Способ получения генератора технеция-99м

 

Использование: получения технеция-99М в медицинских целях. Сущность изобретения: в качестве исходного сырья для получения генератора технеция-99М используют молибден из сорбента-оксида алюминия отработанной генераторной колонки. Молибден выделяют из оксида алюминия путем пропускания через колонку не менее 4-х кратного колоночного объема раствора серной кислоты концентрации 1 моль/л со скоростью 2 - 2,5 мл/мин. Этот раствор пропускают через сорбент на основе четвертично-фосфониевого основания (ЧФО) со скоростью 0,25 - 0,3 мл/мин, причем сорбент предварительно промывают раствором серной кислоты, а после сорбции промывают последовательно водой, подкисленной соляной кислотой, азотной кислотой и дистиллированной водой. Десорбцию молибдена-98 из ЧФО ведут раствором нитрата аммония концентрации 1 моль/л, содержащим (0,01 - 0,05)% перекиси водорода и (8 - 10)% - водного раствора аммиака, со скоростью элюирования не более 1 мл/мин. После чего раствор выпаривают с добавлением концентрированной азотной кислоты до выпадения оксида молибдена в осадок. Отделяют осадок от водной фазы, промывают его водой, высушивают и прокаливают. 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области радиохимии, в частности, к способам получения технеция-99м для медицинских целей.

Известны способы получения генератора технеция-99м из молибдена, облученного нейтронами хроматографическим методом (1-3).

Недостатками известных способов являются низкая объемная и удельная активности получаемого элюата, малый выход целевого радионуклида технеция-99м, а также небольшой срок действия генератора.

Наиболее близким техническим решением является способ получения генератора технеция-99м, в котором в качестве исходного материала для облучения используют оксид молибдена, обогащенный изотопом молибден-98, перевод в изополимолибдатную форму осуществляют добавлением в раствор молибдата натрия соляной кислоты, сорбцию проводят на оксиде алюминия, обработанном непосредственно перед использованием соляной кислотой, генераторную колонку заполняют сорбционными и фильтрующими слоями оксида алюминия в соотношении (1,50-1,75): 1,0, перед стерилизацией генераторную колонку промывают дистиллированной водой, а элюирование технеция проводят стерильным раствором хлористого натрия с рН (3,0-3,5) (4).

Недостатком известного способа является низкая экономичность за счет накопления большого количества молибдена-98 в отработанных генераторных колонках.

В основу изобретения положена задача повышения экономичности и сокращения радиоактивных отходов с сохранением при этом высокого качества целевого продукта.

Поставленная задача достигается тем, что в способе, включающем облучение оксида молибдена, содержащего молибден-98, растворение в щелочи, переведение молибдена в сорбируемую форму, сорбцию на оксиде алюминия, промывку генераторной колонки, стерилизацию с последующим элюированием технеция стерильным раствором, содержащим соль хлорида натрия, в качестве исходного сырья используют молибден из отработанного генератора технеция-99м, который выделяют из оксида алюминия путем пропускания через колонку не менее 4-кратного колоночного объема раствора серной кислоты концентрации 1 моль/л со скоростью 2-2,5 мл/мин, затем этот раствор пропускают через сорбент на основе четвертично-фосфониевого основания (ЧФО) со скоростью 0,25-0,3 мл/мин, причем сорбент предварительно промывают раствором серной кислоты, а после сорбции промывают последовательно водой, подкисленной соляной кислотой, азотной кислотой и дистиллированной водой, десорбцию оксида молибдена из ЧФО ведут раствором нитрата аммония концентрации 1 моль/л, содержащим (0,01-0,05)% перекиси водорода и (8-10)% раствора аммиака, со скоростью элюирования не более 1 мл/мин, после чего выпаривают раствор с добавлением концентрированной азотной кислоты до выпадения молибдена в осадок, отделяют отсадок от водной фазы, промывают его водой, высушивают и прокаливают.

В предлагаемом способе в качестве сырья используют регенерированный молибден-98 из сорбента отработанной генераторной колонки.

Все современные технологии получения технеция-99м основаны на использовании обогащенного по нуклиду Мо-98 оксида молибдена, дорогостоящего и ограниченного по количеству сырья. Нейтронно-активированная же доля его при получении целевого продукта незначительна, основная часть Мо-98 скапливается на оксиде алюминия колонки. Например, при удельной активности исходного материала 5,0 Ки/г, что имеет место в условиях облучения типового реактора ВВР-СМ ИЯФ АН УзССР, нейтронно-активируется всего 10^-5 г молибдена-98.

При объеме производства генераторов в 1000 шт. в год скапливается до 5500-6000 г оксида алюминия с сорбированным на нем молибденом-98. Из этого материала, при предлагаемом решении регенерации, можно получить до 115-120 г оксида молибдена, обогащенного по молибдену-98, что составляет 65-70% годовой потребности предприятия, причем достигаемое качество его обеспечивает высокое качество конечного целевого продукта - технеция-99м - высокий выход, объемную активность, радиохимическую чистоту.

В предлагаемой технологии регенерации молибдена-98 десорбцию молибдена-98 из оксида алюминия осуществляют путем пропускания через колонку не менее 4-кратного колоночного объема раствора соляной кислоты определенной концентрации с экспериментально подобранной скоростью, что обеспечивает высокий выход молибдена-98 из отработанного сорбента.

Использование на последующем этапе для очистки Мо-98 сорбента на основе четвертично-фосфониевого основания (ЧФО) также позволяет достичь высокого выхода и радионуклидной чистоты. Предварительная промывка сорбента и режим проведения сорбции обеспечивают максимальную сорбцию на ЧФО.

Последовательное проведение промывок водой, подкисленной соляной кислотой, азотной кислотой и дистиллированной водой приводит к очищению от сульфат-ионов и обеспечивает в конечном итоге радиохимическую чистоту молибдена-98.

Десорбцию Мо-98 из ЧФО раствором нитрата аммония, содержащим экспериментально подобранное соотношение перекиси водорода и раствора аммиака, с определенной скоростью элюирования обеспечивает, с одной стороны, поддержание Мо в окисленной форме (+6 валентной) и одновременно максимальный выход Мо-98 из ЧФО.

Таким образом, совокупность существенных отличий позволяет получить Мо-98 с характеристиками, обеспечивающими целевому продукту качество, не уступающее характеристикам известного способа (4) с сокращением при этом радиоактивных отходов за счет повторного использования отработанного сырья.

По предлагаемому способу можно получить генератор технеция-99м со следующими характеристиками: Объемная активность раствора пертехнетата натрия 1,53-1,64 ГБк/мл; Общая активность раствора пертехнетата натрия 10,7-11,6 ГБк; Выход технеция-99м 87,0-92,0%;
Радиохимическая
чистота более 99%;
Радионуклидные примеси:
Молибден-99 менее 0,02%;
Продукты деления (Сs-134)
в сумме менее
2 ˙ 10^-3%;
рН раствора пертехнетата
натрия 4,5-6,0
П р и м е р 1. 1. Десорбция Мо-98 из Аl₂O₃.

100 г Аl₂O₃ из отработанных генераторов Тс-99м помещают в колонку из стекла диаметром 25-27 мм и высотой 180-200 мм, которая снабжена системой коммуникации для подачи элюента и получения элюата.

Водный раствор серной кислоты концентрации 1 моль/л объемом 400 мл пропускают со скоростью 2 мл/мин через Аl₂O₃ с сорбированным на нем Мо-98.

При концентрации Мо-98 на Аl₂O₃ ≈30 мг/г на выходе получают 90% Мо-98, т.е. раствор элюата содержит Мо-98 концентрации 8 мг/мл.

2. Сорбция Мо-98 на ЧФО.

10 г анионита ЧФО активируют слабокислым раствором серной кислоты в течение суток. Затем ЧФО переводят в стеклянную колонку диаметром 10 мм и высотой 50 мм, которая снабжена системой коммуникации для подачи элюента в колонку и получения элюата на выходе. 140 мл элюата, содержащего десорбированный Мо-98 концентрации 8 мг/мл, пропускают через колонку с ЧФО со скоростью 0,25 мл/мин. При такой скорости пропускания раствора через ЧФО наблюдают 100%-ную сорбцию Мо-98 на ЧФО, т.е. на 1 г ЧФО сорбируется до 100 мг Мо-98.

Промывку колонки с ЧФО и сорбированным Мо-98 осуществляют последовательно 20-кратным колоночным объемом воды, подкисленной соляной кислотой до рН = 3,0, 10-кратным колоночным объемом воды, подкисленной азотной кислотой до рН = 3,0, и 5-кратным колоночным объемом воды с рН = 7,0.

При промывке скорость пропускания элюентов через ЧФО 0,5 мл/мин.

В процессе промывки ЧФО освобождается полностью от SO₄^-2 анионов, при этом проскока Мо-98 не наблюдается.

Сравнение фиг. 1, на которой изображен γ -спектр элюата, полученного при десорбции Мо-98 из Аl₂O₃ отработанных генераторов Тс-99с, с фиг. 2, на которой показан γ -спектр раствора, полученного при сорбции Мо-98 на ЧФО и промывке колонки, демонстрирует очистку Мо-98 на сорбенте ЧФО от радионуклидных примесей (Сs-134).

3. Десорбция Мо-98 из ЧФО.

Десорбцию Мо-98 из ЧФО проводят элюирующим раствором нитрата аммония концентрации 1 моль/л и объемом 130 мл, содержащим 0,03% перекиси водорода и 8% водного раствора аммиака.

Скорость пропускания раствора через колонку 0,5 мл/мин.

Выход Мо-98 из колонки до 77%, т.е. концентрация Мо-98 в полученном растворе 6,2 мг/мл.

4. Получение МоО₃, обогащенного Мо-98.

Выпаривают полученный раствор при температуре 150^оС до 10 мл с добавлением 1 мл концентрированной азотной кислоты. Выпадающий желтый осадок МоО₃ отделяют от водной фазы фильтрацией, промывают дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу при температуре 100-120^оС. Полученный порошок прокаливают при температуре 800^оС в течение часа.

5. Получение Тс-99м.

Облучение оксида молибдена, содержащего молибден-98, растворение в щелочи, переведение молибдена в сорбируемую форму, сорбцию на оксиде алюминия, промывку генераторной колонки, стерилизацию с последующим элюированием технеция стерильным раствором, содержащим соли натрия, осуществляют согласно прототипу.

γ -Спектр Мо-99 после нейтронного облучения Мо-98, полученного при десорбции из Аl₂O₃ отработанных генераторов и очищенного при помощи ЧФО, (фиг. 3) идентичен γ -спектру Мо-99, полученного при нейтронном облучении исходного сырья (фиг. 4).

Таким образом, Мо-98, полученный более экономичным способом, сохраняет характеристики известного способа (4), т.е. обеспечивает сохранение высокого качества целевого продукта.

П р и м е р 2. Десорбцию Мо-98 из Аl₂O₃ проводят согласно примеру 1, изменяя скорость пропускания элюента - водного раствора серной кислоты концентрации 1 моль/л через колонку.

Результаты сведены в табл. 1.

Оптимальные скорости пропускания элюента (2-2,5) мл/мин.

Увеличение скорости приводит к уменьшению выхода Мо-98, уменьшение же, практически сохраняя выход Мо-98, замедляет процесс десорбции из Аl₂O₃.

П р и м е р 3. Десорбцию Мо-98 из Аl₂O₃, подготовку колонки с ЧФО проводят согласно примеру 1. При проведении сорбции Мо-98 на ЧФО изменяют скорость пропускания через колонку элюата, содержащего десорбированный Мо-98.

Результаты сведены в табл. 2.

П р и м е р 4. Десорбцию Мо-98 из Аl₂O₃, сорбцию Мо-98 на ЧФО проводят согласно примеру 1.

При проведении десорбции молибдена-98 из ЧФО изменяют концентрацию раствора аммиака.

Результаты сведены в табл. 3.

Скорость пропускания элюента 0,5 мл/мин, содержание перекиси водорода 0,01%.

Оптимальная концентрация аммиака (8-10)%.

Аналогично, изменяя концентрацию перекиси водорода, получили оптимальную концентрацию Н₂О₂ в растворе нитрата аммония (0,01-0,05)%. Понижение концентрации перекиси водорода приводит к уменьшению выхода молибдена-98 из ЧФО, повышение же затрудняет рабочий процесс вследствие образования пузырей (газообразный кислород).

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить экономичность и сократить радиоактивные отходы за счет повторного использования отработанного сырья, сохраняя при этом высокое качество целевого продукта.

Способ был опробован в промышленных условиях на ХОП "Радиопрепарат" ИЯФ АН УзССР.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА ТЕХНЕЦИЯ-99М, включающий облучение оксида молибдена, содержащего молибден-98, растворение в щелочи, переведение молибдена в собираемую форму, сорбцию на оксиде алюминия, промывку генераторной колонки, стерилизацию с последующим элюированием технеция стерильным раствором, содержащим соли натрия, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья для получения оксида молибдена используют молибден из отработанного генератора технеция-99 М, который выделяют из оксида алюминия путем пропускания через колонку не менее четырехкратного колоночного объема раствора серной кислоты концентрации 1 моль/л со скоростью 2 - 2,5 мл/мин, затем этот раствор пропускают через сорбент на основе четвертично-фосфониевого основания (ЧФО) со скоростью 0,25 - 0,3 мл/мин, причем сорбент предварительно промывают раствором серной кислоты, а после сорбции промывают последовательно водой, подкисленной соляной кислотой, азотной кислотой и дистиллированной водой, десорбцию молибдена-98 из сорбента ведут раствором нитрата аммония концентрации 1 моль/л, содержащим 0,01 - 0,05 % перекиси водорода и 8 - 10 % водного раствора аммиака, со скоростью элюирования не более 1 мл/мин, после чего раствор выпаривают с добавлением концентрированной азотной кислоты до выпадения оксида молибдена в осадок, отделяют осадок от водной фазы, промывают его водой, высушивают и прокаливают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6