【正文】 中子誘發(fā)。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 20 ② 通過 （ n, γ） 反應(yīng)，再經(jīng)核衰變生成所需要的放射性核素 98 99 99( , ) mM o n M o T c? ? T e1 3 05 2 ( n , γ ) T e1 3 15 2 β 1 5 m i n I1 3 15 3 由于 靶元素與目標(biāo)核素不是同一種元素 ，因此可通過物理或化學(xué)方法將靶子元素與目標(biāo)核素進(jìn)行分離，獲得比活度、放射化學(xué)純度及放射性核素純度都很高的無載體的目標(biāo)核素。 可以提取國防工業(yè)用 95Zr（ 鋯）、 144Ce（鈰） 等裂片元素，也可大規(guī)模生產(chǎn) 99Mo（鉬） 、 131I（碘） 等軍民兩用放射性核素（主要用于醫(yī)學(xué)診斷、治療）。加速器能生產(chǎn)的放射性核素品種較多，約占目前已知放射性核素總數(shù)的 60%以上。 約里奧 — 居里 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 12 人工放射性核素主要是通過中子和帶電粒子如質(zhì)子、氘核等轟擊天然穩(wěn)定核素或 235U等易裂變材料使其產(chǎn)生核反應(yīng)來制備的。其它一些核素也有著較為重要的作用，如通過測(cè)古代遺物中 14C的含量可以推斷該遺物所處年代。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 7 —4n系 —4n+2系 4n表示系中各核素的質(zhì)量數(shù)為 4的倍數(shù) 其起始元素是 通過一系列 α衰變最后生成 208Pb(穩(wěn)定 ) Th23290表示系中各核素的質(zhì)量數(shù)為 4的倍數(shù) +2 其起始元素是 通過一系列 α 衰變最后生成 206Pb(穩(wěn)定 ) U238922022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 8 3. 錒系 —4n+3系 表示衰變系中各核素的質(zhì)量數(shù)為 4的倍數(shù) +3 其起始元素是 235U通過一系列 α衰變最后生成207Pb(穩(wěn)定 ) 4. 镎系 —4n+1系 表示衰變系中各核素的質(zhì)量數(shù)為 4的倍數(shù) +1 其起始元素是 237Np通過一系列 α 衰變最后生成 209Bi(穩(wěn)定 ) 此系非天然放射性，在 40年代，已通過各種核反應(yīng)方法合成了這一放射系的所有成員。第二章 放射性核素的制備 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 2 主要內(nèi)容 ?放射性核素的來源 ?反應(yīng)堆生產(chǎn)放射性核素 ?加速器生產(chǎn)放射性核素 ?放射性核素發(fā)生器 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 3 引 言 核技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)是射線與物質(zhì)的相互作用，這些射線可由反應(yīng)堆、加速器直接提供，也可由放射性同位素衰變獲得。其衰變子體中無放射性氣體氡（ Rn） 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 9 宇生放射性核素 表 21 宇生核素示例 核素 半衰期 起源 天然活度 14C 5730a 宇宙射線作用， 14N（ n， p） 14C ～ 15Bq該方法自問世以來就被考古學(xué)家、古人類學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家所重視，并得到了廣泛的應(yīng)用。 分 類 入射粒子的種類 入射粒子的能量 中子核反應(yīng) 帶電粒子核反應(yīng) 光核反應(yīng) 重粒子核反應(yīng) 低能核反應(yīng)（ E50MeV） 中能核反應(yīng)（ 50MeVE1000MeV） 高能核反應(yīng)（ E1000MeV） 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 13 裂變反應(yīng)堆 回旋加速器 核素發(fā)生器 “母牛 ” 生產(chǎn)人工放射性核素的設(shè)施和裝置 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 14 反應(yīng)堆制備 作為人工放射性核素生產(chǎn)的重要設(shè)施之一，反應(yīng)堆可提供不同能譜的中子和較大的輻照空間，具有可同時(shí)輻照多種樣品、輻照的樣品量大、靶子制備容易、輻照操作簡(jiǎn)便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。它們多以軌道電子俘獲或 β+衰變方式衰變，發(fā)射單純的低能 γ射線、 X射線或 β+射線。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 18 中子核反應(yīng)及其特點(diǎn) 中子不帶電，當(dāng)它與原子核作用時(shí)，由于不存在庫侖勢(shì)壘，因此不同能量的中子均能引發(fā)核反應(yīng)。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 21 ③ 通過兩次或兩次以上的 （ n, γ） 反應(yīng)直接生成所需要的放射性核素，或再經(jīng)過核衰變生成所需要的放射性核素。 由于核內(nèi)勢(shì)壘隨原子序數(shù)的增大而增高，因此 ，（ n， p）反應(yīng) 適于制備原子序數(shù)較低的放射性核素 ，如 14C、 32P、 58Co等。 如，靶材核素 112Sn的天然豐度 %。對(duì)于原子序數(shù)位于 20~35之間的放射性核素的生產(chǎn)，可以選用能量高的 快中子 ；當(dāng)原子序數(shù) 大于 36時(shí)，通常 選用（ n, γ） 反應(yīng)生產(chǎn) 放射性核素。 初始條件 t=0時(shí)， NA＝ 0，則上述微分的方程的解為： ( ) ( 1 )ss AAN tAN t e?? ?? ??? 其放射性活度為： ( ) ( 1 )A tA A A s sA t N N e ?? ? ? ?? ? ? 核素 A的產(chǎn)生速率 核素 A的衰變速率 飽和因子 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 33 4. 輻照靶件的處理 輻照后的靶件處理包括目標(biāo)放射性物理處理、化學(xué)處理及其進(jìn)一步加工成各種放射性制品。L1HCl加熱溶解，蒸干，加 Br2水氧化成 Sn4+，然后將它吸附在氧化鋯吸附柱上，用比活度高有利于制備各種標(biāo)記化合物，制備治療腫瘤用 膠囊、微球 。主要用于前列腺癌、乳腺癌的 125I中子源插植治療，有效率達(dá) 95%以上。當(dāng)一個(gè)可裂變物質(zhì)的靶在反應(yīng)堆內(nèi)照射了 T時(shí)間并冷卻 t時(shí)間后，裂片核素 i的放射性Ai可用下式來表示： ( 1 )iiTtiiA NI Y e e??? ????式中 N—可裂變物質(zhì)的原子核數(shù)； I—中子注量； σ—裂變截面； Yi—核素 i的裂變產(chǎn)額； λi—核素 i的衰變常數(shù)。裂變 99Mo的提取一般采用 Al2O3色層分離、HDEHP溶劑萃取或萃取色層分離 、 α—安息香肟沉淀分離法等。 冷卻時(shí)間 ： 2d。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 59 4. 利用溶液堆生產(chǎn)放射性核素 溶液堆 （ Solution reactor） 是 20世紀(jì) 40年代提出的一種堆型，它使用的核燃料不是通常的固體燃料棒形式，而是易裂變物質(zhì)如 235U的均相水溶液，所以又稱為均勻水溶液堆（ Aqueous homogeneous solution reactor）。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 61 （ 2）水溶液堆的特點(diǎn) ?MIPR負(fù)溫度系數(shù)大，具有反應(yīng)自調(diào)節(jié)性，固有安全性好。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 62 加速器生產(chǎn)放射性核素 核反應(yīng)堆雖然可大量生產(chǎn)放射性核素，但核素品種和性質(zhì)并不能完全滿足應(yīng)用上的需要。加速器按其 作用原理 不同可分為靜電加速器、直線加速器、回旋加速器、電子感應(yīng)加速器、同步回旋加速器、對(duì)撞機(jī)等。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 70 加速器生產(chǎn)放射性核素的特點(diǎn) ? 帶電粒子核反應(yīng)的庫侖勢(shì)壘高，適于制備輕元素的放射性核素如 11C、 13N、 15O和 18F等。 ?3He引起的核反應(yīng)有 （ 3He， n）、（ 3He， 2n）、（ 3He， p） 等。液體靶和氣體靶件的處理相對(duì)要簡(jiǎn)單些。照射后的靶需要經(jīng)過化學(xué)方法分離 出 123I。 它通過簡(jiǎn)單的操作，能定期從長(zhǎng)壽命的母體核素中分離出短壽命子體核素，為短壽命子體核素的應(yīng)用，特別是在那些遠(yuǎn)離反應(yīng)堆和不具備加速器的地方應(yīng)用提供了有利條件。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 81 1. 放射性母體－子體的相互關(guān)系 假設(shè) ： t＝ 0時(shí)，只有母體核數(shù)（ N1,0），在 t時(shí)刻，剩下的母體核數(shù)為： 11 , 1 , 0 ttN N e ???母體核素衰變只產(chǎn)生 單一子體 放射性核素時(shí)，對(duì)子體核素有： 121 1 2 2 1 1 , 0 2 2tdN N N N e Ndt?? ? ? ??? ? ? ?1212 1 , 021()ttN N e e??????????2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 82 任何時(shí)刻 t，子體核素的活度為： 1222 2 1 1 , 021()ttN N e e????? ?? ???? ?對(duì)于母體核素 A衰變時(shí)產(chǎn)生 多子體核素 的情況，由于母體核素衰變成某一子體核素 B的衰變分支比 F是一定的，因此，子體核素的活度為： 1222 2 1 1 , 021() ttN F N e e????????????圖 222 母子體核素活度 時(shí)間曲線 A－母體核素， B－子體核素， C－總活度 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 83 2. 瞬間平衡與長(zhǎng)期平衡 由于發(fā)生器中母體核素的壽命一般都比子體核素的壽命長(zhǎng)，即 。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 86 2. 發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的因素 ?分離方法 要求分離效果好、效率高、速度快、操作簡(jiǎn)便，在多次重復(fù)的條件下分離得到的子體核素仍然具有較高的核純度、放化純度和放射性比活度，以及適用的化學(xué)狀態(tài)和穩(wěn)定的化學(xué)組成。 ?母、子體核素容易分離 。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 89 主要放射性核素發(fā)生器的制備 采用裂變 99Mo生產(chǎn)的色譜發(fā)生器 具有制作簡(jiǎn)單、淋洗方便、易防護(hù)、容易達(dá)到無菌、無熱源的要求等優(yōu)點(diǎn)，非常適于臨床應(yīng)用，已經(jīng)成為目前最主要的一種發(fā)生器類型。 采用加壓或負(fù)壓方式將一定量的裂變99Mo加入色譜柱內(nèi)。在用生理鹽水洗滌時(shí)， 99mTc被洗滌下來，而 99Mo仍以鉬酸鋯酰形式保持在發(fā)生器柱內(nèi)。 188Re可以很方便地從 188W188Re發(fā)生器獲得。作為 PET技術(shù)所使用的能發(fā)射正電子的核素之一， 68Ga可以很方便地從 68Ge68Ga發(fā)生器獲得，其半衰期為 。 90Sr90Y發(fā)生器 90Sr的半衰期為 29a，可以從長(zhǎng)時(shí)間冷卻的裂變產(chǎn)物中提取。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 106 1. 簡(jiǎn)述放射性核素的來源。 3. 制備加速器用固體靶件時(shí)應(yīng)該注意什么？ 4. 幾種 99Mo99mTc發(fā)生器制備方法比較。子體核素 90Y是一種純 β放射體，它的半衰期為 64h，非常適合于做成放射性治療劑。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 102 最早 68Ge68Ga發(fā)生器是溶劑萃取型。其使用壽命可長(zhǎng)達(dá)一年，每 三天就可進(jìn)行一次淋洗，因此每毫居 188Re的價(jià)格低于其它任何治療用的放射性核素的價(jià)格。干燥后的凝膠必須保持一定的水份含量并為無定形，否則其淋洗效率極低。 2022/2/15 核技術(shù)應(yīng)用概論 93 3. 發(fā)生器質(zhì)量控制條件 ① 淋洗液性狀 無色透明液體 ② 淋洗效率 ③ 淋洗曲線 ④ 核純度 ⑤ 放化純度 ⑥ 發(fā)生器放射性活度 ⑦ 淋出液酸度 要求淋洗液 ～ ⑧ 鋁含量 要求鋁含量 ＜ 10μg