ES2933507T3 - Procesos, sistemas y aparatos para la producción de tecnecio-99m por ciclotrón - Google Patents

Procesos, sistemas y aparatos para la producción de tecnecio-99m por ciclotrón Download PDF

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Abstract

Un proceso para producir tecnecio-99m a partir de un polvo metálico de molibendum-100, que comprende los pasos de: (i) irradiar en un ambiente sustancialmente libre de oxígeno, una placa objetivo sinterizada endurecida recubierta con un metal Mo-100, con protones producidos por un ciclotrón; (ii) disolver iones de molibdeno e iones de tecnecio de la placa objetivo irradiada con una solución de H 2 O 2 para formar una solución de óxido; (iv) elevar el pH de la solución de óxido a aproximadamente 14; (v) hacer fluir la solución de óxido de pH ajustado a través de una columna de resina para inmovilizar los iones K[TcO4] de la misma; (vi) eluir los iones de K[TcO4] unidos de la columna de resina; (vii) hacer fluir los iones K[TcO4] eluidos a través de una columna de alúmina para inmovilizar los iones K[TcO4] en la misma; (viii) lavar los iones K[TcO4] inmovilizados con agua; (ix) eluir los iones K[TcO4] inmovilizados con una solución salina; (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procesos, sistemas y aparatos para la producción de tecnecio-99m por ciclotrón
Campo técnico
La presente descripción se refiere a procesos y aparatos para la producción de tecnecio-99m. Más particularmente, la presente se refiere a la producción de tecnecio-99m a partir de molibdeno-100 mediante el uso de aceleradores como los ciclotrones.
Antecedentes
El tecnecio-99m, denominado en lo sucesivo Tc-99m, es uno de los trazadores radiactivos más usados en los procedimientos de diagnóstico de medicina nuclear. El Tc-99m emite rayos gamma de 140 keV fácilmente detectables y tiene una vida media de solo aproximadamente seis horas, lo que limita la exposición de los pacientes a la radiactividad. En dependencia del tipo de procedimiento de medicina nuclear, el Tc-99m se une a un fármaco seleccionado que transporta el Tc-99m a su ubicación requerida, de la cual luego se toman imágenes mediante el equipo de radiología. Los procesos comunes de diagnóstico médico nuclear incluyen el marcaje de Tc-99m en coloides de azufre para obtener imágenes del hígado, el bazo y la médula ósea, en albúmina macroagregada para escaneo pulmonar, en fosfonatos para escaneo óseo, en ácidos iminodiacéticos para obtener imágenes del sistema hepatobiliar, en glucoheptonatos para escaneo renal y escaneo cerebral, en ácido dietilentriaminopentaacético (DPTA) para escaneo cerebral y escaneo renal, en ácido dimercaptosuccínico (DMSA) para escaneo de la corteza renal, en glóbulos rojos para escaneo de sangre del corazón, en metoxiisoburil isonitrilo (MIBI) para obtener imágenes de perfusión miocárdica, para ventriculografía cardíaca y en pirofosfato para obtener imágenes de depósitos de calcio en corazones dañados. El Tc-99m también es muy útil para la detección de diversas formas de cáncer, por ejemplo, mediante la identificación de ganglios centinelas, es decir, ganglios linfáticos que drenan sitios cancerosos como cáncer de mama o melanomas malignos mediante inyección primero de un coloide de azufre marcado con Tc-99m seguido de inyección de un colorante azul de isosulfán marcado con Tc-99m. Los métodos de inmunogammagrafía son particularmente útiles para detectar cánceres difíciles de encontrar y se basan en el marcado de Te-99m en anticuerpos monoclonales específicos de células cancerosas seleccionadas, al inyectar los anticuerpos monoclonales marcados y luego escanear el cuerpo del sujeto con equipo de radiología.
El suministro mundial de Tc-99m para medicina nuclear se produce actualmente en reactores nucleares. En primer lugar, el nucleido original del Tc-99m, el molibdeno-99 (en lo sucesivo, Mo-99) se produce mediante la fisión de uranio enriquecido en varios reactores nucleares de todo el mundo. El Mo-99 tiene una vida media relativamente larga de 66 horas, lo que permite su transporte a centros médicos de todo el mundo. El Mo-99 se distribuye en forma de dispositivos generadores de Mo-99/Tc-99m mediante el uso de cromatografía en columna para extraer y recuperar Tc-99m a partir del Mo-99 en descomposición. Las columnas de cromatografía se cargan con alúmina ácida (Al2O3) a lo que se añade Mo-99 en forma de molibdato, MoO42-. A medida que el Mo-99 se desintegra, forma pertecnetato TcO4-, que debido a su carga única está menos fuertemente unido a la columna de alúmina dentro de los dispositivos generadores. Al pasar la solución salina normal a través de la columna de Mo-99 inmovilizado, se eluye el Tc-99m soluble, lo que da como resultado una solución salina que contiene el Tc-99m como pertecnetato, con sodio como catión compensatorio. Luego, la solución de pertecnetato de sodio puede agregarse en una concentración adecuada al "kit" farmacéutico específico del órgano que se usará, o el pertecnetato de sodio puede usarse directamente sin etiquetado farmacéutico para procesos específicos que solo requieren [Tc-99m]O4- como radiofármaco principal.
El problema con la producción de Tc-99m basada en la fisión es que los diversos reactores nucleares que producen el suministro mundial de Mo-99 están cerca del final de sus vidas útiles. Casi dos tercios del suministro mundial de Mo-99 proviene actualmente de dos reactores: (i) el Reactor Universal de Investigación Nacional en Chalk River Laboratories en Ontario, Canadá, y (ii) el reactor nuclear de Petten en los Países Bajos. Ambas instalaciones se cerraron durante largos períodos de tiempo en 2009-2010, lo que provocó una grave escasez de suministro mundial de Mo-99 para las instalaciones médicas. Aunque ambas instalaciones ahora están activas nuevamente, persisten preocupaciones importantes con respecto al suministro confiable a largo plazo de Mo-99.
Se sabe que los ciclotrones médicos pueden producir pequeñas cantidades de Tc-99m a partir de Mo-100 con fines de investigación. Recientemente se ha demostrado que el Tc-99m producido en un ciclotrón es equivalente al Tc-99m nuclear cuando se usa para obtener imágenes médicas nucleares (Guerin y otros, 2010, Cyclotron production of 99mcTc: An approach to the medical isotope crisis. J. Nucl. Med. 51(4):13N-16N). Sin embargo, los análisis de numerosos estudios que informan la conversión de Mo-100 en Tc-99m muestran discrepancias considerables con respecto a las eficiencias de conversión, la producción de rayos gamma y la pureza Challan y otros, 2007, Thin target yields and Empire-IIpredictions in the accelerator production of technetium-99m. J. Nucl. Rad. Phys. 2:1-; Takacs y otros, 2003. Evaluation of proton induced reactions on 100Mo: New cross sections for production of 99mTc and 99Mo. J. Radioatial. Nucl. Chem. 257: 195-201; Lebeda y otros, 2012, New measurement of excitation functions for (p,x) reactions on natMo with special regard to the formation of 95mTc, 96m+gTc, 99mTc and 99Mo. Appl. Radiat. Isot.
68(12): 2355-2365; Scholten y otros, 1999, FExcitation functions for the cyclotron production of 99mTc and 99Mo. Appl. Radiat. Isot. 51:69-80).
Bakhtiari y otros, Encapsulated Target for Isotope Production Cyclotrons" (1997) Partióle Accelerator Conference describe un aparato de cápsula blanco que comprende un extremo distal y un extremo proximal para recibir un flujo de protones; un soporte de placa blanco inferior para montar una placa blanco recubierta de Mo-100. El soporte de la placa blanco inferior se proporciona con un puerto para el flujo de refrigerante, un canal central para el flujo de refrigerante hacia la parte inferior de la placa blanco recubierta con Mo-100 y un canal exterior para que el refrigerante fluya lejos de la parte inferior de la placa blanco recubierta con Mo-100.
El documento núm. WO 2008/073468 A1 (Mallinckrodt Inc.) describe un sistema y un método para recuperar un material inicial de radioisótopos enriquecido a partir de un cuerpo blanco. El cuerpo blanco se bombardea con partículas energéticas. Se dispone una capa de protección química entre un material inicial de radioisótopo y un material base del cuerpo blanco. Después de irradiar el cuerpo blanco con una fuente adecuada (por ejemplo., un acelerador de partículas), el material inicial de radioisótopo irradiado se retira sin eliminar el material base debido a la protección proporcionada por la capa química protectora. El sistema y el método también permiten al operador obtener tres radioisótopos diferentes en un solo bombardeo del cuerpo blanco, lo que reduce aún más el costo de producción de radioisótopos.
El documento núm. US 2504585 A (Reid Allen F) describe un blanco para usar en la producción de radioisótopos de elementos seleccionados del grupo que tiene los números atómicos 51 al 54 y 80 al 83 mediante bombardeo con partículas subatómicas de alta velocidad. El blanco comprende una base conductora de calor, por ejemplo, cobre, que tiene una capa adherente relativamente delgada de telurito de talio sobre ella.
El documento núm. US 2011/002431 A1 (Johnson Richard Ray y otros) describe un blanco, un software de computadora y un método para la producción directa de 99mTc mediante el uso de pequeños aceleradores de energía. El soporte de blanco que es bombardeado con un haz de protones contiene un blanco que incluye, en orden, una primera capa de núcleo duro, una segunda capa de núcleo duro, una tercera capa de núcleo altamente enriquecido 100Mo y un sustrato. Los protones tienen una energía entre 10 y 35 MeV y una corriente entre 20 y 500 pA. El bombardeo termina después de la expiración de un período entre media hora y 8 horas.
Resumen de la descripción
En la presente descripción se describen procesos para la producción de tecnecio-99m (TC-99m) a partir de molibdeno-100 (Mo-100) mediante irradiación de protones con aceleradores tales como ciclotrones. También, sistemas para trabajar los procesos de la presente descripción y aparatos que comprenden los sistemas de la presente descripción.
En consecuencia, la presente invención proporciona una placa blanco recubierta de molibdeno como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.
También, la invención proporciona un proceso para fabricar la placa blanco recubierta de molibdeno como se establece en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13.
Descripción de las figuras
La presente descripción se describirá junto con la referencia a las siguientes Figuras en las que:
La Figura 1 es un diagrama de flujo esquemático que describe un proceso ilustrativo de la presente descripción; La Figura 2 es una vista en planta de una placa blanco alargada ilustrativa que puede usarse de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 3(a) es una vista lateral en sección transversal y la Figura 3(b) es una vista posterior en sección transversal de la placa blanco ilustrativa de la Figura 2;
La Figura 4 es una vista en perspectiva de un aparato de cápsula blanco ilustrativo para montar en él la placa blanco ilustrativa que se muestra en las Figuras 2-3;
La Figura 5 es una vista parcial de la parte superior del aparato de cápsula blanco de la Figura 4;
La Figura 6 es una vista lateral en sección transversal del aparato de cápsula blanco de la Figura 5;
La Figura 7 es una vista en perspectiva de un aparato ilustrativo de recogida de blancos con un componente empujador para acoplar el aparato de ensamble de cápsula blanco en las Figuras 4-6;
La Figura 8 es una vista lateral en sección transversal del aparato de recogida de blancos de la Figura 7 enganchado con el componente empujador;
La Figura 9 es una vista en perspectiva de un aparato de celda receptora ilustrativo para acoplarse y cooperar con el aparato de la estación blanco que se muestra en las Figuras 12-14;
La Figura 10 es una vista lateral del aparato de celda receptora que se muestra en la Figura 9;
La Figura 11 es una vista superior del aparato de celda receptora que se muestra en la Figura 9;
La Figura 12 es una vista en perspectiva de un aparato ilustrativo de estación blanco para recibir el aparato de recogida de blanco que se muestra en las Figuras 7-8 acoplado con el aparato de cápsula blanco que se muestra en las Figuras 4-6;
La Figura 13 es una vista lateral del aparato de la estación blanco que se muestra en la Figura 12;
La Figura 14 es una vista superior del aparato de la estación blanco que se muestra en la Figura 12; La Figura 15(a) es una vista en planta de una placa blanco circular ilustrativa usada de acuerdo con la presente descripción, la 15(b) es una vista superior y la Figura 15(c) es una vista lateral en sección transversal de la placa blanco circular ilustrativa de 15(a);
La Figura 16 es una vista en perspectiva de un aparato de cápsula blanco ilustrativo para montar en él un disco blanco circular;
La Figura 17 es una vista posterior del aparato de cápsula blanco que se muestra en la Figura 16;
La Figura 18 es una vista lateral en sección transversal del aparato de cápsula blanco que se muestra en la Figura 16;
La Figura 19 es una vista en perspectiva de un aparato de recogida de blanco ilustrativo acoplado con un componente empujador;
La Figura 20 es una vista lateral en sección transversal del aparato de recogida de blanco de la Figura 19;
La Figura 21 es una vista en perspectiva de un aparato de celda receptora ilustrativo para acoplarse y cooperar con el aparato de la estación blanco que se muestra en las Figuras 24-27;
La Figura 22 es una vista lateral del aparato de celda receptora que se muestra en la Figura 21;
La Figura 23 es una vista superior del aparato de celda receptora que se muestra en la Figura 21;
La Figura 24 es una vista en perspectiva de un aparato de estación blanco ilustrativo para recibir el aparato de recogida de blanco que se muestra en la Figura 19 acoplado con el aparato de la cápsula blanco que se muestra en la Figura 16-18;
La Figura 25 es una vista superior del aparato de la estación blanco que se muestra en la Figura 24;
La Figura 26 es una vista superior en sección transversal del aparato de la estación blanco que se muestra en la Figura 24 con un aparato de celda blanco ilustrativo suministrado a la carcasa blanco en una posición no cargada; La Figura 27 es una vista superior en sección transversal del aparato de la estación blanco que se muestra en la Figura 24 con el aparato de celda blanco ilustrativo desplazado a una posición cargada;
La Figura 28 es una vista en perspectiva de una estación de refuerzo ilustrativa que se muestra en un modo no acoplado; y
La Figura 29 es una vista en perspectiva de la estación de refuerzo ilustrativa de la Figura 28, que se muestra en un modo acoplado.
Descripción detallada
La presente descripción se refiere a procesos para producir Tc-99m mediante radiación de baja energía de protones de Mo-100 mediante el uso de haces de protones producidos por aceleradores tales como ciclotrones. La energía de protones adecuada para los procesos de la presente descripción está en un intervalo de aproximadamente 10 MeV a aproximadamente 30 MeV incidentes en el blanco. En la Figura 1 se muestra un diagrama de flujo que describe un proceso ilustrativo. El proceso generalmente sigue las etapas de:
1) Procesar un suministro de polvo de metal Mo-100 enriquecido para producir un polvo de Mo-100 con un tamaño de grano consistente de aproximadamente menos de 10 micras.
2) Depositar un recubrimiento del polvo de Mo-100 procesado sobre una placa blanco que comprende un metal de transición seleccionado entre paladio, rodio, tantalio, tungsteno y sus aleaciones, mediante deposición electroforética.
3) Sinterizar la placa blanco recubierta en una atmósfera inerte durante un período de tiempo de 2 horas a 7 horas a una temperatura de 1500 °C a 2000 °C.
4) Acoplar de manera segura la placa blanco sinterizada en un soporte de blanco. Un soporte de blanco acoplado con una placa blanco sinterizada se denomina en la presente descripción ensamble de cápsula blanco.
5) Instalar el ensamble de cápsula blanco en un aparato de celda receptora en donde el ensamble de cápsula blanco se acopla mediante un aparato de recogida de blanco. El recogedor de blancos coopera con un aparato de accionamiento de transferencia de blanco para el suministro del ensamble de cápsula blanco en un aparato de estación de blanco acoplado con un ciclotrón.
6) En una atmósfera que esté sustancialmente libre de oxígeno, irradiar la placa blanco sinterizada con un suministro de protones generados por un acelerador.
7) Con un aparato de accionamiento de transferencia, desacoplar el ensamble de cápsula blanco de la estación blanco y transferir el ensamble de cápsula blanco al aparato de celda receptora para separar y recuperar iones molibdato e iones pertecnetato de la placa blanco irradiada con protones.
8) Separar los iones pertecnetato de los iones molibdato, purificar y procesar adicionalmente los iones pertecnetato. Esas etapas se realizan en condiciones ambientales controladas con precisión para minimizar las pérdidas de los iones pertecnetato.
9) Recuperar y purificar los iones molibdato para hacerlos aptos para su reutilización en el recubrimiento de placas blanco.
Los usos anteriores de aceleradores para producir Tc-99m a partir de Mo-100 se centraron en la producción de pequeñas cantidades de producto suficientes para usar en investigación y para comparar la funcionalidad del Tc-99m así producido en imágenes de diagnóstico médico con el Tc-99m estándar producido a partir de Mo- 99 mediante el uso de reactores nucleares. Los polvos de metal Mo-100 enriquecidos que están disponibles comercialmente, típicamente comprenden mezclas de tamaños de partículas que van desde menos de una micra hasta más de un milímetro. En consecuencia, el uso de tales polvos para recubrimiento de discos de respaldo o placas de respaldo da como resultado una distribución desigual de Mo-100 a través de las superficies de las placas y grosores variables de deposición de Mo-100. Tales variabilidades dan como resultado fallas en la placa blanco durante la irradiación con haces de protones, eficiencias de conversión reducidas de átomos de molibdeno en átomos de tecnecio y rendimientos impredecibles de iones pertecnetato. En consecuencia, se ha convertido en una práctica común prensar polvos de Mo-100 de grado comercial a presiones de aproximadamente 25 000 N a aproximadamente 100000 N en gránulos que tienen diámetros en el intervalo de 6,0 a 9,5 mm. Luego, los gránulos de Mo-100 se reducen en una atmósfera de hidrógeno a temperaturas en el intervalo de 800 °C a 900 °C. El Mo-100 típicamente se monta en un disco de respaldo blanco, ya sea como polvo de Mo-100 de grado comercial o, alternativamente, como gránulos de Mo-100 sinterizados mediante prensado, o por fusión por arco, o por fusión por haz de electrones. Los métodos de fusión generalmente usan corrientes en un intervalo de 40 mA a 70 mA que se aplican en una variedad de patrones de barrido y patrones de enfoque. En consecuencia, el uso de dichos polvos y/o gránulos para el recubrimiento de placas blanco da como resultado una distribución desigual de Mo-100 a través de las superficies de la placa y en grosores variables de deposición de Mo-100. Tales variaciones dan como resultado: (i) fallas en la placa blanco durante la irradiación con haces de protones, (ii) eficiencias de conversión reducidas de átomos de molibdeno en átomos de tecnecio, y (iii) rendimientos impredecibles de iones pertecnetato. Otros problemas comúnmente encontrados están asociados con los propios discos blanco. Los blancos que se usan típicamente en la producción de Tc-99m a escala de investigación en ciclotrones comprenden pequeños discos delgados de cobre o tantalio que tienen diámetros generalmente en el intervalo de aproximadamente 5-6 mm. Tales discos no pueden cargarse con Mo-100 suficiente para permitir la producción a gran escala de Tc-99m, porque son mecánicamente frágiles y pueden fallar, es decir, fragmentarse, bajo la irradiación de protones debido a los muy altos niveles de calor generados concomitantemente. Existen numerosos desafíos y asuntos que tienen que abordarse para escalar con éxito la producción de Tc-99m a partir de Mo-100 mediante el uso de sistemas basados en ciclotrones. Los asuntos relacionados con el molibdeno que se necesita abordar incluyen superar los problemas de: (i) incapacidad de depositar capas gruesas de Mo-100 sobre placas blanco mediante el recubrimiento galvánico a partir de soluciones acuosas, (ii) enriquecer isotópicamente molibdeno para facilitar la producción de isótopos específicos de tecnecio, y (iii) requisitos para soluciones ácidas concentradas y para períodos prolongados de tiempo para disolver placas de molibdeno irradiadas. Los desafíos que es necesario resolver para facilitar la producción a escala comercial de Tc-99m a partir de Mo-100 mediante el uso de sistemas basados en ciclotrones incluyen la selección y configuración de materiales adecuados para la placa blanco de respaldo: (i) a los cuales el Mo-100 se adhiera fuertemente antes y durante la irradiación de protones, (ii) que sean impermeables a la penetración de protones, (iii) que sean suficientemente robustos mecánicamente para resistir el calentamiento durante la irradiación de protones, (iv) que sean suficientemente delgados para permitir la disipación de calor y/o el enfriamiento del Mo-100 durante la irradiación, y (v) que sean químicamente inertes, es decir, que no contaminarán químicamente ni interferirán de cualquier otra manera con la disolución del Mo-100 irradiado.
En consecuencia, la descripción se refiere a un proceso para refinar polvos Mo-100 comerciales en partículas uniformes de menos de 10 micras, a placas blanco mecánicamente robustas para montar sobre ellas las partículas Mo-100 refinadas, y a métodos electroforéticos para montar las partículas del Mo-100 refinado sobre las placas blanco.
De acuerdo con un aspecto, el polvo de metal Mo-100 de grado comercial se oxida primero en una solución que comprende de aproximadamente 3 % a aproximadamente 40 % de peróxido de hidrógeno (H2O2). Una concentración particularmente adecuada de H2O2 es de aproximadamente 30 %. La mezcla de Mo-100 y H2O2 luego se calienta a un intervalo de aproximadamente 40 °C a aproximadamente 50 °C para desnaturalizar el H2O2 residual, luego se seca para recuperar el óxido de molibdeno sólido. El óxido de molibdeno sólido se vuelve a convertir en metal Mo-100 mediante el uso de un proceso de calentamiento de tres etapas. En la primera etapa, el óxido de molibdeno seco se calienta durante aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 400 °C en un entorno que comprende aproximadamente 2 % de hidrógeno en una mezcla de gas argón para permitir la formación de MoO3. Después de 30 minutos a 400 °C, se eleva la temperatura para la segunda etapa del proceso, a aproximadamente 700 °C durante aproximadamente 30 minutos para facilitar la reducción de MoO3 a MoO2. Luego, la temperatura se eleva aún más para la tercera etapa del proceso, a aproximadamente 1100 °C durante aproximadamente 30 minutos para reducir el MoO2 al metal Mo-100. Debido a que MoO2 sublima a 1500 °C, es importante mantener la temperatura durante la tercera etapa dentro del intervalo de aproximadamente 1100 °C y aproximadamente 1455 °C, de aproximadamente 1100 °C y aproximadamente 1400 °C, de aproximadamente 1100 °C y aproximadamente 1350 °C, de aproximadamente 1100°C y aproximadamente 1300 °C, de aproximadamente 1100 °C a aproximadamente 1250 °C, de aproximadamente 1100 °C a aproximadamente 1200 °C. Es importante limitar el contenido de hidrógeno atmosférico durante la primera etapa del proceso a menos de aproximadamente 5 %, aproximadamente 4 %, aproximadamente 3 %, y preferentemente aproximadamente 2 % o menos para controlar la velocidad de reducción de MoO3 a MoO2. Debido a que la reducción de MoO2 a Mo-100 es una reacción endotérmica, es adecuado usar una atmósfera con alto contenido de hidrógeno o, alternativamente, una atmósfera de hidrógeno puro para la tercera etapa de este proceso. El polvo Mo-100 procesado producido por este proceso de tres etapas se caracteriza por un tamaño de grano consistente de menos de 10 micras.
Otro aspecto de la presente descripción se refiere a procesos electroforéticos para recubrir placas blanco de respaldo con los polvos refinados de Mo-100 que tienen tamaños de partículas uniformes de menos de 10 micras. Se suspende un polvo de Mo-100 refinado en un solvente orgánico polar adecuado, por ejemplo, nitrometano anhidro, nitroalcanos, isopropanol y similares, y un aglutinante adecuado, por ejemplo, zeína, y luego se agita vigorosamente a una temperatura ambiente seleccionada en un intervalo de aproximadamente 15 °C a aproximadamente 30 °C. Luego, se sumergen en la suspensión un cátodo que comprende un metal de transición y un ánodo que comprende un metal conductor ejemplificado por cobre. Se aplica un potencial de 300 V a 2500 V, de aproximadamente 400 V a aproximadamente 2000 V, de aproximadamente 500 V a aproximadamente 1500 V a través del ánodo y el cátodo durante un tiempo de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 30 minutos para provocar la deposición del Mo- 100 y el aglutinante sobre el cátodo. Un potencial particularmente adecuado para aplicar a través del ánodo y el cátodo es de aproximadamente 1200 V. Los cátodos recubiertos luego se eliminan de la mezcla y se sinterizan al calentarlos a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 1500 °C a aproximadamente 2000 °C, de aproximadamente 1300 °C a aproximadamente 1900 °C, de aproximadamente 1400 °C a aproximadamente 1800 °C, de aproximadamente 1400 °C a aproximadamente 1700 °C, durante un período de tiempo en el intervalo de 2-7 h, 2­ 6 h, 4-5 h en una atmósfera libre de oxígeno proporcionada por un gas inerte ejemplificado por argón. Nosotros hemos descubierto que este proceso permite la deposición de una capa de metal de molibdeno sobre las placas blanco de respaldo (también denominadas en la presente descripción como "placas blanco") con una densidad que es aproximadamente 85 % de la densidad teórica posible.
La presente descripción se refiere a placas blanco sobre las cuales puede montarse Mo-100. La configuración de la placa blanco es adecuada para la irradiación por protones suministrados: (i) con o sin un haz de luz que se extienda desde un ciclotrón, o alternativamente (ii) en una cámara de ciclotrón autoprotegida en donde no se usen haces de luz. El ancho de la placa blanco es suficiente para recibir un haz puntual completo de energía de protones producido con un ciclotrón, incluso cuando se suministra a la placa blanco en un ángulo seleccionado de aproximadamente 7° a aproximadamente 90° con relación al haz incidente. Los haces puntuales generados típicamente en los haces de luz del ciclotrón se coliman con un diámetro de aproximadamente 15 mm. Es común colocar una placa blanco recubierta de Mo-100 en ángulo con respecto a un haz lineal de protones, en cuyo caso, el área de superficie irradiada sobre la placa blanco será un punto alargado de aproximadamente 10 mm a aproximadamente 15 mm por aproximadamente 20 mm a aproximadamente 80 mm. En los ciclotrones autoprotegidos que no usan haces lineales, los espacios para instalar las placas blanco son típicamente de aproximadamente 30 cm X 30 cm X 30 cm a aproximadamente 30 cm X 30 cm X 80 cm. En consecuencia, para la producción a gran escala de Tc-99m, es conveniente tener placas blanco que puedan usarse en: (i) ciclotrones que usan haces lineales tales como los ejemplificados por los ciclotrones TR PET fabricados por Advanced Cyclotron Systems Inc. (ACSI, Richmond, BC, cA), por Best Cyclotron Systems Inc. (Springfield, VA, EE. UU.), por IBA Industrial (Louvain -la-Neuve, Bélgica), y (ii) en ciclotrones autoprotegidos que no utilizan haces lineales, como los ejemplificados por los sistemas de ciclotrón GE®PETrace® (GE y PETtrace son marcas registradas de General Electric Company, Schenectady, NY, EE. UU.). Las placas blanco ilustrativas pueden ser discos circulares para la irradiación mediante haces de protones a 90° con respecto a los discos blanco o, alternativamente, placas alargadas para la irradiación mediante haces de protones suministrados con ángulos de menos de 90° respecto a las placas blanco.
Sin embargo, un problema significativo que ocurre durante la irradiación de protones de Mo-100 es la generación de calor excesivo. En consecuencia, es necesario recubrir Mo-100 sobre las placas blanco de respaldo que son buenos conductores térmicos y disipan fácilmente el calor. El problema con la mayoría de los metales termoconductores adecuados es que ellos tienen puntos de fusión relativamente bajos. En consecuencia, existe el riesgo de que las placas blanco de respaldo que comprenden un metal termoconductor que ha sido revestido electroforéticamente con Mo-100 se derritan durante el proceso de sinterización que se describe en la presente descripción para aumentar la densidad y hacer adherente el polvo de Mo-100 recubierto. Se sabe que el tantalio tiene un punto de fusión muy alto, es decir, de aproximadamente 3000 °C y mayor. Por lo tanto, parecería que el tantalio podría ser un sustrato de metal preferido para las configuraciones de la placa blanco de respaldo. Sin embargo, un problema con el tantalio es que este metal de transición no es muy conductor del calor. Por lo tanto, el uso de tantalio para placas blanco de respaldo requiere mantener las placas blanco de respaldo lo más delgadas posible para proporcionar algo de enfriamiento mediante un flujo de refrigerante directo hacia y alrededor de la parte posterior de las placas blanco de respaldo, mientras que, al mismo tiempo, proporciona suficiente grosor para absorber el calor sin fracturarse o desintegrarse y para detener los protones residuales que pueden haber salido de la capa de Mo-100. En consecuencia, nosotros investigamos varios diseños y configuraciones de placas blanco de respaldo de tantalio para recubrirlas con Mo-100. Un enfoque consistía en trazar a máquina una serie de canales interconectados en la parte posterior de una placa blanco de respaldo de tantalio como se ilustra en las Figuras 2 y 3. Un flujo de refrigerante se dirige a través de los canales durante la irradiación de protones y, por lo tanto, disipa parte del calor generado. Sin embargo, nosotros encontramos que proporcionar canales para el flujo de refrigerante en la parte posterior de la placa blanco de respaldo de tantalio comprometía la resistencia estructural de las placas de respaldo, es decir, eran bastante flexibles y se fracturarían bajo las tensiones del flujo refrigerante y la irradiación de protones. Sorprendentemente, nosotros hemos descubierto que el proceso de sinterización para densificar hacer un Mo-100 adherente que recubre dichas placas de respaldo de tantalio también endurece significativamente el sustrato de tantalio, lo que hace que las placas de respaldo sean mecánicamente robustas y extremadamente duraderas en el uso durante la irradiación de protones y la circulación presurizada simultánea de un refrigerante alrededor de la parte posterior de la placa blanco de respaldo a través de los canales provistos para ello. Nosotros hemos determinado que las placas blanco sinterizadas recubiertas de Mo-100 que comprenden tantalio son robustas y estructuralmente estables cuando se irradian con más de 130 microamperios de protones de 16,5 MeV y cuando se irradian con más de 300 microamperios de protones de 18,5 MeV mientras la temperatura se mantiene en o más abajo de aproximadamente 500 °C mediante un flujo presurizado de un refrigerante por la parte posterior de las placas blanco de respaldo.
La masa de Mo-100 requerida para producir un blanco adecuado dependerá del tamaño del haz puntual de protones. El blanco debe al menos igualar o superar el tamaño del haz puntual de protones. La densidad del Mo-100 es de aproximadamente 10,2 g/cm3. En consecuencia, la masa de Mo-100 requerida para recubrir una placa blanco será aproximadamente "densidad de Mo-100 X área de blanco X grosor requerido" y se calcula para el tipo de haz lineal que se use, es decir, para irradiación ortogonal o alternativamente, para la irradiación por haces de protones suministrados en ángulos de menos de 90° con respecto a las placas blanco. Cabe señalar que la masa de Mo-100 requerida no se verá afectada por el suministro de protones en un ángulo con respecto al blanco porque el grosor requerido del recubrimiento disminuye a la misma velocidad que aumenta el área superficial, ya que solo un eje de la proyección del haz se extiende como consecuencia de cambiar el ángulo del blanco con respecto al haz.
La Tabla 1 proporciona una lista de los grosores blanco de molibdeno para la deposición en placas blanco circulares para la irradiación ortogonal con un haz de protones (es decir, a aproximadamente 90° con respecto a la placa) para cada una de las tres energías de irradiación comúnmente usadas por los ciclotrones.
Tabla 1.
Energía de entrada (MeV) Energía de salida (MeV) Intervalo (pm)
16,5 10 313
18 10 401
22 10 664
La Tabla 2 proporciona una lista de los grosores blanco de molibdeno para la deposición en placas blanco alargadas para la irradiación de protones a diferentes ángulos con respecto al blanco para cada una de las tres energías de irradiación enumeradas en la Tabla 1.
Tabla 2.
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Grosor requerido (pm)
22-10 MeV 18-10 MeV 16,5-10 MeV
90 664 401 313
85 661 399 312
80 654 395 308
75 641 387 302
70 624 377 294
65 602 363 284
60 575 347 271
55 544 328 256
50 509 307 240
45 470 284 221
40 427 258 201
35 381 230 180
30 332 201 157
25 281 169 132
20 227 137 107
15 172 104 81
10 115 70 54
7 81 49 38
Se muestra una placa blanco 10 ilustrativa en las Figuras 2-3, y tiene una forma alargada con extremos opuestos redondeados. La Figura 2 es una vista superior de la placa blanco 10 ilustrativa. La Figura 3(a) es una vista lateral en sección transversal de la placa blanco 10, y la Figura 3(b) es una vista posterior en sección transversal de la placa blanco 10. El grosor de la placa blanco 10 es suficiente para detener el haz de protones completo a la energía máxima de 19 MeV, cuando no hay molibdeno presente. Sin embargo, debido al alto calor generado durante la irradiación de protones, se proporcionan canales de agua 12 en la parte inferior de la placa blanco 10 para permitir la circulación de un refrigerante por debajo de la placa blanco 10, para disipar el exceso de calor. Cuando se recubre con Mo-100, la placa blanco es capaz de disipar 300 pA de protones de 18 MeV cuando se suministra en un punto de haz elíptico de aproximadamente 10 mm por aproximadamente 20 mm en un ángulo de 10° con respecto a la placa blanco mientras se mantienen las temperaturas a aproximadamente o más abajo de 500 °C.
Esta placa blanco ilustrativa tiene aproximadamente 105 mm de largo por 40 mm de ancho por 1,02 mm de grosor. El cátodo, es decir, la placa blanco puede comprender cualquier metal de transición, tales como los ejemplificados por paladio, rodio, tantalio, tungsteno y sus aleaciones. Particularmente adecuados son el rodio y el tantalio. Cabe señalar que, si se usa tantalio como material de la placa blanco, el proceso de sinterización también endurecerá significativamente la placa blanco de tantalio, lo que la hará extremadamente duradera y capaz de resistir las tensiones de fractura resultantes de la irradiación de protones y/o el calor excesivo producido durante la irradiación de protones y la presurización debida al flujo de refrigerante alrededor de la parte posterior de la placa blanco.
Otro problema que tiene que abordarse durante la producción de Tc-99m a partir de Mo-100 es evitar que el Mo-100 que recubre una placa blanco se oxide durante y después de la irradiación con haces de protones. El óxido de molibdeno tiene una presión de vapor significativa a solo unos pocos cientos de °C y, en consecuencia, la exposición a altas temperaturas y oxígeno durante la irradiación de protones dará como resultado la formación de óxido de molibdeno, lo que provocará una disminución en la eficiencia de la conversión de Mo-100 a Tc-99m.
En consecuencia, los ejemplos de la presente descripción se refieren a un sistema que comprende: (i) componentes para montar y alojar placas blanco recubiertas de Mo-100, estos componentes se denominarán en lo sucesivo "ensambles de cápsulas blanco" o "aparatos de cápsulas blanco", y (ii) componentes para acoplar y desacoplar los ensambles de cápsulas blanco con fuentes de irradiación de protones generadas por ciclotrones mientras se mantiene una atmósfera empobrecida en oxígeno alrededor de las placas blanco recubiertas de Mo-100 montadas en ese lugar. En consecuencia, el sistema y los componentes descritos en la presente descripción están configurados para permitir el aislamiento de una placa blanco recubierta con Mo-100 de la exposición al oxígeno durante la irradiación con protones, mediante la provisión y el mantenimiento de entornos atmosféricos que están sustancialmente libres de oxígeno. Los entornos libres de oxígeno pueden proporcionarse mediante la aplicación y el mantenimiento de un vacío durante y después de la irradiación. Alternativamente, los entornos pueden saturarse con gases inertes de ultra alta pureza.
La siguiente porción de la descripción con referencias a las Figuras 4-14 se refiere a la irradiación de placas blanco recubiertas con Mo-100 con protones suministrados en un haz lineal a las placas blanco en un ángulo de menos de 90°. Tales haces lineales son ciclotrones PET disponibles, ejemplificados mediante aquellos fabricados por ACSI.
Un aspecto se refiere a un aparato de cápsula blanco para montar en él una placa blanco revestida con Mo-100. Otro aspecto se refiere a un aparato de recogida de cápsulas blanco para el acoplamiento remoto de la cápsula blanco y para transportar el ensamble de cápsula a un aparato de estación blanco y acoplarlo con él. Otro aspecto se refiere a un aparato de estación de blanco que comprende una cámara de vacío para acoplar en ella el aparato de ensamble de cápsula blanco y el aparato de recogida de blanco. El aparato de estación blanco puede acoplarse de forma sellada con una fuente de protones de un acelerador como los ejemplificados por los ciclotrones.
Se muestra un aparato de cápsula blanco alargado ilustrativo para montar en él una placa blanco alargada recubierta de Mo-100 para irradiación con protones suministrados a un ángulo menor que 90° mediante ciclotrones PET ejemplificados por aquellos fabricados por ACSI, en las Figuras 4-6. Este aparato de cápsula blanco 20 ilustrativo comprende un soporte de placa blanco 21 en la parte inferior y una placa de cubierta 22 en la parte superior provista de una pluralidad de orificios separados 23 a través de los cuales se insertan tornillos de cabeza hueca 24 y se acoplan enroscados con el soporte de placa blanco 21 de la parte inferior. El aparato de cápsula blanco alargada 20 tiene un extremo proximal 25 para acoplamiento con un aparato de recogida de cápsula blanco y un extremo distal 26 que tiene un orificio 26a para recibir una emisión de protones a partir de un acelerador adecuado (no mostrado). El extremo distal 26 del aparato de cápsula blanco 20 también tiene dos puertos 26b para acoplar de manera sellada un suministro de un flujo de refrigerante enfriado que se dirige por el canal 27 para hacer contacto y fluir por debajo de la placa blanco 10 a través de los canales 12 proporcionados en la superficie inferior de la placa blanco 10 (consulte las Figuras 3(a) y (b)). La superficie superior del soporte de la parte inferior de la placa blanco 21 puede estar inclinada en un ángulo de un intervalo de aproximadamente 5° a aproximadamente 85° con relación a un plano horizontal. La superficie inferior de la placa de cubierta 22 está inclinada en un ángulo coincidente con la superficie superior del soporte de la placa blanco de la parte inferior 21. Una placa blanco alargada 10 se coloca encima de las juntas tóricas 28 ajustadas en los canales proporcionados, por lo tanto, en la superficie superior del soporte de la parte inferior de la placa blanco 21. Las juntas tóricas 28 también se ajustan en los canales proporcionados, por lo tanto, en la superficie inferior de la placa de cubierta de la parte superior 22. Las juntas tóricas 28 se acoplan de manera segura y sellada en la placa blanco alargada 10 entre el soporte de la parte inferior de la placa blanco 21 y la placa de cubierta superior 22 cuando los tornillos de cabeza hueca 24 se insertan a través de los orificios separados 23 y se acoplan enroscados con el soporte inferior de placa blanco 21. La forma del diámetro exterior del extremo proximal (25) del aparato de cápsula blanco 20 es para acoplarse con los rodillos (no mostrados) proporcionados para ello en la estación blanco y para girar el aparato de cápsula blanco 20 para alinear los puertos 26a, 26b con la estación blanco para formar los sellos de agua y vacío. La configuración simétrica del aparato de cápsula blanco 20 hace posible girar el aparato 20 en el sentido de las manecillas del reloj o en el sentido contrario a las manecillas del reloj. El refrigerante puede entrar en el aparato de cápsula blanco 20 a través de cualquiera de los puertos 26b y salir a través del puerto opuesto 26b.
Se muestra un aparato de recogida de blanco 40 ilustrativo en las Figuras 7-8. El aparato de recogida de blancos 40 comprende un dispositivo de cabezal de recogida 41 configurado para acoplarse y desacoplarse de la cámara 25a proporcionada para ello en el extremo proximal 25 del aparato de cápsula blanco 20 que se muestra en las Figuras 4­ 6. El dispositivo de cabezal de recogida 41 se proporciona con estructuras que se extienden y retraen radialmente desde el interior del cabezal de recogida configurado para acoplarse y desacoplarse con la cámara 25a en el extremo proximal 25 del aparato de cápsula de placa blanco 20. Ejemplos de dispositivos adecuados de acoplamiento son pernos, clavijas, puntales y similares. La Figura 8 muestra las clavijas extensibles/retráctiles 43. El aparato de recogida de blanco 40 también se proporciona con un empujador 44 del aparato de cápsula blanco que puede engancharse y desengancharse mediante los dispositivos de acoplamiento ejemplificados por las clavijas 43. Las clavijas extensibles/retráctiles 43 que se proporcionan en el dispositivo de cabeza de recogida 41 son accionadas y manipuladas por un anillo de tracción controlable remotamente 49 montado en un eje de acoplamiento 48 que se extiende hacia atrás desde el dispositivo de cabeza de recogida 41. El aparato de recogida de blancos 40 comprende, adicionalmente, una guía de recogida de blancos 46 que se proporciona con un eje 47 que se extiende hacia adelante que se recibe de forma deslizante y se engancha con el eje de acoplamiento 48 que se extiende hacia atrás desde el dispositivo cabezal de recogida 41. La parte trasera de la guía de recogida de blanco 46 coopera con una cinta de acero enganchable/desenganchable (que se muestra como un eje 50 en líneas discontinuas en la Figura 8) que coopera con el aparato de recogida de blanco 40 para el suministro de un aparato de cápsula blanco 20 desde una estación blanco del aparato de celda receptora 80 (ver Figura 9) a un aparato de estación blanco (que se muestra como elemento 58 en la Figura 12), y luego para la recuperación posterior a la irradiación del ensamble de cápsula blanco 20 desde el aparato de estación blanco 58 y devuelto al aparato de celda receptora de la estación blanco 80.
Las Figuras 9-11 muestran un aparato 80 de celda receptora de estación blanco ilustrativo que puede instalarse en una campana extractora de humos revestida de plomo. Las campanas extractoras de humo revestidas de plomo adecuadas se ejemplifican mediante "celdas calientes" disponibles de Von Gahlen International Inc. (Chatsworth, GA, EE. UU.) y de Comecer Inc. (Miami, FL, EE. UU.). El aparato de celda receptora de la estación blanco 80 comprende un marco 82 en el cual se montan un estante superior 83 y un estante inferior 84. Un ensamble de unidad de accionamiento 85 está montado en el estante superior 83. El ensamble de la unidad de accionamiento 85 aloja un trozo de cinta de acero 50 que se enrolla en un tambor (no se muestra) alojado dentro del ensamble de la unidad de accionamiento 85. El extremo proximal de la cinta de acero 50 se acopla con un tambor (no se muestra) proporcionado dentro del ensamble de la unidad de accionamiento 85, mientras que el extremo distal de la cinta de acero 50 se acopla con el aparato de recogida de blanco 40 como se muestra en la Figura 8. El ensamble de accionamiento tiene: (i) un primer ensamble de embrague y engranaje unidireccional 81 que se engrana con el tambor, (ii) un segundo ensamble de embrague y engranaje unidireccional 86 que puede engranarse de manera controlable con la cinta de acero que se extiende a través del mismo, y (iii) un motor de accionamiento 99 que coopera con una cadena (no mostrada) para proporcionar una fuerza motriz al primer ensamble de embrague y engranaje unidireccional 81 y al segundo ensamble de embrague y engranaje unidireccional 86. El extremo distal de la cinta de acero está acoplado al dispositivo de cabeza de recogida 41 del aparato de recogida de blanco 40 y se extiende hacia abajo dentro del tubo blanco principal 95 cuando no está en uso. El aparato de recogida de blanco 40 se despliega y se recupera a través de un tubo blanco principal 95 mediante la operación del ensamble de unidad de accionamiento 85. Un ensamble de válvula de compuerta 100 está montado en un puerto en la celda caliente (no se muestra) directamente por debajo del tubo blanco principal 95. La válvula de compuerta (no mostrada) dentro del ensamble de válvula de compuerta 100 se abre y se cierra mediante el actuador 101. Montados en el estante inferior 84 hay rieles de carro 115 sobre los cuales se transporta hacia adelante y hacia atrás una mesa de carro 114 de la estación de acoplamiento. Una estación de acoplamiento 110 está montada sobre la mesa del carro de la estación de acoplamiento 114. La estación de acoplamiento 110 puede moverse lateralmente mediante un par de actuadores lineales 116. La estación de acoplamiento comprende una carcasa que tiene tres orificios alineados linealmente 111, 112, 113. El orificio 111 es un agujero pasante para conectar el extremo inferior del tubo blanco principal 95 con la parte superior del ensamble de válvula de compuerta 100. El orificio 112 se proporciona para recibir y almacenar el componente empujador 44 del aparato de cápsula blanco del aparato de recogida de blanco 40, cuando no está en uso. El orificio 113 se proporciona para recibir un ensamble de cápsula blanco ensamblada 20 con su extremo proximal 25 en una posición hacia arriba.
En uso, dentro de una celda caliente que usa dispositivos controlados a distancia (no mostrados), una placa blanco 10 recubierta de Mo-100 se monta en un ensamble de cápsula blanco 20. El ensamble de la cápsula blanco cargada 20 se coloca mediante los dispositivos de control remoto en el orificio de recepción del ensamble de la cápsula blanco 113, mientras que la mesa del carro de la estación de acoplamiento de blanco 114 se coloca por control remoto hacia adelante y fuera del estante superior 83. La mesa del carro de la estación de acoplamiento de blanco 114 es luego impulsada por control remoto a una posición debajo del estante superior 83 de manera que los orificios alineados linealmente 111, 112, 113 estén alineados centralmente con el ensamble de válvula de compuerta 100. Luego, la estación de acoplamiento 110 se transporta lateralmente para colocar con precisión el orificio 113 por debajo del tubo blanco principal 95 y, por lo tanto, se dirige simultáneamente sobre el ensamble de válvula de compuerta 100. Luego, se opera el ensamble de la unidad de accionamiento de transferencia 85 para desplegar suficiente cinta de acero para acoplar el mecanismo de recogida de blanco 41 con el aparato de la cápsula blanco 20, y luego, el ensamble de la unidad de accionamiento de transferencia 85 se invierte para atraer el aparato de la cápsula blanco 20 hacia el tubo blanco principal 95. Luego, la estación de acoplamiento 110 se desplaza para alinear el orificio 111 con el tubo blanco principal 95 y, por lo tanto, se coloca simultáneamente directamente sobre el ensamble de válvula de compuerta 100, después de lo cual, se opera el actuador 101 para abrir la válvula de compuerta. El actuador de liberación 96 se opera para liberar la cápsula blanco 20 del mecanismo de recogida de blanco 41, lo que permite que la cápsula blanco 20 caiga a través del orificio del ensamble de válvula de compuerta 100 y dentro del tubo de transferencia 68. Luego, la estación de acoplamiento 110 se desplaza de modo que el orificio de recepción 112 del empujador de la cápsula blanco esté directamente debajo del tubo blanco principal 95. El accionamiento de transferencia 85 funciona para acoplarse con el empujador 44 del aparato de cápsula blanco mediante el despliegue de cinta de acero desde el tambor dentro del accionamiento de transferencia 85 mediante los rodillos de arrastre 104 en cooperación con el actuador lineal del rodillo de arrastre 103, la articulación de la leva del rodillo de arrastre 105 y el segundo ensamble unidireccional de embrague y engranaje 86, de modo que las clavijas 43 en el dispositivo del cabezal de recogida 41 del aparato de recogida de blanco 40 se acoplen con el empujador del aparato de cápsula de blanco 44. El primer ensamble unidireccional de embrague y engranaje 81 está desacoplado y funciona libremente cuando el segundo ensamble de embrague y engranaje unidireccional está acoplado. El aparato de recogida de blanco 40 acoplado con el empujador 44 se extrae luego en el tubo de blanco principal 95 al desacoplar los rodillos de arrastre 104 mediante la operación del actuador lineal del rodillo de arrastre 103 en cooperación con la articulación de la leva del rodillo de arrastre 15 y luego se rebobina la cinta de acero sobre el tambor del aparato de accionamiento de transferencia 85 con el primer ensamble unidireccional de embrague y engranaje 81 en cooperación con el motor de accionamiento 99. El segundo ensamble unidireccional de embrague y engranaje 86 está desacoplado y funciona libremente durante esta operación. Luego, la estación de acoplamiento 110 se desplaza de modo que el orificio 111 quede directamente debajo del tubo blanco principal 95. Luego, se opera el aparato de accionamiento de transferencia 85 para desplegar la cinta de acero por los rodillos de arrastre 104 en cooperación con el actuador lineal de rodillos de arrastre 103 y el segundo embrague unidireccional 86 (el primer ensamble unidireccional de embrague y engranaje 81 se desacopla y funciona libremente) de manera que el aparato de recogida de blanco 40 con el empujador 44 empuja el ensamble de cápsula blanco 20 a través del tubo de transferencia 68 para suministrar el ensamble de cápsula blanco 20 a un ensamble de estación blanco (que se muestra como 58 en las Figuras 12-14) que está acoplado operativamente a un ciclotrón.
Las Figuras 12-14 muestran un ensamble 58 de un aparato de estación blanco ilustrativo 60 acoplado por una brida de espiga 66 a un aparato de cámara de vacío 70 que está acoplado con un haz lineal de a un acelerador tal como un ciclotrón (no mostrado). El ensamble se monta en la instalación mediante el marco 59. El aparato de la estación blanco 60 está conectado a un tubo de transferencia 68 mediante un montaje de tubo de transferencia 69. El otro extremo del tubo de transferencia 68 se acopla con la brida 120 del ensamble de válvula de compuerta 100 montado en el aparato de celda receptora 80 que se muestra en las Figuras 9-11. El aparato de estación blanco 60 comprende una carcasa en donde se suministra el aparato de cápsula blanco alargado 20 (que se muestra en las Figuras 4-6) mediante el aparato de recogida de blanco 40 que se muestra en las Figuras 7-8. Una unidad de accionamiento lineal 65 montada en el aparato de la estación blanco 60 acopla dos rodillos (no mostrados) que hacen contacto con el diámetro exterior del extremo proximal del ensamble de cápsula blanco 20 y cooperan con la superficie curva del diámetro exterior para girar el aparato de cápsula blanco 20 de manera que quede alineado con la brida de espiga 66. Una vez alineado, el aparato de cápsula blanco 20 es movido por la unidad de accionamiento lineal 65 para encajar de forma sellada con la brida de espiga 66 y formar así una conexión hermética al vacío entre el puerto de cápsula blanco 26a con el aparato de cámara de vacío 70 y dos conexiones herméticas con los puertos de cápsula blanco 26b. El ensamble de la cápsula blanco 20 puede acoplarse con la brida de la espiga 66 en cualquiera de las dos posiciones con una separación de 180 grados porque ambas posiciones son idénticas operativamente. El ensamble de la cápsula blanco cargada 20 ahora está listo para la irradiación de protones. La cámara de vacío 70 se evacua por bombas de vacío adecuadas (no mostradas) interconectadas a un puerto de vacío 73. El haz de protones se colima durante el proceso de irradiación por cuatro ensambles colimadores de haz de protones 71 montados alrededor de la cámara de vacío 70. El paso del haz de protones está limitado en su posición por el deflector 72 de manera que los protones solo inciden sobre los colimadores o la placa blanco 10 del ensamble de cápsula blanco 20.
Una vez completada la irradiación de protones, el haz de luz se aísla de la cámara de vacío 70 con la válvula de vacío antes mencionada y la presión de la cámara de vacío se eleva hasta la presión atmosférica. El agua de refrigeración se purga de la cápsula blanco 20. El ensamble de cápsula blanco irradiado 20 se desacopla de la brida de espiga 66 mediante el actuador lineal 65 y luego se recupera al acoplar el dispositivo de cabezal de recogida 41 del aparato de recogida de blanco 40 con la cámara 25a en el extremo proximal del ensamble de cápsula blanco 20. El ensamble de cápsula blanco 20 se devuelve luego a la estación blanco que recibe el aparato de celda 80 mediante la recuperación de la cinta de acero desplegada 50 por el ensamble de unidad de accionamiento 85 hasta que la unidad de cápsula blanco sale del tubo de transferencia 68 y fuera del ensamble de válvula de compuerta 100. Luego, la estación de acoplamiento 110 se transporta para colocar con precisión el orificio 113 por debajo del tubo blanco principal 95, después de lo cual el ensamble de cápsula blanco irradiado 20 se deposita en el ensamble de cápsula blanco que recibe el orificio 113 y se desengancha del aparato de recogida de blanco 40. Luego, el aparato de recogida de blanco 40 se retrae en el tubo blanco principal 95, y la estación de acoplamiento 110 se desplaza de nuevo a su posición de reposo. Como se describirá con más detalle más adelante, los iones de pertecnetato y los iones de molibdenato se disuelven a partir de la placa blanco irradiada en un aparato proporcionado, por lo tanto, en la celda caliente, se recuperan y luego se purifican por separado.
La presente descripción se refiere además a sistemas que comprenden componentes para montar y alojar placas blanco circulares recubiertas con Mo-100, y componentes para acoplar y desacoplar las placas blanco circulares alojadas con fuentes de irradiación de protones generadas por ciclotrones mientras se mantiene una atmósfera empobrecida en oxígeno alrededor de las placas blanco montadas recubiertas de Mo-100.
Una placa blanco circular ilustrativa 140 se muestra en las Figuras 15(a)-15(c). La Figura 15(a) es una vista en perspectiva desde la parte superior de la placa blanco circular 140 y muestra una sección rebajada 145 alrededor del centro de la placa blanco circular 140. La Figura 15(b) es una vista superior de la placa blanco circular 140, mientras que la Figura 15(c) es una vista lateral en sección transversal de la placa blanco circular 140. La placa blanco circular 140 puede comprender cualquier metal de transición tales como los ejemplificados por cobre, cobalto, hierro, níquel, paladio, rodio, plata, tantalio, tungsteno, zinc y sus aleaciones. Particularmente adecuados son el cobre, la plata, el rodio, el tantalio y el zinc. La porción en cavidad 145 se proporciona para recibir en ella un polvo de metal Mo-100 refinado, que luego se sinteriza como se ha descrito anteriormente.
Las Figuras 16-18 muestran un aparato de cápsula 200 ilustrativo para colocar y montar en él una placa blanco circular 199 recubierta con Mo-100 que no tiene una cavidad, o alternativamente, una placa blanco circular con una cavidad como se ejemplifica en las Figuras 15(a)-a5(c). La Figura 16 es una vista en perspectiva, la Figura 17 es una vista posterior con la placa blanco 140 eliminada y la Figura 17 es una vista lateral en sección transversal del aparato de cápsulas 200 que generalmente comprende una carcasa exterior 205, un distribuidor de refrigeración interior 215 (también denominado manguito de enfriamiento) para recibir y retener en él la placa blanco circular 199 recubierta con Mo-100, y la tuerca de sujeción 210 de la carcasa para acoplar de forma segura el manguito de enfriamiento y la placa blanco circular 140. Las juntas tóricas 219 se insertan interpuestas en la placa blanco 199, la carcasa exterior 205, el distribuidor de refrigeración interior 215 y la tuerca de sujeción de la carcasa 210 para asegurar de forma sellada la placa blanco 199 en el aparato de cápsula 200. El propósito del manguito de enfriamiento 215 es disipar de forma controlada el calor generado por la irradiación de protones de la placa blanco 140 recubierta con Mo-100, al minimizar el potencial de oxidación generada por calor de los átomos de molibdeno y los átomos de tecnecio. La tuerca de sujeción de la carcasa de la cápsula 210 comprende una cámara 212 configurada para acoplar y liberar un aparato de recogida de blancos (que se muestra como elemento 220 en la Figura 19).
La presente descripción se refiere además a un aparato ilustrativo de recogida de cápsula blanco 220 para acoplar y manipular un aparato ensamble de cápsula de placa blanco circular (Figuras 19-20). La Figura 19 es una vista en perspectiva, mientras que la Figura 20 es una vista lateral en sección transversal del aparato 220 de recogida de cápsulas blanco acoplado con un empujador 225. El aparato 220 de recogida de la cápsula blanco generalmente comprende un dispositivo 223 de cabezal de recogida radialmente extensible/retráctil para acoplar un aparato ensamble de cápsula blanco 200 o empujador 225, un eje 226 que se extiende hacia atrás desde el cabezal de recogida para acoplar un eje 231 que se extiende hacia delante desde una guía recogedora de blanco 230. El eje 231 se extiende hacia atrás a través de una guía de recogida de blancos 230 y se acopla con una cinta de acero 232. El aparato de recogida de cápsulas blancos 220 comprende adicionalmente un empujador de la carcasa de blancos 225 para suministrar el aparato de cápsulas blanco 200 en un aparato de estación de blanco (que se muestra en las Figuras 24-27). El eje 226 que se extiende hacia atrás desde el dispositivo de cabezal de recogida 223 se proporciona con un dispositivo actuador 227 para extender y retraer radialmente los dispositivos de acoplamiento 224 dentro del dispositivo de cabezal de recogida 223 que están configurados para acoplarse y desacoplarse con el aparato ensamble de carcasa de placa blanco. Los dispositivos de acoplamiento adecuados se ejemplifican mediante pernos, clavijas, puntales y se accionan y manipulan de forma remota mediante el control remoto del dispositivo actuador 227.
La presente descripción se refiere además a un aparato de estación de blanco ilustrativo para recibir y montar en él un aparato ensamble de cápsula de placa blanco circular, y luego acoplar el aparato de cápsula de placa blanco circular con un puerto de haz de protones en un ciclotrón ejemplificado por los sistemas de ciclotrón GE® PETtrace®. El ensamble de la estación blanco tiene múltiples propósitos, es decir, (i) recibir y montar el aparato ensamble de cápsula de placa blanco en una cámara de vacío, (ii) establecer un entorno estable libre de oxígeno dentro de la cámara de vacío mediante la aplicación de vacío y/o el reemplazo del aire atmosférico con un gas inerte de ultra alta pureza ejemplificado por helio, (iii) suministrar el aparato ensamble de cápsula de placa blanco a una fuente de energía de protones generada por ciclotrón y acoplar el aparato de cápsula de placa blanco con la fuente de emisión de protones, (iv) establecer y mantener un sello de vacío entre el aparato de la cápsula de la placa blanco y la fuente de emisión de protones, (v) manipular con precisión la temperatura del distribuidor de enfriamiento en el aparato de carcasa durante la operación de irradiación, (vi) desacoplar y retirar el aparato de la cápsula de la placa blanco irradiada de la fuente de emisión de protones.
Las Figuras 21-24 muestran otro aparato de celda receptora de estación blanco ilustrativo 300 que puede instalarse en una campana extractora de humos revestida de plomo (también denominada celda caliente). El aparato de celda receptora 300 comprende un marco 305 sobre el cual se montan un estante superior 306 y un estante inferior 307. Un ensamble de unidad de accionamiento 310 está montado en el estante superior 306. El ensamble de la unidad de accionamiento 310 aloja un segmento de cinta de acero 232 enrollada en un tambor (no mostrado) que se aloja dentro del ensamble de la unidad de accionamiento 310. La cinta de acero 232 se despliega y se recupera a través de un tubo conductor blanco 315 que está interconectado al ensamble de la unidad de accionamiento 310 y se extiende hacia abajo a través del estante superior 306. El extremo proximal de la cinta de acero (232 que se muestra en las Figuras 19-20) se acopla con el tambor alojado dentro del ensamble de la unidad de accionamiento 310, mientras que el extremo distal de la cinta de acero 232 se acopla con el aparato de recogida de blancos 220 como se muestra en las Figuras 19-20. El ensamble de accionamiento 310 tiene: (i) un primer ensamble de embrague y engranaje unidireccional 311 que se engrana con el tambor, (ii) un segundo ensamble de embrague y engranaje unidireccional 312 que puede engancharse de manera controlable con la cinta de acero que se extiende a través del mismo, y (iii) un motor de accionamiento 313 que coopera con una cadena (no mostrada) para proporcionar una fuerza de accionamiento al primer ensamble de embrague y engranaje unidireccional 311 y al segundo ensamble de embrague y engranaje unidireccional 312. En consecuencia, el dispositivo de cabezal de recogida 223 del aparato de recogida de blanco 220 se extiende hacia abajo con el tubo blanco principal 315 cuando no está en uso. Un ensamble de válvula de compuerta 325 está montado en un puerto en la celda caliente directamente por debajo del tubo blanco principal 315. El ensamble de válvula de compuerta 325 tiene una brida 327 para acoplar un tubo de transferencia (que se muestra como elemento 267 en la Figura 24) que está interconectado operativamente con una estación blanco 250 (Figura 24). La válvula de compuerta (no mostrada) dentro del ensamble de válvula de compuerta 325 se abre y cierra mediante un actuador 326. Montados en el estante inferior 307 hay rieles de carro 340 sobre los cuales se transporta hacia adelante y hacia atrás una mesa de carro 328 de la estación de acoplamiento. Una estación de acoplamiento 330 está montada sobre la mesa del carro de la estación de acoplamiento 328. Las estaciones de acoplamiento también pueden colocarse lateralmente con precisión mediante un par de traductores lineales 341. La estación de acoplamiento 330 comprende una carcasa que tiene cuatro orificios alineados linealmente 332, 334, 336, 338. El orificio 332 es un agujero pasante que conecta el tubo blanco principal 315 y la parte superior del ensamble de válvula de compuerta 325. El orificio 334 se proporciona para recibir y almacenar el componente empujador 225 del aparato de cápsula blanco del aparato de recogida de blancos 220, cuando no está en uso. El orificio 336 se proporciona para recibir un ensamble de cápsula blanco ensamblada 200 con su extremo proximal 212 en una posición hacia arriba. El orificio 338 se proporciona para recibir un ensamble de cápsula blanco irradiado 200 para la disolución en él de los iones molibdato y los iones pertecnetato de la placa blanco circular irradiada 140.
En el uso, dentro de una celda caliente que usa dispositivos controlados a distancia (no mostrados), una placa blanco 140 recubierta con Mo-100 se monta en un ensamble de cápsula blanco 200. El ensamble de la cápsula blanco cargada 200 se coloca mediante los dispositivos controlados a distancia en el ensamblaje de la cápsula blanco que recibe el orificio 336 mientras que la mesa del carro de la estación de acoplamiento 328 se coloca por control remoto hacia adelante y fuera del estante superior 306. La mesa del carro de la estación de acoplamiento 328 luego es impulsada por control remoto a una posición debajo del estante superior 306 de manera que los orificios alineados linealmente 332, 334, 336, 338 estén alineados centralmente con el ensamble de válvula de compuerta 325. Luego, la estación de acoplamiento 330 se transporta lateralmente para colocar con precisión el orificio 336 por debajo del tubo principal blanco 315, y así se coloca simultáneamente sobre el ensamble de válvula de compuerta 325. El ensamble de la unidad de accionamiento de transferencia 310 se opera luego para desplegar suficiente cinta de acero para conectar el aparato de recogida de blanco 220 con el aparato de cápsula blanco 200, y luego, el ensamble de la unidad de accionamiento de transferencia 310 se invierte para atraer el aparato de cápsula blanco 200 hacia arriba en el tubo blanco principal 315. La estación de acoplamiento 330 se desplaza para alinear el orificio 332 con el tubo blanco principal 315, por lo que se encuentra simultáneamente directamente sobre el ensamble de válvula de compuerta 325, después de lo cual se opera el actuador 326 para abrir la válvula de compuerta. El actuador de liberación 319 se opera para liberar el aparato de cápsula blanco 200 del aparato de recogida de blancos 220, lo que permite que el aparato de cápsula blanco 200 caiga a través del orificio del ensamble de válvula de compuerta 325 y dentro del tubo de transferencia 267. Luego, la estación de acoplamiento 330 se desplaza de manera que el orificio de recepción del empujador de la cápsula blanco 334 esté directamente debajo del tubo blanco principal 315. El accionamiento de transferencia 310 se opera para acoplar el mecanismo de recogida de blancos 220 con el empujador del aparato de cápsulas blancos 225 al desplegar la cinta de acero del tambor dentro de la unidad de accionamiento de transferencia 310 mediante los rodillos de arrastre 318 en cooperación con el actuador lineal del rodillo de arrastre 316, la articulación de la leva del rodillo de arrastre 317 y el segundo ensamble unidireccional de embrague y engranaje 312 (primer ensamble unidireccional de embrague y engranaje 311 al operar libremente (es decir, sin transferir fuerza), de manera que las clavijas 224 en el dispositivo cabezal de recogida 223 del aparato de recogida de blanco 220 se acople al empujador 225 del aparato de cápsula blanco. El aparato de recogida de blancos 220 acoplado con el empujador 225 se introduce luego en el tubo blanco principal 315 al desacoplar primero los rodillos de arrastre 318 al operar el actuador lineal del rodillo de arrastre 316 en cooperación con la articulación de la leva del rodillo de arrastre 317 y luego rebobinar la cinta de acero sobre el tambor del aparato de accionamiento de transferencia 310 con el primer ensamble de embrague y engranajes 311 unidireccional en cooperación con el motor de accionamiento 313 (el segundo ensamble de embrague y engranaje 312 unidireccional al operar libremente (es decir, sin transferir fuerza). Luego, la estación de acoplamiento 330 se desplaza de manera que el orificio 332 quede directamente debajo del tubo de blanco principal 95. Luego se opera el aparato de accionamiento de transferencia 315 para desplegar la cinta de acero por los rodillos de arrastre 318 en cooperación con el actuador lineal de rodillos de arrastre 316, la articulación de la leva 317 y el segundo embrague unidireccional 312 (primer ensamble unidireccional de embrague y engranaje) 311 al operar libremente (es decir, sin transferir fuerza) de manera que el aparato de recogida de blanco 220 con el empujador 225 empuja el ensamble de cápsula blanco 200 a través del tubo de transferencia 267 para suministrar el ensamble de cápsula blanco 200 a un ensamble de estación blanco (que se muestra como 270 en las Figuras 24-27) que está acoplado operativamente a un ciclotrón.
Las Figuras 24-27 muestran un ensamble de estación blanco 250 que comprende una carcasa de estación blanco ilustrativa 252 para recibir un aparato de cápsula blanco 200 suministrado por un aparato de recogida de blanco 220, en donde el aparato de cápsula blanco 200 se montará en una posición cargada en la carcasa de la estación blanco 252 (Figura 27). El ensamble de la estación blanco 250 está montado en un ciclotrón PETtrace® (no mostrado) por el marco 251. La carcasa de la estación blanco 252 está acoplada a un elemento de soporte cilindrico 256 al cual está interconectado un primer cilindro de accionamiento neumático 270. La carcasa de la estación blanco 252 comprende una cámara receptora 253 (mejor vista en la Figura 27) y una cámara de irradiación 254 (mejor vista en la Figura 26) provista de un puerto 259 para acoplarse con un puerto de emisión de protones de ciclotrón (no mostrado). La cámara de recepción 253 está conectada a un tubo de transferencia 267 a través del cual un aparato de cápsula blanco 200 es suministrado por un aparato de recogida de blancos 220. El aparato de cápsula blanco 200 se desplaza dentro de la carcasa de la estación blanco 252 desde la cámara de recepción 253 a la cámara de irradiación 254 mediante un dispositivo de soporte de blanco 255 interconectado con un segundo cilindro de accionamiento neumático 272. El dispositivo portablancos 255 está operativamente conectado con los interruptores de límite 262 (Figura 25) para la detección remota del aparato de cápsula blanco 200. Una vez que el aparato de cápsula blanco 200 está en la cámara de irradiación 254, el primer cilindro de accionamiento neumático 270 lo acopla de forma sellada con la brida delantera 261 de la carcasa blanco. El elemento de soporte cilíndrico blanco 256 comprende un ensamble de tubo de refrigeración 257 que se desplaza mediante el primer cilindro de accionamiento neumático hacia el aparato de cápsula blanco 220 una vez que se ha instalado en la cámara de irradiación 254 y simultáneamente empuja el aparato de cápsula blanco contra la brida frontal de la carcasa blanco. 261 y forma un sello hermético al vacío. En consecuencia, el puerto 259 se acopla herméticamente con el ciclotrón y forma una cámara de vacío contigua con el ciclotrón que permite el paso libre de protones energéticos a la placa blanco 140/199. El ensamble del tubo de enfriamiento 257 se acopla con el manguito de distribución de enfriamiento 215 del ensamblaje de la cápsula blanco para suministrar fluido refrigerante a través de los conductos 218. Después de su instalación en la cámara de irradiación de la estación blanco 254, el ensamble de cápsula blanco cargado 200 ahora está listo para la irradiación de protones. Una vez completada la irradiación de protones, el fluido de enfriamiento se purga del ensamble de tubos de enfriamiento 257 y el ensamble de tubos de enfriamiento se retira del manguito de distribución de enfriamiento 215 mediante el primer cilindro de accionamiento neumático 270. El ensamble de cápsula blanco irradiado 200 se elimina de la cámara de irradiación 254 a la cámara de recepción 253 de la carcasa de la estación blanco 252 mediante la operación del segundo cilindro de accionamiento neumático 272. El ensamble de la cápsula blanco irradiado 200 se recupera luego del ensamble de la estación blanco 250 al acoplar el dispositivo de cabeza de recogida 223 del aparato de recogida de blanco 220 con la cámara 212 en el extremo proximal del ensamble de la cápsula blanco 200 en cooperación con el aparato de plataforma de aterrizaje 258 y los interruptores límite 262. El ensamble de cápsula blanco 200 luego se devuelve al aparato de celda receptora 300 mediante la recuperación de la cinta de acero desplegada 232 en el tambor proporcionado en el ensamble de unidad de accionamiento 310 mediante el acoplamiento del primer ensamble unidireccional de embrague y engranajes 311, hasta que la unidad de cápsula blanco 200 sale del tubo de transferencia 267 y sale del ensamble de válvula de compuerta 325. Luego, la estación de acoplamiento 330 se transporta para colocar el módulo de disolución de placa blanco 338 precisamente por debajo del tubo blanco principal 315. El ensamble de la unidad de accionamiento 310 luego se opera para presionar el ensamble de la cápsula blanco 200 en el módulo de disolución 338, y formar así un sello hermético a los líquidos entre la placa blanco 140/199 y el módulo de disolución 338. Como se describirá con más detalle más adelante, los iones pertecnetato y los iones molibdenato se disuelven luego desde la placa blanco irradiada, se recuperan y luego se purifican por separado.
Debido al diseño de las instalaciones y las limitaciones de la organización del espacio, algunas instalaciones de ciclotrones pueden requerir la ubicación de una celda caliente en donde se instala un aparato de celda receptora ilustrativo de acuerdo con la presente descripción, a cierta distancia del ensamble de la estación blanco montado en un ciclotrón al cual está conectado el aparato de celda receptora mediante un tubo de transferencia. A medida que aumenta la longitud del tubo de transferencia y el número de curvas que se requieren para recorrer la distancia entre un aparato de celda receptora y un ensamble de estación blanco, también aumenta la tensión y la tirantez en el ensamble de la unidad de accionamiento y en los componentes de cinta de acero del aparato de celda receptora usado para suministrar y recuperar ensambles de cápsulas blanco hacia y desde el ensamble de la estación blanco. En consecuencia, la presente descripción se refiere al aparato de la estación de refuerzo que puede instalarse en un tubo de transferencia interpuesto entre el aparato de la celda receptora y el ensamble de la estación blanco. Un aparato ilustrativo de estación de refuerzo 400 se muestra en las Figuras 28-29, y generalmente comprende un marco de estación de refuerzo 415 y una carcasa de estación de refuerzo 410. El marco de la estación de refuerzo 415 comprende una placa de soporte del tubo de transferencia 425 que tiene un orificio a través del cual se inserta un primer tubo de transferencia (no se muestra), una placa trasera que aloja un refuerzo 420 y un marco de placa estabilizadora 427 que tiene un extremo acoplado con la placa de soporte del tubo de transferencia 425 y el otro extremo acoplado con el refuerzo que aloja la placa trasera 420. El aparato de la estación de refuerzo se proporciona con una brida 422 (que se ve mejor en la Figura 29) que se proporciona con un orificio para acoplar el extremo del primer tubo de transferencia. La carcasa 410 se proporciona con un orificio 412 alineado con el orificio de la brida 430 y la brida 422. El orificio 412 en la carcasa 410 permite la inserción de un segundo tubo de transferencia (no mostrado). El segundo tubo de transferencia se acopla en el orificio de la brida 430. Un ensamble de rodillos de arrastre que comprende un marco extensible/retráctil que comprende un par de ensambles de montaje giratorios superiores 445 en los que se monta un rodillo superior 440, un par de ensambles de montaje giratorios inferiores 455 en los que se monta un rodillo inferior 450 y una brida 430 que conecta un par izquierdo de un ensamble de montaje giratorio superior y un ensamble de montaje giratorio inferior (ambos se muestran como 445, 455) con el correspondiente par derecho (no mostrado) de un ensamble de montaje giratorio superior y un ensamble de montaje giratorio inferior. Un par de actuadores 460 para extender y retraer el ensamble de rodillos de arrastre 445,455, 430 está montado en el armazón de la estación de refuerzo 415. Una unidad de accionamiento 465 está montada sobre el ensamble de rodillos de arrastre 445,455, 430 para girar el rodillo superior 440 cuando el ensamble de rodillos de arrastre 445,455, 430 está extendido. Cuando el ensamble de rodillos de arrastre 445,455, 430 está en una posición retraída como se muestra en la Figura 28, el rodillo superior 440 y el rodillo inferior 450 se colocan más separados que el diámetro del tubo blanco para permitir que un aparato de cápsula blanco y un aparato de recogida de blanco pasen por la estación de refuerzo. Cuando el ensamble de rodillos de arrastre 445,455, 430 está completamente extendido como se muestra en la Figura 29, el rodillo superior 440 y el rodillo inferior 450 se acoplan por fricción con las superficies superior e inferior de la cinta de acero para generar una fuerza motriz proporcionada por la unidad de accionamiento 465 para ayudar a suministrar el aparato de cápsula blanco al ensamble de la estación blanco acoplado con el ciclotrón o para ayudar a suministrar el aparato de cápsula blanco a la celda receptora en dependencia de la dirección de rotación de la unidad de accionamiento 465. El grado de fricción proporcionado está regulado por la presión neumática suministrada a los actuadores lineales 460.
Otro aspecto ilustrativo de la presente descripción se refiere a un proceso para la disolución y recuperación de iones molibdato y pertecnetato de placas blanco irradiadas con protones, seguido de separación y purificación separada de los iones molibdato y pertecnetato. Las superficies expuestas de una placa blanco irradiada con protones se ponen en contacto con una solución recirculante de aproximadamente 3 % a aproximadamente 30 % H2O2 durante aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 30 minutos para disolver los iones molibdato y los iones pertecnetato de la superficie de la placa blanco y formar así una solución de óxido. La solución de peróxido puede recircularse. La solución de peróxido puede calentarse, por ejemplo, al calentar la cámara de disolución 338 con cartuchos calentadores colocados en el cuerpo de la cámara. La solución de óxido se recupera, después de lo cual el sistema de disolución y la placa blanco se enjuagan y se lavan con agua destilada desionizada. El agua de enjuague/lavado se añade y se mezcla con la solución de óxido. El pH de la solución de óxido/enjuague recuperada se ajusta luego a aproximadamente 14 mediante la mezcla de aproximadamente 1 N a aproximadamente 10 N de KOH o, alternativamente, de aproximadamente 1 N a aproximadamente 10 N de NaOH, después de lo cual, la solución de óxido/enjuague con pH ajustado puede calentarse a aproximadamente 80 °C durante aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 30 minutos para degradar cualquier H2O2 residual en la solución de óxido/enjuague con pH ajustado. El pH fuertemente básico de la solución de óxido/enjuague mantiene las especies de molibdeno y tecnecio como iones K2[MoO4] o Na2[MoO4] y K[TcO4] o Na[TcO4]respectivamente, o formas ejemplificadas por Mo2(OH)(OOH), H2Mo2O3(O2)4, H2MoO2(O2), y similares.
La solución de óxido/enjuague con pH ajustado (y opcionalmente calentada) se empuja luego a través de una columna de extracción en fase sólida (SPE) cargada con una resina comercial ejemplificada por DOWEX® 1X8, ABEC-2000, Anilig Tc-02 y similares (DOWEX es una marca comercial registrada de Dow Chemical Co., Midland, MI, EE. UU.). Los iones pertecnetato se inmovilizan en las perlas de resina mientras que los iones molibdato en solución pasan y salen de la columna SPE. La solución de iones molibdato se recoge en un depósito. Luego, la columna de SPE se enjuaga con una solución adecuada para mantener la afinidad del pertecnetato por la columna de SPE, pero para asegurar que se haya eliminado el molibdato y otras impurezas. La solución de enjuague se añade a la solución de iones molibdato recolectada. Luego, los iones pertecnetato se eluyen de la columna SPE con bromuro de tetrabutilamonio (5-10 mL) en CHCb (0,1 -1,0 mg/mL). Alternativamente, los iones pertecnetato pueden eluirse de la columna SPE con NaI (0,1-1,0 mg/mL).
La solución de iones pertecnetato eluida de la columna SPE se empuja a través de una columna de alúmina precedida por una columna apropiada para eliminar los componentes de elución. Para Dowex®/ABEC, la columna de alúmina está precedida por un cartucho SPE de intercambio catiónico para eliminar la base residual del eluyente. La columna de alúmina también puede ir precedida de un cartucho SPE para eliminar el yoduro del eluyente, en donde el pertecnetato se inmoviliza sobre la alúmina. Es opcional usar NaI para eliminar TcO4, en cuyo caso, se requiere un cartucho SPE Ag/AgCl desde la columna de alúmina. Los iones pertecnetato adsorbidos se lavan con agua y luego se eluyen con una solución salina que comprende NaCl al 0,9 % (p/v) a través de un filtro de 0,2 micras y se recogen en viales en contenedores blindados con plomo. El eluyente de la columna de alúmina comprende Na[TcO4] puro y estéril.
La solución acuosa de enjuague/lavado del ion molibdato recogida de la columna SPE se seca. Los métodos de secado adecuados se ejemplifican mediante liofilización. El polvo resultante se suspende en una solución de NaOH de aproximadamente 3 % a aproximadamente 35 % o alternativamente, una solución de KOH de aproximadamente 3 % a aproximadamente 35 %, después de lo cual la solución puede filtrarse y secarse. El polvo resultante se solubiliza en agua destilada y se seca de nuevo para proporcionar un producto limpio Na2MoO4o alternativamente, un producto K2MoO4. Luego, se empuja Na2MoO4 o K2MoO4 a través de una columna de intercambio catiónico fuertemente ácida para permitir la recuperación y elución de H2[MoO4] y otras especies de óxido polimérico de molibdeno ejemplificadas por heptamolibdato, octamolibdato. Luego, los óxidos de molibdato eluidos se congelan, se secan y se almacenan. Los polvos de óxido de molibdato secos así recuperados y almacenados pueden reducirse como se describió anteriormente para recubrimiento sobre placas blanco nuevas.
En consecuencia, la presente descripción se refiere a sistemas y aparatos, también denominados colectivamente como módulos de disolución/purificación, que pueden acoplarse y cooperar con el aparato de celda receptora ilustrativo divulgado en la presente descripción, para recibir y montar en él placas blanco recubiertas con Mo-100 irradiadas para disolución, recuperación y purificación de iones molibdato y pertecnetato. Los módulos ilustrativos de disolución/purificación generalmente comprenden:
(i) un contenedor sellable para montar de forma remota en él una placa blanco irradiada revestida con Mo-100 (denominada "cámara de disolución");
(ii) un suministro de recirculación de una solución de H2O2 que comprende un reservorio, una infraestructura de conductos que interconectan el reservorio y el contenedor de disolución, bombas para recircular la solución de H2O2, puertos de entrada para proporcionar entradas a la solución fresca de H2O2, puertos de salida para retirar de forma controlada porciones de la solución recirculante de H2O2 e instrumentación para monitorear la radiactividad, la temperatura, el régimen de flujo y similares en la recirculación de la solución de H2O2;
(iii) un suministro de agua destilada interconectado con el contenedor de disolución para el lavado posterior a la disolución del contenedor de disolución y el suministro de la solución de H2O2 recirculante;
(iv) una estación de procesamiento químico que comprende una pluralidad de puertos para acoplar individualmente cartuchos de resina desechables para inmovilizar y movilizar desde allí iones pertecnetato e iones molibdato, una infraestructura de conductos para recuperar por separado iones pertecnetato, iones molibdato y lavados de desechos de los cartuchos de resina y una estación de llenado/tapado para capturar y almacenar los iones pertecnetato, iones molibdato y lavados de desecho.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Una placa blanco recubierta de molibdeno que comprende:
una placa blanco (10) que tiene una superficie superior que comprende un recubrimiento sinterizado de polvo metálico de molibdeno-100; y una superficie inferior que comprende canales de agua interconectados (12) para recibir un flujo de refrigerante a través de los mismos;
en donde la placa blanco (10) comprende un metal de transición seleccionado de paladio, rodio, tantalio, tungsteno y sus aleaciones.
2. La placa blanco recubierta de molibdeno de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa blanco (10) comprende tantalio.
3. La placa blanco recubierta de molibdeno de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el recubrimiento de polvo metálico de molibdeno-100 comprende partículas que tienen un tamaño de grano consistente de menos de 10 micras.
4. La placa blanco recubierta de molibdeno de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el recubrimiento de polvo metálico de molibdeno-100 se deposita por deposición electroforética.
5. La placa blanco recubierta de molibdeno de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el recubrimiento de polvo metálico de molibdeno-100 tiene un grosor de 38 micras a 664 micras.
6. La placa blanco recubierta de molibdeno de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa blanco (10) tiene una forma alargada con extremos opuestos redondeados.
7. La placa blanco recubierta de molibdeno de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa blanco (10) tiene una forma circular.
8. Un proceso para fabricar la placa blanco recubierta de molibdeno de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el proceso comprende:
(a) deposición electroforética de un polvo metálico de molibdeno-100 sobre la superficie superior de una placa blanco (10) que comprende un metal de transición seleccionado de paladio, rodio, tantalio, tungsteno y sus aleaciones, la deposición electroforética comprende:
(i) sumergir la placa blanco (10) y un ánodo en una suspensión que comprende un solvente orgánico polar, un aglutinante y un polvo metálico de molibdeno-100 que comprende partículas que tienen un tamaño de grano consistente de menos de 10 micras, en donde la placa blanco (10) actúa como cátodo;
(ii) aplicar un potencial de 300 V a 2500 V a través del cátodo y el ánodo durante un período de tiempo de 2 min a 30 min; y
(iii) retirar de la suspensión la placa blanco (10) que tiene un recubrimiento de polvo metálico de molibdeno-100;
(b) calentar la placa blanco (10) a una temperatura de 1500 °C a 2000 °C durante un período de tiempo de 2 horas a 7 horas, en donde el calentamiento se lleva a cabo en una atmósfera libre de oxígeno, y de esta manera, sinterizar el recubrimiento de polvo metálico de molibdeno-100 dispuesto sobre la placa blanco (10).
9. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el solvente polar se selecciona de un nitroalcano e isopropanol.
10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el nitroalcano es nitrometano.
11. El proceso de la reivindicación 8, en donde el aglutinante es zeína.
12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el potencial entre el cátodo y el ánodo es de 500 V a 1500 V.
13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la atmósfera libre de oxígeno es un gas inerte.
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