راکتور یا سیکلوترون

رآكتور يا سيكلوترون

انتخاب روش توليد به چندين عامل بستگي دارد. در انتخاب يك راديونوكليد كه براي يك كاربرد ويژه يا آزمايشي مناسب است عواملي چون نيمه عمر، روش فروپاشي، انرژي، اكتيويته ويژه، خلوص راديونوكليدي و زمان فرآوري و ... مؤثر هستند. مثلاً Na²⁴ (با نيمه عمر 959_/14 ساعت) نمي‌تواند به عنوان يك ردياب در يك آزمايش كه دوران آن بيش از يك ماه باشد مورد استفاده قرار گيرد. در چنين حالتي Na²² (با نيمه عمر 6019_/2 سال) توليد شده در سيكلوترون، انتخاب مي‌گردد Na]²² (d,a) Mg²⁴ [. امكان توليد يك راديوايزوتوپ ويژه ممكن است محدود به دستگاه (رآكتور، شار نوترون، ذرات باردار، جريان باريكه، ملاحظات هدف ...) يا سطح مقطع واكنش باشد.

معمولاً راديوايزوتوپ‌هاي توليدي رآكتور در مقايسه با ايزوتوپ‌هاي توليد شده با استفاده از سيكلوترون ارزانتر بوده و به دست آوردن آن‌ها براساس يك روش ثابت آسانتر است. دريك رآكتور، هدف‌هاي زيادي به طور همزمان پرتودهي شده و توليد راديوايزوتوپ در بسياري از حالات براي عمليات عادي رآكتور ضروري است. در حالي‌كه در سيكلوترون، معمولاً تنها يك هدف در هر زمان مي‌تواند بمباران شود. اگرچه هزينه توليد دراين تجهيزات بالا مي‌باشد، اما  سيكلوترون‌ها محصولات متعدد با كمبود نوترون توليد مي‌كنند. لذا دو حالت فروپاشي توليد مكمل هم وجود خواهد داشت.

 

بهره‌هاي پرتودهي

دانستن اين مطلب كه چه ميزان از يك راديونوكليد در هنگام پرتودهي يك عنصر در بمباران نوتروني يا ذرات باردار توليد مي‌شود داراي اهميت است. تعداد ذرات فرودي به ازاي سانتي‌متر مربع در ثانيه روي يك هدف شار(f) ناميده مي‌شود. اما در مورد يك باريكه از ذرات باردار در يك سيكلوترون معمولاً جريان باريكه داريم تا شار. جريان باريكه برحسب آمپر(A) بيان مي‌شود. هر آمپر معادل 10¹⁸×24_/6 پروتون بر ثانيه يا 10¹⁸×12_/3 ذره a برثانيه مي‌باشد. هنگامي كه پرتودهي به مدت 1، 2 و 3 نيمه‌ عمر انجام پذيرد، اكتيويته تشكيل شده به ترتيب5_/0، 75_/0 و 875_/0 برابر اكتيويته اشباع خواهد بود. معمولاً براي توليد راديوايزوتوپ، پرتودهي بيشتر از مدت سه برابر نيمه عمر انجام نمي‌پذيرد.

فرآوري راديوشيميايي

ايزوتوپ‌هاي گسيل كننده -g همچون Co⁶⁰ و Ir¹⁹² به عنوان چشمه‌هاي منابع تابش در راديوگرافي صنعتي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. هدف‌ها در شكل مناسب پرتودهي شده و ماده پرتودهي شده پس از قرار گرفتن در يك ظرف محافظ مستقيماً مورد استفاده قرار مي‌گيرد. هنگامي كه ايزوتوپ همچون Sc⁴⁶ به عنوان ردياب به كار مي‌رود، اسكانديم پرتو ديده در شكل مناسب بدون هرگونه خالص‌سازي براي آزمايشات مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرد. ناخالصي‌هاي همراه تداخلي در كار رديابي ندارند. ولي در بسياري از حالات هدف‌هاي پرتوديده با مراحل فرآوري شيميايي جهت به دست آوردن يك ايزوتوپ خالص در شكل مناسبي و خلوص موردنظر (خلوص راديونوكليدي، راديوشيميايي و شيميايي) لازم است. نياز براي مراتب فرآوري‌هاي شيميايي از اين حقيقت كه طي بمباران نوترون يا ذرات باردار بيش از يك نوع واكنش هسته‌اي به طور هم‌زمان همچون واكنش‌هاي (n,a)، (n,p) و (n,g) وجود دارد لازم است. اين امر منجر به توليد نوكليدهاي مختلف مي‌گردد. علاوه بر آن، ناخالصي‌ها در هـدف نيز موجب افزايش محصولات ديگر راديونوكليدي ميزبان مي‌شود. لذا انتخاب هدف‌هاي خالص و در مواقعي هدف‌هاي غني شده لازم است.

فرآوري راديوشيميايي هدف پرتو ديده نياز به يك يا چند روش جداسازي عادي همچون روش‌هاي جذب سطحي و هم رسوبي، استخراج با حلال، تبادل يوني يا كروماتوگرافي جامد- مايع، تقطير، تبخير يا الكتروشيميايي دارد. لازم است فاكتور‌هاي زير در طي فرآوري در نظر گرفته شوند.

(الف) زمان – حدود زماني فرآوري به طور كل بستگي به _2/1t ايزوتوپ دارد. روش‌هاي جداسازي سريع راديوشيميايي براي ايزوتوپ‌‌هاي با عمر كوتاه به‌كار مي‌رود.

(ب) كميت – معمولاً مقادير بسيار پايين، ماده راديواكتيو توليد مي‌شود و جداسازي شيميايي با بهره بالا در اين سطوح بسيار آسان نيست. مثلاً 1_/0 ميلي‌كوري از Co⁵⁸ به وسيله واكنش Co⁵⁸(n,p) Ni⁵⁸ در مدت يك هفته تابش‌دهي با شار نوتروني^1-s^2-n cm10¹² توليد مي‌گردد. اين مقدار معادل^9-10×3 گرم از Co⁵⁸ است. همراه‌بري افزوده نمي‌شود(NCA)، يعني جداسازي‌‌هاي بدون استفاده از همراه‌بر در اين سطوح انجام مي‌پذيرد.

(پ)   تابش با توجه به تابش همراه كليه عمليات شيميايي در داخل گلاوباكس‌ها، تأسيسات با حفاظ سربي، سلول‌هاي داغ بسته به مقدار اكتيويته جابه‌جا شده و نوع و انرژي تابش گسيل شده انجام مي‌پذيرد