Produzione di Tecnezio con un ciclotrone da 70 MeV P. F. Mastinu Premessa: 1) Non sono un esperto 2)Lavoro nel campo della fisica con neutroni 3)Ho guardato la letteratura e quindi vi racconto quindi d quello ll che h ho capito h P. Froment et al (NIM A493 (2002) 165‐175 K. Abbas et al. NIM A601 (2009) 223‐228 B Sh l B. Sholten et al. Applied Radiation Isotope 51 (1999) 69‐80 l A li d R di i I ( ) 6 8 R. M. Lambrecht et al. Applied Radiation Isotope 51 (1999) 177‐182 M. S. Uddin et al. Applied Radiation Isotope 60(2004) 911‐920 Metodi per la produzione di 99mTc Produzione di 99Mo con neutroni Ad un reattore con spettro termico Con un assembly ARC nello spettro epitermico Produzione di 99Mo e 99mTc con protoni 100Mo(p,pn) (p,p )99Mo 100Mo(p,2n)99mTc Per quanto riguarda la produzione di 99Mo o 99mTc da protoni, mancano p , dati certi su cui basarsi p per fare I calcoli. Grandi differenze nei dati presenti in letteratura Sholten et al (1999) M.S. Uddin (2004) Yield integrale per la produzione da protoni di 99Mo e 99mTc La quantità non fa la qualità La quantità che viene utilizzata per definire la qualità ( per me in maniera un pò ambigua) è l’attività specifica. Per calcolarla bisogna sapere tutto quello che si è prodotto Per reazioni indotte da neutroni I dati esistono Per reazioni indotte da protoni non esistono (si parla solo di attività) Il problema maggiore viene dalla produzione di 99gTc che ci si aspetta essere maggiore di quella di 99mTc ma che non si riesce a misurare Produzione da neutroni Brevetto di C l R bbi Carlo Rubbia Un asembly ARC è stato costruito ad ISPRA d ISPRA Con un ciclotrone da 40 MeV e 50 uA A A 70 MeV di protoni su berillio generiamo circa 5 1014 n/s con un fascio di 4 10 15 p p/s Quindi ci vogliono circa 10 protoni per fare un neutrone Conviene generare ed usare neutroni o usare direttamente I protoni? Vediamo le quantità importanti in gioco: Per neutroni: Y = n • σ • φ • S • (1− ( e− λt ) Dove: N N = numero di atomi t i per cm 2 σ= sezione d’urto (cm2) ϕ= flusso (n/cm2/s) S= superfice del beam T =tempo di irraggiamento λ= costante di decadimento Y=yield ( isotopo prodotto per unità di tempo) Usando metodo ARC e Be(p,n) abbiamo un flusso di neutroni nel range 1 eV‐100 KeV di circa 1011 n/cm2/s (stime di massima con mcnp) quindi ci aspettiamo di produrre con un target di 0.5 g di 98Mo irradiando il campione per 20 h abbiamo Ci 6 Ci di attività Circa 60 mCi tti ità Froment et al riportano un valore di Attività SPECIFICA=13 μCi/g/μA che con 750 μA= 9,7 mCi/g Non sapendo p la massa degli g altri nuclidi p prodotti non possiamo p confrontare le quantità, ma mi sembrano ragionevoli Target di 1 cm2 di superficie e 0.1 mm di spessore (0.5 g) Quindi in termini di attività abbiamo circa 60 mCi al giorno/campione Possiamo inserire nel blocco di piombo diversi campioni Ol al Oltre l 99Mo si M i producono d anche h altre l impurità i ià Utilizzando la 98Mo(n,γ) al termico con un reattore da 10155 n/cm2/s (tipo ILL) La produzione sarebbe circa 200 volte maggiore Un altro vantaggio è che le impurità dovrebbero essere minori che nel metodo ARC (non c ARC (non c’èè energia per aprire alcuni canali di reazione), Produzione di 99Mo e 99mTc direttamente d Protoni da P i E0 Y =N∫ 0 σ (E) dE /dx − λt dE • (1− (1 e ) Dove: N=numero di atomi per cm3 dE/dx= stopping power Y=Yield (isotopo prodotto/protone incidente) Per la produzione di 100Mo(p,pn)99Mo Dalla nostra stima abbiamo un’attività A=6.12 mCi/uA/h Sh lt et al. riportano Sholten t l i t un valore l di attività tti ità A=7.48 mCi/uA/h Æ 748 mCi/uA a saturazione ( dopo 100 ore d’irraggiamento) la massa del campione dovrebbe essere di circa 6.5 g/cm2, quindi molto costoso). Usando i 750 uA, la produzione sarebbe di circa d l d bb d A=5.6 Ci/h Per una produzione diretta di 100Mo(p,2n)99mTc Sholten et al. riportano p un valore di A=102.8 mCu/uA (a saturazione) quindi di 102.8*750= 77 Ci La produzione giornaliera diretta di 99mTc potrebbe quindi essere elevata Gli altri canali che si aprono Calcoli teorici con modelle ALICE Confronto fra I diversi metodi di produzione di 99Mo 235U(n,f)99Mo 98Mo(n,γ)99Mo 100Mo(p,pn)99Mo Elevata attività specifica Modesta attività specifica Bassa ma non valutata attività tti ità specifica ifi Richiede target altamente Richiede target arricchito 98Mo arricchito Richiede target arricchito 100Mo (molto costoso) Processamento chimico complesso Processamento chimico semplice Processamento chimico relativamente semplice Richiede facility di processamento dedicate Richiede alti flussi di neutroni Richiede sistemi di raffreddamento targhette molto efficiente G Genera scorie i radiattive di tti G Genera poche h scorie i G Genera poche h scorie i Esiste la tecnologia degli eluitori La tecnologia degli eulitori dovrebbe essere modificata (molto più ( grandi) La tecnologia degli eulitori dovrebbe essere modificata (ancora ( più grandi del precedente) Elevata produzione Bassa produzione Alta produzione
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