راکتورهای تحقیقاتی برای تولید رادیوایزوتوپ
راکتورهای تحقیقاتی برای تولید
رادیوایزوتوپ
تعداد زیادی رادیو ایزوتوپ مصنوعی بین
سالهای 1939 – 1934 بوسیله بمباران عناصر با ذرات قابل دسترس در دستگاههای شتاب
دهنده مانند سیکلوترون تولید شد. از زمان كشف شكافت هسته اي بيش از صد ويژه هسته
جديد بوسيله بمبارانهاي نوتروني توليد شده اند، علاوه بر اين وجود دستگاههاي مدرن
شتابدهنده با انرژي بالا موجب بوجود آمدن واکنشهای دیگر هسته ای، پرتاب ذرات از
هسته، شکافت عناصر سنگین و تولید عناصر سبک بوده است.
در سال 1896
بكرل راديواكتيويته طبيعي را در سولفات اورانيل پتاسيم كشف نمود. از آن زمان،
پيروماري كوري، رادرفورد و سادي تلاشهاي فراواني را براي كشف تعداد زيادي از عناصر
راديواكتيو بعمل آوردند. كار همه اين دانشمندان نشان داده است كه كليه عناصر پيدا
شده در طبيعت با يك عدد اتمي بزرگتر از 83(بيسموت)
راديواكتيو هستند. راديواكتيويته مصنوعي ابتدا بوسيله اي- كوري و اف ژوليو در سال 1934
گزارش گرديد. اين دانشمندان هدفهاي بور و آلومينيوم را با ذرات -a از پلونيوم پرتودهي نموده و پوزيترونهاي گسيل شده از هدف را حتي
پس از برداشتن چشمه ذرات -a
مشاهده نمودند. اين كشف اكتيويته القائي يا مصنوعي گسترده وسيعي از اهميت فوق
العادة آنها را بازنمود. تقريباً در همان زمان، كشف سيكلوترون، نوترون، و دوترون
بوسيله دانشمندان مختلف توليد تعداد بسيار بيشتري راديواكتيويته هاي مصنوعي را
امكان پذير ساخت. در حال حاضر، بيشتر از 2700
راديونوكليد در سيكلوترون، راكتور و مولد نوترون و شتابدهنده خطي توليد شده اند.
راديونوكليدهاي
بكاررفته در پزشكي هسته اي اكثراً از انواعي هستند كه بطور مصنوعي توليد شده اند.
اين راديونوكليدها در ابتدا در يك سيكلوترون يا يك راكتور توليد مي شوند. نوع
راديونوكليد توليد شده در يك سيكلوترون يا يك راكتور بستگي به ذره پرتودهي، انرژي
آن و هسته هاي هدف دارد. از آنجا كه اين تجهيزات پرهزينه هستند، و راديونوكليدهائي
توليد مي كنند كه به تجهيزات خودكار هدايت مي شوند كلاً محدود هستند. راديونوكليدهاي
با عمر بسيار كوتاه تنها در مؤسساتي قابل دسترسي هستند كه داراي تجهيزات سيكلوترون
يا راكتور بوده، و نمي توانند براي مؤسسات يا بيمارستان حمل شوند چرا كه سريعاً
فروپاشي مي كنند. با وجود اين براي تأسيسات خودكار چشمه ثانوي از راديونوكليدها
بويژه با نيمه عمر كوتاه وجود دارد كه بنام مولد راديونوكليد بوده و بطور مفصل در
فصل بعدي مورد بحث قرار مي گيرند.
اولین راکتور بهره برداری هسته ای که از
اورانیوم طبیعی بعنوان سوخت و بلوکهای گرافیک بعنوان کند کننده ( راکتور گرافیت)[1]
استفاده می گردد در Tennessee,Oak
ridge USA
و در سال 1943 تا 1963 بکار گرفته شد.
انتشارات IAEA یک دایرکتوری وسیع جهانی از راکتورهای تحقیقاتی فراهم کرده است.
دوران 1950 تا 1970 تعداد زیادی از راکتورهای تحقیقاتی با امکانات چند گانه ای
مورد بهره برداری بوده است. بعد از 1980 ، بعلت از کار اندازی تعدادی از راکتورهای
قدیمی، تعداد راکتورهای در حال کار بطور پیوسته کاهش یافت.
درحال حاضر 278 راکتور تحقیقاتی در حال
کار هستند که نزدیک به 73 عدد برای تولید رادیوایزوتوپها مفید هستند. راکتورهای
تحقیقاتی که برای تولید رادیو ایزوتوپ بکار می روند، بطور عمده به دو دسته طبقه
بندی می شوند:
- اورانیوم غنی شده ،
کند کننده آب سبک[2]،
راکتورهای نوع استخری
- اورانیوم طبیعی، کند
کننده آب سنگین[3]
و راکتورهای نوع تانکی
رادیوایزوتوپها بوسیله پرتودهی مواد هدف
مناسب برای شار نوترون در راکتور هسته ای در یک مدت مشخص تولید می شود. در
راکتورهای نوع استخری، قلب فشرده و قابل مشاهده است، و از قسمت بالای استخر قابل
دسترسی است. مواد هدف که باید تابش دهی شوند در کپسولهای اولیه بسته می شوند، در
ظرفهای مخصوص تابش دهی طراحی شده قرار گرفته و سپس در محلهای از پیش تعیین شده در
قلب لوله ای برای تابش دهی پایین فرستاده می شود.
در راکترهای استخر آبی، دسترسی به قلب
آسان است، وارد کردن و خارج کردن هدفها آسان هستند، و می توان از قسمت بالای استخر
با استفاده از ابزار ساده انجام داد. هدفهای تابش دهی شده سپس در کانتینرهای حفاظتی مناسب قرار گرفته و به
آزمایشگاههای فرایند ایزوتوپ منتقل می شوند.
در راکتورهای نوع تانک، مجموع تابش دهی
شامل یک تعداد زیادی از کپسولهای هدف بوده و با استفاده از ظروف مخصوص طراحی شده
به پایین فرستاده می شود. مجموع تابش دهی شده به داخل یک هات سل ثابت بوسیله یک
دسته ماشینی با قابلیت بالا برای قراردادن و خارج کردن کپسولهای هدف بعدی فرستاده
می شود. تولید مقدار رادیوایزوتوپها با اکتیویته ویژه بالا به هدف و به همان
اندادهز به شرایط تابش دهی وابسته است.
به نام خدا