5.3. Химическая стабильность, реактивность и чистота

Мишень не должна разрушаться при повышенной температуре или испускать газы, что может привести к разрыву защитной оболочки мишени, а также вступать в реакцию с материалом капсулы. Еще одним повреждающим фактором может явиться недостаточная радиационная стойкость материала мишени, поэтому при необходимости облучения большим флюенсом нейтронов это свойство мишени следует изучить. Важным качеством вещества мишени для облегчения последующего химического процессинга является растворимость в неорганических кислотах (например, HCl).

Как правило, для минимизации радиоактивными загрязнениями, связанными с активацией примесей, мишень должна обладать высокой химической чистотой. Отсюда вытекает необходимость тщательного анализа всех продуктов активации, которые образуются при облучении мишени со сложным изотопным составом. Например, содержание меди в мишени ZnO, используемой для получения ⁶⁷Cu, должно быть меньше, чем 0,0001 %. Если в состав мишени входит природное вещество, то нередко требуется изотопное обогащение материала мишени, чтобы уменьшить выход конкурирующих реакций на других изотопах, входящих в природное вещество. Важным экономическим фактором является возможность восстановления дорогих обогащенных мишени для повторного использования. В настоящее время обогащенные мишени применяются для получения важных медицинских р/н ¹⁸F, ⁶⁷Ga, ¹¹¹In, ¹⁰³Pd и ²⁰¹Tl.

5.4. Капсулирование

Для безопасности и предовращения ненужного загрязнения мишени, облучаемые в реакторе вседа помещаются в контейнеры. Если облучение производится невысоким флюенсом нейтронов и короткое время, то в качестве контейнеров возможно использование небольших пластиковых ампул. Такие ампулы имеют небольшую стоимость и мало активируются. Но при высоких флюенсах пластик разрушается, поэтому в этих случаях применяется высокой чистоты кварц. Кварцевые ампулы для облучения размещаются в специальных алюминиевых держателях. При облучении на ускорителях мишени для охлаждения омываются потоком воды, поэтому обязательно помещаются в капсулы (оболочки). Капсул обычно изготавливаются из коррозионно-стойких материалов, таких как нержавеющая сталь и алюминий.

Контрольные вопросы

1. Опишите различные методы, применяемые в настоящее время для получения р/н.

2. По каким законам изменяется активность дочернего продукта с увеличением времени облучения в реакторе и в ускорителе?

3. При каком времени облучения реакция образования р/н достигает насыщения?

4. Как влияет толщина мишени на выход продукта?

5. Если в результате облучения ⁶⁸Zn протонами в циклотроне, ядро испускает три нейтрона, какой продукт образуется в результате реакции? Напишите соответствующее уравнения ядерной реакции?

6. Рассчитайте активность ¹¹¹In, образующегося в результате облучения в ускорителе 1 г чистого ¹¹¹Cd 12-МэВ протонами в течении 3 ч при интенсивности пучка 10¹³ частиц/(см²·с). Поперечное сечение образования ¹¹¹In равно 200 мбарн, T_1/2 = 2,8д.

7. Для чего применяется изотопное обогащение мишени?

8. Каким основным требованиям должен отвечать радионуклидный генератор?

9. Опишите разные виды равновесия, которые могут иметь место в радионуклидном генераторе.

10. Сколько времени требуется для достижения временного равновесия в генераторе ⁹⁹Mo/^99mTc?

11. Сформулируйте основные требования, предъявляемыми к мишеням, облучаемых в реакторах и в ускорителях.