NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO ĐỒNG VỊ 99mTc TỪ BIA MoO3 NHỜ NGUỒN NEUTRON ĐỒNG VỊ Am-Be

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - - NGUYỄN THỊ MINH CHÂU NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO ĐỒNG VỊ 99mTc TỪ BIA MoO3 NHỜ NGUỒN NEUTRON ĐỒNG VỊ Am-Be Chuyên ngành: Vật Lý Nguyên Tử, Hạt Nhân Năng Lượng Cao Mã số: 60 44 05 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS CHÂU VĂN TẠO TP HỒ CHÍ MINH-2011 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thiện đề tài này, xin chân thành gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Châu Văn Tạo, người thầy tận tình bảo định hướng cho suốt trình nghiên cứu hoàn thành đề tài Thầy dõi theo trình thực đề tài cho ý kiến bổ ích giúp giải khó khăn, vướng mắc trình thực đề tài Xin cám ơn đến TS Huỳnh Trúc Phương Thầy Cô Hội đồng chấm luận văn đọc góp ý giúp cho luận văn hoàn thiện Xin chân thành gửi lời cám ơn đến Th.S Dương Văn Đông - Giám đốc trung tâm nghiên cứu điều chế đồng vị phóng xạ cung cấp tài liệu giúp đỡ việc tìm hiểu phương pháp tách chiết Xin gửi lời cám ơn đến Thầy Cô trang bị cho kiến thức chuyên ngành bảo Thầy Cô suốt trình học tập Tôi xin cảm ơn Bạn Bè động viên giúp đỡ suốt trình học tập thực đề tài Cuối xin cảm ơn Ba, Mẹ bên cạnh động viên công việc sống TP HCM, 06/2011 NGUYỄN THỊ MINH CHÂU MỤC LỤC Trang Danh mục bảng i Danh mục hình vẽ ii Mở đầu Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sản xuất đồng vị phóng xạ 1.2 Tình hình sử dụng sản xuất 99Mo 1.3 Các phương pháp sản xuất 99Mo 1.3.1 Chế tạo 99Mo theo phương pháp phân hạch 235U .7 1.3.2 Chế tạo 99Mo theo phương pháp kích hoạt neutron 1.3.3 Các phương pháp khác 10 1.4 Các phương pháp tách chiết 99mTc 12 1.4.1 Phương pháp chiết cột .12 1.4.2 Phương pháp chiết dung môi 14 1.4.3 Phương pháp chiết thăng hoa 14 1.5 Ứng dụng 99mTc y học hạt nhân 16 Chương 2: CHẾ TẠO 99Mo THEO PHƯƠNG PHÁP KÍCH HOẠT NEUTRON 18 2.1 Nguyên liệu 18 2.2 Các loại nguồn neutron 19 2.2.1 Nguồn neutron đồng vị 19 2.2.2 Máy phát neutron .19 2.2.3 Lò phản ứng hạt nhân 20 2.3 Các phương pháp chiếu xạ .20 2.3.1 Container chiếu xạ 20 2.3.2 Các phương pháp chiếu xạ .21 2.3.3 Chiếu xạ 22 2.4 Quá trình phân rã phóng xạ - Hoạt độ phóng xạ 25 2.4.1 Quá trình phân rã phóng xạ .25 2.4.2 Hoạt độ phóng xạ .28 2.4.3 Hoạt độ 99Mo 99mTc theo lý thuyết .31 2.4.4 Hoạt độ 99Mo 99mTc theo thực nghiệm 35 Chương 3: THỰC NGHIỆM 37 3.1 Giới thiệu thiết bị thí nghiệm 37 3.1.1 Thiết bị chuẩn bị mẫu 37 3.1.2 Thiết bị chiếu mẫu - nguồn neutron .38 3.1.3 Thiết bị đo 40 3.1.4 Dụng cụ tách chiết 40 3.2 Thực nghiệm xác định đường cong hiệu suất theo lượng gamma .41 3.2.1 Đối với mẫu có dạng hình trụ 41 3.2.2 Đối với mẫu có dạng hình (tấm) 42 3.3 Thực nghiệm xác định thông lượng neutron nhiệt nhiệt 44 3.4 Thực nghiệm chế tạo đồng vị 99mTc nhờ nguồn neutron đồng vị Am-Be 45 3.4.1 Chuẩn bị mẫu chiếu mẫu 45 3.4.2 Đo hoạt độ phóng xạ 46 Kết luận 52 Danh mục công trình 53 Tài liệu tham khảo 54 Phụ lục 55 i DANH MỤC CÁC BẢNG Stt  Tên  Trang  3  1  Bảng 1.1: Các chuỗi đồng vị phóng xạ  2  Bảng 1.2: So sánh dạng khác máy phát đồng vị 99 Mo/ 16  99m Tc  3  Bảng 2.1: Các đồng vị Mo sản phẩm kích hoạt neutron  19  4  Bảng 3.1: Bảng số liệu mẫu chuẩn IAEA – 375  41  5  Bảng 3.2: Hiệu suất detector mẫu hình học tấm  43  6  Bảng 3.3: Thông lượng neutron nhiệt nhiệt nguồn 45  Am-Be  7  Bảng 3.4: Thời gian chiếu khối lượng nhóm mẫu  45  8  Bảng 3.5: Thời gian đo mẫu 47  9  Bảng 3.6: Diện tích đỉnh lượng quan tâm  47  10 Bảng 3.7: Hoạt độ riêng 99Mo 47 11 Bảng 3.8: Diện tích đỉnh 140,5keV nhóm 99mTc lần chiết thứ 12 Bảng 3.9: Hoạt độ riêng 99mTc sau chiết lần 13 48 Bảng 3.10: Diện tích đỉnh 140,5keV nhóm 48 99m Tc lần chiết 49 thứ hai 14 Bảng 3.11: Hoạt độ riêng 99mTc sau chiết lần 50 ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Stt Tên Trang Hình 1.1: Các đường chế tạo 99Mo lò phản ứng Hình 1.2: Các đường chế tạo 99Mo/99mTc máy gia tốc 11 Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống máy phát đồng vị 99Mo/99mTc 13 Hình 2.1: Sự phân rã bia chiếu xạ liên tục 21 Hình 2.2: Bia chiếu xạ gián đoạn 22 Hình 2.3: Đồ thị hoạt độ phóng xạ 99Mo theo thời gian chiếu 23 Hình 2.4: Sơ đồ phân rã 99Mo 31 Hình 3.1: Ống chiếu ống đựng mẫu 38 Hình 3.2: Bột molybden trioxit 38 10 Hình 3.3: Cấu hình nguồn Am-Be dùng kích hoạt neutron 39 11 Hình 3.4: Hệ chuyển mẫu nhờ bơm áp lực 39 12 Hình 3.5: Hệ phổ kế gamma với detector HPGe 40 13 Hình 3.6: Dụng cụ tách chiết 40 14 Hình 3.7: Đường cong hiệu suất mẫu hình học trụ 42 15 Hình 3.8: Đường biểu diễn hiệu suất theo lượng với mẫu hình học 16  Hình 3.9: Phễu chiết tách 99mTc khỏi 99Mo  44 48  iii 17  18  Hình 3.10: Đường cong hoạt độ riêng 99mTc chiết lần theo khối lượng MoO3  Hình 3.11: Đường cong hoạt độ riêng 99mTc chiết lần theo khối lượng MoO3  49  50 MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, đời sống người ngày cải thiện, nhu cầu người ngày nâng cao Một nhu cầu quan trọng đặt lên hàng đầu nhu cầu sức khỏe Y tế phát triển, tuổi thọ người nâng cao so với trước Bên cạnh đó, dân số giới tăng nhanh, người khai thác tài nguyên ngày nhiều hơn, nhiều nhà máy công nghiệp mọc lên, khối lượng lớn chất thải thải môi trường Chính vậy, môi trường ngày bị ô nhiễm, nhiều loại bệnh xuất hiện, đặc biệt số người mắc bệnh ung thư ngày gia tăng Phát ung thư sớm chữa trị kịp thời yêu cầu ngành y học nhằm kéo dài tuổi thọ người bệnh Sự đời y học hạt nhân góp phần vào việc phát chữa trị số bệnh nan y Y học hạt nhân nhánh y học, sử dụng đồng vị phóng xạ việc chẩn đoán chức phận đặc biệt người điều trị chúng Hầu hết trường hợp, từ thông tin thu bác sĩ sử dụng để thực chẩn đoán nhanh, xác bệnh bệnh nhân Trong số trường hợp khác, đồng vị phóng xạ sử dụng để điều trị quan bị bệnh hay khối u Trong y học hạt nhân, để chẩn đoán chức quan thể, người ta sử dụng chất đánh dấu đưa vào thể bệnh nhân, chất đánh dấu phát gamma, qua thể người bệnh ghi nhận gamma camera Dựa vào hình ảnh thu được, bác sĩ chẩn đoán bệnh bệnh nhân Những chất đánh dấu thường đồng vị có thời gian bán rã ngắn kết hợp với dược chất, trình sinh lí cụ thể xem xét kỹ lưỡng Trong số đồng vị phóng xạ sử dụng cho chẩn đoán 99mTc đồng vị sử dụng rộng rãi Sở dĩ 99mTc sử dụng rộng rãi 99m Tc có nhiều ưu điểm chu kỳ bán hủy 6,02 đủ dài để tiến hành kiểm tra trình trao đổi chất đủ ngắn để giảm thiểu liều xạ cho bệnh nhân; phát gamma lượng thấp, thoát khỏi thể bệnh nhân ghi nhận detector Với ưu điểm trên, 99mTc trở thành đồng vị sử dụng ngày nhiều ca chẩn đoán y học hạt nhân (chiếm khoảng 80% ca chẩn đoán y học hạt nhân) Do nhu cầu sử dụng đồng vị ngày tăng nên nguồn cung 99mTc trở nên thiếu hụt Vì 99m Tc đồng vị phóng xạ quan trọng, sử dụng rộng rãi ca chẩn đoán y học nên thực đề tài nhằm tìm hiểu qui trình chế tạo 99m Tc môn Vật Lý Hạt Nhân – nơi có nguồn neutron Am-Be không phục vụ cho công việc giảng dạy, học tập mà phục vụ cho việc nghiên cứu Chúng thực đề tài ba chương: Chương 1: Tổng quan Chương giới thiệu tổng quát tình hình sử dụng 99mTc phương pháp chế tạo đồng vị 99mTc giới Chương 2: Chế tạo 99Mo theo phương pháp kích hoạt neutron: trình bày bước chế tạo 99Mo theo phương pháp kích hoạt neutron sử dụng Chương 3: Thực nghiệm Với thiết bị có môn Vật Lý Hạt Nhân trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, nghiên cứu phương pháp chế tạo đồng vị 99m Tc, bước đầu xây dựng đường cong thực nghiệm biểu thị mối quan hệ hoạt độ riêng 99mTc khối lượng mẫu chiếu Kết luận Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sản xuất đồng vị phóng xạ Trong tự nhiên có gần 300 hạt nhân gồm nguyên tố khác đồng vị chúng Đồng vị hạt nhân hạt nhân có số proton khác số neutron, nghĩa chúng có số Z khác số khối A Các đồng vị không bền phân rã cách phát α , β hay xạ γ , số nhân nặng phân rã cách phân hạch Hầu hết đồng vị phóng xạ tìm thấy tự nhiên nằm bốn chuỗi phóng xạ cho bảng 1.1 Bảng 1.1 Các chuỗi đồng vị phóng xạ Chuỗi Hạt nhân mẹ Sản phẩm cuối (bền) Thorium 232 90 Th 208 82 Pb Neptunium 237 93 Np 209 83 Bi Uranium 238 92 U 206 82 Pb Actinium 235 92 U 207 82 Pb Các nhân chuỗi phóng xạ phân rã để biến thành hạt nhân khác cách phát α , β đạt trạng thái bền Do đặc tính xạ đồng vị phóng xạ lượng phát xạ mà chúng ứng dụng lĩnh vực: công nghiệp, nông nghiệp, nghiên cứu y học Các đồng vị phóng xạ tự nhiên thường nguyên tố nặng, có nguyên tố nhẹ 40 19 K, 87 37 Rb , 50 23 V ,…Nhưng nhân phóng xạ nhẹ tạo cách cung cấp cho lượng dư (excess energy) cách chiếu xạ nguyên tố neutron lò phản ứng hay hạt tích điện proton, deuteron, alpha máy gia tốc Sản xuất đồng vị phóng xạ phục vụ cho ngành khác kinh tế chương trình hạt nhân quan trọng quốc gia Các đồng vị phóng xạ có 45 Bảng 3.3 Thông lượng neutron nhiệt nhiệt nguồn Am-Be Monitor Thông lượng neutron (n.cm-2.s-1) Nhiệt, th Trên nhiệt,e Au (lá) 679,74  15,20 26,42  3,74 Au (dây) 518,26  9,15 20,14  3,04 Trung bình 599,00  57,02 23,18  2,22 Sau xác định thông số cần thiết nguồn neutron hệ đo, tiến hành nghiên cứu phương pháp chế tạo đồng vị 99m Tc bước đầu đánh giá khả tạo đồng vị nguồn neutron Am-Be 3.4 Thực nghiệm chế tạo đồng vị 99mTc nhờ nguồn neutron đồng vị Am-Be 3.4.1 Chuẩn bị mẫu chiếu mẫu Mẫu molybden tự nhiên MoO3 dạng bột nén chặt ống đựng mẫu có dạng hình trụ đậy kín nắp Để thực luận văn này, tiến hành chiếu xạ 18 mẫu có khối lượng từ 2,2g đến 3,8g chia làm nhóm, nhóm gồm mẫu có khối lượng Sau chuẩn bị bia chiếu, nguồn neutron xác định thời gian chiếu bão hòa theo công thức (2.1), mẫu đưa vào nguồn chiếu vị trí neutron nhiệt theo thời gian xác định Thời gian chiếu khối lượng nhóm mẫu trình bày bảng 3.4 Bảng 3.4 Thời gian chiếu khối lượng nhóm mẫu Nhóm mẫu Khối lượng mẫu (g) Thời gian chiếu (giờ) Nhóm mẫu 3,5634  0,0001 252,2 Nhóm mẫu 3,5898  0,0001 252,8 Nhóm mẫu 3,7814  0,0001 296,4 Nhóm mẫu 2,2314  0,0001 187,5 Nhóm mẫu 2,8017  0,0001 196,2 Nhóm mẫu 3,8526  0,0001 306,3 46 Tại nguồn chiếu, 98Mo sau bắt neutron nhiệt tạo thành 99Mo theo phản ứng: 98 Đồng vị phóng xạ Mo  1n 99 Mo 99 Mo sau hình thành có chu kỳ bán rã khoảng 66 phát β  số xạ gamma để trở thành 99mTc Có khoảng 87,4% số hạt nhân 99Mo phân rã beta để trở thành sản phẩm không bền 99m Tc, lại phân rã beta để trở thành đồng vị 99Tc bền Đồng vị 99m Tc không bền có chu kỳ bán rã ngắn (6,02 giờ), phát gamma lượng 140,5 keV để trở thành 99 Tc có chu kỳ bán rã 2,14.105 năm Đồng vị 99m Tc tạo thành hỗn hợp với hạt nhân mẹ Chính vậy, để sử dụng 99mTc cần tách khỏi hỗn hợp với hạt nhân mẹ Việc xác định hoạt độ 99Mo 99m Tc có ý nghĩa quan trọng việc ứng dụng chúng Do thông lượng neutron nguồn bé nên dẫn đến hoạt độ hạt nhân mẹ hạt nhân bé Chính vậy, để đánh giá khả tạo đồng vị 99 Mo/99mTc nguồn Am-Be, phần thực nghiệm chia nhóm mẫu thành hai nhóm lớn, nhóm thứ (nhóm 99Mo) gồm nhóm mẫu 1, tiến hành đo hoạt độ 99Mo sau chiếu, nhóm thứ hai (nhóm 99m Tc) gồm ba nhóm mẫu 4, tiến hành chiết 99mTc đo hoạt độ dung dịch 99mTc sau chiết 3.4.2 Đo hoạt độ phóng xạ 3.4.2.1 Hoạt độ riêng 99Mo Đối với nhóm 99Mo, sau chiếu nguồn neutron khoảng thời gian trình bày bảng 3.4, mẫu lấy khỏi nguồn nhờ hệ chuyển mẫu điều khiển máy tính Thông thường, mẫu lấy để rã khoảng thời gian nhằm giảm bớt hoạt độ trước đưa vào detector để detector ghi nhận đầy đủ số đếm Nhưng trường hợp này, thông lượng nguồn bé, hoạt độ mẫu sau chiếu nhỏ nên việc để rã không cần thiết Mẫu sau chiếu đem đo sát bề mặt detector 47 Bảng 3.5 Thời gian đo mẫu Mẫu Nhóm mẫu Nhóm mẫu Nhóm mẫu Thời gian đo (giờ) 19 19 19,5 Kết thúc trình đo, sử dụng phần mềm GENIE 2000 để xử lí phổ ghi nhận detector Đối với nhóm mẫu, trình bày diện tích đỉnh mẫu đại diện bảng 3.6 Bảng 3.6 Diện tích đỉnh lượng quan tâm Mẫu Diện tích đỉnh 140,5keV M1 M2 M3 (Nhóm mẫu 1) (Nhóm mẫu 2) (Nhóm mẫu 3) 30424  188 37307  209 46049  202 Từ số liệu thu được, sử dụng công thức (2.23), (2.24), (2.25) tính hoạt độ riêng 99Mo trình bày bảng 3.7 Bảng 3.7 Hoạt độ riêng 99Mo Mẫu Nhóm mẫu Nhóm mẫu Nhóm mẫu Hoạt độ riêng (Bq/kg) 214,15  15,84 214,89  15,89 238,89  16,95 3.4.2.2 Hoạt độ riêng 99mTc sau chiết Dựa vào kết thực nghiệm bảng 3.7 ta thấy hoạt độ riêng hạt nhân mẹ 99Mo bé chứng tỏ khả chế tạo đồng vị 99Mo nguồn bé Trong khoảng thời gian đo hoạt độ 99Mo lượng 99mTc có mẫu rã nhiều Nếu tiếp tục sử dụng mẫu để chiết hoạt độ riêng 99mTc bé khó đo Chính lí đó, không tiếp tục sử dụng mẫu để chiết mà dùng nhóm thứ hai (nhóm 99m Tc) Sau lấy mẫu thuộc nhóm 99mTc khỏi nguồn neutron, mẫu dùng để chiết 99mTc Như trình bày mục 1.4, hoạt độ riêng 99Mo thấp nên chọn phương pháp chiết dung môi Mẫu sau chiếu xạ hòa tan với dung dịch NaOH 6M sau cho vào MEK khuấy đảo mạnh khoảng thời gian 10-15 phút Lớp MEK nằm phía chứa 99mTcO4- tách nhờ phễu chiết 48 hình 3.9 đem đo hệ phổ kế gamma với detector HPGe khoảng thời gian chu kỳ 99mTc (18 giờ) Phần dung dịch kiềm có chứa 99Mo nằm phía giữ lại, để rã 24 tiếp tục dùng để chiết sau Hình 3.9 Phễu chiết tách 99mTc khỏi 99Mo Phổ thu nhận mẫu thuộc nhóm 99mTc trình bày bảng 3.8 Trong bảng 3.8, trình bày mẫu đại diện nhóm Bảng 3.8 Diện tích đỉnh 140,5keV nhóm 99mTc lần chiết thứ Mẫu Diện tích đỉnh 140,5keV M4 M5 M6 (Nhóm mẫu 4) (Nhóm mẫu 5) (Nhóm mẫu 6) 1225  37 1590  61 3305  64 Dựa vào số liệu thu nhận (diện tích đỉnh, thời gian đo) sử dụng công thức (2.22) ta tính hoạt độ riêng 99mTc sau chiết Kết hoạt độ riêng 99mTc cho bảng 3.9 Bảng 3.9 Hoạt độ riêng 99mTc sau chiết lần Mẫu Nhóm mẫu Nhóm mẫu Nhóm mẫu Hoạt độ riêng (pCi/ml) 1,82 2,20 3,42 49 Từ kết hoạt độ riêng trình bày bảng 3.9, đường tuyến tính hoạt độ riêng theo khối lượng làm khớp với sai số điểm thực nghiệm 5% hình 3.10 y = 1,0095x - 0,508 R = 0,9853 Hoạt độ riêng (pCi/ml) 3,5 2,5 1,5 0,5 2,2 2,4 2,6 2,8 3,2 3,4 3,6 3,8 Khối lượng (g) Hình 3.10 Đường hoạt độ riêng 99mTc chiết lần theo khối lượng MoO3 Như từ hình 3.10 ta thấy đường hoạt độ riêng 99mTc theo khối lượng MoO3 lần chiết thứ có dạng: A sp  1,0095m  0,508 (3.4) Trong đó: Asp hoạt độ riêng 99mTc (pCi/ml), m khối lượng mẫu chiếu (g) Phần dung dịch kiềm có chứa 99Mo để rã 24 tiếp tục chiết lần Dung dịch 99mTcO4- có sau chiết đặt sát bề mặt detector để đo hoạt độ Bảng 3.10 trình bày diện tích đỉnh thu thời gian đo mẫu đại diện nhóm mẫu 4, lần chiết thứ Bảng 3.10 Diện tích đỉnh 140,5keV nhóm 99mTc lần chiết thứ hai M4 M5 M6 (Nhóm mẫu 4) (Nhóm mẫu 5) (Nhóm mẫu 6) Thời gian đo (giờ) 18 18 18 Diện tích đỉnh 140,5keV 717  14 1372  62 2823  61 Mẫu 50 Sau thu nhận xử lí số liệu, hoạt độ riêng 99m Tc sau chiết lần thứ hai trình bày bảng 3.11 Bảng 3.11 Hoạt độ riêng 99mTc sau chiết lần Mẫu Nhóm mẫu Nhóm mẫu Nhóm mẫu Hoạt độ riêng (pCi/ml) 1,56   1,70   3,60   Tương tự, từ kết hoạt độ riêng thu bảng 3.11 xây dựng đường hoạt độ riêng theo khối lượng làm khớp theo hàm bậc với sai số điểm thực nghiệm 21% hình 3.11 y = 1,2485x - 1,4418 R = 0,9154 Hoạt độ riêng (pCi/ml) 4,5 3,5 2,5 1,5 0,5 2,5 3,5 Khối lượng (g) Hình 3.11 Đường hoạt độ riêng 99mTc chiết lần theo khối lượng MoO3 Tương tự, ta có đường hoạt độ riêng 99mTc theo khối lượng MoO3 lần chiết thứ hai có dạng: A sp  1,2485m  1,4418 (3.5)  Nhận xét kết quả: Từ kết thực nghiệm ta thấy hoạt độ riêng 99 Mo 99m Tc thu cách chiếu xạ bia molyben tự nhiên nguồn neutron đồng vị Am-Be môn Vật Lý Hạt Nhân bé, sai số điểm thực nghiệm nhỏ Sở dĩ 99Mo dung dịch 99m Tc thu có hoạt độ riêng nhỏ thông lượng nguồn neutron bé dẫn đến số tương tác neutron với bia 98Mo không lớn Một 51 nguyên nhân việc thiết kế dạng hình học bia chưa tối ưu, điều ảnh hưởng tới khả tương tác neutron với nhân bia Như dựa vào đường hoạt độ riêng theo khối lượng mẫu chiếu xây dựng ước lượng khối lượng mẫu cần dùng để thu hoạt độ riêng mong muốn Trong y tế, cho lần chụp chẩn đoán người ta thường sử dụng 20 mCi đến 40 mCi với thể tích dung dịch tiêm khoảng 5ml tương ứng với hoạt độ riêng từ 4-8 mCi/ml Để thu hoạt độ riêng cần phải chiếu khối lượng MoO3 lớn 52 KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu nghiên cứu chế tạo đồng vị phóng xạ, luận văn đạt kết sau:  Trình bày tổng quan tình hình sản xuất sử dụng đồng vị phóng xạ ứng dụng y học hạt nhân  Trình bày phương pháp chế tạo đồng vị 99Mo/99mTc sử dụng rộng rãi giới  Nghiên cứu quy trình chế tạo đồng vị 99m Tc từ bia molybden tự nhiên nhờ nguồn neutron đồng vị Am-Be  Tách chiết 99m Tc khỏi hỗn hợp với hạt nhân mẹ 99 Mo có bia sau chiếu xạ nhờ phương pháp chiết dung môi bước đầu xây dựng đường hoạt độ riêng 99mTc theo khối lượng mẫu chiếu lần chiết thứ lần chiết thứ hai theo công thức (3.4) (3.5) Nhờ vào đường thực nghiệm này, ta ước lượng khối lượng mẫu cần chiếu để đạt hoạt độ riêng mong muốn  Do hoạt độ riêng 99Mo/99mTc thu thấp nên ta thấy khả ứng dụng nguồn neutron đồng vị Am-Be thực nghiệm vào y tế không khả thi  Tuy nhiên, nghiên cứu sử dụng thực tập đào tạo cho sinh viên việc chế tạo đồng vị 99mTc Vì kết hoạt độ riêng thấp, ảnh hưởng tới sức khỏe trình tiến hành thực nghiệm không cần phải che chắn thêm 53 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH Huỳnh Trúc Phương, Châu Văn Tạo, Trương Thị Hồng Loan, Nguyễn Thị Minh Châu, Nguyễn Văn Thành, Lê Thị Viễn (2010), “Kiểm tra khả tạo đồng vị 99mTc nguồn neutron đồng vị Am-Be”, Hội nghị khoa học lần 7, 23/11/2011, trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ Chí Minh Châu Văn Tạo, Huỳnh Trúc Phương, Trương Thị Hồng Loan, Nguyễn Thị Minh Châu, Nguyễn Văn Thành, Lê Thị Viễn (2010), “Thực nghiệm xác đinh thông số đặc trưng phổ neutron nhiệt nguồn neutron Am-Be”, Hội nghị khoa học lần 7, 23/11/2011, trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP Hồ Chí Minh 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Huỳnh Trúc Phương (2009), Phương pháp phân tích kích hoạt neutron, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – TP Hồ Chí Minh (lưu hành nội bộ) [2] Huỳnh Trúc Phương Mai Văn Nhơn (2007), “Tuyển tập báo cáo Hội nghị KH & CN Hạt nhân toàn quốc lần VII – Đà Nẵng”, tr 51 – 54 Tiếng Anh [3] Byung Jin JUN, Masataka Tanimoto, Akihiro Kimura, Naohiko Hori, Hironobu Izumo and Kunihiko Tsuchiya (2011), Feasibility Study on Mass Production of (n,γ)99Mo, Japan Atomic [4] Haluk Yücel and Mustafa Karadag (2003), Experimental determination of the α- shape factor in the 1/E1+α epithermal-isotopic neutron source-spectrum by dual monitor method, Turkey [5] International Atomic Energy Agency (2003), Manual for reactor produced radioisotopes, The IAEA in Austria [6] International Atomic Energy Agency (1999), Production technologies for molybdenum-99 and technetium-99m, The IAEA in Austria [7] K.Ahmad (1996), “Estimating the activity of radioisotopes produced in intermittent irradiation of targets in nuclear reactors”, Radioanalytical Chemistry, Vol 218, No 1, pp.71 – 75 [8] Nuclear Energy Agency (2010), The supply of medical radioisotopes: Review of Potential Molybdenum-99/Technetium-99m production Technologies, Nuclear energy agency organization for economic co-operation and development [9] A Simonits, L Moens, F De Corte, A De Wispelaere (1981), J Hoste, “Absolute intensity of the 140,5 keV gamma-ray of Radioanalytical Chemistry, Vol 67, No 1, pp.61 – 74 Các website [10] http://world-nuclear.org/info/inf55.html [11] http://vi.wikipedia.org/wiki/Tecneti 99 Mo”, Journal of 55 PHỤ LỤC Phu lục KIỂM TRA KHẢ NĂNG TẠO ĐỒNG VỊ 99mTc BẰNG NGUỒN NEUTRON ĐỒNG VỊ Am-Be Huỳnh Trúc Phương1, Châu Văn Tạo1, Trương Thị Hồng Loan1, Nguyễn Thị Minh Châu1, Lê Thị Viễn2, Nguyễn Văn Thành2 Khoa Vật lý, Đại học Khoa Học Tự nhiên, Đại học Quốc gia- TP.HCM Đại học Cần Thơ Tóm tắt: 99m Mục đích thí nghiệm kiểm tra khả tạo đồng vị Tc nguồn neutron đồng vị Am-Be Chúng sử dụng nguồn neutron đồng vị Am-Be với thông lượng neutron nhiệt 0,65.103 n.cm-2.s-1 chiếu xạ vào bia MoO3 theo phản ứng 99 98 Mo(n,  ) 99Mo99 m Tc Đánh giá khả tạo đồng vị 99m Tc dựa vào hoạt độ Mo, 99mTc theo tính toán lý thuyết kết thực nghiệm Từ khóa: Sản xuất đồng vị 99mTc, chiếu xạ bia MoO3 POSSIBILITY OF 99mTc PRODUCTION AT Am-Be NEUTRON SOURCE Huynh Truc Phuong1, Chau Van Tao1, Truong Thi Hong Loan1, Nguyen Thi Minh Chau1, Nguyen Van Thanh2, Le Thi Vien2 Faculty of Physics- University of Science, National University - HCMC Can Tho University Abstract: The purpose of this experiment is to consider the possibility of 99m Tc production by Am-Be neutron source In this experiment, we have used the target MoO3 which is irradiated by Am-Be neutron source with intensity of the thermal neutron flux 0,65.103 n.cm-2.s-1 99m Tc are created by 98 Mo(n,  ) 99 Mo 99 m Tc nuclear reaction The evaluation is based on the activity of calculated by the theory and experiment results Keys words: 99mTc production, target MoO3 irradiation 99 Mo and 99m Tc that are 56 Phụ lục 2: THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG PHỔ NEUTRON NHIỆT CỦA NGUỒN NEUTRON Am-Be Châu Văn Tạo1, Huỳnh Trúc Phương1, Trương Thị Hồng Loan1, Nguyễn Thị Minh Châu1, Nguyễn Văn Thành2, Lê Thị Viễn2 Khoa Vật lý - Vật lý kỹ thuật, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Tp.HCM, 2Trường ĐH Cần Thơ Tóm tắt: Mục đích thí nghiệm xác định thông số đặc trưng phổ neutron nhiệt thông lượng neutron nhiệt  th , nhiệt độ neutron Tn độ lệch phổ neutron nhiệt  nguồn neutron đồng vị Am-Be Các phép đo thực dựa việc chiếu xạ bia Au, In Mn với nguồn neutron Am-Be Kết thu được so sánh với số tác giả khác Từ khóa: thông lượng neutron, nguồn Am-Be EXPERIMENTAL DETERMINATION OF THE CHARACTERISTICS OF THERMAL NEUTRON SPECTRAL OF NEUTRON SOURCE Am-Be Châu Văn Tạo1, Huỳnh Trúc Phương1, Trương Thị Hồng Loan1, Nguyễn Thị Minh Châu1, Nguyễn Văn Thành2, Lê Thị Viễn2 Faculty of Physics-Engineering Physics, University of Science-VNU HCMC, 2Can Tho University Abstract: The purpose of this experiment was to determine the characteristics of thermal neutron spectral such as thermal neutron flux  th , temperature neutron Tn and epithermal neutron spectrum deviation  of neutron source Am-Be Measurements have been done base-on irradiation of targets as Au, In and Mn by neutron source Am-Be The obtained results are also compared with some other authors Key words:  neutron flux, Am-Be source 57 Phụ lục 3: Dạng phổ thu sau đo mẫu Đỉnh lượng 140,5keV Phổ mẫu M3 Đỉnh lượng 140,5 keV Phổ mẫu M3 sau trừ phông 58 Đỉnh lượng 140,5keV Phổ mẫu M6 chiết lần Đỉnh lượng 140,5keV Phổ mẫu M6 chiết lần sau trừ phông 59 Đỉnh lượng 140,5keV Phổ mẫu M6 chiết lần Đỉnh lượng 140,5keV Phổ mẫu M6 chiết lần sau trừ phông [...]... 100 Mo Mo Mo -99mTc Mo 14,6 phút 2.2 Các loại nguồn neutron Trong phương pháp kích hoạt neutron, nguồn neutron đóng một vai trò rất quan trọng Đặc trưng quan trọng nhất của nguồn neutron là thông lượng và năng lượng do nguồn phát ra Có hai loại nguồn neutron thường sử dụng cho phương pháp kích hoạt đó là nguồn neutron đồng vị và lò phản ứng 2.2.1 Nguồn neutron đồng vị [1] Nguồn neutron đồng vị thường sử... nhau để chế tạo Mo như sử dụng phương pháp kích hoạt neutron, phương pháp phân hạch hạt nhân,…Các nguồn tạo đồng vị 99Mo chủ yếu hiện nay là từ các lò nghiên cứu Bằng cách sử dụng phản ứng (n, γ) với bia molybden có chứa đồng vị 98 Mo Chế tạo không đắt nhưng hoạt độ riêng của 99 Mo theo phương pháp này tuy giá cả 99 Mo không cao Hoặc chế tạo 99Mo bởi phân hạch 235U, chế tạo theo phương pháp này tuy... ứng đồng vị này hiện đang bị thiếu hụt nghiêm trọng Do đó, người ta đưa ra nhiều phương pháp mới để chế tạo đồng vị này nhằm khắc phục tình trạng thiếu hụt Ở Việt Nam hiện nay người ta không chế tạo đồng vị 99Mo mà nhập nguồn 99 Mo phân hạch từ các nước khác, sau đó sản xuất các máy phát đồng vị 99Mo /99mTc và cung ứng cho các bệnh viện 1.3 Các phương pháp sản xuất 99Mo 99 Có nhiều cách khác nhau để chế. .. Tùy vào phương pháp chế tạo 99Mo bằng con đường phân hạch hạt nhân hay kích hoạt neutron mà người ta lựa chọn phương pháp chiết tương ứng và mỗi phương pháp chiết đều có ưu nhược đỉểm riêng của nó Bảng 1.2 so sánh ưu, nhược điểm của mỗi phương pháp 16 Bảng 1.2 So sánh các dạng khác nhau của máy phát đồng vị 99Mo /99mTc Máy phát đồng vị dạng cột 99 Mo lấy từ 99 Máy phát đồng Máy phát chiết vị thăng... đoán trong y học hạt nhân thì 99mTc cần phải được tách ra khỏi hỗn hợp với hạt nhân mẹ Có ba phương pháp chủ yếu để tách 99 99m Tc ra khỏi Mo đó là phương pháp chiết cột, chiết dung môi và chiết thăng hoa 1.4.1 Phương pháp chiết cột Phương pháp chiết cột là phương pháp được sử dụng chủ yếu trong các máy phát đồng vị 99Mo /99mTc hiện nay Một máy phát đồng vị sử dụng phương pháp này gồm cột bằng thủy tinh... người ta có thể sử dụng bia MoO3 được làm giàu 98Mo Nguồn neutron chủ yếu phục vụ cho việc sản xuất 99Mo hiện nay là lò phản ứng Ngoài ra người ta còn có thể sử dụng máy phát neutron 1.3.3 Các phương pháp khác [8] Hiện nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu và đưa ra các phương pháp sản xuất đồng vị 99mTc mới, đánh giá tiềm năng của mỗi phương pháp nhằm khắc phục tình trạng thiếu hụt 99mTc trên thế giới... xác định: sửa đổi thiết kế bia và quá trình xử lí bia nên thay đổi ít nhất có thể, đảm bảo sản lượng 99Mo cao và sạch, hạn chế bất lợi kinh tế 1.3.2 Chế tạo 99Mo theo phương pháp kích hoạt neutron Kích hoạt neutron cho bia molybden tự nhiên nhìn chung là phương pháp ít phức tạp nhất để sản xuất 99m Tc Tuy nhiên trong hầu hết các máy phát đồng vị thương mại, hạn chế của phương pháp này là cho hoạt độ riêng... hoạt bia molybden Bia uranium có độ giàu cao (HEU) Bia molybden được làm giàu 98Mo Bia uranium có độ giàu thấp (LEU) Bia molybden tự nhiên Hình 1.1 Các con đường chế tạo 99Mo trong lò phản ứng 1.3.1 Chế tạo 99Mo theo phương pháp phân hạch 235U Phân hạch hạt nhân là một phương pháp sản xuất đồng vị khá phổ biến dựa trên nguyên tắc phá vỡ hạt nhân nặng thành hạt nhân có số khối nhỏ hơn Hầu như nguồn. .. ( α , n) sinh ra neutron Nguồn phân hạch tự phát của các đồng vị siêu uranium có thể dùng như một nguồn neutron Ví dụ, nguồn Cf252 ( T  2,6 năm) qua một lần phân hạch tạo ra 3,76 neutron với năng lượng 1,5 MeV và 1 mg Cf252 phát ra 2,28.109 n.s-1 Ưu điểm của nguồn neutron đồng vị: nhỏ, chặt, dễ vận chuyển, ít tốn kém, hạn chế ảnh hưởng đến sức khỏe và có thông lượng neutron ổn định Nguồn này rất thích... bớt sự phụ thuộc vào việc sử dụng uranium làm bia chiếu xạ Một số phương pháp chế tạo 99Mo hay 99m Tc mới đang được nghiên cứu trong thời gian gần đây đó là nhờ vào máy gia tốc Các con đường chế tạo 99Mo hay 99mTc trong máy gia tốc được tóm tắt trong hình 1.2 11 Sản xuất Mo qua phản ứng (n, γ ) 99 Bia 98Mo Bia với nhân nặng (Pb, Ta, W,…) n Bia 235U proton Bia 100 Sản xuất Mo qua phản ứng (n,f) 99 Sản ... thống máy phát đồng vị 99 Mo /99 mTc Chân không Chì 99 Mo nạp lên cột nhôm Nước muối sinh lí Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống máy phát đồng vị 99 Mo /99 mTc Phương pháp sử dụng để chiết 99 mTc từ 99 Mo phân hạch... số phương pháp chế tạo 99 Mo hay 99 m Tc nghiên cứu thời gian gần nhờ vào máy gia tốc Các đường chế tạo 99 Mo hay 99 mTc máy gia tốc tóm tắt hình 1.2 11 Sản xuất Mo qua phản ứng (n, γ ) 99 Bia 98 Mo... đồng vị phóng xạ 1.2 Tình hình sử dụng sản xuất 99 Mo 1.3 Các phương pháp sản xuất 99 Mo 1.3.1 Chế tạo 99 Mo theo phương pháp phân hạch 235U .7 1.3.2 Chế tạo 99 Mo theo phương