TW202333804A - 使用伽瑪輻射生成ａｃ—２２５ - Google Patents

使用伽瑪輻射生成ａｃ—２２５ Download PDF

Info

Publication number
TW202333804A
TW202333804A TW111142792A TW111142792A TW202333804A TW 202333804 A TW202333804 A TW 202333804A TW 111142792 A TW111142792 A TW 111142792A TW 111142792 A TW111142792 A TW 111142792A TW 202333804 A TW202333804 A TW 202333804A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
neutron
insert
target
irradiation target
irradiation
Prior art date
Application number
TW111142792A
Other languages
English (en)
Inventor
麥可 Ｄ 赫保
布萊恩 Ｊ 洛普雷斯帝
湯瑪士 Ｖ 康吉多
Original Assignee
美商西屋電器公司
美國匹茲堡大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商西屋電器公司, 美國匹茲堡大學 filed Critical 美商西屋電器公司
Publication of TW202333804A publication Critical patent/TW202333804A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/04—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators
    • G21G1/12—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes outside nuclear reactors or particle accelerators by electromagnetic irradiation, e.g. with gamma or X-rays
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G1/00—Arrangements for converting chemical elements by electromagnetic radiation, corpuscular radiation or particle bombardment, e.g. producing radioactive isotopes
    • G21G1/001—Recovery of specific isotopes from irradiated targets
    • G21G2001/0089—Actinium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

本文中揭示使用伽瑪輻射產生器來自Ra-226生成Ac-225之裝置、系統及方法。該伽瑪輻射產生器可利用電子中子產生器或核反應器來生成高能瞬發捕獲伽瑪輻射。藉由伽瑪輻射輻照Ra-226以生成Ra-225，其再衰變生成Ac-225。使用電子中子產生器及諸如Gd-157之輻照標靶材料來生成高能伽瑪輻射而不使用連續衰變之放射性同位素(諸如Co-60)之方法可顯著地降低成本並提高與生成高能伽瑪輻射及Ac-225相關之安全性。

Description

使用伽瑪輻射生成Ac-225
本揭示大致上係關於生成Ac-225之方法、系統、及裝置，且更特定言之，係關於使用由電子中子產生器或核反應器產生之高能瞬發捕獲伽瑪輻射來自鐳-226(Ra-226)生成錒-225(Ac-225)的方法、系統及裝置。
提供以下發明內容來幫助瞭解本文所揭示之態樣之一些獨特創新特徵，且不意圖作為完整描述。從全份說明書、申請專利範圍、及發明摘要的整體可獲得對各種態樣的全面性理解。
在一態樣中，揭示一種用於自Ra-226生成Ac-225之裝置。該裝置包括電子中子產生器、輻照標靶***物、及Ra-226***物。該電子中子產生器從電子中子產生器的發射端產生熱中子通量。該輻照標靶***物包括回應於暴露至由電子中子產生器所產生之熱中子通量而產生伽瑪輻射的輻照標靶材料。該輻照標靶***物係定位在接近於電子中子產生器的發射端。該Ra-226***物包括回應於暴露至由輻照標靶材料產生之伽瑪輻射而生成Ra-225的Ra-226標靶材料。
在一態樣中，揭示一種自Ra-226生成Ac-225之方法。該方法包括使用電子中子產生器來產生中子通量。該方法進一步包括藉由將輻照標靶材料暴露於中子通量來生成伽瑪輻射。該方法進一步包括藉由用伽瑪輻射輻照包含Ra-226標靶材料的Ra-226***物來生成Ra-225。
在一態樣中，揭示一種用於自Ra-226生成Ac-225之系統。該系統包括核反應器及輻照標靶總成。該核反應器包括反應器核心。該輻照標靶總成係可***至反應器核心内。該輻照標靶總成包括Ra-226標靶***及提取裝置、輻照標靶圍堵結構、及管徑通規外鞘(outer rabbit sheath)。該Ra-226標靶***及提取裝置包括含有Ra-226的Ra-226材料及封閉且密封該Ra-226材料的Ra-226固持器。該輻照標靶圍堵結構包括輻照標靶材料及封閉並密封該輻照標靶材料的輻照標靶固持器。該輻照標靶圍堵結構至少部分地圍繞該Ra-226標靶***及提取裝置。該管徑通規外鞘包括封閉端且至少部分地圍繞該輻照標靶圍堵結構。
在一態樣中，揭示一種自Ra-226生成Ac-225之方法。該方法包括將輻照標靶總成***至核反應器的核心内。該輻照標靶總成包括Ra-226材料及輻照標靶材料。該方法進一步包括在核反應器的核心内產生中子通量。該方法進一步包括藉由使輻照標靶材料暴露於中子通量來生成伽瑪輻射。該方法進一步包括藉由用伽瑪輻射輻照Ra-226材料來生成Ra-225。
通過考慮以下為全部形成本說明書之一部分的實施方式和所附申請專利範圍且參考附圖，將變得更明白本揭示的此等及其他目的、特性和特徵以及結構相關元件的操作方法和功能及部件組合和製造經濟性，其中相同參考數字指示各圖中的對應部件。可根據本揭示組合所有態樣及具體例。然而，應明確瞭解，圖式僅為了說明和描述的目的，且無意圖界定本揭示的限制。
本申請案根據35 U.S.C. § 119(e)主張2021年11月10日提出申請標題為「使用伽瑪輻射產生器產生高能瞬發捕獲伽瑪輻射來生成AC-225(PRODUCING AC-225 USING A GAMMA-RADIATION GENERATOR TO PRODUCE HIGH ENERGY PROMPT-CAPTURE GAMMA RADIATION)」之美國臨時申請案第63/263,854號的權益及優先權，其揭示內容以全文引用之方式併入本文中。
在詳細解釋關節式操控器之各種態樣之前，應注意，說明性實例在應用或使用上不受限於隨附圖式及描述中所揭示之細節。應瞭解，說明性實例可以其他態樣、變化及修改來實施或併入，且可以各種方式來實踐或進行。另外，除非另有指示，否則出於為了方便讀者而描述說明性實例之目的而非出於其限制之目的來選擇本文中所使用之術語及表述。
錒-225 ( 225Ac, Ac-225)係錒的同位素。其以約十天之半衰期經歷α衰變至鈁-221，且係錼系列(始於 237Np的衰變鏈)中之中間衰變產物。除了於自然界中自此衰變鏈產生的微小量外，Ac-225完全係合成的。
放射性同位素Ac-225的衰變性質有利地用於，且愈來愈常被用於提供標靶阿爾法療法(TAT；Targeted Alpha Therapy)。臨床試驗已證實含有Ac-225的放射性藥物可用於治療各種類型的癌症。然而，由其需要在迴旋加速器中合成所導致之此同位素的稀少性限制其之潛在應用。Ac-225的可用供應低於需求。
本揭示提供可用於自鐳-226(Ra-226)之伽瑪輻照生成Ac-225的方法、裝置及系統。明確而言，可使用Ra-226來生成鐳-225(Ra-225)，其隨後再直接衰變至Ac-225。大供應量之Ra-226可含於來自天然氣生產過程(例如 ，Marcellus Shale天然氣生產)的回流水中，如以下期刊文章所述：「在自非常規氣體提取產生水之處理過程中，鐳與硫酸鋇及硫酸鍶之共沉澱及其對鐳命運的影響(Co-precipitation of Radium with Barium and Strontium Sulfate and Its Impact on the Fate of Radium during Treatment of Produced Water from Unconventional Gas Extraction)」， Environmental Science and Technology Journal, Tieyuan Zhang, Kelvin Gregory, Richard W. Hammack, Radisav D. Vidic, 2014年3月26日(「Zhang-1」)；「藉由感應耦合電漿質譜法分析來自非常規氣體提取之高鹽度廢水中的鐳-226(Analysis of Radium-226 in High Salinity Wastewater from Unconventional Gas Extraction by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)」，Environmental Science and Technology Journal, Tieyuan Zhang, Daniel Bain, Richard Hammack，及Radisav D. Vidic, 2015年2月2日(「Zhang-2」)；及「Marcellus Shale 回流水貯水體中之鐳命運及相關健康風險評估(Fate of Radium in Marcellus Shale Flowback Water Impoundments and Assessment of Associated Health Risks)」， Environmental Science and Technology Journal, Tieyuan Zhang, Richard W. Hammack，及Radisav D. Vidic, 2015年7月8日(「Zhang-3」)，各者以全文引用的方式併入本文。
例如，Zhang-2及Zhang-3報告，自Marcellus Shale之天然氣提取產生大量回流水，其含有高含量的鹽度、重金屬、及天然存在的放射性物質(NORM)。此水在再利用、處理或處置之前通常儲存在集中式儲存貯水體或槽中。Ra-226係回流水中的主要NORM組分。在兩年半的期間內研究賓州(Pennsylvania)西南部三個集中式儲存貯水體中的Ra-226命運。現場採樣顯示，在再利用回流水於水力壓裂期間，此等儲存設施中的Ra-226濃度一般而言逐漸增加。此外，Ra-226富集於底部固體(例如，貯水體污泥)中，其中其自新鮮污泥的低於10 pCi/g增加至陳年污泥的數百pCi/g。貯水體污泥之連續提取程序(SEP)與化學組成分析的組合顯示，重晶石係污泥中Ra-226的主要載體。
Zhang-2亦報告一種組合感應耦合質譜法(ICP-MS)與固相提取法(SPE)的改良方法，其用來自於研究中之高鹽度溶液中之基質元素分離及純化鐳同位素。此方法減少分析時間，同時仍維持必要的精確度及偵測極限。鐳分離係使用以下之組合來完成：強酸陽離子交換樹脂，其將鋇及鐳自溶液中之其他離子分離；及鍶特異性樹脂，其將鐳與鋇分離並獲得適合藉由ICPMS進行分析的樣本。方法最佳化針對具有高達171,000 mg/L之總溶解固體的合成Marcellus Shale廢水(MSW)樣本達成高鐳回收率(對於標準模式101±6%及對於碰撞模式97±7%)。使用ICP-MS測得具有總溶解固體(TDS)之實際MSW樣本中的Ra-226濃度高達415,000 mg/L，其與伽瑪光譜法的結果相當一致。因此，可自Marcellus Shale天然氣生產過程產生的回流水提供大供應量之Ra-226。
Diamond等人，「利用電子加速器之錒-225生成(Actinium-225 Production with an Electron Accelerator)」,W.T. Diamond及C.K. Ross，於2021年1月1日提交給 Journal of Applied Physics的原稿，DOI: 10.1063/5.0043509(其全文以引用的方式併入本文)報告存在使用阿爾法發射同位素來治療若干癌症之標靶阿爾法療法(TAT)之逐漸增長的臨床價值證據，及缺乏關鍵阿爾法發射同位素(尤其Ac-225)之可取得性。大多數Ac-225的供應係來自三個Th-229產生器，該等產生器每個月生成數百mCi之Ac-225。Diamond等人報告使用電子加速器來生成Ac-225的數種不同途徑。例如，Ac-225可利用具有至少16 MeV之質子能量的醫療同位素迴旋加速器，利用反應Ra-226(p,2n)Ac-225來生成。生成Ac-225的另一方法係使用高能質子(150至800 MeV)來散裂釷靶。Ac-225亦可藉由光核反應，Ra-226(γ,n)Ra-225來生成。Ra-225通過貝他(beta)衰變衰變至具有14.9天之半衰期的Ac-225。光子係由具有約25至30 MeV之能量的強烈電子束來生成。Diamond等人進一步報告在20 kW之射束功率下，將能夠自分成二至四個獨立囊封靶之1公克鐳之10天輻照生成四居禮之Ra-225之產量之鐳靶及標靶腔室的技術描述。此等標靶可經擠出得到接近四居禮的Ac-225。Diamond等人亦描述一種將Ac-227之生成降低至低於Ac-225之產量之百萬份之幾之值的方法。
本揭示提供自Ra-226(例如，源自來自Marcellus Shale天然氣生產過程或其他類似過程的回流水，諸如在鈾礦開採過程中生成的廢水之Ra-226)生成Ac-225之供應的方法、裝置、及系統。該等方法、裝置、及系統可使用電子中子產生器或核反應器來產生經引導至輻照標靶(例如，Gd-157材料)的熱中子。暴露於熱中子後，輻照標靶可生成瞬發捕獲伽瑪輻射。使用瞬發捕獲伽瑪輻射來輻照Ra-226以生成Ra-225，其再衰變生成Ac-225。
以下，本揭示首先提供各種使用電子中子產生器來產生伽瑪輻射的裝置、系統及方法。此等裝置、系統、及方法可用於利用伽瑪輻射輻照Ra-226以生成Ra-225。接下來，本揭示提供用於將輻照標靶***至反應器核心内及自其中取出的裝置、系統、及方法。可利用此等裝置、系統、及方法來向反應器核心内***及取出經組構以利用伽瑪輻射輻照Ra-226生成Ra-225的輻照標靶總成。本揭示隨後轉而提供(i)使用電子中子產生器來生成Ac-225之裝置、系統、及方法，以及(ii)使用核反應器來生成Ac-225之裝置、系統及方法。此外，本揭示提供關於Ra-225及Ac-225藉由熱中子輻照Gd-157之實例生成速率的細節。 使用電子中子產生器生成伽瑪輻射
圖1繪示根據本揭示之若干非限制性態樣的經組構以使用中子產生器102來產生伽瑪輻射105之裝置100的橫截面圖。
裝置100包括經組構以產生熱中子之中子產生器102。在一些態樣中，中子產生器102可係市售的管狀電子中子產生器。由中子產生器102產生之熱中子產生中子通量場107。
裝置100進一步包括中子捕獲儲集器104(例如，輻照標靶)，其包括經組構以與入射中子反應來產生伽瑪輻射之中子捕獲材料。中子捕獲儲集器104可經定位成接近於經組構以產生中子通量場107之中子產生器102之末端(例如，中子產生器102之熔合反應源末端、中子產生器102之發射端)。因此，由中子產生器102所產生之熱中子(例如，中子通量場107)可被引導朝向中子捕獲儲集器104。回應於來自中子產生器102之入射熱中子，中子捕獲儲集器104可發射伽瑪輻射105(例如，瞬發中子捕獲伽瑪輻射)。此外，裝置100可經組構使得經發射的伽瑪輻射105被引導朝向標靶110(例如，Ra-226材料)。結果，標靶110經伽瑪輻射105輻照。經伽瑪輻射105輻照，可導致包含Ra-226材料之標靶110生成Ra-225，其再衰變至Ac-225。
在一些態樣中，自中子捕獲儲集器104發射之伽瑪輻射105為高能伽瑪輻射。如本文中所使用，「高能伽瑪輻射」可指具有不小於1.2 MeV之能量的伽瑪輻射，諸如不小於2 MeV、不小於3 MeV、不小於4 MeV、不小於5 MeV、不小於6 MeV、不小於7 MeV，或約7 MeV。
在一些態樣中，中子捕獲儲集器104及/或包括於中子捕獲儲集器104中之中子捕獲材料可為可複製的。在一個態樣中，中子捕獲材料可包括釓材料。釓材料可富含釓-157(在本文中有時被稱為Gd-157)。在另一態樣中，中子捕獲材料可包括鉿材料。鉿材料可富含鉿-174(在本文中有時被稱為Hf-174)。在又一態樣中，中子捕獲材料可具有高熱中子橫截面。如文中所使用，「高熱中子橫截面」可意指大於鉿-174的熱中子橫截面。在又其他態樣中，輻照標靶材料可具有約257,000邦(barn)及/或大於約257,000邦之熱中子橫截面。
中子捕獲儲集器104可經組構以在曝露於由中子產生器102產生之中子通量場107時產生伽瑪輻射105。此外，中子捕獲儲集器104可經組構以在中子通量場107被移除時停止產生伽瑪輻射105。換言之，裝置100可經組構以使得當中子產生器102被去啟動時，沒有殘餘伽瑪輻射105及/或中子通量107自裝置100被發射。舉例而言，釓材料可包括富含Gd-157之Gd 2O 3。Gd 2O 3可經富集至具有至少約50 wt.%、至少約60 wt.%、至少約70 wt.%、至少約80 wt.%、至少約85 wt.%、至少約87 wt.%、至少約90 wt.%、約87 wt.%至100 wt.%或約87 wt.%之Gd-157。
隨著Gd-157捕獲自中子產生器102發射之熱中子，會形成Gd-157m同位素。在形成後，Gd-157m同位素就立即發射可具有約7 MeV之總能量的一或多個伽瑪光子。一或多個經發射的伽瑪光子可輻照該輻照標靶110。此外，因為Gd-157m同位素立即發射一或多個伽瑪光子，所以沒有殘餘伽瑪輻射105會在中子產生器102被去啟動之後由裝置發射。
仍參照圖1，在一些態樣中，裝置100可包括經組構以控制及/或最佳化中子捕獲儲集器104處之中子通量107之位準的中子緩和劑108。中子緩和劑108可定位於中子產生器102與中子捕獲儲集器104之間。中子緩和劑108包括中子緩和劑材料及中子緩和劑厚度。在一些態樣中，中子緩和劑材料包括石墨、水、重水(D 2O)或其組合。在一些態樣中，中子緩和劑厚度可為可調整的。在另外其他態樣中，中子緩和劑108相對於中子產生器102及/或中子捕獲儲集器104之位置、中子緩和劑材料及/或中子緩和劑厚度108可經最佳化以控制中子捕獲儲集器104處之熱中子通量107之位準。此最佳化可使用各種軟體工具，諸如蒙地卡羅N-粒子輸運程式(Monte Carlo N-Particle Transport Code (MCNP))來進行。在一些態樣中，裝置100可包括檢修門及/或開口以允許置放中子緩和劑108及/或裝置100之其他組件。
仍參照圖1，裝置100可包括圍繞裝置100之至少一部分及/或其組件的屏蔽件106。舉例而言，屏蔽件106可經組構以圍繞中子產生器102之細長部分之末端並延伸經過細長部分之末端，從而圍繞中子緩和劑108，如圖1中所展示。在一些態樣中，屏蔽件106可繼續延伸經過中子產生器102之細長部分之末端並至少部分地涵蓋中子捕獲儲集器104。舉例而言，屏蔽件106可經組構成圍繞中子緩和劑104之側面並具有緊鄰於標靶110之開口。屏蔽件106包括屏蔽材料。在一些態樣中，屏蔽材料可包括鉛或適於最小化及/或防止伽瑪輻射105在非想要的方向上逸出裝置100之另一類似屏蔽材料。舉例而言，屏蔽件106可經組構以最小化在遠離標靶110之方向上自中子捕獲儲集器104逸出裝置100之伽瑪輻射105的量。在一些態樣中，屏蔽材料可包括鉛或適於幫助將中子通量場107圍阻於裝置100內之另一類似屏蔽材料。舉例而言，屏蔽件106可經組構以最小化在遠離中子捕獲儲集器104之方向上自中子產生器102逸出裝置100之熱中子(中子通量場107)的量。在一些態樣中，屏蔽件106可為可調整的。此外，屏蔽件106可經組構以裝配於中子產生器102之外表面之一部分周圍，以最小化中子107及/或伽瑪輻射105之暴露至可能圍繞裝置的設備。屏蔽件106、中子緩和劑108及/或中子捕獲儲集器104可經組構以與傳統管狀電子中子產生器設計一起使用。
仍參照圖1，輻照標靶110處之伽瑪輻射105場之強度可基於諸如中子捕獲儲集器104處之中子通量場107之特性、中子捕獲材料之特性(例如，中子捕獲儲集器104中之Gd-157之量)及中子捕獲儲集器104距標靶110之距離的操作參數來控制。此外，遞送至標靶110之伽瑪輻射105之當量劑量可基於以上參數(例如，基於伽瑪輻射105場之強度及Gd-157m衰變方案)來確定。遞送至輻照標靶110之伽瑪輻射105之當量劑量的此確定可使用諸如MCNP之市售套裝軟體來執行。因此，裝置100可經組構以將所要劑量之伽瑪輻射105遞送至標靶110。
在一些態樣中，多個裝置100可一起用以產生具有等於由個別裝置100產生之伽瑪輻射場強度之總和之強度的伽瑪輻射場。此外，多個裝置100可以各種配置組態以產生與個別裝置相比更大及/或具有更均一強度之伽瑪輻射場。在一些態樣中，多個中子產生器102可一起用以產生多個(例如，重疊)中子通量場107，其用以自共同中子捕獲儲集器104產生瞬發中子捕獲伽瑪輻射。
關於伽瑪輻射產生系統、裝置及方法的其他細節可見於美國臨時申請案第63/166,718號及國際申請案第PCT/US22/71260號，其各以引用的方式併入本文。根據本揭示的各種態樣，可使用所揭示之系統、裝置及方法中之任一者來自Ra-226生成Ra-225。 向反應器核心内***及取出輻照標靶
美國專利第10,755,829號(‘829專利)(其全文以引用的方式併入本文)揭示輻照標靶處理裝置及用於將標靶移動至核反應器中之方法。‘829專利揭示一種裝置，其使材料能夠根據需要經輻照，以在核反應器的核心內生成期望的轉變產品。該裝置提供一種用於監測接近經輻照材料之中子通量的手段，以允許確定所生成之轉變產物的量。該裝置使經輻照材料能夠***至反應器中且保持在期望的軸向位置，且當需要時可在不關閉反應器的情況下自反應器取出。該裝置之大部分可再利用於後續的輻照。該裝置亦能夠簡單且快速地將未經輻照之標靶材料附接至裝置之傳送原動力之部分，以將標靶材料***至反應器中及從反應器中取出標靶材料，及使經輻照之材料自裝置快速分離以用於處理。用於將標靶材料移入至核反應器中及從核反應器中取出標靶材料之方法適用於本揭示，用來將含有Ra-226之標靶材料移動至核反應器中及將含有Ra-226之標靶材料自核反應器取出(例如，諸如針對圖6A-6B論述於下文之含有Ra-226標靶材料的輻照標靶總成500)。圖2-4及以下的隨附描述提供將標靶材料移入至核反應器中及從核反應器取出標靶材料之各種態樣的相關細節。
圖2繪示用於將可移動式偵測器12***至反應器核心14中之典型系統。偵測器12經驅入至其中之可伸縮套管10採取如圖2所示之途徑。套管10係經由導管***至反應器核心14中，該等導管自反應器容器16之底部延伸穿過混凝土屏蔽區域18，且接著延伸直至套管密封台20。於密封台20處設置可伸縮套管與導管之間的機械密封。導管22基本上為反應器容器16之延伸部，其中套管10允許***核心内儀器可移動式偵測器12。在操作期間，套管10為固定的，且將僅在更換燃料或維護操作期間在減壓條件下縮回。若需要在容器內部工作，則亦可能將套管撤回至反應器容器之底部。
用於***偵測器12之驅動系統可包括驅動單元24、限制開關總成26、5路徑旋轉轉移裝置28、10路徑旋轉轉移裝置30及隔離閥32。各驅動單元利用附接至纜線之前端的偵測器12及小直徑同軸纜線將中空螺旋纏繞驅動纜線推入至核心内，該小直徑同軸纜線將經由中空中心螺接之偵測器輸出傳達回至驅動纜線之後端。
套管10可用於產生輻照所需之中子活化及轉變產物，諸如用於醫療程序之同位素，或利用諸如Gd-157之材料產生瞬發中子捕獲伽瑪輻射。以下圖3-4中描述的同位素生成纜線提供一種將待經輻照的材料***至位於反應器核心14中之通量套管內及自其中取出的手段。
現參照圖3-4，同位素生成纜線總成包括驅動器纜線總成36及標靶固持器元件38。驅動纜線總成36包括一纜線，其經建構為與用於在商業核反應器核心14中***和取出感測器12的現有纜線驅動系統(諸如示意性顯示於圖2中之可移動式核心内偵測器系統及/或可移動的核心內探針(TIP；traversing in-core probe)系統)的驅動機制要求相容。驅動纜線總成36內部包含自供電偵測器元件44的信號引線42。自供電偵測器44的作用部分為圍繞驅動纜線40之***端外部的螺旋纏繞，其長度足以提供穩健的信號輸出及從端到端的最小軸向位置差。使用自供電偵測器44的輸出來在反應器核心14中的自供電偵測器位置處識別反應器通量，以允許最佳化標靶材料的軸向位置。
驅動纜線總成36(其係其中一個偵測器12所耦接之現有驅動纜線的替代)使用於圖3至4中藉由元件符號48及50所識別之球卡環配置(亦稱為球鏈耦接)附接至標靶固持器元件纜線總成38。該球及卡環配置具有連接至驅動纜線總成36之反應器***端的球或公部分48。卡環部分50係藉由連接器插腳52附接至標靶固持器元件纜線總成38上的標靶材料固持器43。快速分離耦接之球部分48係經設計成配合於卡環部分50內且由其可分離地捕獲。標靶固持器元件纜線總成38包含標靶材料固持器43，其係極薄金屬網狀物47的中空圓柱體，具有足以將期望量的標靶材料固持於作用反應器核心14之限制中的長度。在將標靶材料自反應器取出之後，標靶固持器元件纜線總成38可容易且快速地與驅動纜線總成36分離。在標靶固持器元件纜線總成38之***端上所指示的蓋45藉由環夾46固定於定位。環夾46係經設計成容易移除。一旦將其移除，經輻照材料即可自標靶固持器元件纜線總成之內部移除。
於上文及於‘829專利中論述之用於將標靶材料移入至核反應器中及自核反應器取出標靶材料的裝置、系統、及方法適用於本揭示，用來將輻照標靶總成(例如，輻照標靶總成500)及/或含有Ra-226之標靶材料移入至核反應器中及自核反應器取出含有Ra-226之標靶材料。 使用中子產生器生成 Ac-225
圖5A-5D繪示根據本揭示的各種態樣，使用雙電子中子產生器402之系統400的示意圖，其可用於自含有Ra-226的輻照標靶生成Ra-225。雖然系統400包括兩個電子中子產生器402，但系統400可經修改以僅包括一個電子中子產生器402或包括多於兩個電子中子產生器402。如圖5A所示，系統400包括雙電子中子產生器402及Ra-226輻照裝置430。雙電子中子產生器402係配置在Ra-226輻照裝置430的相對側，使得雙電子中子產生器402所產生的中子可輻照包含於Ra-226輻照裝置430之一個或多於一個輻照標靶***物420內之標靶材料(例如 ，Gd-157材料)，以產生伽瑪輻射(例如，伽瑪射線)。
在一些態樣中，包含於一個或多於一個輻照標靶***物420內之標靶材料(例如 ，Gd-157標靶材料)可包括富含Gd-157之Gd 2O 3。舉例而言，Gd 2O 3可經富集至具有至少約50 wt.%、至少約60 wt.%、至少約70 wt.%、至少約80 wt.%、至少約85 wt.%、至少約87 wt.%、至少約90 wt.%、約87 wt.%至100 wt.%或約87 wt.%之Gd-157。
圖5B繪示Ra-226輻照裝置430之示意圖的詳細視圖。如圖5A及5B所示，Ra-226輻照裝置430包括兩個Ra-226***物414及三個輻照標靶***物420。在其他態樣中，可在Ra-226輻照裝置430中使用任何數目的Ra-226***物414及輻照標靶***物420。Ra-226***物可各自包括Ra-226固持器410、置放於Ra-226固持器410中的Ra-226碟408、及操作棒412。輻照標靶***物420可各自包括Gd-157碟406。輻照裝置430可進一步包括一個或多於一個中子緩和劑404，其包含中子緩和材料，諸如石墨、水及/或D 2O。如圖5A之非限制性態樣中顯示，Ra-226輻照裝置430係經組構成具有按以下順序放置的組件：中子緩和劑404、輻照標靶***物420、Ra-226***物414、輻照標靶***物420、Ra-226***物414、輻照標靶***物420、及中子緩和劑404。中子緩和劑404可包括固持器，以固持及/或密封在中子緩和材料內。將Ra-226碟408置放於接近經密封之Gd-157碟406的Ra-226固持器410中可允許Ra-226材料經自Gd-157碟406之Gd-157材料產生的高能伽瑪輻射輻照，藉此由Ra-226材料生成Ra-225。將一層Gd-157或Gd-157碟406置放於Ra-226碟408之間允許由Ra-226中之高能伽瑪反應所產生的光中子生成額外的伽瑪輻射，從而提高高能伽瑪輻射產生。此可繼而提高Ra-225的生成。
Ra-226輻照裝置430可經組構以藉由容許在Ra-226標靶材料及/或輻照標靶材料(例如 ，Gd-157)之輻照期間產生之氣體(例如，氦氣)膨脹，不引起自經密封之Ra-226碟408及/或Ga-157碟420之排氣，而使Ra-225之生成量最大化。Ra-226輻照裝置430、Ra-226碟408及Gd-157碟之厚度及其他尺寸可經最佳化，以例如，基於由Gd-157材料之熱中子輻射生成之伽瑪輻射的平均能量最大化Ra-225之生成。一旦在Ra-226碟408中生成預定量的Ra-225，即可將碟408自Ra-226輻照裝置430移除且更換為新鮮的Ra-226碟408。繪示於圖5A及5B中之Ra-226輻照裝置430組態可替代地或額外地允許當Gd-157耗乏位準已達到預定臨限值時，用新鮮的碟替換Gd-157碟406。可測量設備周圍的伽瑪輻射位準且用來確定Ra-226生成位準及/或Gd-157耗乏位準。
Ra-226碟408及/或Gd-157碟406可呈圓柱體、立方體、長方體、六角棱柱體、橢圓形的形狀或任何其他形狀。在一態樣中，Ra-226碟408及Gd-157碟406可均呈圓柱形狀。在另一態樣中，Ra-226碟408及Gd-157碟406可均呈長方體形狀。Ra-226輻照裝置430、Ra-226碟408及/或Gd-157碟中之各者的形狀及尺寸(諸如直徑、厚度、高度、長度、寬度及其他尺寸)可經最佳化，以最大化，例如，基於藉由Gd-157材料之熱中子輻射所產生之伽瑪輻射之平均能量生成Ra-225。
如圖5B所示，Ra-226輻照裝置430可進一步包括介於Ra-226***物414與輻照標靶***物420之間的四個中子緩和劑404。因此，在一些態樣中，Ra-226輻照裝置430可包括兩個Ra-226***物414，其各自包括Ra-226固持器410、置放於各個Ra-226固持器410中的Ra-226碟408、在各個Ra-226碟408末端處的氣體膨脹間隙418及操作棒412。Ra-226輻照裝置430可進一步包括三個輻照標靶***物420，其各自包括Gd-157碟406及在各個輻照標靶***物420之末端處的氣體膨脹間隙416。Ra-226輻照裝置430可進一步包括四個中子緩和劑404，其中中子緩和劑404中之一者位於Ra-226***物414與輻照標靶***物420之間的各個界面處，如圖5B所示。Ra-226***物414及輻照標靶***物420中之各者可與彼此及與Ra-226輻照裝置430分離，以允許將***物414、420***至Ra-226輻照裝置430中及自其中取出。中子緩和劑404可包括中子緩和材料，諸如石墨、水及/或重水(D 2O)。
圖5C繪示圖5A及5B之Ra-226***物414的詳細截面圖。圖5D繪示沿圖5C之Ra-226輻照***物414之線A-A之截面圖的示意圖，其中Ra-226***物414的形狀為圓柱形。如圖5C及5D所示，Ra-226***物414包括Ra-226固持器410、置放於Ra-226固持器410中之Ra-226碟408、操作棒412及位於Ra-226碟408之末端處及/或圍繞Ra-226碟408的氣體膨脹間隙418。此在Ra-226***物414中具有氣體膨脹間隙418之設計可使可自Gd-157伽瑪源生成之Ra-225之量最大化，且允許Ra-226碟及在Ra-226之輻照期間生成之氣體(諸如氦(He)、氡或其他氣體)膨脹，而不引起自經密封之Ra-226***物414的排氣。 使用核反應器生成 Ac-225
在各種態樣中，本揭示提供使用核反應器(諸如壓水式反應器(PWR)或沸水反應器(BWR))來生成Ac-225之裝置、系統及方法。圖6A及6B提供含有Ra-226之輻照標靶總成500的示意圖，該輻照標靶總成可使用在許多壓水式反應器(PWR)設計中常見之可移動式核心內偵測器系統(MIDS；Movable In-core Detector System)(例如，針對圖2論述於前之MIDS系統)來***至核反應器中之反應器核心中及自其中取出。另外或替代地，輻照標靶總成500輻照標靶總成可使用於許多沸水反應器(BWR)設計中常見的可移動的核心內探針系統(TIPS)來***至核反應器中之反應器核心中及自其中取出。
圖6A繪示根據本揭示之至少一態樣之實例輻照標靶總成500的橫截面側視圖。圖6B繪示根據本揭示之至少一態樣，沿圖6A之輻照標靶總成500之剖面線B-B的截面圖。輻照標靶總成500包括Ra-226標靶***及提取裝置540；輻照標靶圍堵結構550(例如 ，Gd-157標靶圍堵結構)，其包括輻照標靶材料506(例如 ，Gd-157標靶材料)及輻照標靶物固持器522(例如 ，Gd-157標靶固持器)；及具有彈鼻部(bullet nose)的管徑通規外鞘530。管徑通規外鞘530封閉除一端外的Ra-226標靶***及提取裝置540及輻照標靶圍堵結構550，如圖6A所示。
於一些態樣中，輻照標靶材料506(例如 ，Gd-157標靶材料)可包括富含Gd-157之Gd 2O 3。舉例而言，Gd 2O 3可經富集至具有至少約50 wt.%、至少約60 wt.%、至少約70 wt.%、至少約80 wt.%、至少約85 wt.%、至少約87 wt.%、至少約90 wt.%、約87 wt.%至100 wt.%或約87 wt.%之Gd-157。
Ra-226標靶***及提取裝置540配合於輻照標靶圍堵結構550的中空圓柱體內部。Ra-226標靶***及提取裝置540可與輻照標靶圍堵結構550及管徑通規外鞘530分離，且可自由移動並可***至輻照標靶圍堵結構550中及自其中取出。Ra-226標靶***及提取裝置540可包括Ra-226標靶材料508，其包括Ra-226；Ra-226固持器534，其封閉Ra-226標靶材料508；及操作把手524，其連接至Ra-226固持器534。操作把手524可有助於將Ra-226標靶材料508***至輻照標靶圍堵結構550中及/或自輻照標靶圍堵結構550提取Ra-226標靶材料508。
Ra-226固持器534包括第一壁528、中心棒526、第二壁532、及第三壁536，且封閉Ra-226標靶材料508。中心棒係沿著Ra-226標靶***及提取裝置540的中心軸。Ra-226標靶***及提取裝置540可進一步包括位在Ra-226標靶***及提取裝置540之一端處的氣體膨脹間隙518。在一態樣中，Ra-226標靶材料508可呈單個或多個固體件的形式，或呈壓實於Ra-226固持器534內部的粉末形式。在另一態樣中，Gd-157材料506可呈單個或多個固體件的形式，或呈壓實於輻照標靶固持器522內部的粉末形式。
Ra-226標靶***及提取裝置540中的氣體膨脹間隙518可具有至少1.0 cm 3的氣體膨脹體積。此於Ra-226標靶***及提取裝置540中具有氣體膨脹間隙518之裝置設計可使可自輻照標靶(例如 ，Gd-157)伽瑪源生成之Ra-225之量最大化，且可允許Ra-226材料及在Ra-226之輻照期間生成之氣體(諸如氦(He)、氡或其他氣體)膨脹，而不引起自經密封之Ra-226標靶***及提取裝置540的排氣。
在一態樣中，輻照標靶總成500的形狀為圓柱形。在另一態樣中，Ra-226標靶***及提取裝置540的形狀為圓柱形。在另一態樣中，輻照標靶圍堵結構550的形狀為圓柱形且與Ra-226標靶***及提取裝置540同心。在又另一態樣中，管徑通規外鞘530係呈圓柱形，其具有封閉Ra-226標靶***及提取裝置540及輻照標靶圍堵件550(除一端外)的封閉彈鼻端部，如圖6A所示。管徑通規外鞘530與Ra-226標靶***及提取裝置540及輻照標靶圍堵結構550同心。在一態樣中，管徑通規外鞘530係由金屬或金屬合金(諸如SS-315不銹鋼、316不銹鋼、合金-690(Alloy-690)或鋯合金(Zircalloy))製成。Ra-226固持器534、操作把手524及輻照標靶固持器522各自可由金屬或金屬合金SS-315不銹鋼、合金-690或鋯合金製成。
在各種態樣中，輻照標靶總成500在輻照標靶總成500內部使用一層Gd-157材料(亦即，輻照標靶材料506)，且其圍繞Ra-226標靶材料508來以具有足夠能量的伽瑪輻射輻照Ra-226以生成Ra-225。若無此Gd-157圍繞Ra-226標靶材料的組態，則***光譜伽瑪能量可能過低而無法起始Ra-226中的光中子反應。可將圖6A及6B顯示的輻照標靶總成500示意圖置於(例如 ，MIDS、TIPS之)管徑通規固持器中。輻照標靶圍堵結構550可與Ra-226標靶***及提取裝置540以及管徑通規鞘530或「表皮」分離。此允許將Ra-226標靶***及提取裝置540從輻照標靶總成500( 即，管徑通規500)中取出並安裝新的Ra-226標靶***及提取裝置540。當耗乏位準達到預定臨限值時，可額外或替代地更換輻照標靶圍堵結構550。輻照標靶總成500、標靶***及提取裝置540、及輻照標靶圍堵結構550的長度、直徑及其他尺寸可基於待於Ra-226標靶材料508之可用橫截面區域內經輻照之Ra-226標靶材料508的質量來確定。輻照標靶總成500可呈圓柱體、立方體、長方體之形狀或其他形狀。在一態樣中，輻照標靶總成500係呈圓柱形，且管徑通規500之外徑係由可移動式核心內偵測系統(MIDS)及/或可移動的核心內探針系統(TIPS)所使用之***腔室的最大外徑來確定。可調整Ra-226標靶材料508的長度以達成期望的標靶質量含量來最大化Ac-225生成。
輻照標靶總成500可移動進出核反應器之反應器核心以產生伽瑪輻射並進一步自Ra-226生成Ra-225(衰變至Ac-225)。可測量輻照標靶總成500周圍的伽瑪輻射位準且用以確定Ra-225生成及Gd-157耗乏位準。如上文所提及，Heibel等人於‘829專利(例如，上文針對圖2-4所描述之部分)中揭示用於將標靶移入至核反應器中之輻照標靶處理裝置，且亦提供用於監測接近經輻照材料之中子通量以容許確定所生成之轉變產物量的裝置及系統。‘829專利之用於將標靶材料移動進出核反應器之反應器核心的方法及裝置可類似地應用於用來將Ra-226標靶材料508移動進出核反應器之反應器核心的輻照標靶總成500。用於監測接近經輻照材料之中子通量以容許確定所生成之轉變產物量的裝置及系統亦可類似地應用於輻照標靶總成500用來監測及/或確定Ra-225生成及Gd-157耗乏位準。
本文中所論述之使用電子中子產生器及/或核反應器來生成Ac-225之各種裝置、系統及方法能夠生成大量Ac-225。使用電子中子產生器來生成Ac-225的裝置、系統及方法可允許更快速地後處理輻照標靶總成，以最小化Ac-225的衰變損耗。在一些態樣中，使用電子中子產生器的各種方法不需要核反應器擁有者參與生成，且可能極大地受益於可自電子中子產生器獲得之最大可達成中子通量的進步。涉及使用核反應器的各種方法可允許生成相對較高的Ac-225活性密度。
本文所論述之用於生成Ac-225的裝置、系統、及方法提供生成使用於標靶阿爾法療法(TAT)中之非常高度期望之阿爾法發射體(Ac-225)的解決方案。Ac-225目前的市場價格可能超過每毫居禮(mCi)活性8000美元。本揭示的裝置、系統及方法每年能夠產生數千mCi。支援此生產所需的Ra-226供應可從壓裂操作獲得。例如，Ra-226可從Marcellus Shale天然氣生產過程期間產生的回流水或從鈾礦開採期間產生的廢水中回收及再利用。 藉由熱中子輻照 Gd-157 生成 Ra-225 及 Ac-225 之實例生成速率
已知Gd 2O 3( )的巨觀中子橫截面為5945.5 cm -1，假設釓(Gd)為100% 釓-157(Gd-157)，氧化釓(III)(Gd 2O 3)之理論強度的100% 。每cm 3Gd 2O 3中Gd-157之中子反應速率(R)由以下表示式給出：
來自電子中子產生器的熱中子通量強度( 等於1E8 n/cm 2/s，且標靶係直徑4英吋及厚度(T)至少1英吋的圓柱體。標靶材料內的R值係標靶內之中子強度的函數。典型假設為，在材料內 的值基本上係恆定的。Gd-157的極大熱中子吸收橫截面要求考慮中子強度成恆定輻照標靶面積(A)及厚度(T)的函數來確定標靶中的中子反應速率R。方程式1可表示為：
之值可表示為：
因此，在標靶中距離x處的R值為：
標靶體積內的總反應速率則為：
由於 之大的值，對於任何可觀的T值，積分皆快速達到1/ 的值，因此R值變為A 。
就電子中子產生器所供應之熱中子通量為1x10 8n/cm 2/s，且標靶之圓柱面積為81.8 cm 2的情況而言，標靶內的R值為8.1 x10 9個反應/s。由於此對應於總伽瑪發射速率，因此可達到0.219 Ci之標靶碟中的總伽瑪活性。此對應於0.003 Ci/cm 2標靶。在距標靶碟表面0.1 cm點處的對應總活性大約為0.19 Ci。使用Rad Pro將7 MeV伽瑪活性轉換成以侖琴(Roentgen)/小時(R/hr)表示的暴露速率，達到1.27x10 7R/hr之暴露速率。假設對於經輻照的流體，使用1 R/hr等於0.01戈雷(Gray)/hr (Gy/hr)之劑量速率的轉換，則此值對應於在距標靶碟0.1 cm處127 kGy/hr的劑量速率。然而，由於流體係在假定壁厚為5 mm之鋼管內，因此由與管壁內側接觸之水所看見的劑量係約4.5 kGy/hr。
為將鋼管中的流體滅菌，假設確保滅菌所需的總劑量為4 kGy。因此，流體將需經暴露超過1.13小時才能完全滅菌。伽瑪輻射的實際應用將需要在小直徑管中使用低流速的擾流，以確保流體可利用最少數目的輻照裝置在相對短的管段中消毒。
應注意，伽瑪輻射亦會導致自管壁向流體中發射δ輻射。標靶的總伽瑪活性為0.219 Ci。此對應於在標靶區域上方之管之OD處3.22E7 R/hr的總劑量速率。基於鐵自供電偵測器元件對Co-60伽瑪輻射的測量靈敏度，管壁對7 MeV伽瑪輻射的靈敏度將大約為9E-16 安培/(R/hr)/mm 2。假設每個裝置的有效表面積為81.1 cm 2(8110 mm 2)，則此將產生價值 0.00024安培的電子。由於此對應於大約1.5E15 e -/cm 2/s，因此其對應於在輻照標靶區域上方之管壁內表面處約2E5 kGy之劑量速率。因此，由δ輻射供應至流體之劑量可能顯著地超過在管壁處由伽瑪輻射所供應之劑量。應注意，β劑量速率在管中進入流體中2 cm前基本上降至零，因此將需要利用具有顯著擾流的小薄壁管來善加利用由伽瑪輻射所提供的δ輻射劑量。
由伽瑪輻射所產生的δ輻射亦將由鋼管中的制動輻射(Bremsstrahlung)相互作用引起產生大的X射線組分。此亦將對管中流體所接受的輻射劑量提供顯著貢獻。至流體的劑量速率與平均X射線能量成正比，平均X射線能量又與平均δ輻射能量成正比。平均δ輻射能量與平均伽瑪輻射能量成正比。由於來自Gd-157m的峰值伽瑪輻射為約7 MeV，因此可使用7 MeV作為平均δ輻射能量。為確定流體中的X射線劑量速率，需要每公分壁厚度的有效X射線產生橫截面來計算於管壁中產生之X射線輻射的強度。
所有輻射劑量產生機制之總和可允許實際使用裝置設計來處理商業及都市廢水。
本章節提供一種計算方法，用於確定藉由熱中子輻照Gd-157而生成Ra-225及Ac-225的速率。本章節亦提供自美國臨時申請案第63/166,718號中所述裝置計算Ra-226中之預期反應速率，以及針對應用電子中子產生器及若使用‘829專利中所描述之方法兩者之Ra-225及Ac-225之淨生成成輻照時間的函數。計算結果指示使用本揭示中所描述的任何方法可生成數千mCi之Ac-225。
以下提供本揭示的其他態樣。
在各種態樣中，本文揭示一種使用伽瑪輻射產生器來生成Ac-225之裝置、系統及方法。在一態樣中，該伽瑪輻射產生器利用電子中子產生器來產生高能瞬發捕獲伽瑪輻射。在另一態樣中，伽瑪輻射產生器利用商業核反應器，諸如壓水式反應器(PWR)及沸水反應器(BWR)。
在一態樣中，本文揭示一種使用伽瑪輻射產生器利用電子中子產生器產生高能瞬發捕獲伽瑪輻射來生成Ac-225之裝置、系統及方法。該系統包括：下文揭示用於自Ra-226生成Ac-225之裝置；及至少一個監測器，其用來測量裝置周圍的伽瑪輻射位準，以由此監測衰變形成Ac-225之Ra-225之生成。
在一態樣中，本文揭示一種使用伽瑪輻射產生器利用電子中子產生器產生高能瞬發捕獲伽瑪輻射來生成Ac-225之裝置。在一態樣中，該裝置包含：至少一個電子中子產生器，其經組構以產生中子或熱中子通量；Ra-226輻照裝置；及兩個末端中子緩和劑。
該裝置經組構以引導中子來輻照Ra-226輻照裝置。在一態樣中，Ra-226輻照裝置包含具有Ra-226的Ra-226標靶材料及伽瑪輻射產生材料。在一態樣中，該伽瑪產生材料為Gd-157或Hf-174，較佳為Gd-157。
在一態樣中，該Ra-226輻照裝置包含：至少一個Ra-226***物，其包括Ra-226固持器及封閉且隔絕密封於該Ra-226固持器內的Ra-226碟；及至少一個Gd-157***物，其包括Gd-157固持器及封閉且密封(較佳隔絕密封)於該Gd-157固持器中的Gd-157碟。該Ra-226碟包含具有至少約30 wt.%、至少約40 wt.%、至少約50 wt.%、至少約60 wt.%、至少約70 wt.%、至少約80 wt.%、至少約90 wt.%、至少約95 wt.%或約50-100 wt.%之Ra-226的Ra-226標靶材料。該Gd-157碟包含Gd-157標靶材料。該Gd-157標靶材料包含經富集至具有至少約50 wt.%、至少約60 wt.%、至少約70 wt.%、至少約80 wt.%、至少約85 wt.%、至少約87 wt.%、至少約90 wt.%之Gd-157、約87 wt.%至100 wt%、或約87 wt.%的氧化釓(Gd 2O 3)。Gd-157標靶材料具有經控制之預定質量及幾何性質，以向經輻照之Ra-226***物提供最佳化的伽瑪劑量速率及強度。在一態樣中，該裝置經組構以引導由電子中子產生器所產生之中子來輻照密封於Gd-157***物中之Gd-157標靶材料而生成高能伽瑪輻射或伽瑪射線。
在一態樣中，兩個末端中子緩和劑各自包括具有預定質量及幾何性質的中子緩和材料，以最佳化密封於Gd-157***物中之Gd-157碟中的熱中子通量暴露。
在一態樣中，該Ra-226輻照裝置進一步包含至少一個內部中子緩和劑。該內部中子緩和劑包含中子緩和材料，諸如水、重水(D 2O)或石墨。該中子緩和材料具有預定質量及幾何性質，以最佳化密封於Gd-157***物中之Gd-157碟中的熱中子通量暴露。
在一態樣中，該至少一個電子中子產生器係雙、三或更多個電子中子產生器。該至少一個Ra-226***物係兩個、三個或更多個Ra-226***物。該至少一個Gd-157***物在一態樣中係兩個、三個、四個或更多個Gd-157***物。該至少一個中子緩和劑係二、三、四、五、六或更多個中子緩和劑。
在一態樣中，該Ra-226輻照裝置包括：雙電子中子產生器；Ra-226輻照裝置。該Ra-226輻照裝置包括：兩個Ra-226***物，其各包括Ra-226碟及Ra-226固持器；及三個Gd-157***物，其各包括Gd-157碟及Gd-157固持器；及四個內部中子緩和劑，其中該Ra-226輻照裝置係經組構成使得所有該等組件自左至右依下列順序彼此相鄰或緊鄰排列：第一右側Gd-157***物，第一內部中子緩和劑，第一Ra-226，第二內部中子緩和劑，第二Gd-157***物，第三內部中子緩和劑，第二Ra-226***物，第四內部中子緩和劑，及第三Gd-157***物。此Ra-226輻照裝置之組態確保各個Ra-226***物夾在兩個Gd-157***物之間，以允許由Ra-226***物中之高能伽瑪反應所產生之光中子生成額外的伽瑪輻射，從而提高高能伽瑪輻射的生成且繼而提高衰變至Ac-225之Ra-225的生成。
在一態樣中，該裝置係經組構成使得所有該等組件(包括雙電子中子產生器、兩個末端中子緩和劑及Ra-226輻照裝置)自左至右依下列順序放置：第一電子中子產生器，第一末端中子緩和劑，Ra-226輻照裝置；及第二中子緩和劑，及第二電子中子產生器。
在一態樣中，該裝置進一步包含輻射屏蔽材料，其經組構成鄰近於且圍繞不鄰近於Ra-226輻照裝置之電子中子產生器之側面定位，以最小化自不緊鄰於鄰近Ra-226輻照裝置之末端中子緩和劑之表面發射的中子及伽瑪輻射。在一態樣中，輻射屏蔽材料為鉛(Pb)。
在一態樣中，Ra-226***物及Gd-157***物之各者係可與Ra-226輻照裝置之其他組件分離，且可自由地移動並能夠***至Ra-226輻照裝置中或自其中取出。
在一態樣中，該Ra-226***物進一步包括操作棒，以有利於將Ra-226***物***至Ra-226輻照裝置中，或自Ra-226輻照裝置取出Ra-226***物。
在一態樣中，Ra-226***物之各者具有一或多個氣體膨脹間隙。該一或多個氣體膨脹間隙係位在Ra-226碟的頂端或底端或兩端，或圍繞密封在Ra-226***物中之Ra-226碟。此裝置設計係要最大化可自Gd-157伽瑪源生成之Ra-225的量，並允許 Ra-226碟及於Ra-226輻照期間生成的氣體(諸如氦)膨脹，而不會導致自經密封的Ra-226碟排氣。Ra-226***物中的一或多個氣體膨脹間隙具有至少1.0 cm 3的氣體膨脹體積。此在Ra-226***物中具有氣體膨脹間隙的裝置設計係要最大化可從Gd-157伽瑪源生成之Ra-225的量，且允許Ra-226碟及在Ra-226之輻照期間生成之氣體(諸如氦(He)、氡或其他氣體)膨脹，而不會導致自經密封的Ra-226***物排氣。
在一態樣中，Gd-157***物之各者可具有一或多個膨脹間隙。該一或多個氣體膨脹間隙係位在Gd-157碟的頂端或底端或兩端，或圍繞密封在Gd-157***物中的Gd-157碟。此在Gd-157***物中具有膨脹間隙的裝置設計係要最大化可從Gd-157伽瑪源生成之Ra-225的量，並允許Gd-157碟及在Gd-157之輻照期間生成的任何可能氣體膨脹，而不會導致從經密封的Gd-157***物排氣。
在一態樣中，該裝置進一步包含監測器，以測量該裝置周圍的伽瑪輻射位準，從而監測Ra-225生成及Gd-157耗乏位準。該裝置係經組構成使得當Ra-226***物中Ra-225的生成已升至高於預定位準時，可用新鮮的Ra-226***物替換該Ra-226***物。該裝置係經組構成使得當Gd-157耗乏位準已升至高於預定位準時，可用新鮮的Gd-157***物替換該Gd-157***物。
在一態樣中，該裝置不包括電子中子產生器。中子產生器係另外提供。在一態樣中，該裝置不包括用於測量裝置周圍之伽瑪輻射位準的監測器。監測器係另外提供。
在一態樣中，該裝置可進一步包含中子屏蔽材料。輻射屏蔽材料係經組構成於鄰近於且圍繞未鄰近於Ra-226輻照裝置之電子中子產生器之側面定位，以最小化從未緊鄰於輻照標靶材料之表面發射的輻射。在一態樣中，輻射屏蔽材料為鉛(Pb)。
在一態樣中，本文揭示一種使用電子中子產生器來生成高能伽瑪輻射之設備、方法。在一態樣中，使用高能伽瑪輻射輻照Ra-226標靶材料以從Ra-226生成Ac-225。
在一態樣中，該設備至少包括：用來產生熱中子通量的電子中子產生器；及包括輻照標靶材料的總成。該包括輻照標靶材料的總成係經組構成鄰近於電子中子產生器之一端，諸如電子中子產生器的融合反應源端定位。中子通量經引導至輻照標靶材料並與該輻照標靶材料相互作用，以在該輻照標靶材料中生成中子瞬發捕獲高能伽瑪輻射。在一態樣中，輻照標靶材料為Gd-157標靶材料。該總成包括至少一個Gd-157***物，其包括密封在Gd-157***物中的Gd-157標靶材料。在一態樣中，該總成係上文所論述之Ra-226輻照裝置，且該輻照標靶材料係經組構成包括在該Ra-226輻照裝置中。
在一態樣中，該用於生成高能伽瑪輻射之設備可包括：經組構以產生熱中子通量的電子中子產生器；包括輻照標靶材料之總成；及用於屏蔽中子及/或伽瑪輻射之輻射屏蔽材料。在一態樣中，該包括輻照標靶材料之總成係經組構成鄰近且緊接於電子中子產生器之融合反應源端定位。該設備係經組構成引導中子通量至包括輻照標靶材料的總成，使得輻照標靶材料捕獲至少部分的中子通量且與其相互作用，從而生成中子瞬發捕獲高能伽瑪輻射。中子及伽瑪輻射屏蔽材料係經組構成鄰近於且圍繞未鄰近於包括輻照標靶材料之總成之電子中子產生器的側面定位，以最小化從不緊鄰於輻照標靶材料之表面發射的輻射。在一態樣中，輻射屏蔽材料可包括鉛(Pb)。在一態樣中，輻照標靶材料為Gd-157標靶材料。該總成包括至少一個Gd-157***物，其包括密封在該Gd-157***物中的Gd-157標靶材料。在一態樣中，該總成係上文所論述之Ra-226輻照裝置，且該輻照標靶材料係經組構成包括在該Ra-226輻照裝置中。
在一態樣中，該設備係經組構成將高能伽瑪輻射引導至一物體。在一態樣中，該物體包含Ra-226標靶材料。在一態樣中，該物體包含Ra-226***物，其具有密封在該Ra-226***物中的Ra-226標靶材料。在一態樣中，該物體係上文所論述之總成的一部分且該總成係上文所論述之Ra-226輻照裝置。
在一態樣中，該設備可進一步包括中子緩和材料。在一態樣中，該中子緩和材料係經組構成定位於該電子中子產生器之融合反應源端與該總成之間。在一態樣中，該中子緩和材料可包括或為石墨、水或重水。
在一態樣中，控制中子緩和材料之量及幾何性質，以最佳化輻照標靶材料(Gd-157標靶材料)中之熱中子通量暴露。
在一態樣中，該輻照標靶材料可包括中子捕獲材料，諸如釓-157(Gd-157)材料，或發射瞬發捕獲伽瑪輻射之具有極高熱中子捕獲橫截面的一些其他材料。在一態樣中，該Gd-157材料可包括經富集至具有約87%之Gd-157、至少約50%、至少約87%或介於約87 %與100%間之Gd-157的氧化釓(Gd 2O 3)。該Gd-157材料捕獲電子中子產生器所產生的中子並與其相互作用，以生成高能伽瑪輻射。
在一態樣中，控制Gd-157材料的質量及幾何性質以最佳化由該物體接收的伽瑪劑量速率及能量。
在一態樣中，該設備不包括電子中子產生器，且該電子中子產生器係與該裝置分開提供。
在一態樣中，提供一種用於生成高能伽瑪輻射之方法。該方法可包括一或多個以下步驟：提供電子中子產生器；藉由該電子中子產生器產生中子通量；將該中子通量引導至輻照標靶材料；及通過該中子通量與該輻照標靶材料之間的相互作用在該輻照標靶材料中生成中子瞬發捕獲伽瑪輻射。在一態樣中，該方法進一步包含將該伽瑪輻射引導至一物體。在一態樣中，該輻照標靶材料係經組構成定位在鄰近於該電子中子產生器的一端，以及該電子中子產生器的末端與該物體之間。
在一態樣中，該方法可進一步包括使用經組構成鄰近於且圍繞不鄰近於該輻照標靶材料之該電子中子產生器之側面定位的輻射屏蔽材料，以最小化從未緊鄰於該輻照標靶材料之表面發射的輻射。
在一態樣中，該方法可進一步包括在最接近於該輻照標靶材料之該電子中子產生器的末端與該輻照標靶材料之間添加中子緩和材料。
在一態樣中，本文揭示一種使用以上產生的高能伽瑪輻射從Ra-226生成Ac-225的裝置、系統及方法。
在一態樣中，該使用高能伽瑪輻射從Ra-226生成Ac-225的方法可包括一或多個以下步驟：提供電子中子產生器；藉由該電子中子產生器產生中子通量；將該中子通量引導至輻照標靶材料；通過該中子通量與該輻照標靶材料之間的相互作用在該輻照標靶材料中生成中子瞬發捕獲伽瑪輻射；將該伽瑪輻射引導至待經輻照之Ra-226標靶材料；輻照該Ra-226標靶材料以於Ra-226***物中自Ra-226生成Ra-225。在一態樣中，該輻照標靶材料係經組構成定位在鄰近於該電子中子產生器的一端，且介於該電子中子產生器的末端與該Ra-226標靶材料之間。
在一態樣中，該方法可進一步包括控制該輻照標靶材料的質量及幾何性質，以最佳化經輻照之Ra-226標靶材料所接受的伽瑪劑量速率及強度。
在一態樣中，該輻照標靶材料係經組構成包括且密封在Gd-157***物中，及該Ra-226標靶材料係經組構成包括且密封在Ra-226***物中。
在一態樣中，該方法進一步包含自伽瑪輻射之輻照移除Ra-226***物；及允許Ra-226中之Ra-225衰變生成Ac-225。
在一態樣中，該方法可進一步包括測量圍繞Gd-157***物及Ra-226***物之伽瑪輻射位準；確定測得的伽瑪輻射位準低於預定位準；自伽瑪輻射移除Ra-226***物；用新鮮的Ra-226***物替換該Ra-226***物；及用新鮮的Gd-157***物替換該Gd-157***物。
在一態樣中，該方法可進一步包括使用經組構成鄰近於且圍繞不鄰近於該輻照標靶材料之該電子中子產生器之側面定位的輻射屏蔽材料，以最小化從未緊鄰於該輻照標靶材料之表面發射的輻射。
在一態樣中，該方法可進一步包括在最接近於該輻照標靶材料之該電子中子產生器的末端與該輻照標靶材料之間添加中子緩和材料。
在一態樣中，該方法可進一步包括控制該中子緩和材料之量及幾何性質，以最佳化該輻照標靶材料中之中子通量暴露。
在一態樣中，該輻照標靶材料具有大約257000邦(b)之量的熱中子捕獲橫截面。
在一態樣中，該Ra-226標靶材料所接收之伽瑪輻射的劑量速率不小於約625 R/秒或2.25x10 6R/小時。
在本揭示的一態樣中，本文提供一種使用商業核反應器自Ra-226生成Ac-225的系統、裝置及方法。該系統包含輻照標靶總成。該輻照標靶總成包含：Ra-226標靶***及提取裝置；包括輻照標靶材料及輻照標靶固持器之輻照標靶圍堵結構；及具有封閉端彈鼻部之管徑通規外鞘，其中該管徑通規外鞘封閉除頂端外之Ra-226標靶***及提取裝置及該輻照標靶圍堵結構。
在一態樣中，該輻照標靶圍堵結構為Gd-157圍堵結構。該輻照標靶材料包括Gd-157標靶材料。該輻照標靶固持器係Gd-157固持器。
在一態樣中，該Ra-226標靶***及提取裝置包含：含有Ra-226之Ra-226標靶材料；封閉及密封該Ra-226標靶材料之Ra-226固持器；及連接至該Ra-226固持器之操作把手。該操作把手有助於將該Ra-226標靶材料***至該Gd-157圍堵結構中，以及從該Gd-157圍堵結構中提取該Ra-226標靶材料。該Ra-226固持器封閉且隔絕密封該Ra-226標靶材料。中心棒係沿著該Ra-226標靶***及提取裝置的中心軸。該Ra-226標靶***及提取裝置進一步包含在該Ra-226標靶***及提取裝置之頂端處的氣體膨脹間隙。該等氣體膨脹間隙可具有至少1.0 cm 3的氣體膨脹體積。此於Ra-226標靶***及提取裝置中具有氣體膨脹間隙的裝置設計係要最大化可從Gd-157伽瑪源生成之Ra-225的量，並允許Ra-226及在Ra-226之輻照期間生成的氣體(諸如氦(He)、氡或其他氣體)膨脹，而不會導致自經密封的Ra-226標靶***及提取裝置排氣。
在一態樣中，該Ra-226標靶材料係固體，或實壓在該Ra-226固持器內的粉末。該Gd-157材料係呈固體形式，或係壓實於該Gd-157固持器內的粉末。
在一態樣中，該輻照標靶總成係呈圓柱體形狀。該Ra-226標靶***及提取裝置係呈圓柱體形狀。該Gd-157圍堵結構係呈與該Ra-226標靶***及提取裝置同心的中空圓柱體形狀。該管徑通規外鞘係呈中空圓柱體形狀，其具有封閉且密封除頂端外之Ra-226標靶***及提取裝置及Gd-157圍堵結構的封閉端彈鼻部，如圖6A所示。該管徑通規外鞘與該Ra-226標靶***及提取裝置及該Gd-157圍堵結構同心。在一態樣中，該管徑通規外鞘係由諸如SS-315不銹鋼、合金-690或鋯合金的材料製成。該Ra-226固持器534、該操作把手524及該Gd-157固持器各自由諸如SS-315不銹鋼、合金-690或鋯合金的材料製成。
在一態樣中，該Gd-157圍堵結構、該Ra-226標靶***及提取裝置、及該管徑通規鞘可彼此分離，其允許將該Ra-226標靶***及提取裝置***至該管徑通規中及自其中取出，並安裝新的Ra-226標靶***及提取裝置。當耗乏位準增加超過期望位準時，亦可更換該Gd-157圍堵結構。該輻照標靶總成、該標靶***及提取裝置及Gd-157圍堵結構的長度、直徑及其他尺寸係基於在該Ra-226標靶材料之可用橫截面區域內待經輻照之Ra-226標靶材料的質量來確定。
在一態樣中，該系統可進一步包含：商業核反應器，諸如壓水式反應器(PWR)；及於許多壓水式反應器(PWR)設計中常見的可移動式核心內偵測器系統(MIDS)，如由Heibel等人 (美國專利第10,755,829號(‘829專利))所揭示，該案全文以引用的方式併入本文。
在一態樣中，該輻照標靶總成可呈圓柱體形狀。管徑通規的外徑係由如‘829專利中所揭示之許多壓水式反應器(PWR)設計中常見之可移動式核心內偵測器系統(MIDS)所使用之***腔室的最大外徑來確定。可調整該Ra-226標靶材料的長度，以達成期望的標靶質量含量從而最大化Ac-225生成。
在一態樣中，該系統進一步包含監測器，以測量在該輻照標靶總成附近之中子通量及/或伽瑪輻射位準，從而允許確定Ra-225生成位準及Gd-157標靶材料耗乏位準。可使用所測量資料來與預定位準相比，確定是否要更換Ra-226標靶***及提取裝置及/或Gd-157圍堵結構。
在一態樣中，提供一種使用商業核反應器及以上論述之系統自Ra-226生成Ac-225的方法。該方法包括：產生中子通量；將該中子通量引導至包括輻照標靶材料及輻照標靶固持器的輻照標靶圍堵結構；通過該中子通量與該輻照標靶材料之間的相互作用在該輻照標靶材料中生成中子瞬發捕獲伽瑪輻射；將該伽瑪輻射引導至待經輻照之Ra-226標靶材料；輻照該Ra-226標靶材料以於該Ra-226標靶材料中自Ra-226生成Ra-225。
在一態樣中，該方法進一步包含自伽瑪輻射移除該Ra-226標靶材料且允許該經輻照之Ra-226標靶材料中之Ra-225衰變生成Ac-225。
在一態樣中，該輻照標靶圍堵結構及該Ra-226標靶材料包括於如以上所論述的該輻照標靶總成中。
在一態樣中，該方法進一步包含提供具有反應器核心之核反應器，諸如壓水式反應器(PWR)或沸水反應器(BWR)，該核反應器具有將該輻照標靶總成遞送至該核反應器之反應器核心的手段。在一態樣中，中子通量係由核反應器產生。
在一態樣中，該方法進一步包含測量圍繞該輻照標靶總成之伽瑪輻射位準，以確定Gd-157耗乏位準；確定該Gd-157耗乏位準高於預定位準；及更換該Gd-157圍堵結構；計算該Ra-225生成量；確定該Ra-225之生成量高於預定量；移除該經輻照之Ra-226***及提取裝置；用新鮮的Ra-226***及提取裝置替換；允許該經輻照之Ra-226***及提取裝置中之Ra-225衰變生成Ac-225。
在一態樣中，該方法可進一步包括控制該Gd-157標靶材料之質量及幾何性質，以最佳化該經輻照之Ra-226標靶材料所接收之伽瑪劑量速率及強度。
在一態樣中，該方法可進一步包括在該Ra-226***及提取裝置與該Gd-157圍堵結構之間添加中子緩和材料。
在一態樣中，該方法可進一步包括控制該中子緩和材料之量及幾何性質，以最佳化該輻照標靶材料中之中子通量暴露。
本揭示之其他態樣提供於以下條項。
條項1.    一種用於自Ra-226生成Ac-225之裝置，該裝置包含：電子中子產生器，其用以自該電子中子產生器之發射端產生熱中子通量；輻照標靶***物，其包含回應於暴露至由該電子中子產生器所產生之該熱中子通量而產生伽瑪輻射的輻照標靶材料，該輻照標靶***物定位在接近該電子中子產生器的該發射端；及Ra-226***物，其包含回應於暴露至由該輻照標靶材料所産生之該伽瑪輻射而生成Ra-225的Ra-226標靶材料。
條項2.    如條項1之裝置，其進一步包含末端中子緩和劑，該末端中子緩和劑包含中子緩和材料以調節該輻照標靶材料之暴露至該熱中子通量，該末端中子緩和劑定位於該輻照標靶***物與該電子中子產生器之該發射端之間。
條項3.    如條項1至2中任一項之裝置，其中該輻照標靶材料包含釓-157(Gd-157)材料，且其中該輻照標靶***物為Gd-157***物。
條項4.    如條項1至3中任一項之裝置，其中該Gd-157材料包括經富集至包含至少約80 wt.%至100 wt.%之Gd-157的氧化釓(Gd 2O 3)。
條項5.    如條項1至4中任一項之裝置，其中該Gd 2O 3經富集至包含約87 wt.%之Gd-157。
條項6.    如條項1至5中任一項之裝置，其中該輻照標靶材料係經組構成向該Ra-226***物遞送最佳化的伽瑪劑量速率及強度。
條項7.    如條項1至6中任一項之裝置，其中該電子中子產生器係第一電子中子產生器，其中該末端中子緩和劑係第一末端中子緩和劑，其中該Gd-157***物係第一Gd-157***物，且其中Ra-226***物係第一Ra-226***物，該裝置進一步包含：第二電子中子產生器；第二末端中子緩和劑，其包含該中子緩和材料；第二Gd-157***物及第三Gd-157***物，其各自包含該Gd-157材料；第二Ra-226***物，其包含該Ra-226標靶材料；及第一、第二、第三、及第四內部中子緩和劑，其各自包含該中子緩和材料；其中該第一末端中子緩和劑鄰近於該電子中子產生器，該第一Gd-157***物鄰近於該末端中子緩和劑，該第一內部中子緩和劑鄰近於該第一Gd-157***物，該第一Ra-226***物鄰近於該第一內部中子緩和劑；該第二內部中子緩和劑鄰近於該第一Ra-226***物，該第二Gd-157***物鄰近於該第二內部中子緩和劑；該第三內部中子緩和劑鄰近於該第二Gd-157***物，該第二Ra-226***物鄰近於該第三內部中子緩和劑，該第四內部中子緩和劑鄰近於該第二Ra-226***物，該第三Gd-157***物鄰近於該第四內部中子緩和劑，該第二末端中子緩和劑鄰近於該第三Gd-157***物，及該第二電子中子產生器鄰近於該第二末端中子緩和劑。
條項8.    如條項1至7中任一項之裝置，其中該第一、該第二、及該第三Gd-157***物中之各者及該第一及該第二Ra-226***物中之各者係可移除地***至該裝置中。
條項9.    如條項1至8中任一項之裝置，其進一步包含經組構以測量伽瑪輻射之位準來確定該Gd-157材料之耗乏位準或該Ra-225之生成量中之至少一者的監測器。
條項10. 一種用於自Ra-226生成Ac-225之方法，該方法包含：使用電子中子產生器產生中子通量；藉由將輻照標靶材料暴露於該中子通量來生成伽瑪輻射；及藉由用該伽瑪輻射輻照包含Ra-226標靶材料的Ra-226***物來生成Ra-225。
條項11. 如條項10之方法，其進一步包含使用至少部分地圍繞該電子中子產生器的輻射屏蔽材料來屏蔽該中子通量。
條項12. 如條項10至11中任一項之方法，其進一步包括使用位於該電子中子產生器與該輻照標靶材料之間的中子緩和材料來調節該中子通量。
條項13. 如條項10至12中任一項之方法，其進一步包含使用經組構成測量伽瑪輻射之位準的監測器來監測該輻照標靶材料之耗乏位準或Ac-225生成量之至少一者。
條項14. 一種用於自Ra-226生成Ac-225之系統，該系統包含：核反應器，其包含反應器核心；及可***至該反應器核心中之輻照標靶總成，該輻照標靶總成包含：Ra-226標靶***及提取裝置，其包含：包含Ra-226之Ra-226材料；及         Ra-226固持器，其封閉及密封該Ra-226材料；輻照標靶圍堵結構，其包含：輻照標靶材料；及輻照標靶固持器，其封閉及密封該輻照標靶材料，其中該輻照標靶圍堵結構至少部分地圍繞該Ra-226標靶***及提取裝置；及管徑通規外鞘，其包含封閉端， 其中該管徑通規外鞘至少部分地圍繞該輻照標靶圍堵結構。
條項15. 如條項14之系統，其中該輻照標靶材料包含Gd-157材料。
條項16. 如條項14至15中任一項之系統，其中該輻照標靶總成進一步包含至少一個氣體膨脹間隙。
條項17. 如條項14至16中任一項之系統，其中該Ra-226材料及該輻照標靶材料係呈粉末形式。
條項18. 如條項14至17中任一項之系統，其中該Ra-226標靶***及提取裝置係呈圓柱形狀，其中該輻照標靶圍堵結構係呈圓柱形狀且與該Ra-226標靶***及提取裝置同心，且其中該管徑通規外鞘係呈圓柱形狀且包含封閉該Ra-226標靶***及提取裝置及該輻照標靶圍堵結構的封閉端。
條項19. 如條項14至18中任一項之系統，其進一步包含一或多個監測器，其經組構以測量接近於該輻照標靶總成之伽瑪輻射位準來確定Ra-225生成量或輻照標靶材料耗乏位準之至少一者。
條項20. 如條項14至19中任一項之系統，其中該Ra-226標靶***及提取裝置及該輻照標靶圍堵結構各自係可移除地***至該輻照標靶總成中。
條項21. 一種用於自Ra-226生成Ac-225之方法，該方法包含：將輻照標靶總成***至核反應器之核心内，該輻照標靶總成包含Ra-226材料及輻照標靶材料；在該核反應器之該核心内產生中子通量；藉由將輻照標靶材料暴露至該中子通量而生成伽瑪輻射；及藉由用該伽瑪輻射輻照該Ra-226來生成Ra-225。
條項22. 如條項21之方法，其進一步包括：藉由監測接近於該輻照標靶總成之伽瑪輻射之位準來確定Ra-225生成量或輻照標靶材料耗乏位準之至少一者。
條項23. 如條項21至22中任一項之方法，其進一步包含：確定該輻照標靶材料耗乏位準滿足預定臨限值；及經由自該輻照標靶總成移除該輻照標靶材料並將新的輻照標靶材料***至該輻照標靶總成中來替換該輻照標靶。
條項24. 如條項21至23中任一項之方法，其進一步包括：確定該Ra-225生成量滿足預定臨限值；自該輻照標靶總成移除該Ra-226標靶材料；及將新的Ra-226標靶材料***至該輻照標靶總成中。
條項25. 如條項21至24中任一項之方法，其中該輻照標靶材料包含Gd-157。
本文中所提及及/或列於任何申請資料表(Application Data Sheet)中的所有專利、專利申請案、公開案或其他揭示材料皆特此以全文引用之方式併入，如同每一個別參考文獻分別以引用方式明確地併入一般。據稱以引用之方式併入本文中之所有參考文獻及其任何材料或其部分僅在併入之材料不與本揭示中所闡述之現有定義、陳述或其他揭示材料矛盾之程度上併入本文中。因而且在必要程度上，如本文中所闡述之揭示內容取代以引用方式併入本文中之任何矛盾的材料且以本申請案中明確闡述之揭示內容為準。
已參考各種例示性及說明性態樣描述本揭示。本文中所描述之態樣應理解為提供本揭示內容之各種態樣之不同細節的說明性特徵；且因此，除非另外指定，否則應理解，在可能之情況下，所揭示態樣之一或多個特徵、元件、組件、組份、成份、結構、模組及/或態樣可與或相對於所揭示態樣之一或多個其他特徵、元件、組件、組份、成份、結構、模組及/或態樣組合、分開、互換及/或重新配置，而不脫離本揭示內容之範圍。因此，一般熟悉本技藝者將認識到，可在不脫離本揭示範圍之情況下進行例示性態樣中之任一者的各種替代、修改或組合。另外，熟悉本技藝者將認識到或能夠在審閱本說明書後僅使用常規實驗確定本文中所描述之本揭示之各種態樣的許多等效物。因此，本揭示不受各種態樣之描述限制，而是受申請專利範圍限制。
熟悉本技藝者將認識到，一般而言，本文中且尤其在所附申請專利範圍中(例如，所附申請專利範圍之主體)所使用之術語一般意欲作為「開放式(open)」術語(例如，術語「包括(including)」應解譯為「包括但不限於」，術語「具有(having)」應解譯為「至少具有」，術語「包括(includes)」應解譯為「包括但不限於」等)。熟悉本技藝者應進一步理解，若期望特定數目之所引入申請專利範圍敍述，則此意圖將明確敍述於申請專利範圍中，且在無此敍述之情況下不存在此意圖。舉例而言，作為對理解之輔助，以下隨附申請專利範圍可含有介紹性片語「至少一個」及「一或多個」之使用以引入申請專利範圍陳述。然而，此類片語之使用不應視為暗示由不定冠詞「一(a)」或「一個(an)」對申請專利範圍敍述之引介將含有此類所引介申請專利範圍敍述之任何特定申請專利範圍限制於僅含有一個此類敍述的申請專利範圍，即使當同一申請專利範圍包括引介片語「一或多個」或「至少一個」及諸如「一(a)」或「一個(an)」之不定冠詞時(例如，「一(a)」及/或「一個(an)」應通常解譯為意謂「至少一個」或「一或多個」)；此情況同樣適用於用以引介申請專利範圍敍述之定冠詞的使用。
此外，即使明確地敍述特定數目之所引介申請專利範圍敍述，但熟悉本技藝者將認識到，此類敍述通常應解譯為意謂至少所敍述之數目(例如，不具有其他修飾語的無修飾敍述「兩個敍述」通常意謂至少兩個敍述或兩個或更多個敍述)。此外，在使用類似於「A、B及C中之至少一者等」之公約的彼等情況下，一般此類構造意欲為熟悉本技藝者應瞭解公約之意義(例如，「具有A、B及C中之至少一者的系統」將包括但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起等的系統)。在使用類似於「A、B或C中之至少一者等」之公約的彼等情況下，一般此類構造意欲為熟悉本技藝者應瞭解公約之意義(例如，「具有A、B或C中之至少一者的系統」將包括但不限於具有僅A、僅B、僅C、A及B一起、A及C一起、B及C一起及/或A、B及C一起等的系統)。熟悉本技藝者將進一步理解，除非上下文另外規定，否則無論在描述內容、申請專利範圍或圖式中，通常呈現兩個或多於兩個替代性術語之分離性字組及/或片語應理解為涵蓋包括該等術語中之一者、該等術語中之任一者或兩種術語之可能性。舉例而言，片語「A或B」應通常理解為包括「A」或「B」或「A及B」之可能性。
關於所附申請專利範圍，熟習本技藝者應瞭解，其中所列舉之操作通常可以任何次序執行。此外，雖然請求項陳述係以順序呈現，但應理解，可以所描述者以外的其他次序來執行各種操作，或可同時執行各種操作。除非上下文另外規定，否則此類替代排序之實例可包括重疊、交錯、中斷、重新排序、遞增、準備、補充、同時、反向或其他變異排序。此外，除非上下文另外規定，否則如「回應於」、「與…相關」之術語或其他過去時態形容詞通常並不意欲排除此類變型。
值得注意，對「一個態樣」、「一態樣」、「一範例」、「一個範例」及類似者之任何參考意謂結合該態樣所描述之特定特徵、結構或特性包括於至少一個態樣中。因此，片語「在一個態樣中」、「在一態樣中」、「在一範例中」及「在一個範例中」貫穿本說明書在各處之出現未必皆參考同一態樣。此外，在一或多個態樣中可以任何適當方式組合特定特徵、結構或特性。
如本文中所使用，除非上下文另外清楚地規定，否則單數形式「一(a)」、「一個(an)」及「該(the)」包括複數個參考物。
除非另外明確地陳述，否則本文中所使用之方向性片語，諸如但不限於頂部、底部、左、右、下部、上部、前部、背部及其變化形式，應關於隨附圖式中所展示之元件之定向且不對申請專利範圍造成限制。
除非另有特別指定，否則本揭示中所使用之術語「約」或「大約」意指一特定值憑藉熟悉本技藝者所確定之可接受誤差，該誤差部分地取決於數值的測量或確定方式。在某些態樣中，術語「約」或「大約」意指在1、2、3或4個標準偏差內。在某些態樣中，術語「約」或「大約」意指在一給定值或範圍的50%、200%、105%、100%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%或0.05%內。
在本說明書中，除非另有指示，否則所有數值參數應理解為在所有情況下均通過術語「約」作為開頭和修飾，其中數值參數具有用於確定參數數值之基礎測量技術的固有可變性特徵。最起碼而言，且不試圖將均等論之應用限制於申請專利範圍之範疇，本文中所描述之每一數值參數應至少根據所列舉有效數字的數目且通過應用普通四捨五入技術來詮釋。
本文中所列舉之任何數值範圍包括在列舉範圍內所涵蓋之全部子範圍。舉例而言，範圍「1至100」包括介於(且包括)所列舉最小值1及所列舉最大值100之間(亦即，具有等於或大於1之最小值及等於或小於100之最大值)的所有子範圍。此外，本文中所列舉之全部範圍包括所列舉範圍之端點。舉例而言，範圍「1至100」包括端點1及100。本說明書中所列舉之任何最大數值限制旨在包括其中所涵蓋之全部較低數值限制，且本說明書中所列舉之任何最小數值限制旨在包括其中所涵蓋之全部較高數值限制。因此，申請人保留修改本說明書(包括申請專利範圍)之權利，以明確地列舉涵蓋在明確列舉範圍內之任何子範圍。本說明書本質上描述所有此類範圍。
術語「包含(comprise)」 (及包含之任何形式，諸如「包含(comprises)」及「包含(comprising)」)、「具有(have)」 (及具有之任何形式，諸如「具有(has)」及「具有(having)」)、「包括(include)」 (及包括之任何形式，諸如「包括(includes)」及「包括(including)」)以及「含有(contain)」 (及含有之任何形式，諸如「含有(contains)」及「含有(containing)」)為開放式連綴動詞。因此，一種「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個元件之系統具有彼等一或多個元件，但不限於僅擁有彼等一或多個元件。同樣地，「包含」、「具有」、「包括」或「含有」一或多個特徵之系統、裝置或設備之元件具有彼等一或多個特徵，但不限於僅擁有彼等一或多個特徵。
在描述本申請案之態樣及具體例中，為了清楚起見，使用特定術語。然而，本揭示並不意欲受限於經如此選定的特定術語。不應將本說明書中之內容視為限制本揭示之範圍。
所呈現之所有實例均為代表性與非限制性的。如熟悉本技藝者根據以上教示所當理解，上述態樣及具體例可經修改或改變，而不脫離本揭示。因此，應理解，在申請專利範圍及其等效物之範疇中，本揭示可以不同於明確描述者的方式實施。
不經進一步闡述，咸信熟習本技藝者可使用前述描述將所主張之揭示發揮至其最大程度。本文所揭示之實例、態樣及具體例應僅被解釋為例示性而不以任何方式限制本揭示之範疇。熟悉本技藝者將顯而易見，可對上述態樣及具體例之細節進行各種改變及修飾而不脫離所論述之基本原理。換言之，上文描述中具體揭示之態樣及具體例的各種修改及改良係在所附申請專利範圍之範疇內。舉例而言，可考慮所描述之各種態樣及具體例之特徵的任何合適組合。
10:可伸縮套管 12:可移動式偵測器 14:反應器核心 16:反應器容器 18:混凝土屏蔽區域 20:套管密封台 22:導管 24:驅動單元 26:限制開關總成 28:5路徑旋轉轉移裝置 30:10路徑旋轉轉移裝置 32:隔離閥 36:驅動器纜線總成 38:標靶固持器元件 40:驅動纜線 42:信號引線 43:標靶材料固持器 44:自供電偵測器元件 45:蓋 46:環夾 47:極薄金屬網狀物 48:球卡環配置；球或公部分 50:球卡環配置；卡環部分 52:連接器插腳 100:裝置 102:中子產生器 104:中子捕獲儲集器 105:伽瑪輻射 106:屏蔽件 107:中子通量場 108:中子緩和劑 110:標靶 400:系統 402:電子中子產生器 404:中子緩和劑 406:Gd-157碟 408:Ra-226碟 410:Ra-226固持器 412:操作棒 414:Ra-226***物 416:氣體膨脹間隙 418:氣體膨脹間隙 420:輻照標靶***物 430:Ra-226輻照裝置 500:輻照標靶總成 506:輻照標靶材料 508:Ra-226標靶材料 518:氣體膨脹間隙 522:輻照標靶物固持器 524:操作把手 526:中心棒 528:第一壁 530:管徑通規外鞘 532:第二壁 534:Ra-226固持器 536:第三壁 540:Ra-226標靶***及提取裝置 550:輻照標靶圍堵結構
本文中所描述之態樣的各種特徵在所附申請專利範圍中細緻闡述。然而，可如下根據結合隨附圖式進行之以下實施方式來理解關於操作之組織及方法連同其優點的各種態樣：
圖1繪示根據本揭示之一態樣之電子中子產生器驅動之伽瑪輻射產生器的橫截面示意圖。
圖2繪示根據本揭示之一態樣之可移動式核心內偵測系統之示意圖。
圖3繪示根據本揭示之一態樣之同位素生成纜線總成驅動纜線總成的示意圖。
圖4繪示根據本揭示之一態樣之標靶固持器元件及快速分離之母部的平面圖，該母部連接標靶固持器元件纜線總成至圖3中顯示的驅動纜線總成。
圖5A繪示根據本揭示之一態樣之用於自Ra-226生成Ac-225之系統之橫截面圖之示意圖。
圖5B繪示根據本揭示之一態樣，用於圖5A之系統中之具有Ra-226輻照標靶之Ra-226輻照裝置之細部橫截面圖之示意圖。
圖5C繪示根據本揭示之一態樣，用於圖5A之系統中之可移除Ra-226***物之細部橫截面圖之示意圖。
圖5D繪示根據本揭示之一態樣，沿圖5C之Ra-226輻照***物之線A-A之截面圖之示意圖。
圖6A繪示根據本揭示之一態樣，可***至核反應器之反應器核心内的輻照標靶總成之橫截面圖的示意圖。
圖6B繪示根據本揭示之一態樣，沿圖6A所示之輻照標靶總成之線B-B之截面圖的示意圖。
本文中所陳述之範例以一種形式說明本揭示之各種態樣，且此類範例不應被解釋為以任何方式限制本揭示之範疇。
100:裝置
102:中子產生器
104:中子捕獲儲集器
105:伽瑪輻射
106:屏蔽件
107:中子通量場
108:中子緩和劑
110:標靶

Claims (25)

  1. 一種用於自鐳-226(Ra-226)生成錒-225(Ac-225)之裝置，該裝置包括：  電子中子產生器，其用以自該電子中子產生器之發射端產生熱中子通量； 輻照標靶***物，其包含回應於暴露至由該電子中子產生器所產生之該熱中子通量而產生伽瑪輻射的輻照標靶材料，該輻照標靶***物定位在接近於該電子中子產生器的該發射端；及 Ra-226***物，其包含回應於暴露至由該輻照標靶材料所産生之該伽瑪輻射而生成Ra-225的Ra-226標靶材料。
  2. 如請求項1之裝置，其進一步包含末端中子緩和劑，該末端中子緩和劑包含中子緩和材料以調節該輻照標靶材料之暴露至該熱中子通量，該末端中子緩和劑定位於該輻照標靶***物與該電子中子產生器之該發射端之間。
  3. 如請求項2之裝置，其中該輻照標靶材料包含釓-157(Gd-157)材料，且其中該輻照標靶***物為Gd-157***物。
  4. 如請求項3之裝置，其中該Gd-157材料包括經富集至包含至少約80 wt.%至100 wt.%之Gd-157的氧化釓(Gd 2O 3)。
  5. 如請求項4之裝置，其中該Gd 2O 3經富集至包含約87 wt.%之Gd-157。
  6. 如請求項1之裝置，其中該輻照標靶材料係經組構成向該Ra-226***物遞送最佳化的伽瑪劑量速率及強度。
  7. 如請求項3之裝置，其中該電子中子產生器係第一電子中子產生器，其中該末端中子緩和劑係第一末端中子緩和劑，其中該Gd-157***物係第一Gd-157***物，且其中Ra-226***物係第一Ra-226***物，該裝置進一步包含： 第二電子中子產生器； 第二末端中子緩和劑，其包含該中子緩和材料； 第二Gd-157***物及第三Gd-157***物，其各自包含該Gd-157材料； 第二Ra-226***物，其包含該Ra-226標靶材料；及 第一、第二、第三、及第四內部中子緩和劑，其各自包含該中子緩和材料； 其中該第一末端中子緩和劑鄰近於該電子中子產生器，該第一Gd-157***物鄰近於該末端中子緩和劑，該第一內部中子緩和劑鄰近於該第一Gd-157***物，該第一Ra-226***物鄰近於該第一內部中子緩和劑；該第二內部中子緩和劑鄰近於該第一Ra-226***物，該第二Gd-157***物鄰近於該第二內部中子緩和劑；該第三內部中子緩和劑鄰近於該第二Gd-157***物，該第二Ra-226***物鄰近於該第三內部中子緩和劑，該第四內部中子緩和劑鄰近於該第二Ra-226***物，該第三Gd-157***物鄰近於該第四內部中子緩和劑，該第二末端中子緩和劑鄰近於該第三Gd-157***物，及該第二電子中子產生器鄰近於該第二末端中子緩和劑。
  8. 如請求項7之裝置，其中該第一、該第二、及該第三Gd-157***物中之各者及該第一及該第二Ra-226***物中之各者係可移除地***至該裝置中。
  9. 如請求項1之裝置，其進一步包含經組構以測量伽瑪輻射之位準來確定該Gd-157材料之耗乏位準或該Ra-225之生成量中之至少一者的監測器。
  10. 一種用於自Ra-226生成Ac-225之方法，該方法包含： 使用電子中子產生器來產生中子通量； 藉由將輻照標靶材料暴露於該中子通量來生成伽瑪輻射；及 藉由用該伽瑪輻射輻照包含Ra-226標靶材料的Ra-226***物來生成Ra-225。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包含使用至少部分地圍繞該電子中子產生器的輻射屏蔽材料來屏蔽該中子通量。
  12. 如請求項10之方法，其進一步包括使用位於該電子中子產生器與該輻照標靶材料之間的中子緩和材料來調節該中子通量。
  13. 如請求項10之方法，其進一步包含使用經組構成測量伽瑪輻射之位準的監測器來監測該輻照標靶材料之耗乏位準或Ac-225生成量之至少一者。
  14. 一種用於自Ra-226生成Ac-225的系統，該系統包括： 核反應器，其包含反應器核心；及 可***至該反應器核心中之輻照標靶總成，該輻照標靶總成包含： Ra-226標靶***及提取裝置，其包含： 包含Ra-226之Ra-226材料；及 Ra-226固持器，其封閉及密封該Ra-226材料； 輻照標靶圍堵結構，其包含： 輻照標靶材料；及 輻照標靶固持器，其封閉及密封該輻照標靶材料，其中該輻照標靶圍堵結構至少部分地圍繞該Ra-226標靶***及提取裝置；及 管徑通規外鞘，其包含封閉端，其中該管徑通規外鞘至少部分地圍繞該輻照標靶圍堵結構。
  15. 如請求項14之系統，其中該輻照標靶材料包含Gd-157材料。
  16. 如請求項14之系統，其中該輻照標靶總成進一步包含至少一個氣體膨脹間隙。
  17. 如請求項15之系統，其中該Ra-226材料及該輻照標靶材料係呈粉末形式。
  18. 如請求項14之系統，其中該Ra-226標靶***及提取裝置係呈圓柱形狀，其中該輻照標靶圍堵結構係呈圓柱形狀且與該Ra-226標靶***及提取裝置同心，且其中該管徑通規外鞘係呈圓柱形狀且包含封閉該Ra-226標靶***及提取裝置及該輻照標靶圍堵結構的封閉端。
  19. 如請求項15之系統，其進一步包含一或多個監測器，該等監測器經組構以測量接近於該輻照標靶總成之伽瑪輻射位準來確定Ra-225生成量或輻照標靶材料耗乏位準之至少一者。
  20. 如請求項15之系統，其中該Ra-226標靶***及提取裝置及該輻照標靶圍堵結構各自係可移除地***至該輻照標靶總成中。
  21. 一種用於自Ra-226生成Ac-225之方法，該方法包含： 將輻照標靶總成***至核反應器之核心中，該輻照標靶總成包含Ra-226材料及輻照標靶材料； 在該核反應器之該核心中產生中子通量； 藉由將該輻照標靶材料暴露至該中子通量而生成伽瑪輻射；及 藉由用該伽瑪輻射輻照該Ra-226材料來生成Ra-225。
  22. 如請求項21之方法，其進一步包含： 藉由監測接近於該輻照標靶總成之伽瑪輻射之位準來確定Ra-225生成量或輻照標靶材料耗乏位準之至少一者。
  23. 如請求項22之方法，其進一步包含： 確定該輻照標靶材料耗乏位準滿足預定臨限值；及 經由自該輻照標靶總成移除該輻照標靶材料並將新的輻照標靶材料***至該輻照標靶總成中來替換該輻照標靶。
  24. 如請求項22之方法，其進一步包含： 確定該Ra-225生成量滿足預定臨限值； 自該輻照標靶總成移除該Ra-226標靶材料；及 將新的Ra-226標靶材料***至該輻照標靶總成中。
  25. 如請求項21之方法，其中該輻照標靶材料包含Gd-157。
TW111142792A 2021-11-10 2022-11-09 使用伽瑪輻射生成ａｃ—２２５ TW202333804A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163263854P 2021-11-10 2021-11-10
US63/263,854 2021-11-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202333804A true TW202333804A (zh) 2023-09-01

Family

ID=84541540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111142792A TW202333804A (zh) 2021-11-10 2022-11-09 使用伽瑪輻射生成ａｃ—２２５

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR20240097925A (zh)
CA (1) CA3237755A1 (zh)
TW (1) TW202333804A (zh)
WO (1) WO2023086762A2 (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU88637A1 (de) * 1995-07-03 1997-01-03 Euratom Verfahren zur Erzeugung von Actinium-225 und Wismut-213 durch Bestrahlung von Radium-226 mit hochenergetischen Gammaquanten
US8737570B2 (en) * 2008-10-29 2014-05-27 The Regents Of The University Of California Gamma ray generator
US20140226774A1 (en) * 2013-01-10 2014-08-14 Thorenco Medical Isotopes Llc Production of actinium-227 and thorium-228 from radium-226 to supply alpha-emitting isotopes radium-223, thorium-227, radium-224, bismuth-212
US10755829B2 (en) 2016-07-14 2020-08-25 Westinghouse Electric Company Llc Irradiation target handling device for moving a target into a nuclear reactor
US20220199276A1 (en) * 2019-04-08 2022-06-23 The Regents Of The University Of California Systems and methods for producing actinium-225
CN115552548A (zh) * 2019-06-21 2022-12-30 核研究和咨询集团 由镭-226生产锕-225的设备及其用途
EP3828899B1 (en) * 2019-11-29 2022-01-05 Ion Beam Applications A method for producing ac-225 from ra-226

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240097925A (ko) 2024-06-27
CA3237755A1 (en) 2023-05-19
WO2023086762A3 (en) 2023-06-22
WO2023086762A2 (en) 2023-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2501107C2 (ru) Устройства и способы для создания радиоизотопов в инструментальных трубках ядерного реактора
CA2712889C (en) Irradiation target retention assemblies for isotope delivery systems
AU2013274040A1 (en) Apparatus and methods for transmutation of elements
Enger et al. Gadolinium-153 as a brachytherapy isotope
US20140226774A1 (en) Production of actinium-227 and thorium-228 from radium-226 to supply alpha-emitting isotopes radium-223, thorium-227, radium-224, bismuth-212
JP2010223942A (ja) 放射性同位元素の製造方法及び装置
JP2020517973A (ja) 小線源治療のための加速器駆動型中性子放射化装置
JP6358751B2 (ja) 放射性テクネチウム９９ｍ含有物質生成方法及び生成装置
AU2021200932A1 (en) Exothermic transmutation method
TW202333804A (zh) 使用伽瑪輻射生成ａｃ—２２５
JP5403605B2 (ja) 放射線照射装置
Vandewalle et al. Optimisation of the production of 11CO2 by proton irradiation of nitrogen gas
Pudjorahardjo et al. Compact neutron generator as external neutron source of subcritical assembly for Mo-99 production (SAMOP)
JP5673916B2 (ja) 放射性同位元素の製造方法及び装置
JP5522564B2 (ja) 放射性同位元素の製造方法及び装置
JP5522567B2 (ja) 放射性同位元素の製造方法及び装置
Dikiy et al. The fundamentals of 99mTc production cycle at electron accelerator
Gokov et al. Gamma and fast neutrons flux radiation minimization during the concentrated flux formation of delayed neutrons
Brunet et al. Design of a high power solid target for 211At
Bulavin et al. About model experiments on production of medical radionuclides at the IBR-2 reactor
Faus-Golfe The brave new world of accelerators applications
Luo Nuclear Science and Technology
Fabbri et al. Radiation protection of PFMA-1, a plasma focus for medical applications
Abdullaeva et al. Use of the WWR-SM reactor for developing neutron-capture therapy in Uzbekistan
Brockman et al. Characterization and utilization of neutron radiation from a PETtrace cyclotron