Технологии

Технологии

При производстве радиоизотопов, их обработка после их наработки в процессе облучения состоит из двух этапов:

  • Извлечения радионуклида из вещества мишени.
  • Синтеза радиоизотопа в необходимой форме.

Первый этап включает физические и химические процессы, обусловленные химическим и физическим состоянием мишени. Второй этап, обуславливается предполагаемой областью применения  радиоизотопа. Основные процессы второго этапа являются химическими.

1.1.1      Мишень

Мишени могут быть твердыми, жидкими и газообразными.  Они могут быть обогащены, определённым нуклидом, с целью увеличить выход и чистоту получаемого продукта.  Когда  мишени содержат примеси, облучённая мишень может содержать примесь в виде других нежелательных радионуклидов. Эти нежелательные нуклиды, образуются   в результате облучения примесей или в результате радиоактивного распада.  Вид и энергия частиц пучка также влияет на образование примеси.  Неизотопные примеси (радионуклиды других элементов) могут быть сепарированы с использованием химических методов, так как они обладают химическими качествами отличными от требуемого продукта. Изотопные примеси не могут быть выделены таким способом. Уровень изотопного загрязнения должен регулироваться через обогащение материала мишени и энергию используемых частиц. (Помните, что энергия частиц уменьшается по мере проникновения в материал и поэтому толщина (плотность) мишени также является фактором, требующим осмысления)

Для облучения в реакторе вещество мишени запаивается в емкость из подходящего материала (наиболее часто используется титан). Емкость после облучения должна быть вскрыта механически до химической обработки облучаемого материала. В процессе открытия могут высвободиться газообразные продукты. Открытие емкостей, содержащих уран, может высвободить газообразные продукты деления.

Мишени требуют охлаждения для отвода тепла выделенного в течение её облучения.  Мишени реакторов обычно внедряются в него и охлаждаются теплоносителем (охладителем) реактора. Мишени в ускорителях могут охлаждаться водой. Газообразные и жидкие  мишени в  ускорителях могут иметь системы охлаждения с использованием сжатого газа, например гелия.

1.1.2      Извлечение радионуклидов

Отделение полезных радионуклидов от других представленных в веществе мишени может быть достаточно сложным. Используемые технологии могут включать комбинации растворения, хроматографии под высоким давлением, ионного обмена, экстракции растворителем, сублимации, электрохимического разделения и  газовой хроматографии.

Химическая обработка, облучённого урана включает следующие этапы по выделению Молибдена-99:

  • Растворение. Может использоваться кислота или щелочь. Процесс растворения сопровождается высвобождением   радионуклидов и благородных газов.
  • Извлечение Могут применяться: экстракция растворителем, ионно-обменные смолы и алюминиевые хромотографические колонки.
  • Очистка Методы очистки определяются свойствами присутствующих примесей.

Во всех вышеперечисленных процессах, используемое оборудование должно быть способно выдержать разрушающее химическое и радиационное  воздействие.

1.1.3      Изготовление радиоизотопных препаратов

Конечные этапы в процессе получения радиоизотопов включают физические и химические процессы для получения радиоизотопа в требуемой физической и химической форме.

1.1.3.1                       Радиоизотопы для промышленных целей и исследований

Требуемое физическое состояние может быть твёрдым, порошкообразным, жидким или газообразным. Большинство радиоизотопов, применяемых в промышленности, используются в твёрдом состоянии. Поэтому может понадобиться их электро-распыление в веществе носителе. Капсуляция радиоизотопов также очень важный процесс. Большая часть герметически упакованных источников нуждается в тесте на утечки, следуя международным стандартам, требуется подтвердить цельность защитной упаковочной оболочки. Нейтронные источники  (Am-Be) требуют смешивания пылеобразной окиси америция и металлического бериллия перед капсуляцией.

1.1.3.2                       Получение радиофармпрепаратов

Радиофармпрепараты предназначены для специальных задач. Они должны обладать физическими свойствами, которые позволили бы им мигрировать в теле человека и химическими свойствами, которые определяли бы их накопление в тканях и органах мишенях. Концентрация радиофармпрепаратов в органе мишени должна быть достаточно высокой, чтобы получить удовлетворительное его изображение.  Небольшие и глубоко расположенные органы требуют более высоких концентраций радиофармпрепаратов.  При этом их концентрация в тканях непосредственно окружающих мишень должна быть относительно низкой, чтобы её границы были чётко различимы.

Радиофармпрепараты состоят из двух компонентов:

  • Радиоактивный трассер
  • Носитель

 

Радиоактивный трассер это радионуклид. Носитель – это органическая или неорганическая смесь, которая влияет на биологическое распределение радионуклида. Трассер вживляется в носитель в результате процедуры маркировки, которая может быть достаточно сложной. Подготовка обследования и маркировка радиофармпрепаратом должна происходить в асептических условиях. Химические процессы в теле человека не различают стабильные и радиоактивные изотопы, следовательно, особое внимание к использованию радиоизотопов является важным фактором при клиническом качественном контроле.