Методы производства радионуклидов

Производство радионуклидов медицинского назначения — активно развивающийся раздел современной ядерной индустрии. Оно включает выпуск изотопов — уи р-излучателей, применяемых для лучевой терапии, в брахитерапии и внутриполостной терапии. Это — долгоживущие изотопы, используемые как закрытые источники, предназначенные для внешнего облучения пациента. Их получают на промышленных атомных реакторах и мощных ускорителях. Способы их производства хорошо известны, и мы здесь на них останавливаться не будем.

Данная глава посвящена проблеме наработки короткоживущих и ультракороткоживущих изотопов (источников аи мягкого (3-излучения, позитронов, оже-электронов и электронов конверсии).

Это — изотопы для сцинтиграфии, однофотонной компьютерной томографии, позитронной томографии и радионуклидной терапии.

Производство изотопов на ядерных реакторах

Радиоактивные изотопы медицинского назначения производятся на промышленных (изотопных) ядерных реакторах, на высокопроизводительных ускорителях или на лабораторных изотопных генераторах.

Многие радионуклиды (в основном долгоживущие закрытые источники излучения или материнские изотопы для изотопных генераторов) нарабатывают на крупных реакторных установках (рис. i) с потоком тепловых нейтронов не ниже Ю‘3 н/(см²-с). Основным процессом является облучение нейтронами стабильных изотопов, с использованием ядерной реакции захвата нейтронов (п, у). Примерами являются ядерные реакции: ^SKnj^Sr, 59Со (п, у)⁶°Со, ‘^IKn/yO^Ir, y"Mo (n, y) wMo, ^{, 2}4Xe (n, y)^I25Xe:^{, 2}5j. Реже используются (/2,р)-реакции, например, s²S (n, pp-P, ‘4N (n, p)^l4С (мишень — A1N, продукт Ва^СОя), 35Cl (n, p)35S и др.

Рис. 1. Ядерный реактор для производства изотопов.

Некоторые изотопы получают по реакции вынужденного деления тяжёлых ядер (уран, путоний, торий) под действием нейтронов (nj). Это ;

долгоживущие (например, 42 Mo,, «ззХе) или короткоживущие (иапример, '^Cs,^Pm, Sr) продукты деления. Зависимость выхода продуктов деления от его массового числа представлена на рис. 2. Продукты деления легко отделяются от урана и получаются в изотопночистом виде (без «носителя»). Обычно медицинские реакторные изотопы имеют период полураспада от недели до нескольких лет.

Почти все радионуклиды, производимые на реакторах, являются нейтроноизбыточными и поэтому испытывают р-распад.

Современные производства на базе мощных атомных реакторов выпускают продукцию:

Рис. 2. Распределение продуктов деления 235U тепловыми нейтронами по массам.

• — медицинские генераторы радионуклидов 99Мо/99" 'Тс, «SSn/^'In, i⁸⁸W/^l88R_e, 44Ti/44Sc;
• — микроисточники для брахитерапии с ^{, 2}sJ, «3iJ, 9oSr;
• — радиоизотопы медицинского и технического назначения ²²Na, ⁸²Sr, «5Sr, ⁸9Sr, 9°Sr, 9°Y, 95Zr, ^lo6Ru, ^nomAg, ‘Hln, ¹²5J, >27Xe, ‘37Cs, «44Ce, *9⁸Au, ²²4Ra, ²²sRa, ²²5Ac, гзгТЬ, ²3²U, ²34U, ²35U, ²37Np, ²4‘Am;
• — источники ионизир) тощего излучения ^Pu/Be, ^‘Am/Li, ²4«Am/Be, ²²Na, ^6oCo, 9°Sr, ¹⁰3Pd, ¹²5j, wQs.

С целью организации производства короткоживущих реакторных изотопов медицинского назначения (с периодами полураспада менее недели) предпринимались неоднократные попытки создания компактных (как правило — жидко-солевых) атомных реакторов, размещать которые можно непосредственно на территории госпиталя. Однако до сих пор эти попытки не увенчались успехом.