用于最大化钼-99洗提效率的塔几何结构 |
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| 申请号 | CN201110095591.1 | 申请日 | 2011-04-07 | 公开(公告)号 | CN102214491A | 公开(公告)日 | 2011-10-12 |
| 申请人 | 通用电气-日立核能美国有限责任公司; | 发明人 | J·瓦内德; W·E·拉塞尔二世; B·D·布卢姆奎斯特; M·艾伦; J·E·佩恩; A·A·阿尔瓦雷斯; | ||||
| 摘要 | 本 申请 涉及用于最大化钼-99洗提效率的塔几何结构。其中，提供了用于洗提 放射性 材料(160)的至少一种系统(100)和洗提 放射性材料 (160)的方法。该用于洗提放射性材料(160)的系统可包括：洗提塔(105)，其被配置成包围放射性材料(160)；第一密封构件(110)，其密封洗提塔(105)的第一端(111)；第二密封构件(120)，其密封洗提塔(105)的第二端(112)；洗提供应源(20)，其经由第一针(22)连接到洗提塔(105)的第一端(111)；收集系统(40)，其经由第二针(42)连接到洗提塔(105)的第二端(112)；以及，在洗提塔(105)中的 过滤器 (150)，该过滤器(150)被配置成支承放射性材料(160)且防止放射性材料(160) 接触 第二针(42)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于洗提放射性材料(160)的系统(100)，包括 |
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| 说明书全文 | 用于最大化钼-99洗提效率的塔几何结构技术领域背景技术[0002] 锝-99m(m是亚稳的)是用于核医学诊断成像的放射性核。锝-99m被注射到患者内，当其结合特定器械使用时用于使患者的内部器官成像。但是，锝-99m的半衰期只有六(6)小时，因此需要锝-99更易于得到的来源。 [0003] 用于获得锝-99的一种方法使用至少两步骤过程。首先，将钼酸钛放置于囊(capsule)中，然后利用核反应堆来辐照该囊。在辐照过程中，在钼酸钛内的钼-98吸收中子且变成钼-99(Mo-99)。或者，钼金属可被辐照且在辐照后形成钼酸钛。Mo-99是不稳定的且在66小时半衰期后衰减为锝-99m。在辐照步骤之后，从囊移除放射性钼酸钛且放置于洗提塔中。随后，使盐水经过放射性钼酸钛以从放射性钼酸钛移除锝-99m离子。 发明内容[0005] 根据一实例实施例，一种用于洗提放射性材料的系统可包括：洗提塔，其被配置成包围(enclose)放射性材料；第一密封构件，其密封洗提塔的第一端；第二密封构件，其密封洗提塔的第二端；洗提供应源(elution supply source)，其经由第一针连接到洗提塔的第一端；收集系统，其经由第二针连接到洗提塔的第二端；以及，在洗提塔中的过滤器，该过滤器被配置成支承放射性材料且防止放射性材料接触第二针。 [0006] 根据一实例实施例，一种用于洗提放射性材料的方法可包括：在第一缸体(cylinder)中混合该放射性材料与洗提溶液以形成混合物；加热该混合物以形成包括离子的气体；在管的盘绕部分中冷凝带有离子的气体以形成包括离子的冷凝液；以及，在第二缸体中收集该冷凝液。 [0007] 根据一实例实施例，一种用于洗提放射性材料的系统可包括：膜，其包围且支承放射性材料；球形囊，其包围该膜；洗提溶液供应源，其被配置成在球形囊内提供洗提溶液；以及，收集系统，其被配置成从膜接收洗提液。 附图说明 [0008] 结合附图，通过下文的详细描述，本发明的实例实施例将会更清楚地理解。 [0009] 图1是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的截面图； [0010] 图2是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的截面图； [0011] 图3是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的截面图； [0012] 图4是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的截面图； [0013] 图5是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的截面图； [0014] 图6是根据本发明的实例实施例的包括流动挡板的洗提塔的一部分截面图； [0015] 图7是根据本发明的实例实施例的包括流动挡板(flow tripper)的洗提塔的一部分的视图； [0016] 图8是根据本发明的实例实施例的包括螺旋台的洗提塔的一部分的视图； [0017] 图9是台根据本发明的实例实施例的包括螺旋台的洗提塔的一部分的视图； [0018] 图10是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的截面图； [0019] 图11是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的截面图； [0020] 图12是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的视图；以及[0021] 图13是根据本发明的实例实施例的用于洗提放射性材料的系统的截面图。 [0022] 部件列表： [0023] 10用于洗提放射性材料的系统 [0024] 11洗提塔的第一端 [0025] 12洗提塔的第二端 [0026] 20洗提供应源 [0027] 21储集器 [0028] 22中空第一针 [0029] 22′歧管型针 [0030] 22a歧管型子针 [0031] 22b歧管型子针 [0032] 30洗提塔 [0033] 40收集系统 [0034] 41用于收集洗提液的储存腔室 [0035] 42中空第二针 [0036] 60放射性材料 [0037] 100用于洗提放射性材料的系统 [0038] 105洗提塔 [0039] 105A“沙漏”形洗提塔 [0040] 105B“漏斗”形洗提塔 [0041] 105′“蛇”形洗提塔 [0042] 105″“盘管”形洗提塔 [0043] 110第一密封构件 [0044] 111洗提塔的第一端 [0045] 112洗提塔的第二端 [0046] 120第二密封构件 [0047] 130端帽 [0048] 140端帽 [0049] 150过滤器 [0050] 155内肩部 [0051] 160放射性材料 [0052] 170流动挡板 [0053] 180螺旋台 [0054] 200用于洗提放射性材料的系统 [0055] 300用于洗提放射性材料的系统 [0056] 310缸体 [0057] 320缸体 [0058] 330端帽 [0059] 340端帽 [0060] 350管的盘绕部分 [0061] 360管 [0062] 370管的第一端部 [0063] 380管的第二端部 [0064] 390加热器 [0065] 400用于洗提放射性材料的系统 [0066] 500用于洗提放射性材料的系统 [0067] 600用于洗提放射性材料的系统 [0068] 700用于洗提放射性材料的系统 [0069] 800用于洗提放射性材料的系统 [0070] 805放射性材料 [0071] 810收集系统 [0072] 820管 [0073] 830洗提溶液供应源 [0074] 840管 [0075] 850过滤器 [0076] 860球形囊 [0077] 870膜 [0078] 880在球形囊与膜之间的空间 [0079] 890流动路径 [0080] 892流动路径 [0081] 894流动路径 [0082] B区域标记 [0083] B′区域标记 [0084] D洗提塔的内径 [0085] D′“蛇形”塔的内径 [0086] D″“盘管”形塔的内径 [0087] D1“沙漏”形塔的较大直径 [0088] D2“沙漏”形塔的较小直径 [0089] D3洗提塔底部附近的直径 [0090] D4洗提塔顶部附近的直径 [0091] D5球形囊的内径 [0092] D6球形囊的外径 [0093] F1流动路径 [0094] F2流动路径 [0095] L塔的长度 [0096] LE′塔的有效长度 [0097] LE″塔的有效长度 具体实施方式[0098] 现将参看附图更全面地描述本发明的实例实施例，在附图中示出了实例实施例。但本发明可体现为不同形式且不应认为限于本文所陈述的实施例。而是，提供这些实施例使得本公开全面且完整，且将向本领域技术人员全面传达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见，部件的大小可被放大。 [0099] 应了解当元件或层被称作在另一元件或层“上”，“连接到”或“耦接”到另一元件或层时，其可直接地在另一元件或层上，直接连接到或耦接到另一元件或层或者可存在居间的元件或层。相反，当元件被称作“直接在另一元件或层上”，“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件或层时，则不存在居间元件或层。如本文所用的用语“和/或”包括相关联的列出项目的一个或多个的任一个和所有组合。 [0100] 应了解尽管在本文中可使用用语第一、第二等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受到这些用语的限制。仅使用这些用语来区分一个元件、部件、区域、层和/或部段与另一元件、部件、区域、层和/或部段。因此，在不偏离实例实施例的教导内容的情况下，下文所讨论的第一元件、部件、区域、层或部段可被称作第二元件、部件、区域、层或部段。 [0101] 为了易于描述一个元件或特点与附图所示的另一元件或特点的关系，可在本文中使用空间相对用语，诸如“在之下”、“在下方”、“下部”、“上方”、“上部”和类似用语。应了解空间相对用语预期涵盖除了附图所描绘的方位之外的装置在使用和操作中的不同方位。举例而言，如果附图中的装置颠倒，被描述为在其它元件或特点“下方”或“之下”的元件然后可定向于其它元件或特点“上方”。因此，示范性用语“在下方”可涵盖在上方和在下方的方位。该装置可另外定向(旋转90度或其它方位)且相应地理解本文所述的空间相对描述词。 [0102] 本文所述的实施例将参考以理想示意图方式的平面图和/或截面图。因此，取决于制造技术和/或公差，可修改视图。因此，实例实施例并不限于视图所示的那些实例实施例，而是包括基于制造过程形成的配置中的修改。因此，在附图中例示的区域具有示意性质且在附图所示的区域形状例示元件的特定形状或区域，且并不限制实例实施例。 [0103] 图1示出用于洗提放射性材料60的系统10的实例。该系统10包括洗提溶液供应源20、洗提塔30和收集系统40。洗提溶液供应源20可包括用于储存洗提溶液的储集器21和中空第一针22(第一流体连通路径的实例)，中空第一针22被配置成穿透洗提塔30的第一端11且提供存储于储集器21中的洗提溶液到洗提塔30的流动连通。储集器可储存例如盐水溶液。收集系统40可同样包括中空第二针42(第二流体连通路径的实例)和储存腔室41，中空第二针42被配置成穿透洗提塔30的第二端12，储存腔室41经由第二针 42自洗提塔30收集洗提液。洗提塔30可类似于竖直定向的缸体，其包围反应性材料60。 [0104] 在操作中，洗提塔30被填充放射性材料60。为了从放射性材料60移除所需离子，使洗提溶液从洗提溶液供应源20，经过第一针22，经过反射性材料60，经过第二针42传递到收集系统40内。上述操作由从收集系统40施加到系统10的真空驱动。 [0105] 图2示出洗提系统10的实例实施例，其包括洗提溶液供应源20、收集系统40和安置于洗提溶液供应源20与收集系统40之间的洗提塔105。类似于图1所示的系统10，图2所示的洗提溶液供应源20包括第一针22和储集器21，第一针22可被配置成穿透洗提塔 105的第一端，储集器21用于储存洗提溶液。同样，系统100的收集系统40还包括第二针 42和储存腔室41，第二针42被配置成穿透到洗提塔105的第二端112内，收集腔室41用于收集经过洗提塔105的洗提液。 [0106] 在操作中，洗提塔105被填充放射性材料160，例如，放射性钼酸钛。如图2所示，洗提塔105可类似于具有内径D和长度L的中空缸体。洗提塔105的第一端111可由第一密封构件110密封，而洗提塔105的第二端112可由第二密封构件120密封。第一密封构件110和第二密封构件120可例如为橡胶塞。如图2所示，第一密封构件110和第二密封构件 120可形成为部分地延伸到洗提塔105的第一端111和第二端112内的橡胶塞。除了密封洗提塔105的第一端111和第二端112的第一密封构件110和第二密封构件120之外，端帽130和140可设于洗提塔105的第一端111和第二端112上以覆盖第一密封构件110和第二密封构件120和洗提塔105的一部分。端帽130和140可充当额外密封，可帮助保护洗提塔105且可保持塞就位。尽管在图2中未图示，但粘合剂可施加于端帽130和140的内壁与洗提塔105的外壁之间以提供额外密封。 [0107] 如图2所示，洗提塔105包围放射性材料160。为了防止第二针42的针尖受放射性材料160阻挡，可提供过滤器150(例如，玻璃料(glass frit))，以便在塔中支承放射性材料160且充当屏障以防止放射性材料160接触第二针42。在玻璃料用作过滤器150的情况下，内肩部155可设于洗提塔105中以支承玻璃料。肩部例如可设于洗提塔105的第二端112附近。 [0108] 洗提塔105可相对较长且较薄，中等，或相对较短且较宽。举例而言，塔可具有大约10又5/8英寸的长度L和大约5/8英寸的内径D(作为相对较长且较薄塔的实例)。作为另一实例，塔可具有大约5又1/4英寸的长度和1英寸的内径D(中等大小塔的实例)。作为另一实例，塔可具有大约4又1/8英寸和的长度和1又3/16英寸的内径D(较短且较宽塔的实例)。 [0109] 塔几何形状中的每一个具有不同性质，其可能会影响到在洗提过程中收集离子的收集效率。举例而言，较长且较薄的塔，提供较长流动路径供盐水溶液经过放射性材料160，从而增加盐水溶液接触放射性材料160且从放射性材料160移除离子的机会。较短且较宽的塔提供较短流动路径，但由于流动路径较短，缩短了收集洗提液的时间。本申请人研究了较长且较薄的塔、中等的塔和较短且较宽的塔的效率。最初，申请人认为较长且较薄的塔将由于盐水溶液经过塔的较长路径而提供更高效率，但是，申请人发现对于三种塔大小，中等塔获得最佳流动特征。 [0110] 在图2中，洗提溶液供应源被图示为具有仅单个针22，但是实例实施例并不限于这种情况。举例而言，如图3所示，洗提溶液供应源20可包括歧管型针22’，歧管型针22’可包括两个子针22a和22b，两个子针22a和22b可穿透洗提塔105的第一密封构件110。歧管型针22’可增加洗提溶液与放射性材料160的相互作用，因为洗提溶液在多于一个位置被引入到放射性材料160内。尽管图3示出系统200使用具有两个子针22a和22b的歧管型针22’，但实例实施例并不限于此。举例而言，歧管型针22可具有多于两个子针。图 3所示的其它部件可等同于或类似于关于图2所示系统所描述的部件，因此为了简要起见，省略了对类似类型元件的讨论。 [0111] 图2示出洗提系统100，其包括相对较直的圆柱形洗提塔105，但是实例实施例并不限于这种情况。举例而言，图4示出用于洗提放射性材料160的系统300，其包括“蛇”形洗提塔105’。举例而言，图4所示的洗提塔105’包括多个起伏(undulation)。“蛇”形洗提塔105’的有效长度LE’例如可为大约10又5/8英寸且“蛇”形洗提塔105’的内径D’可为大约5/8英寸。在替代方案中，并非“蛇”形，塔可为“盘管”形，如图5所示。在图5中，示出使用“盘管”形洗提塔105”的系统400。“盘管”形洗提塔105”可具有大约10又5/8英寸的有效长度LE”和大约5/8英寸的内径D”。“蛇”形洗提塔105’和“盘管”形洗提塔105”中每一个可提供用于紧凑洗提塔，紧凑洗提塔具有洗提溶液可经过的相对较长的流动路径。图4和图5所示的系统300和400包括与图2所示的部件类似的部件。因此，为了简要起见，省略这些部件的描述。 [0112] 本发明人确定洗提系统300和400的效率可相对于图2所公开的系统增加，因为“蛇”形洗提塔105’和“盘管”形洗提塔105”改变洗提液经过洗提塔105’和105”的流动方向。因此，流过“蛇”形洗提塔105’和“盘管”形洗提塔105”的洗提液的流动以相对湍急的方式导向，因此允许在洗提溶液与放射性材料160之间的更大相互作用。 [0113] 图2示出包括相对较直洗提塔105的洗提系统100。如先前所解释的那样，洗提塔105可填充放射性材料160(例如钼酸钛)，洗提溶液(例如盐水溶液)可在收集系统40所施加的真空影响下经过该放射性材料。经过钼酸钛的洗提溶液的流动路径可基本上是竖直的。因此，放射性材料160中的某些可不能由洗提溶液触碰到。本发明人确定如果洗提溶液以湍急方式导向因此允许在洗提溶液与放射性材料160之间的更大相互作用将提高洗提系统的效率。 [0114] 图6和图7示出向图2所示的洗提塔105添加流动挡板170。流动挡板170类似多个楔状元件，其从洗提塔105的内壁朝向洗提塔105的中心突伸。流动挡板170可排列成规则图案(例如，呈螺旋图案)，或者可随机排列。流动挡板170可设于洗提塔105的填充放射性材料160的部分中，例如在图2的标记为B-B’的区域中。尽管并非必需流动挡板170来有效地洗提放射性材料160，但添加流动挡板170可提高洗提过程的效率，这是因为周期性地改变经过放射性材料160的流动路径。流动路径的这种改变可允许洗提溶液接触在不设置流动挡板170情况下通常不能由洗提溶液接触的放射性材料160的部分。流动挡板170可由相对非反应性材料(例如，玻璃)制成。 [0115] 如图6所示，流动挡板170可类似于楔状元件，但实例实施例并不限于这种情况。举例而言，流动挡板170可为矩形。而且图6示出流动挡板170可基本上水平，但实例实施例并不限于此。举例而言，流动挡板170可相对于水平方向倾斜。此外，图6示出流动挡板 170可基本上平坦，但实例实施例并不限于次。举例而言，流动挡板170可具有弯曲或倾斜表面。 [0116] 洗提塔105可包括如图8至图9所示的螺旋台180，，而非在图2所示的洗提塔105的区域B-B’中提供流动挡板170。如图8至图9所示，螺旋台180可迫使洗提液以螺旋流动路径而不是竖直流动路径行进，从而延长洗提液的流动路径。螺旋台180可包括平滑表面(如图8所示)或者台阶表面(如以图6中的流动挡板所示)。由于延长了洗提液的流动路径，因此增加在洗提溶液与放射性材料160之间的相互作用，而这提高洗提效率。螺旋台180可由相对非反应性材料(例如，玻璃)制成。 [0117] 如上文所述，实例实施例提供洗提塔的各种配置。上述洗提塔中的每一个被配置成使得每个塔的内径相对恒定，但是实例实施例并不限于此。举例而言，图10示出系统500包括实例洗提塔105A，洗提塔105A类似于沙漏，其具有在塔端部的直径D1和在塔中部附近的更小直径D2。由于塔105A为沙漏形，因此洗提溶液经过沙漏的流动路径在塔中心中部附近改变。举例而言，在洗提塔中部上方的洗提溶液的流动路径F1在塔中部附近会聚。但是，由于洗提塔105A变窄，洗提溶液的流动路径在洗提塔105A中部改变且转变成在塔中部外出现的流动路径F2。由于至少两个原因，沙漏形洗提塔105A可提高洗提效率。首先，洗提液的流动路径更长，允许在放射性材料160与洗提溶液之间更大的相互作用。其次，经过沙漏形洗提塔105A的洗提溶液的流动路径比经过圆柱形洗提塔105A的洗提溶液的流动路径更湍急，从而增加在洗提溶液与放射性材料160之间的相互作用。系统500可包括与图2所示的系统100所用部件类似的部件。因此，为了简要起见，省略了这元件的讨论。 [0118] 图11示出洗提系统600的另一实例。图11所示的系统600类似于图2所示的洗提系统100且因此为了简要起见将省略其详细描述。图2所示的系统100与图6所示的系统600之间的主要不同涉及塔105B的形状。在图2所示的系统100中，塔105为具有恒定内径D的圆柱形，而系统600的塔是漏斗形，在洗提塔105B顶部的直径D4大于在洗提塔105B底部附近的直径D3。因此，经过洗提塔105B的洗提溶液的流动路径虽然基本上是竖直的，但可倾斜，以允许洗提溶液经过洗提塔105B的更长流动路径。因此，在系统600中的洗提溶液与放射性材料160之间的相互作用可大于在系统100中洗提溶液与系统100的放射性材料160之间的相互作用。因此，图6所示的系统的效率可高于图2所示的具有圆柱形洗提塔105的系统100的效率。 [0119] 图12表示用于从放射性材料收集离子的系统700。系统700可包括由第一端帽330密封的第一缸体310，由第二端帽340密封的第二缸体320，将第一缸体310连接到第二缸体320的管360，以及被配置成加热第一缸体310的加热器390。如图12所示，管360可包括穿透第一端帽330到第一缸体310内的第一端部370和穿透第二端帽340到第二缸体320内的第二端部380。管360还可包括盘绕部分350以便于冷却可能存在于管360中的蒸气。管360可提供在第一缸体310与第二缸体320之间的流体连通。 [0120] 在此实例实施例中，洗提溶液(例如，盐水溶液)可与例如钼酸钛的放射性材料混合且储存于第一缸体310中。在第一缸体310周围的加热器390可发热以煮沸其中混有放射性材料的洗提溶液。气态洗提溶液携带自洗提溶液-放射性材料-混合物的离子(例如锝-99m离子)经由管360的第一端部370到管360内。然后，带有离子的气态洗提溶液行进到管360的盘绕部分350，在盘绕部分350，气态洗提溶液冷凝出来且经由第二端部380滴落到第二缸体320内。因此，离子(例如锝-99m)可经由图12所示的冷凝设备收集。如本领域技术人员应了解，第一缸体310和第二缸体320以及管360应由相对非反应性的材料(例如，玻璃)制成。但本领域技术人员应认识到大量材料可适用于图12所示的洗提系统700。 [0121] 参看图13，用于洗提放射性材料805的系统800的截面可利用球形囊860。如图13所示，用于洗提放射性材料805的实例系统800可包括洗提溶液供应源830、球形囊860和收集系统810。管840可将洗提溶液供应源830连接到球形囊860以将洗提溶液(例如盐水溶液)引入到球形囊860内。另一管820可将收集系统810连接到球形囊860以收集经过放射性材料805的洗提液。球形囊860可包围填充有放射性材料805(例如放射性钼酸钛)的膜870。膜870例如可由可渗透盐水的物质(例如纤维素材料或聚合物)制成。 填充有放射性材料805的膜870可由连接到洗提溶液供应源830的管840刺穿。为了防止放射性材料805进入洗提溶液供应源830，可将过滤器850(例如玻璃料)附连到管840端部。 [0122] 球形囊860可具有大约3英寸的内径D5且膜870可具有大约2.75英寸的外径D6。因此，在图13所示的实例系统800中，在球形囊860的内表面与膜870之间的间隙可为大约0.125英寸。 [0123] 在操作中，洗提溶液经由连接到洗提溶液供应源830的管840进入球形囊860。离开洗提溶液供应源830的洗提溶液的流动图案被图示为894。在进入膜870的中心之后，洗提溶液流过放射性材料805，且可经过膜870到在球形囊860与膜870之间的空间880内。在空间880中的洗提溶液的流动图案由如图13所示的符号892示出。由于收集系统810向膜870外部施加真空，洗提溶液可从空间880经由管820抽吸到收集系统810内。经过管820的洗提液的流动路径由符号890示出。在膜870内的洗提溶液的流动图案在图13中由符号894示出。因此，洗提溶液自各种角度经过放射性材料805。 [0124] 如本领域技术人员易于了解的那样，管820和840以及球形囊860应由相对非反应性材料(例如玻璃或聚合物)制成。 [0125] 虽然参考本申请的实例实施例特定地示出和描述了实例实施例，但本领域普通技术人员应了解在不偏离所附权利要求的精神和范围的情况下可在其中做出形式和细节的各种变化。还应了解虽然盐水溶液用作用于实例系统的洗提溶液的实例，但实例实施例并不限于使用盐水溶液作为洗提溶液。此外，虽然使用放射性钼酸钛来例示可用于前述洗提系统的放射性材料，但应了解洗提系统可用于其它放射性材料。此外，虽然锝-99m用于例示可从放射性材料洗提的离子，但实例实施例并不限于此。 |
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