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一种基于 电子 加速器的二级辐照生产99Mo的系统及方法

阅读：606发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统及方法，其包括电子产生段、电子加速段、电子- 光子转换部、第一靶辐照部、光子- 中子转换部、中子慢化整形部、第二靶辐照部、第一冷却部、第二冷却部、第三冷却部、第四冷却部、第一收集部和第二收集部。本发明提出的99Mo生产系统具有结构紧凑，成本低，安装方便、安全性高等特点，能将克服现有反应堆生产方式的不足。，下面是一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统及方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于包括：
电子产生段，用于产生电子；
电子加速段，用于对电子束进行加速和运输；
电子-光子转换部，用于接收电子加速段传输的电子束流并将其转化为轫致辐射光子；
第一靶辐照部，用于接收所述的轫致辐射光子，第一靶辐照部的靶座内容纳1个或多个100Mo靶盘；
光子-中子转换部，用于接收经过第一靶辐照部的轫致辐射光子并将其转化成中子；
中子慢化整形部，用于接收光子-中子转换部的中子并整形慢化成1MeV以下中子；
第二靶辐照部，接收中子慢化整形部的1MeV以下中子，第二靶辐照部的靶座内容纳1个或多个98Mo靶盘；
第一冷却部，与电子-光子转化部密封连接，使用冷却液循环冷却电子-光子转换部；
第二冷却部，与第一靶辐照部密封连接，使用冷却液循环冷却第一靶辐照部；
第三冷却部，与光子-中子转化部密封连接，使用冷却液循环冷却光子-中子转化部；
第四冷却部，与第二靶辐照部密封连接，使用冷却液循环冷却第二靶辐照部；
第一收集部，与第一靶辐照连接，收集第一靶辐照部产生的99Mo；
第二收集部，与第二靶辐照连接，收集第二靶辐照部产生的99Mo。
2.根据权利要求1所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：电子加速段产生的电子能量在15MeV-50MeV之间。
3.根据权利要求1所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：所述电子加速段包括束流输运分析系统、真空加速室、导引聚焦系统、功率源和高真空设备，所述束流输运分析系统与电子产生段连接，所述真空加速室与所述束流输运分析系统连接，所述束流导引与聚焦系统与真空加速室连接，所述束流输运分析系统及真空加速室分别与所述功率源连接，所述束流输运分析系统及真空加速室分别与高真空设备连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：所述束流输运分析系统，包括：电、磁场透镜、弯转磁铁和电、磁场分析器，用来在粒子源与加速器之间或加速器与靶室之间输运并分析带电粒子。
5.根据权利要求3所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：所述真空加速室是一种装有加速结构的真空室，用以在真空中产生一定形态的加速电场，使电子在不受空气分子散射的条件下得到加速。
6.根据权利要求3所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：所述导引聚焦系统，是用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的电子，使之沿着预定的轨道受加速电场的加速。
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7.根据权利要求3所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产 Mo的系统，其特征在于：所述高真空设备用于对束流输运分析系统和真空加速室抽真空。
8.根据权利要求3所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：所述功率源用于对束流输运分析系统和真空加速室提供电源。
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9.根据权利要求1所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产 Mo的系统，其特征在于：电子-光子转换部将电子加速段传输的电子转换成能量区间包含10MeV-50MeV的轫致辐射光子。
10.根据权利要求1所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：电子-光子转换部为钨靶、金靶或者钽靶中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：第一靶辐照部包含1个或多个100Mo靶盘，其中100Mo与能量大于9MeV的光子发生光核反应产生99Mo。
12.根据权利要求1所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：光子-中子转换部将未与第一辐照部发生相互作用的光子以及在第一靶辐照部产生的光子转换为中子。
13.根据权利要求12所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其特征在于：光子-中子转换部将光子转换成中子；光子-中子转换部的材料为Be、重水、BeD2、贫化铀中的一种或多种。
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14.根据权利要求1所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产 Mo的系统，其特征在于：中子慢化整形部包括光中子通道、中子慢化层、中子反射层、中子准直层和光子过滤层，所述中子慢化层设置在光中子通道四周，所述中子反射层设置在中子慢化层四周，所述光子过滤层设置在光中子通道和中子准直层之间，中子准直层设置在光中子通道出口。
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15.一种基于电子加速器的二级辐照生产 Mo方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、采用电子产生设备产生电子；
S2、采用电子加速设备对电子束进行加速成为15MeV-50MeV电子束流并运输；
S3、接收电子加速段传输的电子束流并将其转化为轫致辐射光子；
S4、接收所述的轫致辐射光子，并采用100Mo靶盘进行辐照，轫致辐射光子与100Mo发生光核反应，产生99Mo，然后收集其产生的99Mo；
S5、接收经过上述99Mo靶盘辐照后的光子并将其转化成中子；
S6、接收转化后的中子并整形慢化成1MeV以下中子；
S7、接收上述1MeV以下中子，采用98Mo靶盘进行辐照，1MeV以下中子与98Mo发生反应，产生99Mo，然后对99Mo进行收集。

说明书全文

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一种基于电子加速器的二级辐照生产 Mo的系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于核技术应用领域，尤其涉及一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统及方法。

背景技术

[0002] 99mTc是核医学诊断中使用最多的放射性药物，约占核医学成像的80％。99mTc有一个较短的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间T1/2)，T1/2＝6小时。因此99Mo转化为99mTc(衰减模式t1/2＝66小时)是一个理想的选择。

[0003] 99Mo的主要供应方法是通过研究用反应堆辐照235U靶或者98Mo靶，但是基于反应堆99
的 Mo生产存在一些问题：如突然发生事故，预定维修计划或使用寿命过期导致的反应堆关闭，为达到99Mo的高活性对高浓缩铀的需求具有更高的成本和安全性挑战，在产品中不可避免地产生不需要的同位素(需要昂贵的分离过程)等。因此，寻找作为短期，中期或长期解决方案的替代生产方法是必要的。基于加速器的生产是一较好的替代方法。由于安全和经济
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方面的原因，使用高功率电子直线加速器生产通道 Mo(γ，n) Mo和 Mo(n，γ) Mo是一种合适的方法。

[0004] 因此，有必要提出一种安全性高、经济性好的99Mo生产方式。

发明内容

[0005] 为克服上述存在之不足，本发明的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提供一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，能将克服现有反应堆生产方式的不足，具有结构紧凑，成本低，安装方便、安全性高等特点。

[0006] 为实现上述目的本发明所采用的技术方案是一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其包括以下结构：

[0007] 电子产生段，用于产生电子；

[0008] 电子加速段，用于对电子束进行加速和运输；

[0009] 电子-光子转换部，用于接收电子加速段产生的电子束流并将其转化为轫致辐射光子；

[0010] 第一靶辐照部，用于接收所述的轫致辐射光子，第一辐照部整体为一个靶座，可以容纳1个或多个100Mo靶盘；

[0011] 光子-中子转换部，用于接收经过第一靶辐照部的轫致辐射光子并将其转化成中子；

[0012] 中子慢化整形部，用于接收光子-中子转换部的中子并整形慢化成1MeV以下中子；第二靶辐照部整体为一个靶座，用于接收中子慢化整形部的1MeV以下中子，其中靶座可以容纳1个或多个98Mo靶盘；

[0013] 第一冷却部，与电子-光子转化部密封连接，使用冷却液循环冷却电子-光子转换部；

[0014] 第二冷却部，与第一靶辐照部密封连接，使用冷却液循环冷却第一靶辐照部；

[0015] 第三冷却部，与光子-中子转化部密封连接，使用冷却液循环冷却光子-中子转化部；

[0016] 第四冷却部，与第二靶辐照部密封连接，使用冷却液循环冷却第二靶辐照部；

[0017] 第一收集部，与第一靶辐照连接，收集第一靶辐照部产生的99Mo；

[0018] 第二收集部，与第二靶辐照连接，收集第二靶辐照部产生的99Mo。

[0019] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：电子加速器部件能够产生电子，且产生的电子的能量应该在15MeV-50MeV之间。

[0020] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：所述电子加速段包括束流输运分析系统、真空加速室、导引聚焦系统、功率源和高真空设备，所述束流输运分析系统与电子产生段连接，所述真空加速室与所述束流输运分析系统连接，所述束流导引与聚焦系统与真空加速室连接，所述束流输运分析系统及真空加速室分别与所述功率源连接，所述束流输运分析系统及真空加速室分别与高真空设备连接。

[0021] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：所述束流输运分析系统，包括：电、磁场透镜、弯转磁铁和电、磁场分析器等器件，用来在粒子源与加速器之间或加速器与靶室之间输运并分析带电粒子。

[0022] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：所述真空加速室是一种装有加速结构的真空室，用以在真空中产生一定形态的加速电场，使电子在不受空气分子散射的条件下得到加速，其可以是各种类型的加速管、加速腔和环形加速室等。

[0023] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：所述导引聚焦系统，是用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的电子，使之沿着预定的轨道受加速电场的加速，如圆形加速器的主导磁场和四极透镜场。

[0024] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：所述高真空设备用于对束流输运分析系统和真空加速室抽真空。

[0025] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：所述功率源用于对束流输运分析系统和真空加速室提供电源。

[0026] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：电子-光子转换部能够将电子加速器部件产生的电子转换成能量区间包含10MeV-50MeV的轫致辐射光子。

[0027] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：电子-光子转换部位是钨靶、金靶或者钽靶中的至少一种。

[0028] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：第一靶辐照部包含1个或多个100Mo靶盘，其中

[0029] 100Mo能够与能量大于9MeV的光子发生光核反应产生99Mo。

[0030] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：光子-中子转换部能够将未与第一辐照部发生相互作用的光子以及在第一靶辐照部产生的光子转换为中子。

[0031] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：光子-中子转换部能够将光子转换成中子；光子-中子转换部的材料可以为Be、重水、BeD2、贫化铀中的一种或多种。

[0032] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：中子慢化整形部能够将光子-中子转换部产生的中子转换成1MeV以下中子。

[0033] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：中子慢化整形部包括光中子通道、中子慢化层、中子反射层、中子准直层和光子过滤层，所述中子慢化层设置在光中子通道四周，所述中子反射层设置在中子慢化层四周，所述光子过滤层设置在光中子通道和中子准直层之间，中子准直层设置在光中子通道出口。

[0034] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：靶辐照部包含1个或多个98Mo靶盘，其中98Mo能够与1MeV以下中子相互作用产生99Mo。

[0035] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：第一冷却部，与电子-光子转化部密封连接，使用冷却液循环冷却电子-光子转换部；第二冷却部，与第一靶辐照部密封连接，使用冷却液循环冷却第一靶辐照部；第三冷却部，与光子-中子转化部密封连接，使用冷却液循环冷却光子-中子转化部；第四冷却部，与第二靶辐照部密封连接，使用冷却液循环冷却第二靶辐照部。

[0036] 根据本发明中所述的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统，其进一步地优选技术方案是：第一收集部，与第一靶辐照部连接，收集第一靶辐照部产生的99Mo；第二收集部，与第二靶辐照部连接，收集第二靶辐照部产生的99Mo。

[0037] 本发明基于上述系统还提供了一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo生产方法，其包括以下步骤：

[0038] S1、采用电子产生设备产生电子；

[0039] S2、采用电子加速设备对电子束进行加速和运输；

[0040] S3、接收电子加速段传输的电子束流并将其转化为轫致辐射光子；

[0041] S4、接收所述的轫致辐射光子，并采用100Mo靶盘进行辐照，轫致辐射光子与100Mo发生光核反应，产生99Mo，然后收集其产生的99Mo；

[0042] S5、接收经过上述99Mo靶盘辐照后产生的光子并将其转化成中子；

[0043] S6、接收转化后的中子并整形慢化成1MeV以下中子；

[0044] S7、接收上述1MeV以下中子，采用98Mo靶盘进行辐照，1MeV以下中子与98Mo发生反应，产生99Mo，然后对99Mo进行收集。

[0045] 本申请相比现有技术的有益效果是:

[0046] 本发明提供了一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统及方法，能将克服现有反应堆生产方式的不足，同时采用二级辐照，采用不同的辐照靶进行辐照，对产生的电子进行充分利用，因此提高了生产效率。同时系统具有结构紧凑，成本低，安装方便、安全性高等特点。附图说明

[0047] 为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0048] 图1是本发明系统原理框图。

[0049] 图2是电子加速段结构框图。

[0050] 图3轫致辐射原理。

[0051] 图4是100Mo(γ，n)99Mo反应示意图。

[0052] 图5是中子转换过程示意图。

[0053] 图6是中子慢化整形装置的示意图。

[0054] 图7是98Mo(n，γ)99Mo反应示意图。

具体实施方式

[0055] 为使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

[0056] 实施例1

[0057] 如图1所示是本发明系统原理框图，本实施例的系统中电子产生段产生能量在15MeV-50MeV之间的电子束流，本实施例主要是利用电子枪进行的。电子加速段，用于对电子产生段产生的电子进行加速和输运。

[0058] 如图2所示，电子加速段包括束流输运分析系统、真空加速室、导引聚焦系统、功率源和高真空设备，束流输运分析系统与电子产生段连接，真空加速室与所述束流输运分析系统连接，束流导引与聚焦系统与真空加速室连接，束流输运分析系统及真空加速室分别与所述功率源连接，束流输运分析系统及真空加速室分别与高真空设备连接。

[0059] 其中束流输运分析系统，包括：电场透镜或电、磁场透镜、弯转磁铁和电、磁场分析器等器件，用来在粒子源与加速器之间或加速器与靶室之间输运并分析带电粒子。

[0060] 真空加速室是一种装有加速结构的真空室，用以在真空中产生一定形态的加速电场，使电子在不受空气分子散射的条件下得到加速，其可以是各种类型的加速管、加速腔和环形加速室等。

[0061] 导引聚焦系统，是用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的电子，使之沿着预定的轨道受加速电场的加速，如圆形加速器的主导磁场和四极透镜场。高真空设备用于对束流输运分析系统和真空加速室抽真空。功率源用于对束流输运分析系统和真空加速室提供电源。

[0062] 电子-光子转换部接收电子加速段传来的15MeV-50MeV电子束流，并将接收的电子转换成轫致辐射光子，其中电子-光子转换部是钨靶、金靶或者钽靶中的至少一种，轫致辐射的原理如图3所示，由于电子的质量较轻，电子在靠近原子核的过程中，收到原子核的库仑力作用，运动速度和方向发生改变，减少的能量以射线的形式发射出来，发射的射线即为轫致辐射光子，第一冷却部采用冷却液循环的方式对电子-光子转换部进行冷却。

[0063] 第一靶辐照部整体为一个靶座，用于接收所产生的轫致辐射光子，其中靶座可以容纳1个或多个100Mo靶盘；轫致辐射光子与100Mo发生光核反应，产生99Mo，反应过程如图4所示，光子与100Mo相互作用产生1个99Mo与1个中子，由于光子与100Mo反应阈值的存在，该反应只利用了9MeV以上的光子，第一收集部对第一靶辐照部产生的99Mo进行收集，第二冷却部采用冷却液循环的方式对第一靶辐照部进行冷却。

[0064] 光子-中子转换部为一块具有一定形状和厚度的靶，收集剩余的光子，并通过图5所示反应产生中子，光子-中子转换部所采用的靶为Be或重水，BeD2或贫化铀中的至少一种，第三冷却部采用冷却液循环的方式对光子-中子转换部进行冷却。

[0065] 图6是中子慢化整形装置的示意图，慢化整形端包含光中子通道001，用于运输光中子；中子慢化层，用于将对高能中子(大于1MeV)慢化成1MeV以下中子；中子反射层003，用于对中子进行反射，防止中子向四周发散；中子准直层004，用于中子束流的准直，使中子束流沿中心发射；光子过滤层005，用于过滤中子束流中的光子。所述中子慢化层002设置在光中子通道001的四周，所述中子反射层003设置在中子慢化层002的四周，所述光子过滤层005设置在光中子通道001和中子准直层004之间，中子准直层004设置在光中子通道001出口。

[0066] 第二靶辐照部整体为1个靶座，用于接收中子慢化整形装置产生的1MeV以下中子，其中靶座可以容纳1个或多个98Mo靶盘；1MeV以下中子与98Mo发生反应，产生99Mo，反应过程如图7所示，中子与98Mo相互作用产生1个99Mo与光子，第二收集部对第一靶辐照部产生的99Mo进行收集，第四冷却部采用冷却液循环的方式对第一靶辐照部进行冷却。

[0067] 本实施例中所述的第一冷却部、第二冷却部、第三冷却部和第四冷却部是采用的具有循环回路的冷却槽，在冷却槽内盛装冷却液，将冷却槽与设备连接，冷却液在冷却槽内循环，实现对设备的冷却。

[0068] 本实施例中所述的第一收集部和第二收集部是采用的是市面上已有的同位素分离器，如TECHNEGEN同位素分离器。

[0069] 通过本发明提出的一种基于电子加速器的二级辐照生产99Mo的系统及方法，能将克服现有反应堆生产方式的不足，具有结构紧凑，成本低，安装方便、安全性高等特点。

[0070] 本实施例中采用的电场透镜或电、磁场透镜、弯转磁铁和电、磁场分析器等器件等均为现有采购的设备。

[0071] 以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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