Элюционный генератор технеция-99м и способ его изготовления Советский патент 1991 года по МПК G21G4/08 

Изобретение относится к ядерной медицине, а именно к изготовлению сборного

генератора Тс.

Современное развитие ядерной медицины требует поставки генераторов с общей активностью минимально 4 ГБк, но обыкновенно 8 ГБк, иногда и большей, чем 40 ГБк, Известен вымывательный генератор, в котором в качестве сорбционного материала используется окись алюминия, сорбционная емкость которой составляет несколько вес % Мо. Это дает возможность при облучении молибдена с природным содержанием изотопов в реакторах со средней интенсивностью потока нейтронов т.е 1017 1018н/м2 с, приготовить генераторы с общей активностью несколько сотен МБк, что для нормального применения мало Поэтому необходимо использовать в качестве материала мишени или обогащенный Мо из реакторов с высокой интенсивностью потока нейтронов, или приготовлять Мо без носителя делением урана. Оба эти способы требуют больших капитальных затрат, поэтому используется высокопроизводительный реактор или комплекс лабораторий для переработки высокоактивного облученного урана и ликвидация двадцатикратной активности продуктов деления после отделения 99Мо.

Одновременно эти способы являются весьма трудоемкими- Для некоторых стран эти способы недоступны. В таких случаях для сепарации мТс от материнского Мо используются принципиально различные химические процессы, при которых более низкая удельная активность не является помехой. Используется или сублимация мТс из подходящего соединения S9Mo, или экстООм

ракция Тс метилэтилкетоном из сипьно основного водного раствора молибденово- кислой соли 99Мо. Хотя оба способа и дают возможность использовать активный материал, полученный облучением молибдена в природной изотопной смеси в реакторах со средней и даже низкой интенсивностью потока нейтронов, т.е. приблизительно

1016 - 5

179

10 н/м с, однако их

недостатком является сложность аппаратуры и большая трудоемкость получения

Тс, чем у обычного вымывательного генератора. Поэтому в большинстве случаев эти способы с успехом применяются только для производства в центрах ядерных исследований, откуда поставляется в ближайшие больницы уже готовый раствор технеция

Тс..Хотя и были разработаны миниатюрные варианты обоих типов генераторов, подходящих для эксплуатации в больницах, экстракционный или сублимационный, но их внедрение затруднено ввиду большой трудоемкости сепарации.

В последние годы появились исследовательские разработки, в которых вместо окиси алюминия предлагалось использовать в качестве генераторной сорбционной матрицы другие материалы, которые бы содержали значительно большее количество молибдена и из которых бы также можно было вымывать мТс с большим выходом (Эванс И.В., Моорс П.В., Соддеау И.М. Новый генератор для Тс. - Сб. Ill, Мирового конгресса по ядерной медицине и биологии, Париж, 1982, с.1592-1595). Этот тип генератора основан на генераторной сорбционной матрице из молибдата циркония, полученного путем растворения облученной окиси молибдена в растворе щелочи, осаждения

нитратом циркония и сушки при 105°С. Полученный молибдат циркония с приблизительным составом Zr02 MoO хН20 и приблизительным содержанием 25 вес.%

молибдена гидратацией был переведен в форму, которая давала возможность вымывать 9мТс, возникший при распаде 99Мо, с эффективностью 70-90%.

В настоящее время были проведены по0 добные эксперименты с сравнительными результатами, кроме молибдата циркония также с молибдатом титана, в которых была достигнута эффективность вымывания 99мТс 50-80%. Была испытана вымывагельная

5 матрица с содержанием 10-40 вес.% молибдена. Наилучшие результаты были получены с препаратами, содержащими 20-30 вес.% молибдена. При этом образцы не подвергались сушке при 105°С и специальной гидра0 тации, а только сушке при низких

температурах, т.е. . В дальнейших

экспериментах было испытано вымывание

мТс из матрицы, которая была сначала

получена при облучении в реакторе нейтро5 нами. В качестве материала мишени использовался как молибдат циркония, так и молибдат тигана. Препараты перед облучением были подвергнуты длительной сушке при комнатной температуре. Была исполь0 зована гранулометрическая фракция 50- 140 мкм. Достигнутая эффективность вымыванияl jMTc колебалась в пределах 40- 80%.

Этя результаты создали теоретические

5 предпосылки для создания вымывательного сборного генератора нового типа, который бы состоял из деталей, изготовленных заранее в неактивной форме, а после облучения простой манипуляцией подготовлялся бы

0 для процесса вымывания. Такой генератор должен был устранить следующие недостатки известных способов получения мТс:

ограниченная доступность обогащенного изотопа J Mo и реакторов с мощным по5 током нейтронов:

инвестиционная и эксплуатационная требовательность приготовления вымыва- тельных генераторов на основе Мо из продуктов деления;

0 проблемы, связанные с контролем используемых продуктов деления;

трудоемкость и высокая стоимость ликвидации продуктов деления, возникающих как побочный продукт;

5 повышение риска заражения окружающей среды;

относительно более сложные и более продолжительные способы получения мТс экстракционным или сублимационным процессом;

транспортные проблемы при поставках технеция из центральных генераторов.;

сложность введения в ход сублимационного или экстракционного генератора в миниатюрном исполнении в больницах;

невозможность использования реактора с потоком нейтронов под 1 1018 н/м3 с для изготовления вымывательного генератора с активностями большими, чем 2 ГБк. на основе Мо, полученной по реакции (п,

У):

большая трудоемкость и требовательность к лабораторному оснащению при настоящих способах изготовления вымыва- тельных генераторов;

необходимость дополнительной сгери- лизации;значительные транспортные расходы, а иногда и трудность с размещением большего количества посылок в самолете, особенно при необходимости транспортировать целые генераторные комплекты в отдаленные места.

Цель изобретения - создание элюцион- ного генератора технеция-99гп, позволяющего провести преобладающую часть технологических операций до облучения материала мишени потоком нейтронов.

Приведенные недостатки настоящих решений устраняет новый тип вымывательного генератора, сущность которого состоит в том, что основной генераторный вымьша- тельный сосуд изготовлен из материала, который мало активируется нейтронами, и снабжен двумя выходами с пористыми уплотнениями и легко устранительными затворами. Сосуд наполнен грубым дисперсионным материалом с большим содержанием молибдата, что дает возможность сначала использовать сосуд как ампулу при облучении, а ее наполнитель - как материал мишени, а также после облучения в реакторе непосредственно использовать его как вымывательную элюирующую колонку, а наполнитель - как матрицу для вымывания мТс. Наполнителем основного вымывательного генераторного сосуда является материал, на поверхности которого молибден не сорбирован, а прямо включен в химический скелет, что дает возможность легко вымывать мТс, возникший в матрице при радиоактивном распаде Мо. Такими материалами являются нерастворимые в воде молибдаты или полимолибдаты, катионы которых образованы ионами элементов, слабо активируемых нейтронами, например, циркония или титана.

Преимущество нового типа сборного вымывательного генератора также проявляется в способе его изготовления, состоящим в том, что основной вымывзтельный генераторный сосуд еще в неактивном состоянии перед активацией нейтронами в реакторе наполнен вымывательной матрицей и приспособлен как для использования в качестве облучаемой ампулы в реакторе, так и после несложного монтажа - как основная колонка генератора. Таким способом приго0 товленный основной генераторный вымы- вательный сосуд с закрытыми выходами облучается в реакторе. При этом в его наполнителе, т.е. в скелете матрицы, при активации нейтронами возникают радиоактив5 ные атомы Мо. генерирующие Тс. После извлечения из реактора открываются затворы выходов и с помощью шлангов присоединяются остальные компоненты генератора. При изготовлении генератора в

0 стерильном исполнении все компоненты генератора заранее стерилизуются и охраняются от вторичного бактериального заражения, монтаж после облучения проводится в антисептических условиях. Для сте5 рилизации основного вымывательного генераторного сосуда используется радиационная стерилизация, происходящая как сопровождающее явление при его облучении в ядерном реакторе.

0На фиг.1 изображен основной комплект

сборного вымывательного генератора; на фиг.2 - генератор в собранном виде.

Основной вымывательный генераторный сосуд 1 выполнен, как правило, цилин5 дрической формы с подводом 2 и отводом 3 и имеет объем от нескольких миллиметров до несколько десятков миллиметров. Сосуд изготовлен из материала, который мало активируется нейтронами и является коррози0 естойким, например, циркония, алюминия. Сосуд наполнен материалом мишени 10 в количества более 10 вес.% молибдена, которое обеспечивает эффективное селективное вымывание мТс, возникшего при распаде

5 Мо Как правило, это порошкообразные или гранулированные молибдаты или полимолибдаты циркония, титана или других элементов, слабо активируемых нейтронами. Материал мишени в сосуде-фиксирован

0 уплотнениями 8 и 9. В качестве фиксирующего материала используются материалы, слабо активируемые нейтронами и приготовленные в пористом виде так, чтобы они задерживали тонкозернистый материал ми5 шени и при этом были хорошо проницаемы для вымывающего раствора. Такими материалами являются, например, пористый спек окиси кремния или циркония, графитовый войлок, волокнистая прессованная смесь кремния и алюминия.

Подготовку генератора можно провести так, чтобы одновременно с нейтронной активацией в реакторе происходила также радиационная стерилизация. Приводные и отводные трубочки перед вложением в реактор закупорены, например, запайкой, механическим пертитованием с алюминиевой прокладкой, завинчиванием затворов 4 и 6 с алюминиевой прокладкой 5 и 7. При необходимости целый сосуд еще может быть завернут в алюминиевую фольгу, играющую роль защиты против вторичного бактериального заражения после вынимания из реактора до антисептического присоединения соединительных трубочек или шлангов 11 и 12. После облучения в реакторе трубочки основной генераторной колонки открываются, например, отпиливаются, отрезаются или отвинчиваются в стерильном и защищенном боксе и к ним присоединяются заранее стерилизованные отвечающие наконечники, подводные и отводные шланги или трубочки 11 и 12. Противоположные наконечники этих подводов остаются защищенными упаковкой или пробкой от бактериального заражения. Основная генераторная колонка вместе с подводами помещена в первичный свинцовый транспортный контейнер 13, Контейнер может быть изготовлен из свинца или урана, обедненного JU. Подводящие 11 и отводящие 12 трубочки вкладываются в соответствующие отверстия в контейнере 13 или в его крышке 14 так, чтобы они не мешали при транспортировке. Наконечники этих трубок закупориваются пробками или упаковкой и охраняются от бактериального заражения Первичный контейнер прикрыт свинцовой крышкой 14, которая имеет шаровидный выступ для манипуляции. Крышка присоединена к корпусу контейнера двумя винтами или другим подходящим способом, например, двумя надеваемыми прямоугольными обручами. После закупорки в жестяную оболочку эта главная часть генератора отправляется к потребителю.

Потребителю заранее периодически отправляются другие части генераторного комплекта, которые заранее стерилизуются и охраняются от вторичного бактериального заражения. Это резервуар 15 пирогенного вымывательного раствора (пластический мешок или бутылка с антисептически охраняемым входом воздуха, или инъекционный шприц), предохранительная колонка 16,наполненная подходящим сорбентом, например, окисью циркония, алюминия, накладывающая головка 17 с присоединенным шлангом, бутылочки 18 для элюата в свинцовом кожуха 19. Кроме того, потребителю один раз поставляется лабораторный свинцовый защитный корпус 20 и головная часть генератора 21 для размещения соединяющих частей комплекта. У потребителя

после вынимания из оболочки контейнер 13 помещается в лабораторный корпус 20, изготовленный из свинца или обедненного урана в форме сильностенного горшка. Откупориваются наконечники трубочек; подводящая 11 антисептическим способом присоединяется к резервуару 15 со стерильным физиологическим раствором, а отводящая 12 - к комплекту защитной колонки 16, соединенной с накалывающей головкой 17

пенициллиновых бутылочек 18 для элюата, которые помещаются в защитный тонкостенный свинцовый кожух 19. Все эти детали установки фиксируются в цилиндрической головной части генератора 21, в которой имеются углубления для помещения отдельных деталей. Сама головная часть генератора посажена в круговом вырезе в лабораторном корпусе 20 Вымывание проводится так, что в случае надобности на

накалывающую головку насаживается эвакуированная пенициллиновая бутылочка и тем самым пересасывается соответствующая часть физиологического раствора из резервуара 15 через основной вымывающий

генераторный сосуд 1 и защитную колонку 16 в пенициллиновую бутылочку. После проведенного вымывания накалывающая игла в головке защищается от бактериального заражения накалыванием неэвакуированной

стерильной пенициллиновой бутылочки. Обычно предполагается монтаж отдельных деталей прямо у потребителя Головная часть генератора с уже смонтированными деталями и присоединенный основной генераторный сосуд в первичном контейнере могут быть поставлены как генераторный комплект, который потребитель только поместит в лабораторный корпус.

Это требует небольшой переделки головной части генератора 21 и крышки 14 так, чтобы они были жестко соединены, например, с помощью взаимно завинчивающегося стержня

Достигаемые активности у нового типа

генератора при содержании 25 вес.% Мо в материале мишени, которая одновременно является вымываемой матрицей, при насыпном весе 1 г/мл, для различных объемов основной генераторной колонки и интенсивности потока нейтронов приведены в таблице. Активности отнесены к Мо. к ус- лозному времени 72 ч после окончания облучения при предшествующем непрерывном облучении в течение 90 ч.

В случае, когда основной вымывэтель- ный генераторный сосуд изготовлен из циркония, активируется не только наполнитель, но и собственный материал этого сосуда. Вследствие весовых соотношений (приблизительно 10 х больше Zr, чем Мо), активирующих сечений, времени облучения и вымирания основной генераторный сосуд имеет также активность 7Zr с полупериодом распада 17ч, величиной, приблизительно сравнимой с активностью Мо. К концу облучения эта активность не превышает двукратной величины активности 99Мо, а к условному времени составляет уже только 20%. Сосуд имеет также активность 95Zr с полупериодом распада 64 дн в равновесии с дочерным 95Nb с полупериодом распада 35 дн. которая равняется приблизительно 10% активности Мо к концу облучения и 20% активности к условному времени. Этот факт не вызывает значительных сложностей при конструировании защиты генератора. В случае, когда основной генераторный сосуд изготовлен из алюминия, эти величины значительно ниже, так как активируется только Zr в материале мишени, весовое количество которого существенно меньше, чем в материала сосуда. Нуклеарно чистый алюминий не дает никаких мешающих продуктов при облучении нейтронами, так как короткожи- вущий AI с полупериодом распада 2,2 мин полностью распадается перед собственной эксплуатацией генератора. Но здесь, как правило, активируются загрязнения и, более того, при (п, а) реакции на быстрых нейтронах возникает натрий Na (полупериод распада 15 ч). С радиационной точки зрения наиболее выгодным материалом для изготовления основных вымыва- тельных генераторных сосудов является кварц, в котором активируется только Si (2,6 ч) и, более того, с небольшим выходом. Содержание загрязнений обычно бывает также весьма низким. Кварц отличается также высокой химической устойчивостью и его единственным недостатком является хрупкость.

Поток нейтронов 1 101 н/м с отвечает радиационный дозе облучения 360 кГрей/ч. При дозах больших, чем 30 кГрей, все микроорганизмы и их латентные формы уничтожаются. Это значит, что и при предельно низких потоках нейтронов, почти непригодных для нейтронной активации генераторов, достигается надежная радиационная стерилизация сосуда и его наполнителя при облучении, продолжающемся более чем 1 ч.

Это обстоятельно исключает дополнительную стерилизацию, например, в паровом автоклаве. Однако необходимо воспрепятствовать вторичному бактериэль- 5 ному заражению при лослерадиационной транспортировке и монтаже генераторного комплекта,.что осуществляется путем создания охранных покрытий подводов основной колонки и монтажа в антисептических усло0 виях.

Пример1.В наиболее простом лабораторном исполнении основной вымыва- тельный генераторный сосуд изготовлен из кварцевой трубки, которая на обоих концах

5 конически сужена в узкие трубочки, которые запаяны или закупорены алюминиевой пробкой. Сосуд наполнен материалом мишени, состоящим из молибдата циркония, высушенным при 60°С с зернистостью от

0 100 до 150 мк, и материал уплотнен в суженных местах кварцевой ватой. Сосуд перед облучением в реакторе завернут в алюминиевую фольгу. После облучения суженные части трубочек надрезаются ножом или

5 напильником и отламываются или откупориваются. Перед этим можно с концов трубочек устранить возможное бактериальное заражение осторожным обжиганием в пламени. К отрезанным трубочкам присоедине0 ны шланги, лучше всего из силиконового каучука. Сосуд при работе защищен от радиационного влияния, например, в примитивном исполнении несколькими мотками листового свинца, или его можно поместить

5 в простой свинцовый контейнер с центральными отверстиями для прохода шлангов,

К колонке со шлангом присоединен резервуар вымывающего раствора, которым может быть бюретка, делительная воронка,

0 бутылка для инфузного раствора, инъекционный шприц и т.д. Элюат может капать или в лабораторный стакан,или в пенициллино- вую бутылочку с эвакуированной иглой, или в эвакуированную бутылочку.

5П р и м е р 2. Основной вымывательный генераторный сосуд представляет собой полый цилиндр, изготовленный из алюминия или циркония с отношением сечения к высоте - 1:(2-5). На обоих концах

0 припаяны одинаковые фланцы и наконечники узких трубочек, которые оснащены нарезкой, На нарезку трубочки навинчены колпачки, на внутренней стороне которых. имеется уплотнение из алюминиевой фоль5 ги. В колонку помещен материал мишени,. например молибдат титана, высушенный при 40°С, зернистости от 70 до 150 мкм, т.е. фракция от 100 до 200 Меш. С колонки после облучения в антисептическом боксе отвинчены закрывающие колпачки и навинчены

99м-,

стерилизованные наконечники подводов вымывающей системы, таким образом, приготовленный сосуд использован для составления генератора путем присоединения его к остальным деталям комплекта.

Вымывательный сборный генератор Тс, согласно изобретению, главной частью которого является основной вымыва- тельный генераторный сосуд, дает возможность получить и в реакторах со средней интенсивностью потока нейтронов (от 2 до 5 1017 н/м2 с) генераторы с активностью в несколько ГБк при приемлемых размерах сосуда. Сосуды изготовлены еще перед облучением, когда они неактивны. Это существенно облегчает производственные операции. Конструкция основного вымывательного генераторного сосуда и наконечников подводных соединений обеспечивает несложное присоединение после облучения в антисептических условиях. Таким способом можно использовать радиационную стерилизацию одновременно с активацией нейтронами в реакторе, Генератор состоит из отдельных деталей, что облегчает его транспортировку. Как самостоятельную часть комплекта можно поставлять также основной вымывательный генераторный сосуд, что дает возможность ввиду несложных операций проводить активацию в местном реакторе.

По сравнению с генератором, где собственная колонка генератора не активируется в реакторе, определенным недостатком нового типа генератора является дополни тельная активация конструкционного материала основного вымывательного генераторного сосуда. Однако ее величина или сравнима, или ниже, чем активность Мо. Следовательно, она не вызывает существенных затруднений при изготовлении защитных контейнеров.

Сборный генератор согласно изобретению приносит по сравнению с существующими способами приготовления мТс следующие выгоды: возможность изготов-

15

20

ления вымывательного генератора при использовании реакторов со средним потоком нейтронов, несложная манипуляция у потребителя, упрощение способа его изготов5 ления, использование самопроизвольной стерилизации при облучении в реакторе, упрощение транспортировки благодаря возможности самостоятельной посылки отдельных деталей комплекта, возможность

10 легкого внедрения в производство на местном реакторе, например, в развивающихся странах путем поставки неактивных сборных деталей, включая основной вымывательный реакторный сосуд.

Формула изобретения

1.Элюционный генератор технеция- 99т, состоящий из генераторной колонки, заполненной активированным нейтронами нерастворимым в воде молибдатом или пол- имолибдатом, резервуаров для элюента и элюата, соединенных с концами колонки, и биологической защиты, отличающийся тем, что генераторная колонка снабжена вы25 ступами с пористыми уплотнениями и съемными затворами.

2.Генератор по п.1,отличающийся тем, что генераторная колонка,выступы,уплотнения и съемные затворы изготовлены

30 из слабоактивирующихся в нейтронном поле материалов.

3.Генератор по пп.1 и2,отличаю- щ и и с я тем, что молибдат и полимолибдат содержат 20-40 мас.% молибдена.

35 4. Способ изготовления элюционного генератора технеция-99лл, включающий облучение не растворимого в воде молибдата или полимолибдата и дополнение генераторной колонки, отличающийся тем,

40 что молибдат или полимолибдат помещают в генераторную колонку в неактивной форме и облучают вместе с ней в ядерном реакторе потоком нейтронов не менее 10 н/см , после чего присоединяют к ос45 тальным частям генератора в антисептических условиях.

ooooooocoq

о сооs с coo оососсосос

ооооооооо осооооооос

оооозоооо ооооосооос

ооооооооо ооооооооос

ооооооооо ооооооооос

О О О О О

ооооооооос оооооосоо

оооосоооос ооосооооо

ооооооооос ооооооооо

Фи.г.1

Фиг.2

Изобретение относится к ядерной медицине. Цель изобретения - создание элюци- онного генератора технеция-99т, позволяющего провести преобладающую часть технологических операций до облучения материала мишени потоком нейтронов. Элюционный генератор технеция-99гл состоит из основной колонки цилиндрической формы, выполненной из алюминия или циркония и снабженной фланцами для присоединения отводящей и подводящей трубок. Основная колонка заполняется перед облучением потоком нейтронов (не менее 1АО 10 н/м с) молибдатом циркония или титана, содержащим 20-40 мзс.% молибдена. Основная колонка помещена в первичный защитный контейнере крышкой, имеющей отверстия для размещения отводящей и подводящей трубок. После облучения и транспортировки к потребителю первичный защитный контейнер помещается в лабораторный свинцовый контейнер в виде толсто- стенного горшка, подводящая трубка соединяется с емкостью, содержащей стерильный физиологический раствор, а отводящая - с защитной колонкой, заполненной сорбентом и присоединенной к накалывающей головке Склянки для элюата помещаются в защитный тонкостенный свинцовый контейнер Все эти детали закреплены в специальных гнездах цилиндрической насадки лабораторного контейнера. Для получения раствора технеция-99т на иглу накалывающей головки надевают вакууми- рованную стерильную склянку для элюата, после чего соответствующее количество физиологического раствора переливается в нее через основную колонку генератора. Эффективность элюирования технеция-99т 70%. 2 с п, ф-лы. 2 з.п ф-лы, 2 ил , 1 табл. сл XI о ю со Os