CERN-MEDICIS izotopu masas atdalīšanas procesa optimizācija: skandija radionuklīdu termiskā izdalīšana un “on-line” aktivitātes monitorings

Abstract

Ķīmiskā elementa skandija izotopi ir piemēroti vēža diagnostikai un terapijai. Lai arī ir pētīti dažādi skandija radionuklīdu ražošanas veidi, augstas molārās aktivitātes un radioķīmiskās tīrības sasniegšana medicīniskiem nolūkiem joprojām ir izaicinājums. Masu atdalīšanas tehnika sniedz alternatīvu pieeju, taču tās efektivitāte joprojām nav pietiekami augsta medicīniskās devas ražošanai. Šī pētījuma mērķis ir sistemātiski izpētīt skandija radionuklīdu termiskās izdalīšanas kinētiku tantala vidē no apstarotām dabiskā titāna folijām ISOL (Isotope Separation On-Line) mērķa iekārtās. Pētot mērķa materiāla struktūrau un izdalīšnas temperatūras atkarību, tika noskaidroti skandija radionuklīdu termiskās izdalīšanas parametri. Maksimālā skandija radionuklīdu izdalīšana no neapstrādātām natTi folijām tika sasniegta 1200 °C, savukārt apstrādātām folijām maksimālā izdalīšana 1450 °C. natV paraugiem maksimālās izdalīšanas temperatūra sasniedza 1600 °C, vienas stundas laikā pēc iestatītās temperatūras sasniegšanas. Iegūtie rezultāti sniedz ieskatu masas atdalīšanas procesa optimizēšanai, skandija radionuklīdu ražošanas efektivitātes uzlabošanai, Pētījuma noslēgumā tika raksturots KROMEK detektors GR-1+. No kalibrēšanas iegūtie rezultāti tiks izmantoti dažādu jaunu un inovatīvu radioizotopu validācijai MEDICIS iekārtā.

Scandium (Sc) isotopes are suitable for cancer diagnostics and therapy. Various production methods have been investigated, but challenges persist in achieving high molar activity and radiochemical purity for medical applications. The mass separation technique presents an alternative, but efficiency and yield remain sub-optimal for medical dose production. This study aims to systematically investigate the thermal release kinetics of Sc radionuclides from activated natural titanium foils in tantalum (Ta) environments of ISOL (Isotope Separation On-Line) target units. By elucidating the combination of target material structure and temperature conditions, enhanced release parameters were identified. Maximum Sc release from a non-embossed nat-Ti foil samples was achieved at 1200 °C, for embossed nat-Ti foil samples at 1450 °C and for nat-V foil samples at 1600 °C, within an hour of reaching the set temperature. These findings offer insights into optimizing the mass separation process to improve the efficiency in Sc radionuclide production for medical applications. Upon the conclusion of the experiments, KROMEK detector GR-1+ was characterized. The data collected from the calibration will be used for the validation of various novel and innovative radioisotopes obtained within the MEDICIS facility