生产放射性核素的方法技术

本发明专利技术涉及生产放射性核素的方法。根据所述方法，在具有中子辐射的辐射区中辐照至少含有目标核素材料的目标介质。作为辐射结果，在目标核素材料中形成放射性核素，并且至少一些所形成的放射性核素从目标核素材料中发射。然后发射的放射性核素被捕获和收集在碳基反冲捕获材料中，所述碳基反冲捕获材料不具有晶体等级上的空笼结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及放射性核素的生产。更具体地,本专利技术涉及根据Szilard-Chalmers原理生产的并具有高特定放射性的放射性核素。本专利技术相应提供了一种生产该放射性核素的方法，还扩展至由所述方法生产的放射性核素。本专利技术还提供了一种放射性核素的生产配置。在癌症患者治疗中引起并发症的常见原因是癌症的转移，尤其是在骨骼中。转移是一种恶性肿瘤从其体内原发位置如乳房或前列腺扩散并集中在另一个器官如骨骼中的病症。疼痛和不适是转移性骨癌的常见症状和副作用，并通常使得在原发位置处恶性肿瘤的单独治疗或处理变得无效，经常导致恶性肿瘤对于患者来说是致命的。缓解来自转移性骨病的骨痛，通常是受到放射性核素治疗(RNT)，也称为放射性同位素治疗(RIT)影响。RNT 或者RIT涉及将放射源施用于目标区域如恶性肿瘤已扩散至此的骨骼，从而辐照目标区域并控制这个区域的癌性生长。这可作为对原发性恶性肿瘤单独治疗的增强和补充。特别是在骨转移治疗中，需要具有短程发射和高特定放射性的辐射源，从而分别减少敏感骨髓暴露于辐射以获得具有有限或最小辐射剂量的强抗肿瘤效果，从而减少辐射暴露于身体其他部位。在本专利技术的领域中众所周知的是，高特定放射性的放射性核素(包括亚稳放射性核素)能够通过用中子辐射辐照适当的包含目标核素材料的目标介质进行生产，使得入射中子与目标核素材料中的目标核子反应，从而产生中子(η)吸收-伽马(Y)辐射核反应， 也表示为(η，Y)。在目标介质中产生的亚稳放射性核素从Y辐射获得高的反冲能量并从原始目标晶格，即目标核素材料中发射或弹回。然后这些发射的放射性核素被捕获并被陷入放置在紧密靠近目标介质处的反冲捕获材料或介质(RCM)中，从而所发射的放射性核素与目标核素材料中的不活跃或冷的目标核子分离。所发射的亚稳放射性核素相对于冷的核子，在反冲捕获材料中浓缩或富集。这个过程通常称为Szilard-Chalmers原理。然后反冲核子从反冲捕获材料中回收。本专利技术的目的是提供 一种利用Szilard-Chalmers原理生产具有高特定放射性和短程辐射发射的放射性核素的可行方法。因此，本专利技术提供了，其包括在辐射区，使用中子辐射辐照含有至少一种目标核素材料的目标介质，从而使得在目标核素材料中形成放射性核素，同时至少一些所形成的放射性核素从目标核素材料中发射；和在不具有晶体等级空笼结构的碳基反冲捕获材料中，捕获和收集所发射的放射性核素。所述目标核素材料可选自由纯金属和金属化合物组成的组。优选地，目标核素材料可含有金属化合物，包括金属氧化物、金属盐或有机金属化合物。具体地，目标核素材料的金属可选自元素周期表中从原子序数为21的钪(Sc)延伸至原子序数为83的铋(Bi) 的金属元素，该两个元素包含在内，排除非金属元素砷(As)、硒(Se)、溴(Br)、氪(Kr)、碲 (Te)、碘(I)和氙(Xe)。优选地，金属可以是锡(Sn)。在这种情况下，目标核素材料通常可选自元素锡或锡金属，以及选自锡氧化物，包括氧化锡(II) (SnO)和二氧化锡(IV) (SnO2)0 目标核素材料可以替代地选自锡盐，包括氯化锡(II) (SnCl2)、四氯化锡(IV) (SnCl4)、硫酸锡(II) (SnSO4)和硝酸锡(II) (Sn(NO3)2)。目标核素材料还可替代地选自锡的有机金属化合物，包括四苯基锡、锡(IV)-駄善氧化物、锡(II)-駄善和锡(II) -2, 3-蔡駄善。碳基反冲捕获材料可选自非晶态碳、碳的同素异形体及其混合物。更具体地，反冲捕获材料可选自各向同性非晶态碳；碳的同素异形体如石墨、石墨烯、碳纳米泡沫、炭黑、木炭、活性炭和玻璃碳；或其混合物。上述各向同性非晶态碳和碳的同素异形体的特征为，其没有晶体等级的所谓空笼结构，当暴露于中子辐照时该空笼结构很容易由于辐射而发生变形。目标核素材料和反冲捕获材料均可为精细颗粒形式，通常各自具有最多约50nm 的平均粒径。优选地目标核素材料可具有能够获得的尽可能小的平均粒径，一般在约50nm 至约10 μ m的量级。具体地，当目标核素材料和反冲捕获材料均为如上所述的微粒时，该方法可包括将目标核素材料与反冲捕获材料混合。可以理解，在这样的实施例中，当发生中子辐照时， 反冲捕获材料也将存在于辐射区中，因此目标介质同时含有目标核素材料和反冲捕获材料。可预计，目标核素材料和反冲捕获材料在这种情况下被混合的比率可通过常规实验和最优化来确定。然而，方便的是，目标核素材料和反冲捕获材料可按1:1的重量比混合。辐照目标介质可包括将目标介质放置在来自中子源的中子通量路径中。在本专利技术的一个实施方案中，中子源可以是在核反应堆中发生的核裂变反应的核裂变产物。该方法因此可包括将目标介质放置在相对于核反应堆的位置中，该位置来自核裂变产物的中子通量足够高，并具有所需要的与目标核素材料的反应兼容的动能范围。或者，中子源可为基于加速器的中子源。这种源的一个实例为在美国田纳西州橡树岭的橡树岭国家实验室内的散裂中子源(SNS)。该方法可包括从反冲捕获材料中回收所捕获的放射性核素。优选地，从反冲捕获材料中回收所捕获的放射性核素包括用稀释和/或浓缩的酸性萃取溶剂处理反冲捕获材料，由此形成反冲捕获材料悬浮液，并从反冲捕获材料中化学萃取或浸出捕获的放射性核素，以获得富集放射性核素的萃取溶剂。因此，可设想反冲捕获材料既可用稀酸也可用浓酸处理，或者可选地，例如以两步处理的形式同时分别用稀酸和浓酸处理。特别是当萃取溶剂是一种稀酸时，从反冲捕获材料中回收所捕获的放射性核素可包括，通过将捕获的放射性核素溶解于稀酸中来从所述反冲捕获材料中洗脱所捕获的放射性核素。所述酸可以选自盐酸和抗坏血酸。酸也可以选自其他矿物或有机酸，包括硝酸、硫酸、氟磺酸、磷酸、柠檬酸、草酸、乙酸和米氏酸。可以理解，所述酸也可包含任何两个或更多的上述酸的组合。优选地，所述酸可以被稀释到的O. Olmol dnT3至IOmol dnT3量级的浓度， 通常约 O. 5mol dm 3。该方法可包括以延长的时间，优选地不超过产品放射性核素半衰期的时间来孵育反冲捕获材料悬浮液。预计这种反冲捕获材料的孵育将容许从所述反冲捕获材料中更优化地将捕获到的放射性核素回收至洗脱液或浙出液中。通过“更优化的回收”，意味着获得捕获的放射性核素的所需产量是根据其伽马放射性测量的 并转换成相对于洗脱液中锡总含量的富集因子。或者，该方法可包括通过选择合适的反应条件如温度、酸度和酸强度，和 /或通过使用超声波处理以促进捕获的放射性核素移动到周围悬浮液中，从而提高洗脱率。 预计这种反应条件通过常规实验将是可确定的。该方法还包括保持反冲捕获材料悬浮液的pH值足够低，以避免萃取的放射性核 素原子过早水解。保持pH值可包含有选择地添加稀酸溶液至悬浮液中。当萃取溶剂含有浓酸时，通常所述酸可为一种比上面指示的更具腐蚀性的酸。因 此该方法可包括在这样的酸中溶解或剥离反冲捕获材料。这样的更具腐蚀性的酸可包括浓 硝酸与盐酸体积混合比为1:3的王水、铬酸、氢氟酸，或这些酸的组合。该方法可进一步包括，当用酸性萃取溶剂处理反冲捕获材料以便从反冲捕获材料 中回收放射性核素时，通过离心、涡流分离和/或过滤来从反冲捕获材料中回收或分离富 集放射性核素的萃取溶剂。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】2010.03.10 ZA 2010/017261.一种生产放射性核素的方法，其包括在辐射区中使用中子辐射辐照至少含有目标核素材料的目标介质，从而使得在所述目标核素材料中形成放射性核素，所形成的至少一些放射性核素从所述目标核素材料中发射；和在碳基反冲捕获材料中捕获和收集发射的放射性核素，所述碳基反冲捕获材料不具有晶体等级上的空笼结构。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述目标核素材料选自由纯金属和金属化合物组成的组。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述目标核素材料的金属选自元素周期表中从原子序数为21的钪延伸至原子序数为83的铋的金属元素，该两种元素包含在内，排除非金属元素砷、硒、溴、氪、碲、碘和氙。4.如权利要求3所述的方法，其中，所述目标核素材料的金属为锡。5.如前述权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述反冲捕获材料选自非晶形碳、碳的同素异形体及其混合物。6.如前述权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述目标核素材料和所述反冲捕获材料均为精细颗粒形式，各自具有最大约50nm的平均粒径。7.如权利要求6所述的方法，其包括将所述目标核素材料与所述反冲捕获材料混合， 从而使所述目标介质既含有目标核素材料又含有反冲捕获材料。8.如前述权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，辐照所述目标介质包括将所述目标介质放置在来自中子源的中子通量路径中。9.如前述权利要求1至8中任一项所述的方法，其包括通过使用稀释和/或浓缩的酸性萃取溶剂处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·兰德尔·詹森，吉耶特·康纳利·克里基尔，兹沃尼米尔·伊维卡·克拉尔，简·歇根·吉瓦亚特，
申请(专利权)人：南非核能有限公司，
类型：
国别省市：