Способ получения радионуклида палладий-103 без носителя

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а именно к получению радионуклида палладий-103 на циклотроне с использованием пучка заряженных частиц. Способ получения радионуклида палладий-103 без носителя включает облучение мишени из металлического родия на ускорителе, электрохимическое растворение облученной мишени в хлористоводородной кислоте и выделение радионуклида палладий-103 из полученного раствора. Выделение радионуклида палладий-103 осуществляют сорбцией на сильноосновном анионите с последующим элюированием палладия-103 раствором аммиака. Перед проведением сорбции к раствору палладия-103 в хлористоводородной кислоте добавляют окислитель. Изобретение позволяет уменьшить количество органических реагентов, используемых в процессе выделения палладия-103, сократить время контакта органических реагентов с радиоактивными веществами, повысить стабильность и увеличить выход радионуклида палладий-103. 6 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а именно к получению радионуклида палладий-103 на циклотроне с использованием пучка заряженных частиц.

Известен способ получения палладия-103 облучением палладия, обогащенного по палладию-102, потоком нейтронов в ядерном реакторе (Патент США №4702228, НКИ 600/8. Внутритканевые имплантаты, испускающие рентгеновское излучение. Опубликован 27.10.1987). Но такие источники имеют ряд недостатков, обусловленных способом получения палладия-103. Недостатками способа получения палладия-103 в ядерном реакторе являются сравнительно низкая удельная активность (до 100 мКи/мг), так как лишь небольшая часть атомов облучаемого материала переходит в целевой радионуклид. В настоящее время максимальная степень обогащения палладия-102 достигает всего лишь 70-80%, поэтому из-за присутствия других изотопов палладия образуются радионуклиды палладий-101 и палладий-109, которые не могут быть отделены химическим путем. Перед использованием палладия-103 необходима выдержка для распада других радионуклидов палладия, что приводит к потерям радионуклида палладий-103 за счет радиоактивного распада за время выдержки. Кроме того, в результате облучения образуются также радионуклиды других элементов, например серебро-111, отделение от которого является непростой задачей. Если же использовать микроисточники без очистки от серебра-111, то это приведет к дополнительной дозовой нагрузке. К недостаткам следует также отнести сравнительно высокую стоимость продукта, обусловленную, в основном, значительными затратами на получение высокообогащенного палладия-102.

Известен способ получения палладия-103, заключающийся в облучении на ускорителе мишеней из обогащенных изотопов Pd-104, Pd-105, Pd-106 или их смеси протонами или дейтронами с энергией 10-50 МэВ (Патент США №6143431, НКИ 428/669; МПК G21G 1/10. Получение палладия-103. Опубликован 07.11.2000). К недостаткам этого способа относятся:

- низкая удельная активность продукта (меньше 100 мКи/мг), что ограничивает срок его годности для изготовления микроисточников;

- потери радионуклида палладий-103 из-за необходимости выдержки после окончания облучения мишени в течение 19 дней для распада примесных радионуклидов палладий-100 и палладий-101;

- многостадийная технология очистки палладия-103 от примесей.

Известен способ получения радионуклида палладий-103 с высокой удельной активностью (Патент США №5405309, НКИ 600/3; МПК A61N005/00. Внутритканевый рентгеновский излучатель. Опубликован 11.04.1995). Способ заключается в облучении мишени на ускорителе и последующей радиохимической переработке с целью получения чистого палладия-103. Мишень представляет собой медную подложку, на которую электролитическим методом нанесен слой металлического родия (˜ 2 г). Полученную мишень облучают на ускорителе протонами или дейтронами с энергией, при которой из родия образуется только один изотоп палладия - палладий-103, т.е. палладий-103 практически без носителя. Переработка мишени состоит из следующих стадий:

а) металлический родий предварительно механическим способом перфорируют и затем отделяют от подложки растворением последней, например, в азотной кислоте с получением раствора, содержащего чешуйки родия;

б) чешуйки родия извлекают на бумажный фильтр, промывают. Фильтр с родием помещают в муфельную печь и нагревают для разложения фильтра;

в) чешуйки родия сплавляют в муфельной печи с NaHSO4. При этом образуются растворимые в разбавленной соляной кислоте соли родия. Для полного растворения родия операцию повторяют несколько раз;

г) в раствор, содержащий соли родия, добавляют палладий-носитель и осуществляют выделение палладия-103 из раствора на колонке с анионитом. Палладий-103 элюируют из колонки раствором NH4OH. Палладий-носитель добавляют в исходный раствор родия для уменьшения потерь палладия-103 при его очистке.

Как показали эксперименты авторов заявляемого технического решения, полностью вымыть из колонки палладий-103 без носителя невозможно и до 50% активности радионуклида остаются на колонке. По-видимому, это связано с восстановлением палладия. Восстановление палладия на органических сорбентах отмечалось также в работе Бурмистровой Н.М. (Бурмистрова Н.М. Реакции комплексообразования палладия в сорбционных процессах. Автореф. дис.канд. хим. наук. Санкт-Петербург, 2000). Основными недостатками описанного способа являются высокая трудоемкость процесса и использование малотехнологичных операций (фильтрование, спекание в муфельной печи), а также добавление палладия-носителя, что снижает срок годности продукта для изготовления микроисточников.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения палладия-103 без носителя (В.И.Левин и др. Получение палладия-103 без носителя и приготовление радиоактивного коллоидного препарата палладия для медицинских целей // Радиохимия. 1971. Т.13, вып.4, с.622-627.), заключающийся в облучении металлического родия протонами или дейтронами, ускоренными на циклотроне, электрохимическом растворении облученной мишени и последующем химическом выделении палладия-103. Мишень представляла собой медную подложку, к которой диффузионно приварена пластина из металлического родия. Отделение родия осуществляли растворением медной подложки в азотной кислоте. Затем родий растворяли в 6 М хлористоводородной кислоте с использованием переменного тока. Раствор разбавляли до 1 М по HCl, добавляли раствор диметилглиоксима и экстрагировали палладий-103 в хлороформ в виде диметилглиоксимата. Хлороформ упаривали досуха, полученный остаток неоднократно обрабатывали царской водкой и перекисью водорода для разложения органических веществ. По окончании разложения органических веществ раствор упаривали досуха и остаток растворяли в 0,5 М HCl при нагревании. Описанный способ был опробован авторами заявляемого технического решения для получения небольших количеств палладия-103 (до 100 мКи). При переработке высокоактивных мишеней (активность в мишени несколько десятков Кюри) выявлены следующие недостатки способа:

1) при длительном облучении мишени для получения больших количеств палладия-103 из конструкционных материалов циклотрона на поверхность мишени напыляется железо, из которого затем образуется радионуклид кобальт-56, который диффундирует в материал мишени - родий. Кроме того, родий приварен к медной подложке методом диффузионной сварки. Поэтому растворением подложки в азотной кислоте не удается удалить полностью из родия железо, медь и образующиеся из них при облучении на циклотроне радионуклиды, а наличие железа и меди приводит к нестабильности процесса экстракции (существенному колебанию выхода продукта);

2) не удается также полностью удалить органические вещества. В результате этого при получении продукта в малом объеме образуется осадок, а в некоторых случаях - тонкая прозрачная полимерная пленка, которая затрудняет процесс упаривания раствора досуха с целью перевода палладия-103 в коммерческую форму.

По-видимому, это связано с тем, что при экстракционном выделении палладия-103 используются значительные количества органических веществ: хлороформ - до 1 л и диметилглиоксим ˜ 0,5-0,6 г. Упаривание хлороформа занимает длительное время, поэтому в присутствии в хлороформе палладия-103 в количестве нескольких десятков Кюри возможно протекание процессов полимеризации с образованием трудноразлагаемых соединений. Вышеописанное ухудшает качество продукта и создает проблемы при его использовании. Для устранения этого недостатка необходимо уменьшить количество органических веществ, применяемых в процессе выделения радионуклида, и сократить время контакта органических веществ с радиоактивными веществами.

Перед авторами стояла задача устранить указанные недостатки и разработать способ получения радионуклида палладий-103 без носителя, обеспечивающий получение больших количеств палладия-103 высокого качества, а также увеличить выход целевого продукта и повысить стабильность процесса.

Для решения поставленной задачи заявляется способ получения радионуклида палладий-103 без носителя, включающий облучение мишени из металлического родия на ускорителе, электрохимическое растворение облученной мишени в хлористоводородной кислоте и выделение радионуклида палладий-103 из полученного раствора, отличающийся тем, что выделение радионуклида палладий-103 из полученного раствора осуществляют сорбцией на сильноосновном анионите с последующим элюированием палладия-103 раствором аммиака, а перед проведением сорбции к раствору палладия-103 в хлористоводородной кислоте добавляют окислитель. В частном случае выполнения способа сорбцию осуществляют на сильноосновном анионите Dowex 1Х8 в Cl--форме. В каждый раствор при проведении ионообменного выделения радионуклида палладий-103 добавляют окислитель, в качестве которого можно использовать, например, бромат калия.

Целесообразно после проведения сорбции проводить дополнительную очистку радионуклида палладий-103 экстракцией его в хлороформ из раствора, который получают упариванием элюата с последующим растворением остатка, содержащего палладий-103, в хлористоводородной кислоте, а перед проведением экстракции к раствору, содержащему палладий-103, добавлять спиртовой раствор диметилглиоксима.

Техническим результатом заявляемого решения является обеспечение высокого выхода и высокого качества продукта за счет уменьшения количества органических веществ, используемых в процессе выделения радионуклида палладий-103, сокращения времени контакта органических веществ с радиоактивными веществами и, как следствие, уменьшение вероятности образования трудноразлагаемых органических соединений, а также уменьшение потерь палладия-103 за счет восстановления.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Облученную мишень из металлического родия (масса родия в мишени составляет ˜ 2,4-6,0 г) растворяют электрохимическим способом в 6 М хлористоводородной кислоте с использованием переменного тока. Отделение палладия-103 от основных количеств родия осуществляют сорбцией, пропуская исходный раствор через ионообменную колонку с сильноосновным анионитом, например Dowex 1Х8 в Cl--форме. Перед проведением сорбции к исходному раствору добавляют окислитель (например, бромат калия), способный препятствовать восстановлению палладия на сорбенте. При этом палладий-103 прочно удерживается сорбентом в виде хлоридного комплекса, а родий переходит в элюат при осуществлении элюирования. Для удаления различных примесей, в том числе железа, меди, а также радионуклидов кобальт-56 и цинк-65, колонку промывают сначала 6 М хлористоводородной кислотой, а затем водой, в которые предварительно добавляют тот же окислитель. Палладий-103 элюируют разбавленным раствором аммиака, содержащим окислитель. В полученном элюате присутствует небольшое количество родия (˜20-40 мг). Для его удаления раствор упаривают до влажных солей, затем остаток растворяют в разбавленной хлористоводородной кислоте, после чего проводят дополнительную экстракционную очистку палладия-103. Сорбционное отделение палладия-103 от основного количества родия позволяет значительно сократить количество каждого органического реагента, используемого при экстракционной доочистке продукта, а именно: в раствор, направляемый на экстракцию, добавляют 5 мл 1-ного % (мас.) спиртового раствора комплексообразователя (˜40 мг диметилглиоксима) и экстрагируют палладий 40-50 мл хлороформа. Хлороформ удаляют упариванием, а другие органические примеси - обработкой царской водкой. Конечный продукт получают или в виде раствора в 6 М хлористоводородной кислоте, или в аммиачном буферном растворе.

Таким образом, в процессе переработки мишени количество используемых органических веществ существенно уменьшено по сравнению с известными способами: хлороформа в ˜20-25 раз, диметилглиоксима - в ˜12,5-15 раз. Соответственно уменьшается и время, необходимое для упаривания хлороформа и окислительного разложения диметилглиоксима, т.е. сокращается время воздействия радиоактивного излучения на органические вещества и тем самым уменьшается вероятность образования трудноразлагаемых органических соединений.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

(Иллюстрирует недостатки сорбции без добавления окислителя).

Облученную на циклотроне мишень с массой родия 2,8 г растворили в 6 М HCl под действием переменного тока. Полученный раствор упарили до 50 мл, дали остыть и пропустили его через колонку, заполненную 10 мл сорбента Dowex 1Х8 (100-200 меш), предварительно насыщенного 6 М НС1. После сорбции колонку промыли сначала 50 мл 6 М HCl, затем - 50 мл воды. Палладий-103 элюировали 100 мл 0,1 М водного раствора аммиака. Активность палладия-103 в исходном растворе составляла 7,13 Ки, выделено из раствора - 3,87 Ки палладия-103, т.е. ˜54%.

Пример 2.

Мишень для получения палладия-103 представляла собой медный блок (подложка), к поверхности которого приварена пластина металлического родия массой 2,48 г. Мишень облучили на ускорителе протонами с энергией ˜13,5 МэВ. Активность палладия-103 в мишени в конце облучения составила 38,80 Ки. Родиевую пластину отделили от медной подложки растворением последней в концентрированной азотной кислоте. Металлический родий растворили в 6 М HCl под действием переменного тока. Полученный раствор упарили до 50 мл, дали остыть и добавили 5 мл насыщенного при комнатной температуре раствора бромата калия (KBrO3). Раствор перемешали и пропустили его через колонку, заполненную 10 мл сорбента Dowex 1Х8 (100-200 меш), предварительно насыщенного 6 М HCl. Колонку промыли смесью, состоящей из 45 мл 6 М HCl и 5 мл насыщенного раствора KBrO3.

Затем колонку промыли смесью, состоящей из 45 мл воды и 5 мл насыщенного раствора KBrO3. Палладий-103 элюировали смесью растворов, содержащей 90 мл 0,1 М водного раствора аммиака и 10 мл насыщенного раствора KBrO3. Элюат палладия-103 упарили до влажных солей, остаток растворили в 50 мл 0,25 М HCl и добавили 5 мл 1%-ного (мас.) спиртового раствора диметилглиоксима. Комплекс палладия-103 с диметилглиоксимом экстрагировали в 50 мл хлороформа. Хлороформ, содержащий палладий-103, промыли 30 мл 0,25 М раствора HCl, а затем упарили досуха. Остаток обработали царской водкой для разложения органических веществ. После упаривания остаток растворили в 10 мл аммиачного буферного раствора. В результате переработки облученной родиевой мишени было выделено 36,88 Ки (активность пересчитана на момент окончания облучения), что составило ˜ 95% от исходного количества радионуклида. Удельная активность продукта составила 57,0 Ки/мг Pd, содержание родия - 13,8 мкг/мл.

Предлагаемый способ получения радионуклида палладий-103 без носителя позволяет получать продукт высокого качества за счет уменьшения количества органических реагентов, используемых в процессе выделения палладия-103, и сокращения времени контакта органических реагентов с радиоактивными веществами. Способ характеризуется стабильностью и высоким выходом радионуклида палладий-103.

1. Способ получения радионуклида палладий-103 без носителя, включающий облучение мишени из металлического родия на ускорителе, электрохимическое растворение облученной мишени в хлористоводородной кислоте и выделение радионуклида палладий-103 из полученного раствора, отличающийся тем, что выделение радионуклида палладий-103 из полученного раствора осуществляют сорбцией на сильноосновном анионите с последующим элюированием палладия-103 раствором аммиака, а перед проведением сорбции к раствору палладия-103 в хлористоводородной кислоте добавляют окислитель.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сорбцию осуществляют на сильноосновном анионите Dowex 1X8 в Cl--форме.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в растворы для промывки колонки и элюирования палладия-103 добавляют окислитель.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют бромат калия.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что после проведения сорбции проводят дополнительную очистку радионуклида палладий-103 экстракцией его в хлороформ из раствора, который получают упариванием элюата с последующим растворением остатка, содержащего палладий-103, в хлористоводородной кислоте.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что после проведения сорбции проводят дополнительную очистку радионуклида палладий-103 экстракцией его в хлороформ из раствора, который получают упариванием элюата с последующим растворением остатка, содержащего палладий-103, в хлористоводородной кислоте.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что перед проведением экстракции к раствору, содержащему палладий-103, добавляют спиртовой раствор диметилглиоксима.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области атомной техники. .

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов на ускорителях заряженных частиц, в частности кобальта-57 и кадмия-109, на циклотроне с использованием внутреннего пучка протонов.

Изобретение относится к реакторной технологии получения радионуклидов для ядерной медицины. .

Изобретение относится к радиационным методам обработки минералов с целью повышения их ювелирной ценности. .

Изобретение относится к радиохимии изотопов, в частности плутония, и может быть использован для получения особо радиоизотопно чистого препарата плутония-237 (Pu-237). .

Изобретение относится к технике получения радионуклидов при облучении заряженными частицами стабильных изотопов. .

Изобретение относится к области радиохимии

Изобретение относится к области ядерной технологии и радиохимии, а именно получения и выделения радиоактивных изотопов для медицинских целей

Изобретение относится к получению радионуклида 230U для терапии онкологических заболеваний

Изобретение относится к ядерной физики, а точнее к производству изотопов для использования в качестве источника гамма-излучения в дефектоскопах при анализе материалов без их разрушения

Изобретение относится к технологии получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц

Изобретение относится к способу получения радиоизотопов для ядерной медицины на ускорителях заряженных частиц. Способ включает облучение мишени на ускорителе протонов и выделение 82Sr без носителя из облученной мишени. В качестве мишени берут изотоп 84Sr, мишень облучают пучком протонов, в процессе облучения в результате пороговой ядерной реакции 84Sr(р,3n)82Y в мишени нарабатывают и одновременно радиохимическим методом из мишени непрерывно извлекают 82Y, продукт распада которого, целевой радиоизотоп 82Sr (без носителя), далее выделяют радиохимическим методом. Техническим результатом является возможность производить 82Sr без носителя в области энергий протонов Ер≤30÷40 МэВ, возможность применения для производства 82Sr стандартных циклотронов с Ер≤30÷40 МэВ, возможность повысить интегральный выход 82Sr в схеме производства по реакции Rb(p,xn)82Sr на ускорителях с Ер=70÷100 МэВ для наработки 82Sr. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу получения изотопов для ядерной медицины. Способ включает облучение мишени нейтронами и выделение 177Lu из облученной мишени. В качестве мишени берут изотоп 176Yb, мишень облучают в потоке нейтронов ядерного реактора, в процессе облучения в результате ядерной реакции 176Yb(n,γ)177Yb в мишени нарабатывают 177Yb, продуктом распада которого целевой радиоизотоп 177Lu (без носителя) затем выделяют хроматографическим методом на ионообменной колонке. В качестве элюэнта для смыва 177Lu с колонки использовали 0.07 N раствор α-изомасляной кислоты. Очистку продукта от следов α-изомасляной кислоты осуществляли на второй ионообменной колонке. При этом элюат подкисляли до pH=1-2. 177Lu сорбировали на колонке, элюат с α-изомасляной кислотой направляли в отходы. Затем колонку промывали 100 мл дистиллированной воды, после чего элюировали 177Lu десятью миллилитрами 0.5 N HCl. Элюат упаривали досуха и смывали осадок HCl с pH=5.1. Техническим результатом является возможность производить радиоизотоп 177Lu без носителя в практически значимых количествах (десятки кюри) на стандартных исследовательских реакторах и применять для наработки, выделения и очистки радиоизотопа 177Lu отечественное сырье и химреактивы, а также обеспечение качества мечения при синтезе радиофармпрепаратов на основе 177Lu. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу получения 99mTc. Заявленный способ включает следующие стадии: получение раствора, содержащего 100Mo-молибдат-ионы; создание протонного луча с энергией, достаточной для того, чтобы при облучении 100Mo-молибдат-ионов индуцировать ядерную реакцию 100Mo(p,2n)99mTc; облучение раствора протонным лучом и индуцирование ядерной реакции 100Mo(p,2n)99mTc; применение метода экстрагирования для экстрагирования 99mTc из раствора. Кроме того, изобретение касается устройства для получения 99mTc, включающего раствор, содержащий 100Mo-молибдат-ионы; ускоритель для создания протонного луча с энергией, достаточной для того, чтобы при облучении 100Mo-молибдат-ионов индуцировать ядерную реакцию 100Mo(p,2n)99mTc, для облучения раствора и для индуцирования ядерной реакции 100Mo(p,2n)99mTc; секции экстрагирования для экстрагирования 99mTc из раствора. Техническим результатом является отсутствие необходимости в эксплуатации реакторов с высокообогащенным ураном для получения изотопов, в частности, для медицинской диагностики. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к средствам производства изотопов при помощи ускоренного пучка частиц. В заявленном способе ускоренный пучок частиц (11) направляют на первый исходный материал, содержащийся в мишенном блоке (15), в котором производят первый радиоактивный изотоп (19) посредством первой ядерной реакции. Таким образом пучок частиц затормаживают, далее пучок направляют на второй исходный материал, содержащийся в мишенном блоке (21), и производят второй радиоактивный изотоп (25) посредством второй ядерной реакции, при этом эффективное сечение для инициирования первой ядерной реакции показывает первый пик на первом энергетическом уровне частиц, эффективное сечение для инициирования второй ядерной реакции взаимодействием ускоренного пучка частиц со вторым исходным материалом показывает второй пик во втором энергетическом уровне частиц, имеющий значение ниже первого энергетического уровня частиц. Заявленное устройство содержит блок (13) ускорителя, первую мишень облучения с первым исходным материалом и расположенную за ней вторую мишень облучения со вторым исходным материалом. Техническим результатом является уменьшение потерь энергии на ускорение за счет возможности одноразового ускорения частиц, а также совмещение производства различных изотопов, требующего различных условий. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к способу получения содержащего 99mTc продукта реакции. В заявленном способе предусмотрено обеспечение подлежащей облучению мишени из металла 100Мо, облучение мишени из металла 100Мо пучком протонов с энергией для индуцирования ядерной реакции 100Мо(р,2n)99mTc, нагревание мишени из металла 100Мо до температуры свыше 300°С, извлечение возникающего 99mTc в мишени (15) из металла 100Мо в процессе экстракции сублимацией с помощью газа кислорода, который направляют над мишенью из металла 100Мо с образованием оксида технеция 99mTc. Устройство для получения содержащего 99mTc продукта реакции содержит мишень из металла 100Мо, ускорительный блок для создания пучка протонов, предназначенного для направления на мишень из металла 100Мо, так что при облучении мишени из металла 100Мо пучком протонов индуцируется ядерная реакция 100Мо(р,2n)99mTc, подвод газа для направления газа кислорода на облучаемую мишень из металла 100Мо для образования оксида технеция 99mTc, отвод газа для отведения сублимированного оксида технеция 99mTc. Техническим результатом является возможность получения технеция непосредственно на основе ядерной реакции, которая происходит за счет взаимодействия пучка протонов с атомами молибдена. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области получения радиоактивных изотопов, а именно к получению радионуклида палладий-103 на циклотроне с использованием пучка заряженных частиц

Наверх