Produzione di Tecnezio con un ciclotrone da 70 MeV

Produzione di Tecnezio con un ciclotrone da 70 MeV
P. F. Mastinu
Premessa:
1) Non sono un esperto
2)Lavoro nel campo della fisica con neutroni
3)Ho guardato la letteratura e quindi vi racconto quindi
d quello
ll che
h ho capito
h
P. Froment et al (NIM A493 (2002) 165‐175
K. Abbas et al. NIM A601 (2009) 223‐228
B Sh l
B. Sholten
et al. Applied Radiation Isotope 51 (1999) 69‐80
l A li d R di i I
(
) 6 8
R. M. Lambrecht et al. Applied Radiation Isotope 51 (1999) 177‐182
M. S. Uddin et al. Applied Radiation Isotope 60(2004) 911‐920
Metodi per la produzione di 99mTc
Produzione di 99Mo con neutroni
Ad un reattore con spettro termico
Con un assembly ARC nello spettro epitermico
Produzione di 99Mo e 99mTc con protoni
100Mo(p,pn)
(p,p )99Mo
100Mo(p,2n)99mTc
Per quanto riguarda la produzione di 99Mo o 99mTc da
protoni, mancano
p
,
dati certi su cui basarsi p
per fare I calcoli. Grandi differenze nei dati presenti in letteratura
Sholten et al (1999)
M.S. Uddin (2004)
Yield integrale per la produzione
da protoni di 99Mo e 99mTc
La quantità non fa la qualità
La quantità che viene utilizzata per definire la qualità
( per me in maniera un pò ambigua) è l’attività
specifica.
Per calcolarla bisogna sapere tutto quello che si è
prodotto
Per reazioni indotte da neutroni I dati esistono
Per reazioni indotte da protoni non esistono (si parla
solo di attività)
Il problema maggiore viene dalla produzione di 99gTc che ci si aspetta essere maggiore di quella di 99mTc ma che non si riesce a misurare
Produzione da neutroni
Brevetto di
C l R bbi
Carlo Rubbia
Un asembly ARC è stato costruito
ad ISPRA
d ISPRA
Con un ciclotrone da 40 MeV e 50 uA
A
A 70 MeV di protoni su berillio generiamo circa 5 1014 n/s con un fascio di 4 10 15
p
p/s
Quindi ci vogliono circa 10 protoni per fare un neutrone
Conviene generare ed usare neutroni o usare direttamente I protoni?
Vediamo le quantità importanti in gioco:
Per neutroni:
Y = n • σ • φ • S • (1−
( e− λt )
Dove:
N N = numero
di atomi
t i per cm
2
σ= sezione d’urto (cm2)
ϕ= flusso (n/cm2/s)
S= superfice del beam
T =tempo di irraggiamento
λ= costante di decadimento
Y=yield ( isotopo prodotto per unità di tempo)
Usando metodo ARC e Be(p,n) abbiamo un flusso di neutroni nel range 1 eV‐100 KeV di circa 1011 n/cm2/s (stime di massima con mcnp) quindi ci aspettiamo di
produrre con un target di 0.5 g di 98Mo
irradiando il campione per 20 h abbiamo
Ci 6 Ci di attività
Circa 60 mCi
tti ità
Froment et al riportano un valore di
Attività SPECIFICA=13 μCi/g/μA che con 750 μA= 9,7 mCi/g
Non sapendo
p
la massa degli
g altri nuclidi p
prodotti non possiamo
p
confrontare le quantità, ma mi sembrano ragionevoli
Target di 1 cm2 di superficie e 0.1 mm di spessore (0.5 g)
Quindi in termini di attività abbiamo circa 60 mCi al giorno/campione
Possiamo inserire nel blocco di piombo diversi campioni
Ol al Oltre
l 99Mo si
M i producono
d
anche
h altre
l impurità
i
ià
Utilizzando la 98Mo(n,γ) al termico con un reattore
da 10155 n/cm2/s (tipo ILL)
La produzione sarebbe circa 200 volte maggiore
Un altro vantaggio è che le impurità dovrebbero
essere minori che nel metodo ARC (non c
ARC (non c’èè energia
per aprire alcuni canali di reazione),
Produzione di 99Mo e 99mTc direttamente
d Protoni
da
P
i
E0
Y =N∫
0
σ (E)
dE /dx
− λt
dE • (1−
(1 e )
Dove:
N=numero di atomi per cm3
dE/dx= stopping power
Y=Yield (isotopo prodotto/protone incidente)
Per la produzione di 100Mo(p,pn)99Mo
Dalla nostra stima abbiamo un’attività
A=6.12 mCi/uA/h
Sh lt et al. riportano
Sholten
t l i t
un valore
l
di attività
tti ità
A=7.48 mCi/uA/h Æ 748 mCi/uA a saturazione ( dopo 100 ore d’irraggiamento) la massa del campione dovrebbe essere di circa 6.5 g/cm2, quindi molto costoso).
Usando i 750 uA, la produzione sarebbe di circa
d
l
d
bb d
A=5.6 Ci/h
Per una produzione diretta di 100Mo(p,2n)99mTc
Sholten et al. riportano
p
un valore di
A=102.8 mCu/uA (a saturazione) quindi di 102.8*750=
77 Ci
La produzione giornaliera diretta di 99mTc potrebbe quindi essere elevata
Gli altri canali che si aprono
Calcoli teorici
con modelle
ALICE
Confronto fra I diversi metodi di produzione di
99Mo
235U(n,f)99Mo
98Mo(n,γ)99Mo
100Mo(p,pn)99Mo
Elevata attività specifica
Modesta attività specifica
Bassa ma non valutata
attività
tti ità specifica
ifi
Richiede target altamente Richiede target arricchito
98Mo
arricchito
Richiede target arricchito
100Mo (molto costoso)
Processamento chimico
complesso
Processamento chimico
semplice
Processamento chimico
relativamente semplice
Richiede facility di
processamento dedicate
Richiede alti flussi di
neutroni
Richiede sistemi di
raffreddamento targhette
molto efficiente
G
Genera scorie
i radiattive
di tti
G
Genera poche
h scorie
i
G
Genera poche
h scorie
i
Esiste la tecnologia degli
eluitori
La tecnologia degli
eulitori dovrebbe essere
modificata (molto più
(
grandi)
La tecnologia degli
eulitori dovrebbe essere
modificata (ancora
(
più
grandi del precedente)
Elevata produzione
Bassa produzione
Alta produzione

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