Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

25
Автоматизированный модуль для получения технеция- 99м Томск 2013 Национально исследовательский Томский политехнический университет

Upload: cachez

Post on 13-Jan-2016

89 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Национально исследовательский Томский политехнический университет. Автоматизированный модуль для получения технеция-99м. Томск 2013. Применение РФП технеция-99м. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Автоматизированный модуль для получения

технеция-99м

Томск

2013

Национально исследовательский Томский политехнический

университет

Page 2: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Применение РФП технеция-99м

Для диагностики в кардиологии, онкологии, эндокринологии, неврологии и других областях медицины. Используется в 80-90 % всех диагностических процедур, проводимых с радионуклидами. В США ежегодно проводится 12 млн. исследований. Годовой объём мирового рынка 99mТс оценивается в $3,7 млрд.

Page 3: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Генератор – это система двух генетически связанных радионуклидов 99Мо/99mТс, в которой технеций-99м (Т½ =

6,012ч), генерируется в результате –-распада материнского изотопа молибдена-99 (Т½ = 66,02 ч). Время

максимального накопления технеция-99м – 22,89 ч.

Page 4: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Получения 99Mo на ядерных реакторах

Две основные реакции:

реакция деления урана-235

235U (n,f) 99Mo (сечение 582,6 барн) реакция радиационного захвата

98Mo (n,) 99Mo (сечение 0,136 барн)

Page 5: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Реакция деления урана-235

Выход 99Мо – 6,1 %. Удельная активность - более 1000 Ки/г. Образуется более 20 долгоживущих осколочных γ- РН с периодами полураспада от 0,1 до 60 дней с массовыми числами от 72 до 161, а также -излучающие изотопы (239Pu), требующие переработки и утилизации. Расход 235U – 1 %. Например, в Россендорфе (Германия) за 10 лет было произведено 230 кKu 99Мо и накоплено 11000 кKu жидких р/а отходов с общим объемом 30 м3. Закрыты реакторы в Карлсруе, Россендорфе. Приостановлено строительство двух новых реакторов MAPLE (Канада), хотя было израсходовано $350 млн.

Page 6: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Мировой рынок 99Мо

Мировая потребность 13-15 тысяч Кu в неделю MDS Nordion, реактор NRU (Канада) ≥40%;Mallinckrodt, реактор HFR, Петтен, Голландия ≥25%;IRE, реактор BR2 (Бельгия) ≥15%;NTP, реактор SAFARI-1 (Южная Африка)≥20%.Мировой дефицит 99Мо в 2010 г. составил 30 %.В НИИАР реализуется проект на производство 2700 Ки в неделю после пуска второй очереди, что позволит по данным Атомпрома снять проблему на ближайшую перспективу. Однако проблема утилизации отходов останется.

Page 7: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Реакция 98Mo (n,) 99Mo

Радиоактивных отходов практически не образуется. Основной недостаток – низкая активность нарабатываемого 99Мо: порядка 1 Кu/г при облучении тепловыми нейтронами мишеней природного молибдена (24,13 % 98Мо) и 6-8 Кu/г – мишеней, обогащенных по 98Мо (> 95 %). Более высокая активность - до 200 Кu/г может быть получена лишь на реакторах с потоком тепловых нейтронов 51015 н/см2с, однако таких реакторов в мире всего три, а строительство новых требует больших затрат.

Для использования такого низкоактивного сырья в генераторах 99mТс требуется разработка специальных технологий, к числу которых, прежде всего, относится экстракционная.

Page 8: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Основные преимущества экстракционной технологии

•Экстракционная технология является концентрирующей.• Высокая объемная активность препарата 99mТс (более 5 ГБк/мл).• Использование доступного МоО3 природного изотопного состава.• Низкая себестоимость РФП.• Высокая химическая, радиохимическая и радионуклидная чистота.

Page 9: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Мишень для облучения МоО3

Мишень – МоО3, риродный изотопный состав;

Корпус – герметичная ампула из кварцевого стекла;

Масса навески – 7 г.

Page 10: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Схема экстракционного получения 99мTc

Вспомогательные операции: Сброс отработанной водной фазы;Сбор и очистка экстрагента для повторного использования.

Растворение мишени MoO3, загрузка в

экстрактор

Отбор экстракта с 99мTc

Отделение 99мTc от экстракта при помощи дистилляции

Смыв 99мTc 0,9%раствором NaCl

Экстракция 99мTc метилэтил кетоном

Контроль качества

Стерилизация РФП

Упаковка маркировка

Фасование препарата 99мTc

Page 11: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Основные проблемы экстракционной технологии

В разное время экстракционные генераторы 99mТс разрабатывались в Великобритании, Чехословакии, России, Индии, Австралии, Иране, Корее и других странах.Большие габариты экстрактора. необходимость использования тяжелой биологической защиты. необходимость визуального контроля. большая продолжительностью получения препарата (1,5 – 2 часа). отсутствие дистанционного управления. высокая квалификации обслуживающего персонала.

Page 12: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Классическая схема экстракционной установки

ще

ло

чно

й р

аство

р 9

о

экстр

аге

нт

да

вл

ени

е

1

2

3

Недостатки:Большая поверхность раздела – большие потери технеция-99м;Двигатель в радиационноопасной зоне.

Page 13: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Экстракционный генератор технеция-99м с коаксиальной

колонной

В 90х годах при НИИ ядерной физики была разработана и

испытана новая схема

экстракционного генератора на

основе коаксиального экстрактора.

Page 14: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Изменение выхода 99mТс из коаксиального генератора в зависимости от объема метилэтилкетона (объем ВФ

100 мл)

2001000

50

Объем МЭК, мл.

Вы

ход

99

с, %

.

50 150

После проведения успешных испытаний была подготовлена опытная партия установок коаксиального типа для Радиевого института им. В.Г. Хлопина и Института атомной энергии им. И.В. Курчатова и Института ядерных исследований и ядерной энергетики Болгарской АН (г. София).

Page 15: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Экстракционный генератор технеция-99м с многократным

циклом экстракции

Page 16: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Схема экстракционного генератора технеция-99м с многократным

циклом экстракции

К 4 К 6 К 8 К 9 К 10

К 7

К 2

К 5

К 1

К 3

1 2

В 3 В 4

В 1 В 2

9

6

8

11

3

4

5

10

23

22

7

Page 17: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Разработка мобильных генераторов 99mТс

Все приведенные выше генераторы являются стационарными установками, рассчитанными на получение до 10 Ки 99mТс и более при одновременном обслуживание нескольких клиник города или региона. Для создания малогабаритных установок, удобных для использования непосредственно в клиниках, методом математического моделирования был впервые разработан миниатюрный экстрактор высотой всего 10 см.

Page 18: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Малогабаритный экстрактор

Page 19: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Экстракционно-хроматографический генератор

С учетом небольших объемов водной и органической фаз (20 и 25 мл, соответственно), используемых в транспортируемом экстракторе, с целью экспрессного отделения 99mТс от МЭК вместо традиционной испарительной технологии был применен метод хроматографии.

Page 20: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Схема экстракционно-хроматографического генератора технеция-99м

Page 21: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Экстракционно-хроматографический генератор технеция-99м

Page 22: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Транспортный контейнер для Экстракционно-хроматографического генератор технеция-99м

Page 23: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Эксплутационные характеристики генераторов технеция-99м НИ ТПУ

П/п Тип генератора Высо-та, мм

Расход МЭК,

мл

Активно-сть 99Мо,

Ки

Время получе-

ния, мин

Выход 99мТс,

%

1 Коаксиальный 450 100-110

10 120 80

2 Многократный цикл экстракции

270 50-60 15-20 60 75-90

3 Экстракционно-хроматографич.

110 25 1-2 20 75-85

Получено 6 патентов

Page 24: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Показатели Натрия пертехнетат, 99mТс из экстракционного

генератора

Натрия пертехнетат, 99mТс из хроматографического

генератора

Натрия пертехнетат, 99mТс из экстракционно-

хроматографического генератора

рН От 5,0 до 7,0 От 4,0 до 7,0 От 5,8 до 6,5

Радионуклидные примеси

99Мо не более 210-3 %, Других: не более 110-4 %

99Мо не более 210-2 %, Других: не более 110-3%

99Мо – ниже пределов обнаружения; Других: не более 110-3 %

Радиохимическая чистота

Не менее 99,2 % Не менее 99,2 % 99,2 – 99,8 %

Химические примеси

Мо не более 0,2 мкг/мл; Al – ниже пределов обнаружения.

Мо не более 0,2 мкг/мл; Al не более 5,0 мкг/мл;

Мо – ниже пределов обнаружения;Al – до 1 мкг/мл

Метилэтилкетон Не более 0,5 мг/мл Не регламентируется 0,01 мг/мл

Натрия хлорид От 8,0 до 10,0 мг/мл От 8,0 до 10,0 мг/мл От 8,4 до 9,0 мг/мл

Сравнительные характеристики качества РФП

Page 25: Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРАКЦИОННОГО ПОЛУЧЕНИЯ

ТЕХНЕЦИЯ-99М

Томск

2013

Томский политехнический университет