[發明專利]用于產生醫用同位素的設備和方法

有效

• 申請號: 201710003742.3
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN107086055B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 格里戈里·理查德·皮埃爾;薩德·亞歷山大·赫爾特邁什;埃里克·尼古拉斯·萬阿貝爾;羅斯·弗朗西斯·拉代爾
• 申請（專利權）人: 威斯康星校友研究基金會
• 主分類號: G21G1/08
• 分類號: G21G1/08;H05H3/06;H05H6/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;譚天

一種用于產生醫用同位素的設備和方法，其提供圍繞中子發生器的環形裂變溶液容器。所述環形裂變溶液容器提供對所發射中子的良好捕獲以及在水性反應堆中提供增強的穩定性的幾何形狀。中子倍增劑和/或中子減速劑可用于提高效率和控制所述環形裂變溶液容器中的反應臨界點。

本申請是名為“用于產生醫用同位素的設備和方法”、申請號為201280067363.6的中國專利申請的分案申請，專利申請201280067363.6是根據專利合作條約于2012年11月21日提交的國際申請(PCT/US/2012/066214)進入中國國家階段的國家申請。

關于聯邦資助研究或開發的聲明

本發明在美國能源部授予的DE-NA-00007520的政府支持下完成。政府享有本發明的某些權利。

相關申請的交叉引用

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技術領域

本發明涉及用于產生醫用同位素的設備和方法。

背景技術

本發明涉及用于產生用于醫用目的的同位素(例如Mo-99、I-131、Xe-133、Y-90、Cs-137、I-125等)的系統，特別地涉及采用環形裂變水溶液容器的系統。

將醫用同位素用于核醫學中，其中將其以定位于特定器官或細胞受體的形式施用于患者，在所述特定器官或細胞受體中醫用同位素可用特定的設備成像。在這樣定位之后，還可利用短程電離輻射的組織破壞力將醫用同位素用于治療疾病。

如今，用于核醫學的大多數放射性同位素在采用高濃縮鈾(HEU)的核反應堆中生產。美國用于生產Mo-99的反應堆在美國之外，其需要HEU的出口并且伴隨著與這種國家外裝運相關的核擴散風險。

已經提出了使用低濃鈾(LEU)來產生醫用同位素，所述低濃鈾不能直接用于制造核武器。在題為“Device and Method for Producing Medical Isotopes”的美國專利申請2011/0096887和題為“High Energy Proton or Neutron Source”的美國專利申請2010/0284502中描述了用于該目的的系統，所述專利申請通過引用并入本文。

在這些系統中，引導離子經過容納氣體的靶區(target volume)以產生中子。中子可暴露于容納在裂變溶液容器中的靶區附近的溶液中的母材。在一個實施方案中，靶區是環形的并且位于容納母材溶液的圓柱形裂變溶液容器周圍。將離子以螺旋形注入經過靶區產生向內朝向母材并且向外朝向反射器的中子。

在富中子母材(例如LEU鈾)中接收的中子經歷倍增，其中中子撞擊所述母材產生另外的中子，所述另外的中子以鏈式反應撞擊另外的富中子材料。在核反應堆中，在穩定的功率下，有效中子增值因數(k_eff)等于1。在亞臨界系統中，k_eff小于1。

水性反應堆的一個問題是其很難保持穩定的功率水平。這是因為隨著裂變溶液溫度的上升以及隨著空隙的產生(通過輻解作用將水分解為氫氣和氧氣所引起的氣泡)在中子增值因數中存在強反饋機制。中子增值因數的快速降低導致功率降低，其引起中子增值因數再次提高。特別是，嘗試在反應堆中保持恒定功率的控制系統可能不能足夠快速地反應以充分地控制系統。結果是具有不穩定功率水平和潛在安全影響的系統。

發明內容

本發明提供了用于產生醫用同位素的改進幾何形狀的裂變溶液容器。特別地，所述裂變溶液容器是容納母材的水性懸浮液的有限厚度的環形物。通過控制環形物的縱橫比，可獲得相對于常規的圓柱形室而言改進的反應穩定性。此外，通過使用環形溶液容器的內壁上的冷卻套可增強冷卻。