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公開番号2024141316
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023052899
出願日2023-03-29
発明の名称放射性核種の製造方法及び放射性核種の製造装置
出願人JFEエンジニアリング株式会社,国立大学法人東北大学
代理人個人,個人
主分類G21K 5/08 20060101AFI20241003BHJP(核物理;核工学)
要約【課題】電子線加速器を用いて大電流でターゲット材に電子線を照射して、効率的に放射性核種を生成することができる放射性核種の製造方法を提供すること。
【解決手段】電子線加速器で加速した電子線31を原料となる核種が存在するターゲット材11に照射し、これによってターゲット材11から生成する制動放射線と原料との反応を利用して、放射性核種を製造する放射性核種の製造方法であって、次の工程を有することを特徴とする放射性核種の製造方法。
工程A:ターゲット材11を管状容器12に収容する工程
工程B:前記管状容器12の軸方向が電子線31の照射方向と一致するように前記管状容器12を支持する工程
工程C:前記管状容器12の底面に前記電子線31を照射して放射性核種を生成する工程
工程D:前記管状容器12を冷却媒体24によって冷却する工程
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
電子線加速器で加速した電子線を、原料となる核種が存在するターゲット材に照射し、これによってターゲット材から生成する制動放射線と原料との反応を利用して、放射性核種を製造する放射性核種の製造方法であって、次の工程を有することを特徴とする放射性核種の製造方法。
工程Ａ：ターゲット材を、電子線透過性材料からなり、両端が封止され内部が密閉された管状容器の内部に収容する工程
工程Ｂ：前記管状容器の軸方向が電子線の照射方向と一致するように前記管状容器を支持する工程
工程Ｃ：前記管状容器の底面に前記電子線を照射して放射性核種を生成する工程
工程Ｄ：前記管状容器を冷却媒体によって冷却する工程
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記工程Ｂにおいて、前記管状容器が垂直方向に対して角度を持つように前記管状容器を支持する、請求項１に記載の放射性核種の製造方法。
【請求項３】
更に、次の工程Ｅを含む請求項１に記載の放射性核種の製造方法。
工程Ｅ：前記電子線の照射方向と前記管状容器の軸の方向とが交差するように前記管状容器の軸の方向を変える工程
【請求項４】
前記工程Ｃにおいて、前記管状容器の底面における前記電子線の照射位置を変化させる、請求項１に記載の放射性核種の製造方法。
【請求項５】
前記工程Ｃにおける、前記管状容器の底面における前記電子線の照射位置を変化させる方法が、下記ａ～ｄの少なくとも一つの方法である、請求項４に記載の放射性核種の製造方法。
ａ．管状容器を電子線の方向に対して垂直な方向に移動させる方法
ｂ．管状容器を電子線の方向に対して垂直な方向に振動させる方法
ｃ．電子線の方向を管状容器の軸の方向に対して垂直な方向に移動させる方法
ｄ．管状容器を管状容器の中心軸を回転軸として回転させる方法
【請求項６】
更に、他の電子線加速器で加速した電子線を前記管状容器の上面から、電子線の照射方向が管状容器の軸方向と一致するように照射するようにした、請求項１に記載の放射性核種の製造方法。
【請求項７】
前記ターゲット材が、モリブデン１００（Ｍｏ－１００）、ラジウム２２６（Ｒａ－２２６）、ハフニウム１７８（Ｈｆ－１７８）、ゲルマニウム７０（Ｇｅ－７０）、亜鉛６６、６８（Ｚｎ－６６、６８）、チタン４８（Ｔｉ－４８）、及び、カルシウム４８（Ｃａ－４８）またはそれらの化合物から選ばれる１種である、請求項１に記載の放射性核種の製造方法。
【請求項８】
前記ターゲット材がモリブデン１００であり、前記電子線を前記モリブデン１００に照射することによってモリブデン１００からモリブデン９９を製造する、請求項７に記載の放射性核種の製造方法。
【請求項９】
前記ターゲット材が粉末状、タブレット状又は円盤状の形状を有する、請求項１に記載の放射性核種の製造方法。
【請求項１０】
電子線加速器で加速した電子線を、原料となる核種が存在するターゲット材に照射し、これによってターゲット材から生成する制動放射線と原料との反応を利用して、放射性核種を製造する放射性核種の製造装置であって、
電子線加速器と、
前記電子線加速器からの電子線が照射されるターゲット材を収容した、電子線透過性材料からなり、両端が封止され内部が密閉された管状容器と、
前記管状容器を支持する支持機構と、
前記管状容器及び前記支持機構を収容するタンクと、
前記タンク内に収容された冷却媒体と、
前記冷却媒体を冷却する熱交換器と、
前記タンク内の冷却媒体を前記熱交換器に送り、前記熱交換器で冷却された冷却媒体を前記タンク内に戻す配管と、を備え、
前記電子線は前記管状容器の底面を前記管状容器の軸方向に照射することができるようになっている、
ことを特徴とする放射性核種の製造装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性核種の製造方法及び放射性核種の製造装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
核医学の分野では、診断や治療等に放射性核種が利用されている。
一般に、放射性核種は、原料となる核種に放射線を照射して原子核反応により放射性核種（ＲＩ；Ｒａｄｉｏｉｓｏｔｏｐｅ）を生成させた後、目的の放射性核種を化学分離する方法で生産されている。原子核反応を惹起するための放射線としては、荷電粒子線、中性子線、制動放射線等が用いられている。
【０００３】
診断に用いられる放射性核種としては、γ線を放出するテクネチウム９９ｍ（Ｔｃ－９９ｍ）、ガリウム６７（Ｇａ－６７）等や、β線を放出するフッ素１８（Ｆ－１８）、酸素１５（Ｏ－１５）、窒素１４（Ｎ－１４）、炭素１１（Ｃ－１１）等が知られている。
【０００４】
テクネチウム９９ｍは、励起状態で準安定状態（meta stable）であり、基底状態に核異性体転移するときにγ線を放出する性質を持つため、診断用の放射性核種として多用されている。テクネチウム９９ｍの一般的な原料は、モリブデン９９である。親核種であるモリブデン９９のβ崩壊によって、娘核種であるテクネチウム９９ｍが生成されている。
【０００５】
モリブデン９９の半減期は、約６６時間と短く、長期間にわたる貯蔵は困難である。そのため、使用直前の空輸が必須なケースが大半である。このような供給上の問題を解消するために、天然同位体の酸化モリブデン等を放射化する放射化法をはじめ、新たな生産法が検討されている。
【０００６】
ターゲット材に放射線を照射して放射性核種を製造する際に、照射による発熱によって照射ターゲットが局所的に高温となり、溶融することがある。ターゲット材が溶融するとＲＩが漏洩する恐れがあるため、ターゲットの冷却が必要である。従来技術ではＲＩが作られるターゲットを細かく分割することによって高発熱部を分散し、冷却水・空気と接する面を広くするという冷却性能を向上させるアイデアが提案されている。
【０００７】
特許文献１は従来の放射性核種の製造装置を示す図である。
図１０Ａは、ターゲット装置１０を備える放射性核種の製造装置１００の構成図である。放射性核種の製造装置１００は、ターゲット装置１０と、粒子ビームを生成する加速器６０を有する。
【０００８】
図１０Ｂはターゲット装置１０の断面模式図である。
ターゲット装置１０は、複数枚のターゲット材板２０とターゲット材板２０を間隔を置いて配列状態で保持する保持フレーム３０とで構成されている。ターゲット材板２０は円盤状のモリブデン金属からなる。
【０００９】
加速器６０は、電子線を一直線上で加速する線形加速器（ライナック）である。加速器６０には直線的に形成された円筒形の加速空洞６２が接続されて、加速空洞６２では電場を利用して電子線を加速して、所望のエネルギーの粒子ビーム（電子線ＥＢ）を生成する。
加速器６０で生成された電子線ＥＢはターゲット材板２０に直接に照射され、電子線ＥＢがターゲット材板２０に衝突すると、制動放射が生じて制動放射線（制動放射光子）が発生し、ターゲット内に放射性核種を生成させる。
【００１０】
ターゲット装置１０は冷却装置５０の内部に配置されている。冷却装置５０には冷却水ＣＷが供給される。本実施形態では熱交換器５２および給水路５４が冷却装置５０に接続され、冷却水ＣＷが循環的にターゲット装置１０に供給される。
保持フレーム３０は、隣り合うターゲット材板２０同士の間に空隙部Ｖを設けてターゲット材板２０を保持する。かかる空隙部Ｖを冷却水ＣＷが通過することで、電子線ＥＢや制動放射光子と衝突して発熱するターゲット材板２０を冷却する。
照射後、ターゲット材板２０は化学処理され、ターゲット材板２０から放射性核種が分離される。
上記のように特許文献１ではターゲット材を複数個に分割することによって高発熱部を分散し、冷却水・空気と接する面を広くすることにより冷却性能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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