Создание экстракционных центробежных полупротивоточных генераторов для производства радионуклидов медицинского назначения

• Автор: Филянин, Александр Тимофеевич
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

I. Литературный обзор

1.1. Радиоактивные изотопы медицинского назначения и методы их получения

1.2. Получение технеция-99т медицинского назначения

1.2.1 Методы получения молибдена

1.2.2. Генераторы технеция-99т

1.2.2.1. Сублимационные генераторы

1.2.2.2. Сорбционные генераторы

1.2.2.3. Экстракционные генераторы

1.3. Получение иттрия-90 медицинского назначения

1.3.1. Методы выделения стронция

1.3.2. Методы разделения иттрия-90 и стронция

1.3.3. Генераторы иттрия
1.3.3.1. Сорбционные генераторы
1.3.3.2. Экстракционные генераторы
II. Методика эксперимента
II. 1. Реагенты и способы их подготовки к работе
II. 1.1. Химические реактивы
II. 1.2. Радиоактивные изотопы
П.2. Методики проведения анализов
11.2.1. Методы анализа раствора пертехнетата-99ш натрия
11.2.2. Методы анализа раствора иттрия
ИЗ. Методы проведения эксперимента
III. Выбор и обоснование полупротивоточного метода разделения и типа экстракционной аппаратуры, необходимых для решения практических задач получения радионуклидов
технеция-99т и иттрия
IV. Разработка промышленного метода выделения радионуклида технеция-99т из молибдена-99 с использованием
экстракционного центробежного полупротивоточного генератора
IV. 1. Выбор экстракционной системы для разделения молибдена
и технеция-99ш

IV.2. Одноступенчатый экстракционный центробежный
полупротивоточный генератор для получения технеция-99ш
ГУ.З. Двухступенчатый экстракционный центробежный
полупротивоточный генератор для получения технеция-99ш
ГУ.З. 1. Методика расчета режима работы двухступенчатого
центробежного полупротивоточного экстрактора
ГУ.З.2. Экстракционная установка выделения радиоактивного
изотопа технеция-99т из облученной молибденовой матрицы
V. Разработка промышленного метода получения радионуклида иттрия-90 из стронция-90 на основе использования экстракционного
центробежного полупротивоточного генератора
V. 1. Выбор экстракционных систем для проведения
процесса выделения иттрия
У.2. Экстракционный центробежный генератор иттрия
У.2.1. Назначение, устройство и работа
I блока экстракционного генератора
У.2.2. Назначение, устройство и работа
II блока экстракционного генератора
У.З. Процесс выделения иттрия-90 из материнского изотопа стронция
У.4. Технологические испытания экстракционного
центробежного генератора иттрия
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

В настоящее время все более широкое применение в медицине находят короткоживугцие радионуклиды и меченные ими соединения. Радионуклидная диагностика используется для обнаружения различных заболеваний человека на ранних стадиях; метод радионуклидной терапии, основанный на использовании открытых источников а- и р-излучения, способных создавать высокие локальные дозы облучения, используется для предупреждения болей при костных метастазах, для лечения метастаз печени, легких, рака почки, предстательной железы и других онкологических заболеваниях.
Со средины 70-х годов 20 века и до настоящего времени одним из основных способов выделения и очистки различных радионуклидов является жидкостная экстракция, имеющая ряд преимуществ (высокая селективность, быстрая кинетика, большая производительность и возможность организации непрерывного процесса) по сравнению с другими методами.
Одной из специфических особенностей организации процессов выделения радиоактивных изотопов для их практического применения (за исключением плановой промышленной переработки облученного топлива), является периодичность их проведения. В связи с этим в большинстве случаев исчезает необходимость использования непрерывных технологических процессов выделения радионуклидов, и на первое место выходят нестационарные периодические, а иногда и разовые процедуры, требующие специфических решений.
Задачи разделения изотопов, имеющих различные химические свойства, могут быть решены с применением селективных экстракционных систем, которые не требуют использования многоступенчатых экстракционных установок. В этом случае наиболее эффективным является применение полупротивоточных экстракционных методов, позволяющих на ограниченном числе ступеней разделения достичь очень высокую степень очистки выделяемых элементов.
Для осуществления процессов получения короткоживущих радионуклидов медицинского назначения оптимальным является применение специально сконструированных полупротивоточных экстракционных центробежных аппаратов. В этом случае достигается максимальная скорость проведения процесса, и имеется возможность реализовать в полном объеме достоинства и преимущества полупротивоточных методов, главное из которых заключается в том, что каждая полупротивоточная ступень может иметь в десятки раз более высокую разделительную способность, чем стандартная противоточная

Рис. III. 6 Кольцевое конусное устройство
Продольные пазы во внутренней поверхности цилиндра (A.C. № 1545355)
Конструкции предлагаемых цилиндров имеют некоторые особенности. Необходимо учитывать, что жидкость при подъеме по внутренней стенке вращающегося цилиндра, имеющего гладкую поверхность, начиная, примерно, с частоты вращения 1000 об./мин. начинает проскальзывать и отставать от него. Кроме того, жидкость, перетекая из одной ступени в другую, преодолевает гидростатическое сопротивление, возникающее при ее подъеме на высоту этого цилиндра, и как следствие, меняется расчетная величина гидрозатвора, которая обеспечивает устойчивую работу аппарата.
Экспериментально было определено, что внутренняя конусность цилиндров 1 :(20 -ь 30) и угол наклона переточных отверстий 2-^3° являются оптимальными значениями, дающими положительный эффект. Конструктивно брать большие значения конусности и угла наклона отверстий не целесообразно, так как это приводит к увеличению габаритов аппарата.
Для сравнения были проведены гидродинамические испытания аппаратов с вертикальными цилиндрами (без конусности и пазов), а также аппарата с указанными значениями конусности цилиндров, продольных пазов и отверстий, просверленных под углом 2-гЗ°. В первом случае аппарат на 1-2 минуты дольше выходил на устойчивый гидродинамический режим, так как в условиях проскальзывания подвижной фазы требовалось ее накопление в зоне перетока, при этом увеличивался объем подвижной легкой фазы в целом по аппарату и соответственно, изменялось положение границы раздела фаз в камере расслаивания. Эти причины уменьшали стабильность работы экстрактора и требовалось увеличение числа оборотов (более 3000 об./мин.), что не желательно, поскольку это приводит к значительному разогреву растворов.