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DISPOSITIF DESTINE A LA PRODUCTION DE RADIO-ISOTOPES objet de l'invention
La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à la production de radio-isotopes comme par exemple le fluor-18.
Arrière-plan technologique à la base de l'invention
Certains radio-isotopes qui ont une application en médecine nucléaire, dont l'exemple le plus connu est le fluor-18, sont produits par bombardement d'un faisceau de particules chargées, et plus particulièrement de protons, sur une cible qui est disposée dans une cavité. Ce faisceau de particules chargées provient d'un accélérateur comme par exemple un cyclotron. La cavité qui comprend la cible est"creusée"dans une pièce métallique.
L'interaction des particules chargées provenant du faisceau avec la cible constituée par un isotope enrichi génère la réaction nucléaire destinée à la production du radioisotope.
En raison d'une demande toujours plus importante de radio-isotopes, ces cibles doivent toujours produire davantage de radio-isotopes. Cet accroissement de production peut se faire soit en modifiant l'énergie du faisceau de particules chargées, et dans ce cas on augmente la section efficace de la réaction nucléaire, soit en
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modifiant l'intensité du faisceau de particules, et dans ce cas il s'agit d'une modification du nombre de particules accélérées heurtant la cible.
Ces deux paramètres ne sont pas indépendants, et interagiront via une relation physique qui s'exprime au travers de la puissance dissipée dans la cible :
P (watt) = E (MeV) x I (mua) avec : - P = puissance exprimée en watt - E = énergie du faisceau exprimée en MeV (million d'électron Volt) - I = intensité du faisceau exprimée en MA (micro Ampère).
Le facteur limitant la production dans une cible est donc la puissance qui y est dissipée. Diverses améliorations ont été proposées afin d'augmenter cette puissance.
Buts de l'invention
La présente invention vise à proposer un dispositif destiné à la production de radio-isotopes obtenus en bombardant une cible à l'aide de particules issues d'un faisceau de particules chargées provenant d'un accélérateur de particules tel qu'un cyclotron, qui présente en particulier des propriétés de refroidissement améliorées.
Eléments caractéristique de la présente invention
La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à la production de radio-isotopes, comprenant une cavité dans laquelle est disposée la cible, caractérisé en ce que ladite cavité présente des parois externes de forme hémisphérique.
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De préférence, ce dispositif comprend un insert dans lequel on a réalisé la cavité comprenant des parois externes dont la forme s'adapte à celle d'un diffuseur de manière à créer un chenal dans lequel se déplace un fluide de refroidissement.
De manière particulièrement avantageuse, la forme du chenal créé entre le diffuseur et les parois externes de la cavité est également hémisphérique.
Brève description des figures La figure 1 représente une vue en coupe selon un axe longitudinal d'une cible utilisée selon la présente invention.
La figure 2 représente une vue éclatée des différents éléments mécaniques destinés à réaliser la cible telle que décrite à la figure 1.
Description détaillée d'une forme d'exécution préférée de l'invention
Les figures 1 et 2 représentent une cible utilisée pour la création de radio-isotopes qui seront utilisés en médecine nucléaire, en particulier le fluor-18 qui sera produit par la réaction 180 (p, n) 18F.
'En vue de produire cette réaction, on envoie un faisceau de particules chargées sur une cible qui est présente dans une cavité 1. La réaction qui s'ensuit permettra d'obtenir le radio-isotope voulu. Cette cible peut être une cible liquide ou gazeuse ou encore même solide. De manière classique, la cible est maintenue dans une cavité ou chambre sous vide.
Il est impératif de refroidir la cavité contenant la cible. Habituellement, le refroidissement se
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fait grâce à un échangeur de chaleur dans lequel circule de l'eau.
Selon la présente invention, on a proposé de forcer un fluide de refroidissement, et généralement simplement de l'eau, le long de la surface externe 4 de la cavité irradiée afin d'en favoriser l'échange thermique.
Dans ce but, on a adjoint une pièce appelée "diffuseur"3, qui prévoit de réaliser un chenal 2 parallèle aux parois de la cavité 1. Le diffuseur permet d'obtenir un écoulement du fluide de refroidissement en augmentant la surface d'échange thermique.
Les parois de la cavité 1 sont réalisées à l'aide d'un insert 8 en argent massif ou en titane, alors que le diffuseur 3 est réalisé en un matériau de préférence conducteur tel que le cuivre.
Ainsi que représenté à la figure 1, on observe que le fluide de refroidissement est introduit dans l'élément cible par l'arrivée 10. Ce fluide de refroidissement est immédiatement amené en contact avec les parois externes 4 de la cavité à irradier 1 afin de favoriser l'échange thermique entre cette cavité 1 et le fluide.
L'insert 8 est dessiné de manière à créer un chenal 2 entre les parois externes de la cavité 1 et le diffuseur 3, la forme de ce chenal étant de préférence hémisphérique. La forme de l'insert 8 doit en outre être dessinée de manière à permettre un chemin 7 pour le fluide de refroidissement vers une sortie 20. L'ensemble des pièces insert 8, diffuseur 3 et des différentes pièces permettant de créer l'arrivée et la sortie du fluide de refroidissement est maintenu dans un corps de cible 15, de préférence en laiton.
De manière particulièrement avantageuse, on prévoit également que la cavité 1 dans laquelle est
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disposée la cible présente une forme hémisphérique, de manière à adapter le profil de distribution énergétique du faisceau.
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DEVICE FOR THE PRODUCTION OF RADIO-ISOTOPES object of the invention
The present invention relates to a device intended for the production of radioisotopes such as for example fluor-18.
Technological background underlying the invention
Certain radioisotopes which have an application in nuclear medicine, of which the best known example is fluor-18, are produced by bombardment of a beam of charged particles, and more particularly of protons, on a target which is arranged in a cavity. This charged particle beam comes from an accelerator such as a cyclotron. The cavity which includes the target is "hollowed out" in a metal part.
The interaction of charged particles from the beam with the target constituted by an enriched isotope generates the nuclear reaction intended for the production of the radioisotope.
Due to an increasing demand for radioisotopes, these targets must always produce more radioisotopes. This increase in production can be done either by modifying the energy of the charged particle beam, and in this case the cross section of the nuclear reaction is increased, or by
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modifying the intensity of the particle beam, and in this case it is a modification of the number of accelerated particles hitting the target.
These two parameters are not independent, and will interact via a physical relationship which is expressed through the power dissipated in the target:
P (watt) = E (MeV) x I (mua) with: - P = power expressed in watt - E = beam energy expressed in MeV (million electron Volt) - I = beam intensity expressed in MA (micro Ampere).
The factor limiting production in a target is therefore the power dissipated there. Various improvements have been proposed in order to increase this power.
Aims of the invention
The present invention aims to propose a device intended for the production of radioisotopes obtained by bombarding a target using particles coming from a charged particle beam coming from a particle accelerator such as a cyclotron, which has in particular improved cooling properties.
Elements characteristic of the present invention
The present invention relates to a device intended for the production of radioisotopes, comprising a cavity in which the target is arranged, characterized in that said cavity has external walls of hemispherical shape.
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Preferably, this device comprises an insert in which the cavity has been produced comprising external walls whose shape adapts to that of a diffuser so as to create a channel in which a cooling fluid moves.
Particularly advantageously, the shape of the channel created between the diffuser and the external walls of the cavity is also hemispherical.
Brief Description of the Figures Figure 1 shows a sectional view along a longitudinal axis of a target used according to the present invention.
FIG. 2 represents an exploded view of the various mechanical elements intended to produce the target as described in FIG. 1.
Detailed description of a preferred embodiment of the invention
Figures 1 and 2 show a target used for the creation of radioisotopes which will be used in nuclear medicine, in particular fluor-18 which will be produced by the 180 (p, n) 18F reaction.
In order to produce this reaction, a beam of charged particles is sent to a target which is present in a cavity 1. The reaction which follows will make it possible to obtain the desired radioisotope. This target can be a liquid or gaseous target or even a solid target. Conventionally, the target is maintained in a cavity or vacuum chamber.
It is imperative to cool the cavity containing the target. Usually the cooling is
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made through a heat exchanger in which water circulates.
According to the present invention, it has been proposed to force a cooling fluid, and generally simply water, along the external surface 4 of the irradiated cavity in order to promote its heat exchange.
For this purpose, a part called a "diffuser" 3 has been added, which provides for making a channel 2 parallel to the walls of the cavity 1. The diffuser makes it possible to obtain a flow of the cooling fluid by increasing the heat exchange surface. .
The walls of the cavity 1 are made using an insert 8 made of solid silver or titanium, while the diffuser 3 is made of a preferably conductive material such as copper.
As shown in FIG. 1, it is observed that the cooling fluid is introduced into the target element through the inlet 10. This cooling fluid is immediately brought into contact with the external walls 4 of the cavity to be irradiated 1 in order to favor the heat exchange between this cavity 1 and the fluid.
The insert 8 is designed so as to create a channel 2 between the external walls of the cavity 1 and the diffuser 3, the shape of this channel being preferably hemispherical. The shape of the insert 8 must also be designed so as to allow a path 7 for the coolant towards an outlet 20. All of the insert 8, diffuser 3 parts and the various parts making it possible to create the inlet and the coolant outlet is held in a target body 15, preferably made of brass.
In a particularly advantageous manner, provision is also made for the cavity 1 in which is
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arranged the target has a hemispherical shape, so as to adapt the energy distribution profile of the beam.