Автоматизированный модуль для получения технеция-99м

Национально исследовательский
Томский политехнический
университет
Автоматизированный
модуль для получения
технеция-99м
Томск
2013
Применение РФП технеция-99м
Для диагностики в кардиологии, онкологии,
эндокринологии, неврологии и других областях
медицины. Используется в 80-90 % всех
диагностических процедур, проводимых с
радионуклидами. В США ежегодно проводится
12 млн. исследований. Годовой объём мирового
рынка 99mТс оценивается в $3,7 млрд.
Генератор – это система двух генетически связанных
радионуклидов 99Мо/99mТс, в которой технеций-99м (Т½ =
6,012ч), генерируется в результате –-распада материнского
изотопа молибдена-99 (Т½ = 66,02 ч). Время максимального
накопления технеция-99м – 22,89 ч.
Получения 99Mo на ядерных
реакторах
Две основные реакции:
реакция деления урана-235
235U (n,f) 99Mo (сечение 582,6 барн)

реакция радиационного захвата
98Mo (n,) 99Mo (сечение 0,136 барн)
Реакция деления урана-235
Выход 99Мо – 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 (239Pu),
требующие переработки и утилизации. Расход 235U – 1 %.
Например, в Россендорфе (Германия) за 10 лет было
произведено 230 кKu 99Мо и накоплено 11000 кKu жидких р/а
отходов с общим объемом 30 м3.
Закрыты реакторы в Карлсруе, Россендорфе. Приостановлено
строительство двух новых реакторов MAPLE (Канада), хотя
было израсходовано $350 млн.
Мировой рынок 99Мо
Мировая потребность 13-15 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 99Мо 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 98Mo (n,) 99Mo
Радиоактивных отходов практически не образуется.
Основной
недостаток
–
низкая
активность
нарабатываемого 99Мо: порядка 1 Кu/г при облучении
тепловыми нейтронами мишеней природного молибдена
(24,13 % 98Мо) и 6-8 Кu/г – мишеней, обогащенных по
98Мо (> 95 %). Более высокая активность - до 200 Кu/г
может быть получена лишь на реакторах с потоком
тепловых нейтронов 51015 н/см2с, однако таких
реакторов в мире всего три, а строительство новых
требует больших затрат.
Для использования такого низкоактивного сырья в
генераторах 99mТс требуется разработка специальных
технологий, к числу которых, прежде всего, относится
экстракционная.
Основные преимущества
экстракционной технологии
•Экстракционная технология является
концентрирующей.
• Высокая объемная активность препарата 99mТс
(более 5 ГБк/мл).
• Использование доступного МоО3 природного
изотопного состава.
• Низкая себестоимость РФП.
• Высокая химическая, радиохимическая и
радионуклидная чистота.
Мишень для облучения МоО3
Мишень – МоО3, риродный
изотопный состав;
Корпус – герметичная
ампула из кварцевого стекла;
Масса навески – 7 г.
Схема экстракционного
получения 99мTc
Растворение мишени
MoO3, загрузка в
экстрактор
Отделение 99мTc
от экстракта
при помощи
дистилляции
Контроль
качества
Экстракция
99мTc метилэтил
кетоном
Смыв 99мTc 0,9%
раствором NaCl
Стерилизация
РФП
Отбор экстракта
с 99мTc
Фасование
препарата 99мTc
Упаковка
маркировка
Вспомогательные операции:
Сброс отработанной водной фазы;
Сбор и очистка экстрагента для повторного использования.
Основные проблемы
экстракционной технологии
В разное время экстракционные генераторы 99mТс
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.
2
экстрагент
щелочной раствор
Недостатки:
Большая поверхность раздела –
большие потери технеция-99м;
Двигатель в
радиационноопасной зоне.
99Мо
давление
Классическая схема
экстракционной установки
3
1
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.
50
Выход
99mТс,
%.
Изменение выхода 99mТс из коаксиального
генератора в зависимости от объема
метилэтилкетона (объем ВФ 100 мл)
0
50
100
Объем МЭК, мл.
150
200
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
К3 К5
9
К7
6
1
2
В1
3
В2
7
К1
4
23
22
5
8
10
В3
В4
11
К2 К4 К6 К8 К9 К10
Разработка мобильных
генераторов 99mТс
Все приведенные выше генераторы являются
стационарными установками, рассчитанными
на получение до 10 Ки 99mТс 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
6
5
4
1
5
4
1
2
2
8
8
9
10
6
9
3
3
7
7
10
Экстракционно-хроматографический
генератор
С учетом небольших объемов водной и
органической фаз (20 и 25 мл,
соответственно),
используемых
в
транспортируемом экстракторе, с целью
экспрессного отделения 99mТс от МЭК
вместо
традиционной
испарительной
технологии
был
применен
метод
хроматографии.
Схема экстракционнохроматографического
генератора технеция-99м
Экстракционно-хроматографический
генератор технеция-99м
Транспортный контейнер для
Экстракционно-хроматографического
генератор технеция-99м
Эксплутационные характеристики
генераторов технеция-99м НИ ТПУ
П/п
Тип генератора
Высо- Расход Активно- Время
та, мм МЭК, сть 99Мо, получемл
Ки
ния,
мин
Выход
99мТс,
%
1
Коаксиальный
450
100110
10
120
80
2
Многократный
цикл экстракции
270
50-60
15-20
60
75-90
3
Экстракционнохроматографич.
110
25
1-2
20
75-85
Получено 6 патентов
Сравнительные характеристики
качества РФП
Показатели
Натрия пертехнетат, 99mТс
из экстракционного
генератора
Натрия пертехнетат, 99mТс
из хроматографического
генератора
Натрия пертехнетат, 99mТс из
экстракционнохроматографического
генератора
От 5,0 до 7,0
От 4,0 до 7,0
От 5,8 до 6,5
рН
Радионуклидные
примеси
Радиохимическа
я чистота
Химические
примеси
Метилэтилкетон
Натрия хлорид
99Мо
не более 210-3 %,
Других: не более 110-4 %
Не менее 99,2 %
Мо не более 0,2 мкг/мл;
Al
–
ниже
пределов
обнаружения.
99Мо
не более 210-2 %,
Других: не более 110-3%
Не менее 99,2 %
Мо не более 0,2 мкг/мл;
Al не более 5,0 мкг/мл;
99Мо
–
ниже
пределов
обнаружения;
Других: не более 110-3 %
99,2 – 99,8 %
Мо
–
ниже
обнаружения;
Al – до 1 мкг/мл
пределов
Не более 0,5 мг/мл
Не регламентируется
 0,01 мг/мл
От 8,0 до 10,0 мг/мл
От 8,0 до 10,0 мг/мл
От 8,4 до 9,0 мг/мл
Томский политехнический
университет
МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИИ
ЭКСТРАКЦИОННОГО ПОЛУЧЕНИЯ
ТЕХНЕЦИЯ-99М
Томск
2013