【正文】 1920年， Failla從 226Ra中分離出 222Rn，從而提出發(fā)生器的概念。放射性核素發(fā)生器以其母子體核素或直接以子體核素來命名，例如母體為 99Mo、子體為99mTc的裝置就叫 99Mo99mTc發(fā)生器或 99mTc發(fā)生器。 2022/2/15 核技術應用概論 85 制備放射性核素發(fā)生器的要求 1. 母體核素的選擇 需要考慮的因素：子體核素的用途、核性質（射線類型、能量、半衰期等）、母體核素的半衰期、母子體核素的分離、母體核素的生產能力 母體核素主要通過三種途徑獲得： 核反應堆輻照、回旋加速器輻照、從核裂變產物中提取 。 ?放射性核素發(fā)生器的 母體核素容易大量生產 ， 半衰期應盡可能的長 。因此用 99mTc可制備成多種放射性藥物，用于臟器顯像 。 采用濕法裝柱。 2022/2/15 核技術應用概論 95 1. 凝膠型 99Mo99mTc發(fā)生器的基本原理 凝膠型 99Mo99mTc發(fā)生器也是一種色層發(fā)生器。 2022/2/15 核技術應用概論 99 2. 188W188Re發(fā)生器 188Re可從半衰期長達 188W衰變得到。國內目前使用的 188W188Re發(fā)生器基本上是從國外進口 188W原料，然后制成色譜型 188W188Re發(fā)生器。使用該吸附劑作發(fā)生器柱填料，可使用 pH=2的 HCl溶液作淋洗液，洗出液中 68Ge的穿漏率 6 106~2 10 Fe的含量低于 ， 并且68Ga能以離子形態(tài)被淋洗下來，非常適合臨床應用。 2022/2/15 核技術應用概論 105 近年來， PET技術、 PET/ECT等技術迅速發(fā)展及各種核診斷技術的融合，發(fā)展用于 PET和各種用于診斷、治療的發(fā)生器，以及用于心血管疾病研究的超短壽命核素發(fā)生器已經成為放射性核素發(fā)生器的研究重點。 習 題 2022/2/15 核技術應用概論 107 。特別是在核醫(yī)學領域，它極大的推動了核醫(yī)學的發(fā)展。該發(fā)生器采用氧化鋁作為吸附材料，母體核素 68Ge吸 附在氧化鋁上，子體核素 68Ga用 EDTA淋洗下來。s 1）。裝柱的凝膠粒度越小，發(fā)生器的淋洗效率越高，但粒度太小，發(fā)生器淋洗困難，容易發(fā)生堵塞情況。mL1 100)()(99999921999921 15 1 1 10 4 9 0122???????????iTcTcttMottMoiTcmmmAAeeAeeAA???? ??2022/2/15 核技術應用概論 94 B 凝膠型 99Mo99mTc發(fā)生器 由于 235U靶件制備及裂變 99Mo提取工藝復雜，設備投入巨大，并需要處理大量強放射性廢物，限制 了 99Mo99mTc發(fā)生器在核技術水平較低的國家和地區(qū)的使用，因此，許多發(fā)展中國家開展了 99Mo99mTc發(fā)生器的其它生產方法研究。 2022/2/15 核技術應用概論 91 圖 224 裂變 99Mo99mTc發(fā)生器 制備 工藝流程及環(huán)境區(qū)域劃分示意圖 99Mo99mTc發(fā)生器制備工藝流程及環(huán)境區(qū)域劃分 2022/2/15 核技術應用概論 92 2. 裂變型 99Mo99mTc發(fā)生器的主要制備工序 柱填料的預處理 柱填料裝柱 裂變 99Mo料液上柱及預淋洗 柱填料主要為三氧化二鋁。 99mTc 還原態(tài)性質不穩(wěn)定，在一定pH條件下可以和許多含氧、氮、硫等有機或無機化合物作用，形成絡合物。 ?醫(yī)用要求 附加無菌過濾器。 2022/2/15 核技術應用概論 84 放射性核素發(fā)生器的類型 根據母子體核素的分離方式，放射性核素發(fā)生器的類型主要 有色譜型發(fā)生器、升華型發(fā)生器、萃取型發(fā)生器 。 2022/2/15 核技術應用概論 80 放射性核素發(fā)生器基本原理 ?放射性核素發(fā)生器 是利用母體與子體核素的半衰期和它們的物理、化學等性質上差異，采用各種物理、化學手段將不斷生成的子體核素從母體核素中分離出來的裝置。 20世紀 80年代，出現了采用高富集度的 124Xe通過 124Xe（ p， x） 123I 反應生產 123I 的方法。 ?在農業(yè)和環(huán)境保護中， 47K、 74As、 203Pb可用作示蹤原子。這種核反應截面隨入射粒子通量變化的函數關系，稱 激發(fā)函數 。 2022/2/15 核技術應用概論 71 加速器生產放射性核素的核反應類型 加速器生產放射性核素中發(fā)生的主要核反應有：采用 α粒子引發(fā)的核反應、氘核引發(fā)核反應、質子核反應、 3He引起的核反應等。 2022/2/15 核技術應用概論 67 2. 靜電加速器 Van de Graff accelerator 圖 219 范得格拉夫靜電加速器示意圖 靜電加速器是利用靜電高壓加速帶電粒子的裝置，用以加速電子或質子。 ?從 20世紀 60年代初到現在，世界上用于生產放射性核素的加速器從不到 5臺猛增到數百臺；并且新增加的核醫(yī)學診斷用核素中 80％ 是用加速器生產的。理論上 200kW功率的堆，全年可生產100000Ci的 99Mo、 20220Ci的 131I、 40000Ci的 89Sr。由于利用溶液堆生產裂變元素的周期短、產量大、操作簡便（無靶件制備、運輸、切割、溶解等工序）、鈾利用率高、廢物產生量小等特點，人們開始了利用溶液堆進行醫(yī)用同位素生產的研究。 裂變同位素生產過程中，在切割和酸性溶解時都有 131I逸出， 采用負壓方式可將其收集 ；不管采用何種方式溶靶，留在溶液中的 131I一般都采用先酸化、后蒸餾或熱氣載帶等措施使其分離出來。 5片裝入 不銹鋼包殼內 。 裂變產額 “ 雙駝峰 ” 曲線 2022/2/15 核技術應用概論 50 3. 裂變產物分離 離子交換分離 溶劑萃取分離 萃取色層分離 沉淀分離法 其它方法 A 裂片元素的分離方法 選擇性好，回收率高、易于實現自動化操作、易于放射性屏蔽 簡便、快速、選擇性高、易于連續(xù)操作和遠距離控制 對于性質相似的元素的分離更能顯示其優(yōu)越性 操作繁雜、程序冗長、回收率和去污率較低 超臨界流體萃取法 和采用離子液體為萃取介質的方法 2022/2/15 核技術應用概論 51 B 長壽命裂片元素及超鈾元素的分離 目前，長壽命裂片核素及超鈾核素主要從生產堆卸出的乏燃料中提取。 125I用 NaOH溶液吸收，產品檢驗合格后再分裝。除去 TeO2后的含有 131I放射性氣體通過堿液洗滌，被吸收在堿液中。 B 另一種是 （ n， γ） 法 ，即以單質碲或碲的各種化合物為原料，入堆輻照后，碲經過 130Te（ n， γ） 131Te和 β 衰變生成131I，再將 131I從靶材料中分離出來。 2022/2/15 核技術應用概論 35 6. 某些重要核素的生產工藝 表 22 反應堆生產的一些重要放射性核素 核素 半衰期 核反應 靶子物 生產方法 3H 6Li（ n， α） 3H LiMg， LiAl 照射后將靶子在真空中加熱至500℃ ～ 600℃ 以分離 14C 5730a 14N（ n， p） 14C Be3N2，硝酸鋇 靶子用 65%的硫酸溶解，加入H2O2，生成的 14CO2， 14CO，14CH4等用 N2氣流帶出，通過750℃ 的 CuO后，生成的 14CO2用NaOH吸收，再沉淀成 Ba14CO3 32P 32S（ n， p） 32P 蒸餾純化的硫 照射后于 180℃ 下減壓蒸餾除硫，加入 2022/2/15 核技術應用概論 31 產額的計算 假設 穩(wěn)定核素 S被入射粒子轟擊生成放射性核素 A，核素A僅以衰變方式減少并且生成穩(wěn)定核素 B。 制備 輻照靶件時還要考慮靶材裝載量、內外包裝形式等 2022/2/15 核技術應用概論 28 （ 3）輻照靶件的焊封 輻照靶件必須具有良好的 密封性 ，以保證同位素靶件在反應堆輻照過程中不發(fā)生放射性物質泄漏。此外，還必須注意靶件在堆內輻照時的 安全性 。 2022/2/15 核技術應用概論 22 2.（ n, f） 反應 235U等易裂變核素俘獲中子發(fā)生 （ n, f） 反應，生成數百種裂變元素，因此裂變產物的組成相當復雜。 2022/2/15 核技術應用概論 19 1.（ n, γ） 反應 （ n, γ） 是生產放射性核素 最重要、最常用 的核反應，利用（ n, γ） 反應可在反應堆上生產大多數元素的放射性核素。由于放射性子體核素伴隨母體核素的衰變而不斷累積，可每隔一定時間從母體核素中方便地分離出來并加以收集，這種生產放射性核素的過程又被比較形象地稱為“擠奶”，因而放射性核素發(fā)生器又稱為“ 母牛 ”。 核反應堆生產放射性核素已成為放射性核素的主要來源。 目前，已發(fā)現的放射性核素有 2022多種，其中人工放射性核素就超過 1600種。 2022/2/15 核技術應用概論 10 在這些天然放射性核素中，存在著一些重要核素如 235U、238U和 232Th等。 ? 中間產物都有放射性氣體氡。 目前放射性核素生產最主要的方式之一 2022/2/15 核技術應用概論 4 放射性核素的來源 分 類 天然放射性核素 人工放射性核素 從自然界存在的礦石中提取 通過人工干預的核反應制備 核反應堆生產、加速器生產和核素發(fā)生器 2022/2/15 核技術應用概論 5 天然放射性核素 天然放射性核素 原生放射性核素 宇生放射性核素 原始存在于自然界中 宇宙射線與大氣和地表中的物質相互作用生成 2022/2/15 核技術應用概論 6 原生放射性核素 由三個天然放射性衰變系組成，即釷系 (232Th或4n系 )，鈾系（ 238U系或 4n+2系），錒系（ 235U系或4n+3系 ) 共同特點 ? 起始都是長壽命元素，壽命大于或接近地球。kg 1 除上述原生放射性核素外，自然界中一些放射性核素如 3H、7Be、 14C和 22Na，它們是宇宙射線與空氣中的 N、 O、 Li等作用在大氣層中生成的。之后，人們通過反應堆、加速器等制備了大量的各種人工放射性核素。原子序數分布在 30至 65范圍內、質量數位于 35和 139左右的裂變產物具有較大的產額，可大量生產。 所謂放射性核素發(fā)生器就是一種可從較長半衰期的母體核素中不斷分離出短半衰期子體核素的一種裝置。 最主要的核反應類型有 （ n， γ）、（ n， p）、（ n， α）、（ n， f）、（ n， 2n）， 以及多次中子俘獲。使分離放射性同位素的復雜問題歸結為分離不同狀態(tài)的化合物問題。 2022/2/15 核技術應用概論 24 反應堆輻照法生產放射性核素 反應堆輻照法生產的放射性核素，其產量與產品質量