СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИООЛОВА В СОСТОЯНИИ БЕЗ НОСИТЕЛЯ И МИШЕНЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2007 года по МПК G21G1/00 

Изобретение относится к области ядерной технологии и радиохимии, а именно получения и выделения радиоактивных изотопов для медицинских целей. В частности, изобретение касается получения радиоолова (например, ^117mSn) в состоянии без носителя, которое перспективно для использования в качестве радиоактивной метки органических соединений и биологических объектов, предназначенных для радиотерапии многих болезней.

Известен способ получения радиоолова ^117mSn [L.F.Mausner et al. «Improved Specific Activity of Reactor Produced ^117mSn with the Szilard-Chalmers Process», J. Appl. Radiat. Isot, vol.43, No.9, pp.1117-1122, 1992] путем облучения мишени из обогащенного олова ¹¹⁶Sn тепловьми нейтронами и основанный на использовании реакции радиационного захвата нейтрона ¹¹⁶Sn(n,γ)^117mSn.

Недостатком способа является то, что максимальная удельная активность радиоолова ^117mSn (отношение активности радионуклида к общей массе всех изотопов того же элемента), достигнутая облучением потоком тепловых нейтронов 2,5·10¹⁵ н/(см²·сек), не превышает 2 Ки/г из-за низких значений сечения радиационного захвата нейтрона ¹¹⁶Sn(n,γ)^117mSn.

Известен также способ получения радиоолова ^117mSn [Yu.G.Toporov et al. «High Specific Activity Tin-117m Reactor Production at RIAR», Abstracts of the 9^th International Symposium on the Synthesis and Applications of Isotopes and Isotopically Labeled Compounds, July 2006, Edinburgh, UK], основанный на использовании реакции неупругого рассеяния нейтронов ¹¹⁷Sn(n,n′)^117mSn и включающий облучение мишени из обогащенного стабильного олова ¹¹⁷Sn нейтронами с энергией более 0,1 МэВ, растворение облученного олова и последующее извлечение радиоолова в состоянии без носителя. Поток нейтронов 2·10¹⁵ н/(см²·сек) позволяет получить удельную активность радиоолова ^117mSn до 20 Ки/г на момент окончания облучения.

Недостатком этого способа также является низкая удельная активность радиоолова ^117mSn, не позволяющая перейти от паллиативных доз к терапевтическим, тем более, использовать радиоолово ^117mSn в радиоиммунотерапии.

Наиболее близким техническим решением является способ получения ралдиоолова в состоянии без носителя [L.F.Mausner et al. "Nuclear data for production of Sn-117m for biomedical application», J. Radiation Effects, vol.94, pp.59-63, 1986], включающий облучение потоком ускоренных заряженных частиц мишеней, содержащих природную или обогащенную металлическую сурьму, растворение облученной металлической сурьмы и последующее извлечение радиоолова в состоянии без носителя из раствора.

Недостатком способа является то, что облучение такой мишени протонами ведется током не более 0,15 мкА, что не позволяет получать радиоолово ^117mSn с большой активностью.

Известна мишень [Yu.G.Toporov et al. «High Specific Activity Tin-117m Reactor Production at RIAR», Abstracts of the 9^th International Symposium on the Synthesis and Applications of Isotopes and Isotopically Labeled Compounds, July 2006, Edinburgh, UK], используемая при получении радиоолова, включающая образец металлического обогащенного стабильного олова ¹¹⁷Sn, размещенный в кварцевой капсуле, установленной в алюминиевом контейнере.

Недостатком мишени является то, что облучение потоком нейтронов такой мишени не позволяет получать радиоолово ^117mSn с большой удельной активностью.

Известна также мишень [L.F.Mausner et al. «Nuclear data for production of Sn-117m for biomedical application», J. Radiation Effects, vol.94, pp.59-63, 1986], используемая при получении радиоолова, включающая размещенную между медными фольгами медную подложку, на которую нанесен возгонкой тонкий (1-3 мкг/см²) слой металлической сурьмы. Ток протонов при облучении такой мишени не превышал 0,15 мкА, что не позволяет получать радиоолово ^117mSn с большой активностью.

Наиболее близким техническим решением является мишень [Курина И.С. и др. Устройство для получения радионуклидов. Патент РФ №97120413 (11.12.1997), МПК⁶ G21G 1/00, 1/02], включающая облучаемый образец, заключенный в герметичную оболочку.

Техническим результатом данного изобретения является повышение выхода радиоолова (например, ^117mSn) в состоянии без носителя с большой удельной активностью путем облучения толстой (до нескольких сантиметров) сурьмяной мишени высоким (десятки мкА) током пучка заряженных частиц и выделения радиоолова в состоянии без носителя из смеси, в которой сурьма присутствует в количествах десятки-сотни грамм, а также присутствуют в микроколичествах другие мешающие компоненты, в частности, радионуклиды теллура и индия.

Технический результат достигается тем, что в способе получения радиоолова в состоянии без носителя, включающем облучение потоком ускоренных заряженных частиц мишеней, содержащих природную или обогащенную металлическую сурьму, растворение облученной металлической сурьмы и последующее извлечение радиоолова в состоянии без носителя из раствора, в отличие от прототипа перед облучением металлическую сурьму в виде массивного образца заключают в герметичную оболочку, выполненную из стойкого к сурьме материала, облучение производят потоком ускоренных заряженных частиц высокой интенсивности, облученную металлическую сурьму освобождают от оболочки, растворяют в концентрированной кислоте НХ, где Х=F, Cl или Br, с добавлением концентрированной азотной кислоты в количестве не менее 1:20 от объема кислоты НХ. Далее, при отличии концентрации раствора от 9-12 моль/л по кислоте НХ и 0,3-0,9 моль/л по сурьме, полученный раствор доводят до концентрации 9-12 моль/л по кислоте НХ и концентрации 0,3-0,9 моль/л по сурьме упариванием, разбавлением водой или добавлением концентрированной кислоты НХ, либо упаривают его досуха и затем растворяют остаток в растворе другой кислоты НХ. В полученный раствор добавляют дибутиловый эфир, насыщенный раствором кислоты НХ, такой же, что и в растворе сурьмы, с концентрацией, равной концентрации кислоты НХ в растворе сурьмы, причем соотношение объемов раствора сурьмы и насыщенного кислотой НХ дибутилового эфира берут в интервале 1-1,5, полученную смесь интенсивно перемешивают, отстаивают до разделения на водную и органическую фазы, отделяют органическую фазу и в оставшуюся после экстракции сурьмы водную фазу добавляют цитрат натрия (натриевую соль лимонной кислоты) в количестве, при котором концентрация цитрат-ионов в растворе составляет не менее 0,5 моль/л и превышает концентрацию оставшейся в водной фазе сурьмы не менее чем в 5 раз. Далее в полученном растворе нейтрализуют избыток ионов водорода щелочью до достижения величины рН в интервале 4,5-6,0, полученный раствор пропускают через хроматографическую колонку, заполненную гидратированным диоксидом кремния (SiQ₂·хН₂О), адсорбируют радиоолово в состоянии без носителя на поверхности гидратированного диоксида кремния, а гидратированный диоксид кремния промывают от следов сурьмы и радиоизотопов теллура и индия раствором цитрата натрия с рН в интервале 4,5-6,0 и затем водой с добавлением лимонной кислоты до рН в интервале 4,5-6,0. Десорбируют радиоолово в состоянии без носителя с гидратированного диоксида кремния минеральной кислотой с содержанием ионов водорода в интервале 5-7 моль/л.

При этом монолитный образец сурьмы получают путем нагревания порошка или гранулированного материала из металлической сурьмы в инертной атмосфере до температур 631-700°С внутри герметичной оболочки или вне ее с последующим помещением внутрь герметичной оболочки, причем массивный образец сурьмы получают в виде монолитного образца толщиной от 2 до 30 мм. В качестве стойкого к сурьме материала герметичной оболочки используют аустенитную высоколегированную сталь и облученную металлическую сурьму освобождают от оболочки путем растворения оболочки в соляной кислоте с концентрацией 8-12 моль/л, или в качестве стойкого к сурьме материала герметичной оболочки используют горячекатаный молибден и облученную металлическую сурьму освобождают от оболочки путем растворения оболочки в растворе щелочи с концентрацией 3-8 моль/л с добавлением 30%-ного раствора Н₂O₂ в количестве 1:0,5-1:2 от объема раствора щелочи, причем снаружи герметичную оболочку из горячекатаного молибдена покрывают защитным слоем из металлического никеля, а при освобождении облученной металлической сурьмы от оболочки предварительно растворяют никелевое покрытие в 0,5-2 моль/л азотной кислоте, или в качестве стойкого к сурьме материала герметичной оболочки используют непористый графит, а облученную металлическую сурьму освобождают от оболочки путем механического разрушения оболочки, причем снаружи герметичную оболочку из непористого графита покрывают защитным слоем из металлического никеля, а при освобождении облученной металлической сурьмы от оболочки предварительно растворяют никелевое покрытие в 0,5-2 моль/л азотной кислоте.

Кроме того, оставшуюся после экстракции сурьмы водную фазу используют для повторной экстракции сурьмы еще не менее 2-4 раз, нейтрализацию избытка ионов водорода щелочью ведут до достижения величины рН в интервале 5,4-5,6, высота слоя гидратированного диоксида кремния в хроматографической колонке находится в пределах от 5 до 15 см, а диаметр - в пределах от 0,5 до 1,5 см, причем хроматографическую колонку заполняют гидратированным диоксидом кремния с размером зерен в интервале 0,05-0,4 мм и гидратированный диоксид кремния промывают от следов сурьмы и радиоизотопов теллура и индия раствором цитрата натрия объемом 20-70 мл с рН в интервале 5,4-5,6 и водой объемом 30-100 мл с добавлением лимонной кислоты до рН в интервале 5,4-5,6, при этом растворы пропускают через хроматографическую колонку со скоростью 0,1-3 мл/мин, а десорбцию производят раствором минеральной кислоты объемом 5-20 мл, причем полученный десорбат используют для повторной хроматографической очистки еще не менее 1-2 раз.

Технический результат достигается также тем, что в мишени для осуществления способа получения радиоолова в состоянии без носителя, включающей облучаемый образец, заключенный в герметичную оболочку, в отличие от прототипа, облучаемый образец выполнен в виде массивного монолитного образца металлической сурьмы толщиной от 2 до 30 мм, герметичная оболочка выполнена из стойкого к сурьме материала, причем герметичная оболочка размещена в потоке охлаждающей жидкости.

При этом герметичная оболочка может быть выполнена из аустенитной высоколегированной стали с толщиной стенок со стороны входа и выхода пучка в пределах от 50 до 300 мкм, или из горячекатаного молибдена с толщиной стенок со стороны входа и выхода пучка в пределах от 50 до 300 мкм, причем поверх герметичной оболочки из горячекатаного молибдена выполнен защитный слой из металлического никеля, толщина которого находится в пределах от 20 до 60 мкм, или герметичная оболочка может быть выполнена из непористого графита с толщиной стенок со стороны входа и выхода пучка в пределах от 0,5 до 1,5 мм, причем поверх герметичной оболочки из непористого графита выполнен защитный слой из металлического никеля, толщина которого находится в пределах от 20 до 60 мкм.

Сущность изобретения поясняется схемой на Фиг.1, на которой изображена последовательность операций, выполняемых при получении радиоолова без носителя, а также прилагаемыми чертежами, на которых схематически показан общий вид предпочтительных вариантов реализации мишени.

На Фиг.2 показан пример конструкции мишени с оболочкой из аустенитной высоколегированной стали, использовавшейся при облучении на линейном ускорителе протонов, где

1 - корпус оболочки;

2 - монолит металлической сурьмы;

3 - входное окно;

4 - выходное окно;

5 - крышка.

На Фиг.3 показан пример конструкции мишени с оболочкой из горячекатаного молибдена, использовавшейся при облучении на линейном ускорителе протонов, где

1 - корпус оболочки;

2 - монолит металлической сурьмы;

3 - входное окно;

4 - выходное окно.

На Фиг.4 показан пример конструкции мишени с оболочкой из непористого графита, использовавшейся при облучении на линейном ускорителе протонов, где

1 - корпус оболочки;

2 - монолит металлической сурьмы;

3 - входное окно;

4 - выходное окно;

5 - графитовая крышка.

На Фиг.5 представлены результаты сорбции радиоолова из цитратного раствора при различных значениях рН: а - 4,5; б - 5,5; в - 6,0 и десорбции радиоолова раствором 6 моль/л HCl.

Осуществление заявленного способа получения радиоолова в состоянии без носителя и мишени для его реализации поясняется следующими примерами.

Пример 1.

В атмосфере газообразного азота, чтобы избежать окисления сурьмы при последующем нагревании, порошок металлической сурьмы засыпают в две оболочки 1 шириной 17 мм (Фиг.2) из аустенитной высоколегированной стали через крышку 5. Обе мишени нагревают и выдерживают в течение 15 минут - одну при температуре 720°С, другую при 645°С. Нагрев первой оболочки 1 вызывает разрушение тонких окон 3 и 4 мишени (толщиной 125 мкм), поскольку жидкая сурьма взаимодействует с железом и другими компонентами стали и скорость взаимодействия резко возрастает при температурах выше 700°С. Вторую оболочку вновь заполняют порошком металлической сурьмы и нагревают для получения монолита 2 металлической сурьмы. Толщина монолита 2 металлической сурьмы определялась размерами оболочки 1 и составила 17 мм. После остывания оболочку 1 герметизировали пробкой 5 на резьбе. Оболочка из аустенитной высоколегированной стали не нуждается в дополнительном покрытии никелем, чтобы защитить материал оболочки от воздействия продуктов радиолиза охлаждающей воды во время облучения пучком высокой интенсивности, при котором интенсивно идет радиолиз.

Мишень, содержащую 60 г сурьмы, облучают на линейном ускорителе протонов ИЯИ РАН на пучке протонов с током 25 мкА в течение суток в диапазоне энергии протонов 74-110 МэВ. Угол пучка протонов к входному окну 3 мишени составлял 65°. При этом эффективная толщина монолитного образца 2 металлической сурьмы была равна 19 мм. На момент окончания облучения было получено 160 мКи ^117mSn, при этом не наблюдали никаких следов разрушения мишени. В случае необходимости возможна наработка больших активностей ^117mSn при более длительном облучении.

В ходе химической переработки входное 3 и выходное 4 окна и тонкие стенки оболочки 1 растворяют в 200 мл концентрированной 36% (массовых) HCl в течение 17-18 часов. При этом облученная сурьма в HCl не растворяется. Затем монолитный образец 2 металлической сурьмы освобождают от остатков оболочки 1, промывают HCl и переносят в емкость для растворения сурьмы. Сурьму растворяют в 250 мл концентрированной HCl с постепенным добавлением (˜1/7 объема) HNO₃ с концентрацией 56 мас.% в течение нескольких часов. Поддерживают низкую скорость растворения, чтобы избежать перегрева раствора и избытка газовыделения. Затем полученный раствор осторожно упаривают с целью уменьшения его объема, удаления следов азотной кислоты и достижения концентрации по сурьме 0,3-0,9 моль/л. При концентрации сурьмы выше 0,9 моль/л коэффициенты последующей экстракции падают, а использование более разбавленных растворов, чем 0,3 моль/л по сурьме, ведет к неоправданному росту объема раствора, что технически затрудняет проведение процесса. Конечный объем рабочего раствора сурьмы составил 160-170 мл, рН˜8.

Концентрацию HCl в рабочем растворе доводят до 10 М, при этом его объем увеличивается до 360-370 мл. Насыщают дибутиловый эфир соляной кислотой путем энергичного встряхивания равных объемов дибутилового эфира и 10 моль/л HCl в течение 5 минут и добавляют в рабочий раствор сурьмы. При использовании более низкой кислотности ухудшается экстракция сурьмы, а более концентрированная кислота вызывает рост соэкстракции олова. Для проведения экстракции берут равные объемы водной и органической фаз. Проводят 5 стадий экстракции. Меньшее число (меньше 3-х) стадий экстракции значительно ухудшает очистку от сурьмы, а увеличение числа стадий приводит к большим потерям олова и удлинению переработки, а очистка улучшается незначительно. Время каждой стадии экстракции (при интенсивном барботировании воздухом) составляло 5 минут. Полное разделение фаз, полноту которого контролируют визуально, продолжают 30 минут.

К раствору после экстракции (водной фазе) добавляют цитрат натрия Na₃Cit столько, чтобы получить концентрацию цитрат-ионов, равную 0,5 моль/л. Затем раствор нейтрализуют с помощью NaOH до рН 5,5. При более низких рН существенен проскок олова, а при более высоких протекает частичная сорбция сурьмы, которая впоследствии десорбируется вместе с оловом, загрязняя конечный продукт (Фиг.5). Проводят две последовательные хроматографические очистки на колонках, заполненных силикагелем (гидратированный SiO₂). Радиоолово сорбируется на колонке, в то время как сурьма и радиоизотопы теллура и индия - нет. Обычно достаточно 2-3 стадий хроматографической очистки, увеличение их числа ведет к росту потерь продукта. Оптимальный диапазон скоростей пропускания растворов через хроматографическую колонку найден 0,1-3 мл/мин. Более медленное пропускание не оправдано технологически (удлиняет процесс), а более быстрое вызывает проскок радиоолова. Первую колонку заполняют сорбентом с размером гранул 0,2-0,4 мм, вторую - 0,05-0,125 мм. Высоту и диаметр первой колонки берут равной 15 и 1,5 см, второй - 5 и 0,5 см, соответственно. Каждую колонку промывают последовательно 20 мл 0,5 моль/л раствора цитрата натрия и 30 мл воды, подкисленной лимонной кислотой. Значения рН обоих промывных растворов устанавливают равными 5,5. Наконец, десорбируют ^117mSn с каждой колонки с помощью 10 мл 6 моль/л HCl.

Выделенный в результате продукт ^117mSn имеет следующие параметры (на дату - 21 день после окончания облучения):

- Радионуклидная чистота>99,8% (без учета ¹¹³Sn)- Удельная активность1400 Ки/г Sn- Примесь ¹¹³Sn25%- Примесь других радионуклидов (Бк/Бк ^117mSn):  ¹¹⁸Те -1,1·10^-3119mТе -4,1·10^-4121mТе -1,4·10^-4120mSb -<10^-5124Sb -<4·10^-6111In -<10^-5- Содержание стабильной сурьмы<4 мкг/мл

Пример 2.

Оболочку 1 из непористого графита (Фиг.4) заполняют порошком металлической сурьмы, нагревают и выдерживают при 660°С в течение 15 минут. После охлаждения повторно засыпают порошок металлической сурьмы в оболочку 1 и повторно нагревают и выдерживают при 660°С в течение 15 минут. После остывания мишени извлекают из графитовой оболочки 1 монолитный образец 2 в виде пластины металлической сурьмы толщиной 3 мм и электролитически покрывают внешние поверхности оболочки 1 слоем никеля толщиной 60 мкм, чтобы защитить материал оболочки от воздействия продуктов радиолиза охлаждающей воды во время облучения пучком высокой интенсивности, при котором интенсивно идет радиолиз. Затем пластину 2 металлической сурьмы вновь помещают внутрь оболочки 1 и герметизируют мишень графитовой крышкой 5 с помощью высокотемпературного клея.

Мишень, содержащую 19 г сурьмы, облучают на линейном ускорителе протонов ИЯИ РАН на пучке протонов с током 70 мкА в течение двух часов в диапазоне энергии протонов 34-66 МэВ. Угол пучка протонов к входному окну мишени составлял 26°. При этом эффективная толщина монолитного образца 2 металлической сурьмы была равна 7 мм. Повреждений обнаружено не было, поэтому следующую аналогичную мишень облучали в тех же условиях в течение двух суток. На момент окончания облучения было получено около 200 мКи ^117mSn. В случае необходимости возможна наработка больших активностей ^117mSn при более длительном облучении.

В ходе переработки облученной мишени никелевый слой на поверхности графита сначала стравливали 1М азотной кислотой, затем с помощью специально изготовленного устройства ломали боковые стенки графитовой оболочки 1. При этом тонкие окна 3 и 4 мишени (толщиной 0,8 мм) треснули и разрушились и графит после этого легко можно отделить от монолитного образца 2 облученной металлической сурьмы. Затем сурьму перенесли в сосуд для растворения.

Все 19 г сурьмы растворяют в 200 мл концентрированной HCl с постепенным добавлением 56 мас.% HNO₃ (˜1/7 объема) в течение нескольких часов. После полного растворения раствор осторожно упаривают с целью уменьшения его объема и удаления следов азотной кислоты. Конечный объем рабочего раствора сурьмы составил 160-170 мл, рН˜10. Проводят 3 стадии экстракции. В отличие от Примера 1, выбирают соотношение объемов водной и органической фаз 1,5, время контакта фаз увеличивают до 10 минут, а время разделения фаз - до 60 минут. Хроматографическое разделение проводят так же, как и в Примере 1, за исключением того, что размер зерен силикагеля в первой хроматографической колонке уменьшают до 0,12-0,2 мм.

Выделенный в результате продукт ^117mSn имел следующие параметры (на дату - 21 день после окончания облучения):

- Радионуклидная чистота>96,5% (без учета ¹¹³Sn)- Удельная активность500 Ки/г Sn- Примесь ¹¹³Sn9%- Примесь других радионуклидов (Бк/Бк ^117mSn):  ^119mТе -2,9·10^-2121mТе -4,9·10^-3120mSb -<6·10^-4124Sb -<3·10^-5111In -<2·10^-4- Содержание стабильной сурьмы<35 мкг/мл

В данном Примере 2 переработана мишень в графитовой оболочке (в примере 1 - оболочка из аустенитной высоколегированной стали). Здесь также было сокращено количество стадий экстракции по сравнению с примером 1 (3 вместо 5) и некоторые другие условия экстракции (см. выше), что упростило процесс химической очистки, но привело к несколько худшей, хотя и приемлемой, чистоте конечного продукта.

Пример 3.

Оболочку из аустенитной высоколегированной стали, имеющую форму, показанную на Фиг.1, и толщину 9 мм, заполняют сурьмой так же, как и в Примере 1. Мишень, содержащую 29 г сурьмы, облучают на линейном ускорителе протонов ИЯИ РАН на пучке протонов с током 30 мкА в течение суток в диапазоне энергии протонов 72-103 МэВ. Угол пучка протонов к входному окну мишени составлял 65°. При этом эффективная толщина монолитного образца металлической сурьмы была равна 10 мм. Далее ее перерабатывают так же, как в Примере 2, за исключением того, что проводят по 3 стадии экстракционной и хроматографической очистки. В ходе экстракции время разделения (расслаивания) фаз выбирают равным 45 мин. Получено, что увеличение времени разделения фаз практически не влияет ни на коэффициент извлечения сурьмы, ни на степень соэкстракции радиоолова.

Параметры выделенного продукта ^117mSn (на дату: 8 день после окончания облучения) были следующими:

- Радионуклидная чистота>99,9% (без учета ¹¹³Sn)- Удельная активность1260 Ки/г Sn- Примесь ¹¹³Sn16%- Примесь других радионуклидов (Бк/Бк ^117mSn):  ^119mТе -<2·10^-6120mSb -<10^-6122Sb -<10^-6111In -<7·10^-8Содержание стабильной сурьмы<4 мкг/мл

В данном Примере 3 при переработке сурьмяной мишени в стальной оболочке использовали три стадии хроматографии (по две стадии было использовано в предыдущих примерах). Это несколько усложнило процесс, но привело к получению продукта лучшей чистоты.

Пример 4.

Оболочку из горячекатаного молибдена (Фиг.3) заполняют сурьмой так же, как в Примере 1, затем покрывают слоем никеля толщиной 20 мкм, чтобы защитить материал оболочки от воздействия продуктов радиолиза охлаждающей воды во время облучения пучком высокой интенсивности, при котором интенсивно идет радиолиз. Толщина монолитного образца 2 сурьмы составляет 3 мм и определяется размерами оболочки 1.

Для проверки стойкости материала оболочки мишень, содержащую 19 г сурьмы, облучают на линейном ускорителе протонов ИЯИ РАН на пучке протонов с током 52 мкА в течение часа в диапазоне энергии протонов 30-70 МэВ. Угол пучка протонов к входному окну мишени составлял 26°. При этом эффективная толщина сурьмы была равна 7 мм. Повреждений обнаружено не было, т.е. необходимые активности ^117mSn можно нарабатывать путем увеличения длительности облучения.

Для стравливания слоя никеля мишень оставляли на 10-12 ч погруженной в 1 моль/л HNO₃. Входное 3 и выходное 4 окна (тонкие стенки мишени) толщиной 80 мкм растворяют в 100 мл 6 моль/л NaOH в течение пяти часов, периодически добавляя небольшие количества 30% Н₂O₂. При более низких концентрациях щелочи растворение молибдена протекает слишком медленно, а рост концентраций свыше 8 моль/л не дает заметного увеличения скорости растворения. Оптимально растворять молибденовые окна в 5-7 моль/л растворе NaOH. Облученная сурьма в этих условиях не растворяется. Всего израсходовали 120 мл Н₂О₂. Затем монолитный образец 2 металлической сурьмы был переработан так же, как в Примере 2, за исключением того, что, с целью исследования пределов применимости используемого метода хроматографической очистки, устанавливают значения рН рабочего раствора и обоих промывных растворов в диапазоне 4,7-5,0, а также увеличвают объемы промывных растворов: раствора цитрата натрия до 70 мл, воды до 100 мл. Это приводит к потерям радиоолова до 10% на каждой стадии хроматографии.

На Фиг.5 представлены результаты сорбции радиоолова из цитратного раствора при различных рН. Видно, что оптимальные значения рН лежат в диапазоне 5,4-5,6 из интервала 4,5-6,0.

Параметры выделенного продукта ^117mSn (на дату калибровки: 15 день после окончания облучения):

- Радионуклидная чистота>99,7% (без учета ¹¹³Sn)- Удельная активность500 Ки/г Sn- Примесь ¹¹³Sn7%- Примесь других радионуклидов (Бк/Бк ^117mSn):  ^119mТе -1,3·10^-3121mTe -<8·10^-5120mSb -1,1·10^-3124Sb -<2·10^-5114mIn -<2·10^-4- Содержание стабильной сурьмы<20 мкг/мл

Данный пример демонстрирует возможность облучения и химической переработки сурьмяной мишени в молибденовой оболочке. При этом некоторые изменения параметров переработки (изменение рН исходного раствора при хроматографии, см. выше) приводят к несколько большим, но приемлемым потерям конечного продукта.

Таким образом, использование настоящего изобретения предоставляет возможность высокопроизводительного получения из массивных сурьмяных мишеней, облученных пучком заряженных частиц высокой интенсивности, радиоолова в состоянии без носителя с удельной активностью до 1000 Ки/г и выше, высокой чистоты, как по радиоактивным, так и по стабильным примесям, с целью его дальнейшего использования для радионуклидной терапии костного рака, сердечно-сосудистых и других заболеваний. Способ обеспечивает очистку от сурьмы в 8·10⁵-2·10⁶ раз и выше. Радионуклидная чистота ^117mSn (без учета ¹¹³Sn), достигаемая на определенную дату после облучения, составляет 97-99,8% и выше.

Изобретение относится к области ядерной технологии и радиохимии и предназначено для получения и выделения радиоактивных изотопов для медицинских целей. Способ получения радиоолова в состоянии без носителя заключается в облучении потоком ускоренных заряженных частиц высокой интенсивности мишеней, содержащих металлическую сурьму в виде массивного монолитного образца толщиной 2-30 мм в герметичной оболочке, выполненной из стойкого к сурьме материала, и последующее извлечение радиоолова в состоянии без носителя из облученной сурьмы. В качестве материала герметичной оболочки может быть использована аустенитная высоколегированная сталь, горячекатаный молибден или непористый графит. Облученную металлическую сурьму растворяют в концентрированной кислоте НХ, где Х=F, Cl или Br, с добавлением концентрированной азотной кислоты, в полученный раствор добавляют дибутиловый эфир, насыщенный раствором кислоты НХ, и разделяют полученный раствор на водную и органическую фазы. В оставшуюся после экстракции сурьмы водную фазу добавляют цитрат натрия, нейтрализуют избыток ионов водорода щелочью и полученный раствор пропускают через хроматографическую колонку, заполненную гидратированным диоксидом кремния. Гидратированный диоксид кремния промывают от следов сурьмы и радиоизотопов теллура и индия раствором цитрата натрия и водой с добавлением лимонной кислоты, а радиоолово в состоянии без носителя десорбируют с гидратированного диоксида кремния минеральной кислотой. При использовании изобретения повышается выход радиоолова в состоянии без носителя с большой удельной активностью. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ получения радиоолова в состоянии без носителя, включающий облучение потоком ускоренных заряженных частиц мишеней, содержащих природную или обогащенную металлическую сурьму, растворение облученной металлической сурьмы и последующее извлечение радиоолова в состоянии без носителя из раствора, отличающийся тем, что перед облучением металлическую сурьму в виде массивного монолитного образца заключают в герметичную оболочку, выполненную из стойкого к сурьме материала, облучение производят потоком ускоренных заряженных частиц высокой интенсивности, облученную металлическую сурьму освобождают от оболочки, растворяют в концентрированной кислоте НХ, где Х=F, Cl или Br, с добавлением концентрированной азотной кислоты в количестве не менее 1:20 от объема кислоты НХ, далее, при отличии концентрации раствора от 9-12 моль/л по кислоте НХ и 0,3-0,9 моль/л по сурьме, полученный раствор доводят до концентрации 9-12 моль/л по кислоте НХ и концентрации 0,3-0,9 моль/л по сурьме упариванием, разбавлением водой или добавлением концентрированной кислоты НХ, либо упаривают его досуха и затем растворяют остаток в растворе другой кислоты НХ, далее в полученный раствор добавляют дибутиловый эфир, насыщенный раствором кислоты НХ, такой же, что и в растворе сурьмы, с концентрацией равной концентрации кислоты НХ в растворе сурьмы, причем соотношение объемов раствора сурьмы и насыщенного кислотой НХ дибутилового эфира берут в интервале 1-1,5, полученную смесь интенсивно перемешивают, отстаивают до разделения на водную и органическую фазы, отделяют органическую фазу, в оставшуюся после экстракции сурьмы водную фазу добавляют цитрат натрия (натриевую соль лимонной кислоты) в количестве, при котором концентрация цитрат-ионов в растворе составляет не менее 0,5 моль/л и превышает концентрацию оставшейся в водной фазе сурьмы не менее чем в 5 раз, далее в полученном растворе нейтрализуют избыток ионов водорода щелочью до достижения величины рН в интервале 4,5-6,0, полученный раствор пропускают через хроматографическую колонку, заполненную гидратированным диоксидом кремния (SiO₂·xH₂O), адсорбируют радиоолово в состоянии без носителя на поверхности гидратированного диоксида кремния, далее гидратированный диоксид кремния промывают от следов сурьмы и радиоизотопов теллура и индия раствором цитрата натрия с рН в интервале 4,5-6,0 и затем водой с добавлением лимонной кислоты до рН в интервале 4,5-6,0, затем десорбируют радиоолово в состоянии без носителя с гидратированного диоксида кремния минеральной кислотой с содержанием ионов водорода в интервале 5-7 моль/л.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что монолитный образец сурьмы получают путем нагревания порошка или гранулированного материала из металлической сурьмы в инертной атмосфере до температур 631-700°С внутри герметичной оболочки или вне ее с последующим помещением внутрь герметичной оболочки.3. Способ по п.2, отличающийся тем, что массивный образец сурьмы получают в виде монолитного образца толщиной от 2 до 30 мм.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве стойкого к сурьме материала герметичной оболочки используют аустенитную высоколегированную сталь, причем облученную металлическую сурьму освобождают от оболочки путем растворения оболочки в соляной кислоте с концентрацией 8-12 моль/л.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве стойкого к сурьме материала герметичной оболочки используют горячекатаный молибден, причем облученную металлическую сурьму освобождают от оболочки путем растворения оболочки в растворе щелочи с концентрацией 3-8 моль/л с добавлением 30%-ного раствора Н₂O₂ в количестве 1:0,5-1:2 от объема раствора щелочи.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что снаружи герметичную оболочку из горячекатаного молибдена покрывают защитным слоем из металлического никеля, причем при освобождении облученной металлической сурьмы от оболочки предварительно растворяют никелевое покрытие в 0,5-2 моль/л азотной кислоте.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве стойкого к сурьме материала герметичной оболочки используют непористый графит, причем облученную металлическую сурьму освобождают от оболочки путем механического разрушения оболочки.8. Способ по п.7, отличающийся тем, что снаружи герметичную оболочку из непористого графита покрывают защитным слоем из металлического никеля, причем при освобождении облученной металлической сурьмы от оболочки предварительно растворяют никелевое покрытие в 0,5-2 моль/л азотной кислоте.9. Способ по п.1, отличающийся тем, что оставшуюся после экстракции сурьмы водную фазу используют для повторной экстракции сурьмы еще не менее 2-4 раз.10. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализацию избытка ионов водорода щелочью ведут до достижения величины рН в интервале 5,4-5,6.11. Способ по п.1, отличающийся тем, что высота слоя гидратированного диоксида кремния в хроматографической колонке находится в пределах от 5 до 15 см, а диаметр - в пределах от 0,5 до 1,5 см.12. Способ по п.1, отличающийся тем, что хроматографическую колонку заполняют гидратированным диоксидом кремния с размером зерен в интервале 0,05-0,4 мм.13. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидратированный диоксид кремния промывают от следов сурьмы и радиоизотопов теллура и индия раствором цитрата натрия объемом 20-70 мл с рН в интервале 5,4-5,6.14. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидратированный диоксид кремния промывают от следов сурьмы и радиоизотопов теллура и индия водой объемом 30-100 мл с добавлением лимонной кислоты до рН в интервале 5,4-5,6.15. Способ по п.1, отличающийся тем, что десорбцию производят раствором минеральной кислоты объемом 5-20 мл.16. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворы пропускают через хроматографическую колонку со скоростью 0,1-3 мл/мин.17. Способ по п.1, отличающийся тем, что полученный десорбат используют для повторной хроматографической очистки еще не менее 1-2 раз.18. Мишень для осуществления способа получения радиоолова в состоянии без носителя, включающая облучаемый образец, заключенный в герметичную оболочку, отличающаяся тем, что облучаемый образец выполнен в виде массивного монолитного образца металлической сурьмы толщиной от 2 до 30 мм, герметичная оболочка выполнена из аустенитной высоколегированной стали, причем толщина стенок герметичной оболочки со стороны входа и выхода пучка находится в пределах от 50 до 300 мкм, а герметичная оболочка размещена в потоке охлаждающей жидкости.19. Мишень для осуществления способа получения радиоолова в состоянии без носителя, включающая облучаемый образец, заключенный в герметичную оболочку, отличающаяся тем, что облучаемый образец выполнен в виде массивного монолитного образца металлической сурьмы толщиной от 2 до 30 мм, герметичная оболочка выполнена из горячекатаного молибдена, причем толщина стенок герметичной оболочки со стороны входа и выхода пучка находится в пределах от 50 до 300 мкм, а герметичная оболочка размещена в потоке охлаждающей жидкости.20. Мишень по п.19, отличающаяся тем, что поверх герметичной оболочки из горячекатаного молибдена выполнен защитный слой из металлического никеля, толщина которого находится в пределах от 20 до 60 мкм.21. Мишень для осуществления способа получения радиоолова в состоянии без носителя, включающая облучаемый образец, заключенный в герметичную оболочку, отличающаяся тем, что облучаемый образец выполнен в виде массивного монолитного образца металлической сурьмы толщиной от 2 до 30 мм, герметичная оболочка выполнена из непористого графита, причем толщина стенок герметичной оболочки со стороны входа и выхода пучка находится в пределах от 0,5 до 1,5 мм, а герметичная оболочка размещена в потоке охлаждающей жидкости.22. Мишень по п.21, отличающаяся тем, что поверх герметичной оболочки из непористого графита выполнен защитный слой из металлического никеля, толщина которого находится в пределах от 20 до 60 мкм.