阅读说明：本技术 一种利用加速器辐照富集100Mo生产99mTc的方法 (Irradiation enrichment by accelerator100Mo production99mTc method ) 是由 陈德胜 秦芝 吴晓蕾 黄清钢 王洁茹 于 2020-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用加速器辐照富集<Sup>100</Sup>Mo产生<Sup>99m</Sup>Tc的方法。该方法主要包括以下几部分：(1)制备钼靶；(2)利用质子束辐照钼靶；(3)利用高温氧化法将钼锝金属转换成氧化物；(4)利用生理盐水等溶剂选择性溶解Tc<Sub>2</Sub>O<Sub>7</Sub>；(5)利用色谱柱纯化<Sup>99m</Sup>Tc；(6)<Sup>100</Sup>Mo的回收。利用该工艺流程能够制备出符合医用标准的含<Sup>99m</Sup>Tc的溶液,并能实现<Sup>100</Sup>Mo的高效循环利用。(The invention discloses a method for enriching by using accelerator irradiation 100 Mo production 99m Tc. The method mainly comprises the following steps: (1) preparing a molybdenum target; (2) irradiating the molybdenum target with a proton beam; (3) converting molybdenum-technetium metal into oxide by high-temperature oxidation; (4) selective dissolution of Tc using solvents such as physiological saline 2 O 7 (ii) a (5) Purification by means of a chromatographic column 99m Tc；(6) 100 And (4) recovering Mo. The process flow can be used for preparing the medical solution 99m Tc solution and can be realized 100 And (4) high-efficiency recycling of Mo.)

一种利用加速器辐照富集100Mo生产99mTc的方法

技术领域

本发明属于医用放射性同位素制造领域，具体涉及一种利用加速器辐照富集¹⁰⁰Mo产生^99mTc的方法。

背景技术

^99mTc是β^-衰变核素，半衰期6.01h，能发射140.5keV能量的γ射线，是目前全 球应用最广的医用放射性诊断核素，在核医学显影中占80％以上。随着医疗水平的提 升，^99mTc的需求量越来越大。

国内外制备医用^99mTc，主要是利用反应堆中子辐照高浓缩铀得到⁹⁹Mo，然后经 过湿法分离纯化得到⁹⁹Mo，最后装配成钼锝发生器，经过β^-衰变得到^99mTc (²³⁵U(n,f)⁹⁹Mo→^99mTc)。整个过程操作复杂，费用高，铀的利用率低，同时产生大量 的放射性废物。此外，当前国内市场使用的医用同位素^99mTc主要依靠进口，但是在未 来的数十年，全球大多数生产医用同位素的反应堆将面临停堆、改造等问题，这将造 成医院面临缺“锝”现象，严重制约我国核医学科的发展。相对于反应堆，加速器直接 辐照Mo生产^99mTc，建造成本低，干法分离工艺操作简单，钼靶利用率高。因此利用 加速器生产医用同位素^99mTc是一种能够取代反应堆生产的新路线。

目前针对^99mTc的分离纯化有众多方法，主要是以色谱法、萃取法以及升华法为主。色谱法是将辐照后的钼靶直接制备成钼酸锆酰凝胶后，分批次装柱淋洗，洗脱效 率较低，一般为50％-60％，且^99mTc的淋洗峰宽。溶剂萃取法是利用甲基乙基酮(MEK) 在碱性溶液中萃取分离^99mTc，这种方法存在有机废物多、设备复杂、操作困难等缺点。 升华法依据钼和锝氧化物的挥发性不同，利用高温将^99mTc分离。虽然这种方法可大 大降低产品成本，但是其分离效率较低，一般为25％-30％。还有，可依据钼和锝的还 原电位的不同，通过电化学的方式还原分离^99mTc。同样，这种方法操作相对复杂，对 人员要求高，产生放射性废液较多。因此，如何建立一种从钼中分离^99mTc的新工艺十 分重要。

发明内容

为了克服现有的^99mTc生产工艺技术中的不足，例如，使用反应堆生产⁹⁹Mo利用 的高浓铀成本很高，风险高，利用率低，分离流程复杂，产生的三废多，本发明提出 了一种利用加速器辐照富集¹⁰⁰Mo产生^99mTc的方法。

本发明提供的利用加速器辐照富集¹⁰⁰Mo产生^99mTc的方法，包括：

1)制备高功率金属钼靶；

2)对步骤1)所得高功率金属钼靶进行辐照，得到^99mTc；

3)利用高温氧化法将金属钼和锝转换成MoO₃和Tc₂O₇，并选择性溶解Tc₂O₇， 将所得溶液过滤，滤液为含有少量钼的锝溶液，收集所得滤渣；

4)将步骤3)所得含有少量钼的锝溶液利用酸性氧化铝色谱柱进行^99mTc的纯 化；

5)将步骤3)所得滤渣进行¹⁰⁰Mo的回收。

上述方法的步骤1)中，构成所述高功率金属钼靶的材料为富集的金属钼100，化学纯度大于99.9％，¹⁰⁰Mo丰度大于80％；

所述高功率金属钼靶的形状为圆形或椭圆形；厚度为200-1000μm；椭圆形斜靶 能够增大束流接触面积，提高产额。

所用靶室为背板水冷靶。

制备所述高功率金属钼靶的方法为高温烧结法；

所述高功率金属钼靶的致密度为8.5mg/cm³-10mg/cm³；导热系数为100W/(m·℃)-146W/(m·℃)。

具体的，所述高温烧结法中，温度大于1200℃；具体为1550℃；时间为1-6h； 具体为5h。

所述步骤2)辐照步骤中，所用辐照加速器为质子加速器；

质子束的能量为16MeV-25MeV；具体为20.9Mev；

流强为1μA-2000μA；具体为1.0μA；

辐照时间大于1小时；具体为1-10小时。

所述步骤3)高温氧化步骤中，温度为750℃-900℃；具体为800℃；

所用氧化剂为纯度大于99％的氧气；

氧气气体的流量为10mL/min-500mL/min；具体为40mL/min；

氧化时间为10-60min；具体为30min。

该步骤可将金属钼和锝转换成氧化物。

所述步骤3)所述选择性溶解步骤中，所用溶剂选自水、弱碱性溶液和生理盐水 中至少一种；

所述弱碱性溶液选自氨水和氢氧化钠水溶液中至少一种；

所述弱碱性溶液的浓度小于0.2mol/L；

溶解温度为25-80℃；具体为60℃。

所述步骤4)纯化步骤包括：先将所述含有少量钼的锝溶液pH值调节至4-5，上 色谱柱淋洗；

调节pH值步骤中所用调节剂为硝酸或盐酸溶液；所述调节剂的浓度为0.2-1.0mol/L；

所用色谱柱为酸性氧化铝柱；

所述色谱柱的柱长为2cm-5cm，具体为2.5cm；柱径为0.5cm-1.5cm；具体为 1.0cm；

所述色谱柱中，所用酸性氧化铝的pH值为4-5；具体为4.5；粒径为100μm-250 μm；

所用淋洗剂为生理盐水；

所述淋洗剂的用量为2-10个柱体积；具体为6个柱体积；

淋洗速度为0.5mL/min-2.0mL/min；具体为1.0mL/min。

所述步骤5)回收步骤包括：

利用氨水将滤渣溶解，蒸干，高温还原得到金属¹⁰⁰Mo。

所述溶解步骤中，氨水的浓度为1mol/L-13mol/L；具体为6.5mol/L；

所述蒸干步骤中，温度为50-90℃；

所述高温还原步骤包括：在载气存在的条件下，先低温转换，再高温还原；

具体的，所述低温转换步骤中，先升温至80-100℃保温20-40min，再升温至300℃-500℃；

具体为先升温至90℃保温30min，再升温至400℃保温0.5h；

所述高温还原步骤中，先在500-700℃保温50-70min，再在500-1200℃保温3-6 h；具体为先在600℃保温60分钟，再在1000℃保温3小时；

所述载气为氢氩混合气；具体为氢气的体积百分含量为2-4％的氢氩混合气；所述氢气的体积百分含量具体为4％；

所述载气的气体流量为40-200mL/min；具体为100mL/min。

本发明利用水、生理盐水以及低浓度的氨水或氢氧化钠选择性溶解氧化锝。主要原理如下：Tc₂O₇易溶于水和弱碱性溶液，MoO₃在水和弱碱性溶液中溶解度非常低， 易溶于强碱性溶液。该工艺中氨水或氢氧化钠溶液的浓度小于0.2mol/L。选择性溶解 之后将¹⁰⁰MoO₃残渣过滤，得到含有少量钼的锝溶液，滤液待过滤，滤渣中的¹⁰⁰MoO₃待回收再利用。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

一是使用加速器辐照钼靶，建造成本较反应堆低；

二是无需将钼靶溶解制备成发生器，在避免产生大量放射性废液的同时，实现了^99mTc的分离和¹⁰⁰Mo的回收再利用，大大降低了^99mTc的生产成本。

三是利用高温氧化的方式将金属钼和锝转化为相应的氧化物，然后选择性地溶解氧化锝。整个分离过程中，¹⁰⁰Mo的溶解量非常少，有利于^99mTc的进一步纯化，^99mTc 分离效率可达95％以上。另外，该工艺也大大提高¹⁰⁰Mo的回收利用效率，¹⁰⁰Mo回收 率可达90％以上。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2是辐照前的钼靶(¹⁰⁰Mo)。

图3是高温转化后钼锝氧化物沉积在石英管上。

图4是实施例中分离前后^99mTc的γ能谱图。

图5是最终得到的Na^99mTcO₄的γ能谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获 得。

实施例1、

该实施例用以说明利用质子束辐照¹⁰⁰Mo生产^99mTc的可行性。

1)将市售购买的¹⁰⁰Mo金属粉末压制成厚度为300μm-1000μm的金属片，然后 在1550℃下高温烧结300min，得到高功率金属钼靶；

2)采用能量为20.9MeV，流强为1.0μA的质子束辐照金属钼靶，图2为辐照前 的钼靶(548mg)，辐照时间为1小时，钼靶在辐照前后形貌保持一致。从图4中分离 前的γ能谱图中可以看出，^99mTc的含量高，杂质含量低。

3)将经过质子辐照后的钼靶放入石英舟，然后将石英舟推至石英管中加热。加热设备为高温管式炉，快速升温至800℃，保温半小时，此阶段金属钼靶和核反应生成 的锝以及铌、锆等杂质快速转化为相应的氧化物，其中MoO₃和Tc₂O₇在转化的过程中 挥发，并在流量为40ml/min的O₂的载带下逃离石英舟，沉积在石英管上，如图3所 示。不挥发的铌和锆等杂质仍残留在石英舟，该步可实现部分杂质的去除，去除率大 于99％。

再采用60℃的生理盐水洗涤石英管，全部的Tc₂O₇和少量的MoO₃被选择性溶 解，将所得溶液过滤，滤液为含有少量钼的锝溶液，收集滤渣(不溶的氧化钼残渣)。

图4为分离前后钼靶的γ能谱图，可以看出分离前有明显的⁹⁹Mo(181.1KeV) 能量峰，经过选择性溶解和过滤后，⁹⁹Mo的能量峰消失，表明Mo的溶解量很少，同 时利用ICP-OES测量，发现Mo的含量很低。

4)利用酸度为1.0mol/L的硝酸溶液将步骤3)所得滤液也即含有少量钼的锝溶 液的pH值调节至4-5，然后用生理盐水预处理酸性氧化铝柱(粒径为100μm-250μm， 酸度pH＝4.5)(柱长为2.5cm，柱径为1.0cm)，将溶液上柱进行^99mTc的纯化，并用 生理盐水淋洗，淋洗速度为1.0mL/min，生理盐水的用量为6个柱体积。最终得到 Na^99mTcO₄溶解液。

图5为最终产品的γ能谱图，^99mTc的放射性核纯度大于99％。

5)将步骤3)所得滤渣进行¹⁰⁰Mo的回收：

利用浓度为6.5mol/L的氨水溶解步骤3)所得氧化钼滤渣，然后在烧杯中蒸至近干，转移至刚玉舟中煅烧，先在90℃保温30min，用以除去大部分水，然后在400℃ 煅烧30分钟，将钼酸铵转化为三氧化钼，接着再600℃保温60分钟，将MoO₃还原 为MoO₂，最后在1000℃下保温3小时，将MoO₂完全还原为Mo金属，整个过程均 采用氢氩混合气(氢气的体积百分含量为4％)，流量为100mL/min，最终¹⁰⁰Mo的回 收率大于90％。