一種封裝的100Mo靶片及99Mo同位素制備結構的制作方法

本發明涉及99mo同位素，具體地說涉及一種封裝的100mo靶片及99mo同位素制備結構。

背景技術：

1、目前全世界每年約有4000萬人次接受99mtc標記診斷試劑的核醫學檢查，99mtc主要來源于鉬锝發生器(99mo-99mtcgenerator)。99mo主要來源于裂變反應堆中的裂變產物分離提純。已有的99mo生產反應堆陸續達到運行壽命，新的反應堆建造周期長、面臨核泄漏風險、投入很大，造成99mo國際產能不足。采用質子回旋加速器加速器生產99mtc、采用電子加速器生產99mo是目前正在大力發展的技術。

2、電子加速器末端的高功率電子束轟擊在韌致輻射靶體上產生大量的高能x射線，通過100mo(γ，n)99mo核反應產生所需要的99mo同位素。如何優化電子加速器末端靶系統的設計，提高99mo同位素的產額，是實現電子加速器生產99mo核素經濟性的主要途徑。

3、國際上已知的一些設計中，采用平均功率5-100kw、電子能量20-45mev的電子加速器生產99mo同位素，靶體設計采用獨立的韌致輻射靶體(鉭、鎢等材質)將電子束轉換成高能x射線，然后在韌致輻射靶體下游在放置4至30片100mo片，從而發生光核反應轉換成所需要的99mo。該設計中，采用水作為靶的冷卻介質，為減輕水在強電離輻射環境下對100mo靶的腐蝕，在電離輻射最強的區域采用獨立的鉭、鎢等材質的韌致輻射靶體將射線主要轉換成x射線，在韌致輻射靶體下游一定距離上電離輻射已經明顯衰減后再放置100mo同位素生產靶，一方面100mo同位素生產靶仍會一定程度的遭受腐蝕且腐蝕產物進入冷卻水中增加環境保護與輻射防護的難度，另一方面，100mo轉換靶材距離韌致輻射靶亦即高能x射線源較遠從而造成99mo產額低。

4、現有的一種設計方法是125kw的40mev電子束流經過一層較薄的因康奈爾(inconel-718)真空窗體后，進入一共82片0.5mm厚度的100mo片，100mo同時充當韌致輻射轉換靶以及同位素生產靶的功能，大約70％的功率沉積在100mo片中，為避免強電離輻射環境下冷卻水對靶體的腐蝕，采用高壓氦氣對靶體進行冷卻。該設計中，真空窗體的溫度高破損風險大，且高壓氦氣循環系統造價高。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題是提供一種高效率生成99mo同位素且具備較強耐受的封裝的100mo靶片及99mo同位素制備結構。

2、為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種封裝的100mo靶片，包括采用高電子透過率的耐腐蝕材質制成的基座和上蓋，且所述基座上開設有槽深在0.3-2mm之間、槽直徑在10-35mm之間的凹槽，所述上蓋內嵌于所述凹槽且將所述凹槽密閉，且所述凹槽密閉空間內填充有100mo粉末。

3、進一步的，所述基座以及所述上蓋相應與所述100mo粉末接觸的端面厚度值在0.03-0.2mm之間。

4、一種99mo同位素制備結構，包括電子加速器，還包括依次設置在所述電子加速器發射端的采用具有優異高溫力學性能的耐腐蝕材質制成的真空窗體、放置有4-60片所述的封裝的100mo靶片的靶片架，且相鄰所述封裝的100mo靶片間設有冷卻水道。

5、進一步的，所述冷卻水道間隙在0.1-0.5mm之間，且所述冷卻水道內的冷卻水進水壓力不低于0.8mpa。

6、進一步的，所述真空窗體相應位于所述電子加速器和所述封裝的100mo靶片間的部分呈向冷卻水一側凸出狀，且所述真空窗體的中心厚度在0.3-1mm之間。

7、進一步的，輻照時所述電子加速器發射的電子束采用橫向近似均勻分布，且進入所述真空窗體時電子束半高全寬尺寸在10-28mm之間。

8、進一步的，所述電子加速器發射的單側電子束平均功率在50-150kw之間，雙側電子束平均功率在100-300kw之間。

9、進一步的，所述冷卻水道的冷卻水采用內循環冷卻水系統實現循環，且所述內循環冷卻水系統配備去離子樹脂，且去離子樹脂處采用γ譜儀監測靶系統的腐蝕程度。

10、進一步的，所述靶片架可通過液壓裝置遠程自動化裝載以及取出，并還可通過所述液壓裝置將封裝的100mo靶片獨立分解。

11、本發明的有益效果體現在：

12、1.封裝的100mo靶片中，可匹配150kw的大功率電子束所需的最小束斑尺寸并具有較高的同位素生產量，通過控制基座以及上蓋端面的厚度，且增加同位素產額的同時，也保證基座在封裝的100mo靶片制作過程壓制中不破損，在99mo同位素制備過程中足夠輻照周期中耐受強電離輻射環境下冷卻水的腐蝕；

13、同時封裝的100mo靶片使得100mo形成密實、熱導率良好的整體，使得99mo同位素生產時100mo的發熱能夠通過外殼非常有效的傳遞出來，通過冷卻水帶走；

14、2.99mo同位素制備結構中，通過采用封裝的100mo靶片增加同位素產額以及增強耐腐蝕性。

技術特征：

1.一種封裝的100mo靶片，其特征在于，包括采用高電子透過率的耐腐蝕材質制成的基座(1)和上蓋(2)，且所述基座(1)上開設有槽深在0.3-2mm之間、槽直徑在10-35mm之間的凹槽(101)，所述上蓋(2)內嵌于所述凹槽(101)且將所述凹槽(101)密閉，且所述凹槽(101)密閉空間內填充有100mo粉末(a)。

2.根據權利要求1所述的封裝的100mo靶片，其特征在于，所述基座(1)以及所述上蓋(2)相應與所述100mo粉末(a)接觸的端面厚度值在0.03-0.2mm之間。

3.一種99mo同位素制備結構，包括電子加速器(3)，其特征在于，還包括依次設置在所述電子加速器(3)發射端的采用具有優異高溫力學性能的耐腐蝕材質制成的真空窗體(4)、放置有4-60片如權利要求1-2中任一項所述的封裝的100mo靶片的靶片架(5)，且相鄰所述封裝的100mo靶片間設有冷卻水道(6)。

4.根據權利要求3所述99mo同位素制備結構，其特征在于，所述冷卻水道(6)間隙在0.1-0.5mm之間，且所述冷卻水道(6)內的冷卻水進水壓力不低于0.8mpa。

5.根據權利要求3所述的99mo同位素制備結構，其特征在于，所述真空窗體(4)相應位于所述電子加速器(3)和所述封裝的100mo靶片間的部分呈向冷卻水一側凸出狀，且所述真空窗體(4)的中心厚度在0.3-1mm之間。

6.根據權利要求3所述的99mo同位素制備結構，其特征在于，輻照時所述電子加速器(3)發射的電子束采用橫向近似均勻分布，且進入所述真空窗體(4)時電子束半高全寬尺寸在10-28mm之間。

7.根據權利要求3所述的99mo同位素制備結構，其特征在于，所述電子加速器(3)發射的單側電子束平均功率在50-150kw之間，雙側電子束平均功率在100-300kw之間。

8.根據權利要求3所述的99mo同位素制備結構，其特征在于，所述冷卻水道(6)的冷卻水采用內循環冷卻水系統實現循環，且所述內循環冷卻水系統配備去離子樹脂，且去離子樹脂處采用γ譜儀監測靶系統的腐蝕程度。

9.根據權利要求3所述的99mo同位素制備結構，其特征在于，所述靶片架(5)可通過液壓裝置遠程自動化裝載以及取出，并還可通過所述液壓裝置將封裝的100mo靶片獨立分解。

技術總結
本發明公開了一種封裝的<supgt;100</supgt;Mo靶片及<supgt;99</supgt;Mo同位素制備結構，其中一種封裝的<supgt;100</supgt;Mo靶片，包括采用高電子透過率的耐腐蝕材質制成的基座和上蓋，且基座上開設有槽深在0.3?2mm之間、槽直徑在10?35mm之間的凹槽，上蓋內嵌于凹槽且將凹槽密閉，且凹槽密閉空間內填充有<supgt;100</supgt;Mo粉末。本發明封裝的<supgt;100</supgt;Mo靶片可匹配150kW的大功率電子束所需的最小束斑尺寸并具有較高的同位素生產量，且增加同位素產額的同時，在<supgt;99</supgt;Mo同位素制備過程中足夠輻照周期中耐受強電離輻射環境下冷卻水的腐蝕；封裝的<supgt;100</supgt;Mo靶片使得<supgt;100</supgt;Mo形成密實、熱導率良好的整體，使得<supgt;99</supgt;Mo同位素生產時<supgt;100</supgt;Mo的發熱能夠通過外殼非常有效的傳遞出來，通過冷卻水帶走；<supgt;99</supgt;Mo同位素制備結構通過采用封裝的<supgt;100</supgt;Mo靶片增加同位素產額以及增強耐腐蝕性。

技術研發人員：何小中,魏濤,廖樹清,楊柳,唐若,張曉陽
受保護的技術使用者：中國工程物理研究院流體物理研究所
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13