Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28

Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28

Изучается возможность наработки больших количеств изотопов йода-123 высокой чистоты на внутренней и наружной мишенях циклотрона CV-28 в реакциях на протонах и дейтронах. Показано, что при применении специальной технологии приготовления мишеней из теллура и способа отвода тепла, выделяемого на мишени...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2010
Main Authors: Петрусенко, Ю.Т., Лымарь, А.Г., Николайчук, Л.И., Тутубалин, А.И., Шепелев, А.Г., Пономаренко, Т.А.
Format: Article
Language:Russian
Published: Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2010
Subjects:
Приложения и технологии
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17362
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28 / Ю.Т. Петрусенко, А.Г. Лымарь, Л.И. Николайчук, А.И. Тутубалин, А.Г. Шепелев, Т.А. Пономаренко // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 345-347. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-17362
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173622025-02-09T15:31:28Z Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28 Оцінка можливості напрацювання великої кількості радіонукліда йоду-123 високої чистоти для ядерної медицини на циклотроні CV-28 Estimation of possibility of quantity production of high-purity iodine-123 radionuclide at CV-28 cyclotron for nuclear medicine Петрусенко, Ю.Т. Лымарь, А.Г. Николайчук, Л.И. Тутубалин, А.И. Шепелев, А.Г. Пономаренко, Т.А. Приложения и технологии Изучается возможность наработки больших количеств изотопов йода-123 высокой чистоты на внутренней и наружной мишенях циклотрона CV-28 в реакциях на протонах и дейтронах. Показано, что при применении специальной технологии приготовления мишеней из теллура и способа отвода тепла, выделяемого на мишени при облучении протонным пучком, возможно за относительно короткое время (1…2 ч) нарабатывать на циклотроне CV-28 большие (порядка кюри) количества изотопов йода-123. Вивчається можливість одержання великих кількостей ізотопів йоду-123 високої чистоти на внутрішній та на зовнішній мішенях циклотрона CV-28 в реакціях на протонах та дейтронах. Установлено, що при використанні спеціальної технології виготовлення мішеней із теллура, та способу відведення тепла, яке виділяється на мішені при опроміненні пучком протонів за відносно короткий час (1…2 год) можливо одержати на циклотроні CV-28 великі кількості (приблизно кюрі) ізотопів йоду-123. The work discusses the possibility of scale production of high-purity iodine-123 isotopes on internal and external targets of the CV-28 cyclotron through the use of proton/deuteron reactions. It is demonstrated that with the use of both a special process of tellurium target production and the way of removing the heat released on the target that is exposed to the proton beam, great amounts (of curie order) of iodine-123 isotopes can be produced at the cyclotron CV-28 for a relatively short time (1 to 2 hours). 2010 Article Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28 / Ю.Т. Петрусенко, А.Г. Лымарь, Л.И. Николайчук, А.И. Тутубалин, А.Г. Шепелев, Т.А. Пономаренко // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 345-347. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17362 621.039.83 ru application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Приложения и технологии
Приложения и технологии
spellingShingle Приложения и технологии
Приложения и технологии
Петрусенко, Ю.Т.
Лымарь, А.Г.
Николайчук, Л.И.
Тутубалин, А.И.
Шепелев, А.Г.
Пономаренко, Т.А.
Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28
description Изучается возможность наработки больших количеств изотопов йода-123 высокой чистоты на внутренней и наружной мишенях циклотрона CV-28 в реакциях на протонах и дейтронах. Показано, что при применении специальной технологии приготовления мишеней из теллура и способа отвода тепла, выделяемого на мишени при облучении протонным пучком, возможно за относительно короткое время (1…2 ч) нарабатывать на циклотроне CV-28 большие (порядка кюри) количества изотопов йода-123.
format Article
author Петрусенко, Ю.Т.
Лымарь, А.Г.
Николайчук, Л.И.
Тутубалин, А.И.
Шепелев, А.Г.
Пономаренко, Т.А.
author_facet Петрусенко, Ю.Т.
Лымарь, А.Г.
Николайчук, Л.И.
Тутубалин, А.И.
Шепелев, А.Г.
Пономаренко, Т.А.
author_sort Петрусенко, Ю.Т.
title Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28
title_short Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28
title_full Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28
title_fullStr Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28
title_full_unstemmed Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28
title_sort оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне сv-28
publisher Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate 2010
topic_facet Приложения и технологии
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/17362
citation_txt Оценка возможности наработки больших количеств радионуклида йода-123 высокой чистоты для ядерной медицины на циклотроне СV-28 / Ю.Т. Петрусенко, А.Г. Лымарь, Л.И. Николайчук, А.И. Тутубалин, А.Г. Шепелев, Т.А. Пономаренко // Вопросы атомной науки и техники. — 2010. — № 4. — С. 345-347. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
work_keys_str_mv AT petrusenkoût ocenkavozmožnostinarabotkibolʹšihkoličestvradionuklidajoda123vysokojčistotydlââdernojmedicinynaciklotronesv28
AT lymarʹag ocenkavozmožnostinarabotkibolʹšihkoličestvradionuklidajoda123vysokojčistotydlââdernojmedicinynaciklotronesv28
AT nikolajčukli ocenkavozmožnostinarabotkibolʹšihkoličestvradionuklidajoda123vysokojčistotydlââdernojmedicinynaciklotronesv28
AT tutubalinai ocenkavozmožnostinarabotkibolʹšihkoličestvradionuklidajoda123vysokojčistotydlââdernojmedicinynaciklotronesv28
AT šepelevag ocenkavozmožnostinarabotkibolʹšihkoličestvradionuklidajoda123vysokojčistotydlââdernojmedicinynaciklotronesv28
AT ponomarenkota ocenkavozmožnostinarabotkibolʹšihkoličestvradionuklidajoda123vysokojčistotydlââdernojmedicinynaciklotronesv28
AT petrusenkoût ocínkamožlivostínapracûvannâvelikoíkílʹkostíradíonuklídajodu123visokoíčistotidlââdernoímedicininaciklotronícv28
AT lymarʹag ocínkamožlivostínapracûvannâvelikoíkílʹkostíradíonuklídajodu123visokoíčistotidlââdernoímedicininaciklotronícv28
AT nikolajčukli ocínkamožlivostínapracûvannâvelikoíkílʹkostíradíonuklídajodu123visokoíčistotidlââdernoímedicininaciklotronícv28
AT tutubalinai ocínkamožlivostínapracûvannâvelikoíkílʹkostíradíonuklídajodu123visokoíčistotidlââdernoímedicininaciklotronícv28
AT šepelevag ocínkamožlivostínapracûvannâvelikoíkílʹkostíradíonuklídajodu123visokoíčistotidlââdernoímedicininaciklotronícv28
AT ponomarenkota ocínkamožlivostínapracûvannâvelikoíkílʹkostíradíonuklídajodu123visokoíčistotidlââdernoímedicininaciklotronícv28
AT petrusenkoût estimationofpossibilityofquantityproductionofhighpurityiodine123radionuclideatcv28cyclotronfornuclearmedicine
AT lymarʹag estimationofpossibilityofquantityproductionofhighpurityiodine123radionuclideatcv28cyclotronfornuclearmedicine
AT nikolajčukli estimationofpossibilityofquantityproductionofhighpurityiodine123radionuclideatcv28cyclotronfornuclearmedicine
AT tutubalinai estimationofpossibilityofquantityproductionofhighpurityiodine123radionuclideatcv28cyclotronfornuclearmedicine
AT šepelevag estimationofpossibilityofquantityproductionofhighpurityiodine123radionuclideatcv28cyclotronfornuclearmedicine
AT ponomarenkota estimationofpossibilityofquantityproductionofhighpurityiodine123radionuclideatcv28cyclotronfornuclearmedicine
first_indexed 2025-11-27T10:41:30Z
last_indexed 2025-11-27T10:41:30Z
_version_ 1849939823127691264
fulltext ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2010. № 4. Серия: Плазменная электроника и новые методы ускорения (7), с. 345-347. 345 УДК 621.039.83 ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ НАРАБОТКИ БОЛЬШИХ КОЛИЧЕСТВ РАДИОНУКЛИДА ЙОДА-123 ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ ДЛЯ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ НА ЦИКЛОТРОНЕ СV-28 Ю.Т. Петрусенко, А.Г. Лымарь, Л.И. Николайчук, А.И. Тутубалин, А.Г. Шепелев, Т.А. Пономаренко Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт», Харьков, Украина E-mail: nikl@kipt.kharkov.ua Изучается возможность наработки больших количеств изотопов йода-123 высокой чистоты на внутрен- ней и наружной мишенях циклотрона CV-28 в реакциях на протонах и дейтронах. Показано, что при приме- нении специальной технологии приготовления мишеней из теллура и способа отвода тепла, выделяемого на мишени при облучении протонным пучком, возможно за относительно короткое время (1…2 ч) нарабаты- вать на циклотроне CV-28 большие (порядка кюри) количества изотопов йода-123. Радионуклиды (РН), произведенные на цикло- тронах, широко используются как для диагностики заболеваний, так и для радиотерапии [1-3]. Меди- цинские радиоизотопы должны удовлетворять жест- ким требованиям по содержанию химических и ра- дионуклидных примесей, так как на их основе изго- тавливаются радиофармпрепараты для введения внутрь человеческого организма. Радиационная чистота медицинских радиоизото- пов, нарабатываемых на циклотроне, определяется химическим и изотопным составами исходных ми- шеней, типом облучающих частиц и их энергией, а также временем облучения. Присутствие радионук- лидных примесей увеличивает лучевую нагрузку на пациента. Одним из наиболее важных радиоизотопов для диагностики является радиоизотоп йод-123. В силу своих почти идеальных ядерно- физических свойств, таких как большой выход низ- коэнергетичных фотонов (83%, 159 кэВ), испускае- мых после 100% электронного захвата, период по- лураспада 13,2 ч, йод-123 является идеальным про- дуктом для радиофармпрепаратов при однофотон- ной компьютерной томографии (заболевание щито- видной железы, кардиология, нейрология, онкозабо- левания). Этот изотоп также широко применяется для многофункциональных исследований in-vivo. Огромным преимуществом йода-123 является его малая радиационная нагрузка на организм человека и высокое качество изображения, показывающего распределение РН в организме. Так радиационная доза йода-123, рассчитанная для щитовидной желе- зы и для всего тела, почти на два порядка ниже, чем для других изотопов йода. Энергия испускаемых этим РН γ-квантов позволяет получать хорошее ка- чество сканирования. Известно, что при изменении энергии γ-квантов выше и ниже пределов 60…300 кэВ качество сканирования ухудшается [4]. В большинстве случаев для наработки изотопов йода используются реакции на протонах и дейтро- нах в области энергий 6…31 МэВ [1, 3]. Величины активности наработанных РН йода и уровень радио- нуклидной чистоты могут быть вычислены из дан- ных по функциям возбуждения, толщине мишени и области энергии при облучении, а также зависят от изотопного состава мишени. Эти эксперименталь- ные данные для ядерных реакций на протонах и дейтронах получены для различных стабильных изотопов теллура, которые используются в качестве мишеней [5]. Полученные величины выхода РН йода и уро- вень их чистоты показывают, что для получения йо- да из реакций на мишенях из изотопов теллура ре- комендуется применять малые циклотроны [6-8]. Авторы работы [7] считают, что проблема полу- чения изотопа йод-123 высокой степени чистоты в больших количествах может быть успешно решена на высокообогащенных мишенях из теллура-123 при использовании протонов с энергией 15 МэВ. Для решения этой проблемы требуется применение спе- циально разработанной технологии приготовления мишеней, которые пригодны для работы с пучками протонов высокой интенсивности. Преимущество наработки на малых циклотронах РН 123I высокой чистоты в больших количествах с использованием (p,n)-реакции на высокообогащен- ных мишенях теллура показано в работах [6-8]. Ав- торы [8] исходят из предположения, что при бом- бардировке протонами с энергией 15 МэВ мишени из теллура-123 100%-го обогащения будет произве- ден чистый йод-123. Однако, поскольку получение теллура-123 100%-й чистоты экономически не мо- жет быть осуществлено, авторы исследовали выход йода-123 и радионуклидную чистоту полученного изотопа как функцию изотопного обогащения ми- шени теллура-123 и энергии падающих протонов. Для этого изучалось значение процентного содер- жания примеси йода-124 в полученном РН йода-123 при различных отношениях 123Te: 124Te в мишени теллура-123 и при различных значениях энергии протонов (15 и 11,5 МэВ) [7]. Показано, что при увеличении этого отношения и при уменьшении энергии протонов уменьшается значение процентно- го содержания йода-124 в полученном изотопе йод- 123. Однако при прочих равных условиях при энер- гии 15 МэВ наработанная активность полученного изотопа йод-123 больше практически в 3 раза по сравнению с энергией 11,5 МэВ. Таким образом, 346 существует реальная возможность получения йода- 123 высокой чистоты при энергии протонов 15 МэВ и увеличении степени обогащения мишени изотопа теллура-123. В указанных работах исключается необходи- мость длительного процесса бомбардировки мише- ни протонами для получения больших количеств ак- тивности. Используются высокообогащенные отпо- лированные мишени из теллура, способные выдер- жать большие токи протонов. Это дает возможность за короткое время нарабатывать большие активно- сти. Так в работе [7] показано, что на мишени из теллура-123 (приблизительно 96%) при бомбарди- ровке протонами с энергией 15 МэВ при мощности пучка 2 кВт (133 мкA) возможно наработать РН йо- да-123 в количестве порядка десятков гигабеккерель (порядка кюри) за два часа облучения протонами при примеси йода-124, равной 0,23% в конце бом- бардировки. В ближайшее время в ННЦ ХФТИ планируется запустить изохронный циклотрон CV-28 c регули- руемой энергией [10]. Характеристики циклотрона приведены в таблице [10]. Представляет интерес рассмотреть возможность наработки РН йода высокой чистоты и оценить ко- личество РН йода-123, которые можно получать на этом циклотроне. Ускоряемые частицы Энергия ускоренных частиц, МэВ Ток на наружной мишени, мкА Ток на внутренней мишени, мкА p 2…24 40…60 200 d 4…14 50…100 300 3He 6…36 5…50 135 4He 8…28 6…40 90 ОЦЕНКА АКТИВНОСТЕЙ РН ЙОДА-123, КОТОРЫЕ МОЖНО ПОЛУЧИТЬ НА ЦИКЛОТРОНЕ CV-28 В РЕАКЦИЯХ С ПРОТОНАМИ И ДЕЙТРОНАМИ Для производства радионуклида йода-123 на циклотронах в области энергий 8…14 МэВ в по- следнее время наиболее широко применяются реак- ции 123Te (p, n)123I и 122Te (d, n) 123 I на мишенях из высокообогащенного теллура. Сечения реакции 123Te (p,n)123I измерялись в ря- де работ [7,8]. Рекомендованные значения сечений в интервале энергий протонов 4,5…20 МэВ приведе- ны в работе [9]. На основании полученных данных рассчитаны выходы РН из толстой мишени. Эти данные использовались нами для оценки активно- сти РН I-123, которые реально можно нарабатывать на наружной и внутренней мишенях циклотрона CV-28, планируемого к запуску в ННЦ ХФТИ. Так при выбранном диапазоне энергии 14…8 МэВ, максимальном токе протонов на внут- ренней мишени циклотрона 200 мкА и на наружной мишени 60 мкА наработанная за один час облуче- ния активность может составлять ~ 39 ГБк (поряд- ка кюри) на внутренней и ~12 ГБк на наружной мишенях соответственно. Пробег протонов в этом случае будет равен 312 мг/см2. Выделяемая пучком протонов мощность будет 2,8 кВт на внутренней мишени и 0,84 кВт на наружной. Для рассеяния этой мощности необходимо, как указывалось выше, осуществить сканирование пучка протонов на ми- шени, соответствующую полировку мишени и ох- лаждение ее проточной водой. РН могут образовываться также и в реакциях дейтронов низких энергий с изотопами теллура. Пе- речень реакций, для которых имеются эксперимен- тальные данные о сечениях, приведен в работе [5]. В этой работе приводятся оцененные данные об ин- тегральных выходах РН йода-123 из реакции 122Te (d, n) 123I для дейтронов до 14 МэВ вместе с данны- ми о выходах реакций дейтронов с изотопами, вхо- дящими в состав мишени из натурального или сла- бообогащенного теллура. В природном теллуре со- держание 122Te составляет 2,55%. Для получения йода-123 для медицинского применения с допусти- мым содержанием примесей других РН необходим высокообогащенный теллур. Стоимость получения высокообогащенного теллура (> 90%) очень высока. Поэтому получение йода-123 в указанной реакции с дейтронами экономически не оправдано. ВЫВОДЫ Полученные оценки активностей РН йода-123 свидетельствуют о том, что параметры циклотрона CV-28 в ННЦ ХФТИ позволяют получать указан- ные радионуклиды на внутренней и наружной ми- шенях циклотрона CV-28 в реакциях на протонах и дейтронах. Как видно из приведенных данных, за один час облучения полная активность наработанного РН йода-123 будет составлять ~39 ГБк/ч (порядка кю- ри) на внутренней и ~12 ГБк/ч на наружной мише- нях циклотрона CV-28 в реакциях на протонах. Следовательно, полученные результаты убеди- тельно показывают, что на циклотроне CV-28 в ННЦ ХФТИ реально нарабатывать радионуклиды йода-123 в количествах, которые будут вполне удовлетворять потребностям Украины в этом ра- дионуклиде (около 100 ТБк в год). ЛИТЕРАТУРА 1. S.M. Qaim. Nuclear data relevant to the production and application of diagnostic radionuclides // Ra- diochim Acta. 2001, v.89, p.223-232. 2. M. Qaim. Therapeutic radionuclides and nuclear date // Radiochim Acta. 2001, v.89, p.297-302. 3. В.Ю. Баранов. Изотопы: свойства, получение, применение. М.: «Наука», 2005, 600 с. 4. С.Н. Дмитриев, Н.Т. Зайцева. Радионуклиды для биомедицинских исследований. Ядерные данные и методы получения на ускорителях заряженных частиц // Физика ЭЧАЯ. 1996, т.27, в.4, с.977. 347 5. Ferenc Tarkanyi, Sandor Takacs, et al. Status of the Database for Production of Medical Radioisotopes of 103Pd, 123,124I, 201Tl by Using Rh, Te and Tl Tar- gets // Journal of Nuclear Science and Technology. 2002, St.2, p.1318-1321. 6. В. Scholten, Z. Kovacs, F. Tarkanyi, S.M. Qaim. Excitation Functions of 124Te(p,xn) 124,123I Reactions from 6 to 31 MeV with Special Reference to the Production of 124I at a Small Cyclotron // Appl. Ra- diat. Isot. 1995, v.46, №4, p.255-259. 7. C. Raymond, J. Barrall, et al. Production of Curie Quantities of High Purity I-123 with 15 MeV Pro- tons // Eur. J. Nucl. Med. 1981, v.6, p.411-415. 8. I. Mahunka, L. Ando, P. Mikecz, et al. Iodine-123 Production at a Small Cyclotron for Medical Use // Radioanal. Nucl. Chem. Letters. 1996, v.213(2), p.135-142. 9. http://www.ds.iaea.org/medical/te3p23iO.html 10. А.М. Егоров, А.Г. Лымарь, И.М. Неклюдов, Ю.Т. Петрусенко. Компактный циклотрон CV-28 и перспективы его использования в ННЦ ХФТИ // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика и техника ускорителей»(50). 2008, №5, с.120. Статья поступила в редакцию 28.05.2010 г. ESTIMATION OF POSSIBILITY OF QUANTITY PRODUCTION OF HIGH-PURITY IODINE-123 RADIONUCLIDE AT CV-28 CYCLOTRON FOR NUCLEAR MEDICINE Yu.T. Petrusenko, A.G. Lymar’, L.I. Nikolaichuk, A.I. Tutubalin, A.G. Shepelev, T.A. Ponomarenko The work discusses the possibility of scale production of high-purity iodine-123 isotopes on internal and external targets of the CV-28 cyclotron through the use of proton/deuteron reactions. It is demonstrated that with the use of both a special process of tellurium target production and the way of removing the heat released on the target that is exposed to the proton beam, great amounts (of curie order) of iodine-123 isotopes can be produced at the cyclotron CV-28 for a relatively short time (1 to 2 hours). ОЦІНКА МОЖЛИВОСТІ НАПРАЦЮВАННЯ ВЕЛИКОЇ КІЛЬКОСТІ РАДІОНУКЛІДА ЙОДУ-123 ВИСОКОЇ ЧИСТОТИ ДЛЯ ЯДЕРНОЇ МЕДИЦИНИ НА ЦИКЛОТРОНІ CV-28 Ю.Т. Петрусенко, А.Г. Лимарь, Л.І. Ніколайчук, А.І. Тутубалін, А.Г. Шепелєв, Т.О. Пономаренко Вивчається можливість одержання великих кількостей ізотопів йоду-123 високої чистоти на внутрішній та на зовнішній мішенях циклотрона CV-28 в реакціях на протонах та дейтронах. Установлено, що при ви- користанні спеціальної технології виготовлення мішеней із теллура, та способу відведення тепла, яке виді- ляється на мішені при опроміненні пучком протонів за відносно короткий час (1…2 год) можливо одержати на циклотроні CV-28 великі кількості (приблизно кюрі) ізотопів йоду-123. http://www.ds.iaea.org/medical/te3p23iO.html Полученные величины выхода РН йода и уровень их чистоты показывают, что для получения йода из реакций на мишенях из изотопов теллура рекомендуется применять малые циклотроны [6-8].

Similar Items