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

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

Генератор – это система двух генетически связанных радионуклидов 99 Мо/ 99m Тс, в которой технеций-99м (Т ½ = 6,012ч), генерируется в результате – -распада материнского изотопа молибдена-99 (Т ½ = 66,02 ч). Время максимального накопления технеция-99м – 22,89 ч.

Получения 99 Mo на ядерных реакторах Две основные реакции: реакция деления урана U (n,f) 99 Mo (сечение 582,6 барн) n реакция радиационного захвата 98 Mo (n, ) 99 Mo (сечение 0,136 барн)

Реакция деления урана-235 Выход 99 Мо – 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 ( 239 Pu), требующие переработки и утилизации. Расход 235 U – 1 %. Например, в Россендорфе (Германия) за 10 лет было произведено 230 кKu 99 Мо и накоплено кKu жидких р/а отходов с общим объемом 30 м 3. Закрыты реакторы в Карлсруе, Россендорфе. Приостановлено строительство двух новых реакторов MAPLE (Канада), хотя было израсходовано $350 млн.

Мировой рынок 99 Мо Мировая потребность 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 99 Мо 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.

Реакция 98 Mo (n, ) 99 Mo Радиоактивных отходов практически не образуется. Основной недостаток – низкая активность нарабатываемого 99 Мо: порядка 1 Кu/г при облучении тепловыми нейтронами мишеней природного молибдена (24,13 % 98 Мо) и 6-8 Кu/г – мишеней, обогащенных по 98 Мо (> 95 %). Более высокая активность - до 200 Кu/г может быть получена лишь на реакторах с потоком тепловых нейтронов н/см 2 с, однако таких реакторов в мире всего три, а строительство новых требует больших затрат. Для использования такого низкоактивного сырья в генераторах 99m Тс требуется разработка специальных технологий, к числу которых, прежде всего, относится экстракционная.

Основные преимущества экстракционной технологии Экстракционная технология является концентрирующей. Высокая объемная активность препарата 99m Тс (более 5 ГБк/мл). Использование доступного МоО 3 природного изотопного состава. Низкая себестоимость РФП. Высокая химическая, радиохимическая и радионуклидная чистота.

Мишень для облучения МоО 3 Мишень – МоО 3, риродный изотопный состав; Корпус – герметичная ампула из кварцевого стекла; Масса навески – 7 г.

Схема экстракционного получения 99м Tc Вспомогательные операции: Сброс отработанной водной фазы; Сбор и очистка экстрагента для повторного использования. Растворение мишени MoO 3, загрузка в экстрактор Отбор экстракта с 99м Tc Отделение 99м Tc от экстракта при помощи дистилляции Смыв 99м Tc 0,9% раствором NaCl Экстракция 99м Tc метилэтил кетоном Контроль качества Стерилизация РФП Упаковка маркировка Фасование препарата 99м Tc

Основные проблемы экстракционной технологии В разное время экстракционные генераторы 99m Тс 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.

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

Экстракционный генератор технеция-99м с коаксиальной колонной В 90х годах при НИИ ядерной физики была разработана и испытана новая схема экстракционног о генератора на основе коаксиального экстрактора.

Изменение выхода 99m Тс из коаксиального генератора в зависимости от объема метилэтилкетона (объем ВФ 100 мл) 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).

Экстракционный генератор технеция-99м с многократным циклом экстракции

Схема экстракционного генератора технеция-99м с многократным циклом экстракции

Разработка мобильных генераторов 99m Тс Все приведенные выше генераторы являются стационарными установками, рассчитанными на получение до 10 Ки 99m Тс 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.

Малогабаритный экстрактор

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

Схема экстракционно- хроматографического генератора технеция-99м

Экстракционно-хроматографический генератор технеция-99м

Транспортный контейнер для Экстракционно-хроматографического генератор технеция-99м

Эксплутационные характеристики генераторов технеция-99м НИ ТПУ П/пТип генератораВысо- та, мм Расход МЭК, мл Активно- сть 99 Мо, Ки Время получе- ния, мин Выход 99м Тс, % 1Коаксиальный Многократный цикл экстракции Экстракционно- хроматографич Получено 6 патентов

ПоказателиНатрия пертехнетат, 99m Тс из экстракционного генератора Натрия пертехнетат, 99m Тс из хроматографического генератора Натрия пертехнетат, 99m Тс из экстракционно- хроматографического генератора рНОт 5,0 до 7,0От 4,0 до 7,0От 5,8 до 6,5 Радионуклидные примеси 99 Мо не более %, Других: не более % 99 Мо не более %, Других: не более % 99 Мо – ниже пределов обнаружения; Других: не более % Радиохимическа я чистота 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/млНе регламентируется 0,01 мг/мл Натрия хлорид От 8,0 до 10,0 мг/мл От 8,4 до 9,0 мг/мл Сравнительные характеристики качества РФП

МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ ЭКСТРАКЦИОННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ТЕХНЕЦИЯ-99М Томск 2013 Томский политехнический университет