其中沉淀所述目标同位素的步骤包含使所述目标同位素与醛肟和酮肟化合物络合，所述醛肟和酮肟化合物选自由以下组成的组：α
‑
安息香肟、反式二苯基乙二肟、1,2
‑
环己二酮二肟、二甲基乙二肟、(E)
‑
苯甲醛肟、其他二肟及它们的组合。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉淀的目标同位素从裂变碎片瓶废物中分离。6.根据权利要求1所述的方法，其中通过远程致动阀控制流体进入所述环境。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述阀基于所述环境内的反应时间而致动。8.根据权利要求1所述的方法，其中当进入所述第三环境时，防止流体进入所述第一环境。9.根据权利要求8所述的方法，其中当控制进入所述第二和第三环境的阀打开时，控制进入所述第一环境的阀关闭。10.根据权利要求5所述的方法，其中用碱性溶液过滤溶液中剩余的所述目标同位素。11.根据权利要求1所述的方法，其中用酸性溶液过滤溶液中剩余的所述目标同位素，以产生包含裂变碎片瓶废物的滞留...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：U芝加哥阿谷尼有限公司，
类型：发明
国别省市：