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1 Produzione di Tecnezio con un ciclotrone da 70 MeV P. F. Mastinu

2 Premessa: 1) Non sono un esperto 2)Lavoro nel campo della fisica con neutroni 3)Ho guardato la letteratura e quindi vi racconto quindi quello che ho capito P. Froment et al (NIM A493 (2002) K. Abbas et al. NIM A601 (2009) B. Sholten et al. Applied Radiation i Isotope 51 (1999) R. M. Lambrecht et al. Applied Radiation Isotope 51 (1999) M. S. Uddin et al. Applied Radiation Isotope 60(2004)

3 Metodi per la produzione di 99m Tc Produzione di 99 Mo con neutroni Ad un reattore con spettro termico Con un assembly ARC nello spettro epitermico Produzione di 99 Mo e 99m Tc con protoni 100 Mo(p,pn) 99 Mo 100 Mo(p,2n) 99m Tc

4 Per quanto riguarda la produzione di 99 Mo o 99m Tc da protoni, mancano dati certi su cui basarsi per fare I calcoli. Grandi differenze nei dati presenti in letteratura Sholten et al (1999) M.S. Uddin (2004)

5 Yield integrale per la produzione da protoni di 99 Mo e 99m Tc

6 La quantità non fa la qualità La quantità che viene utilizzata per definire la qualità ( per me in maniera un pò ambigua) èl attività specifica. Per calcolarla bisogna sapere tutto quello che si è prodotto Per reazioni indotte da neutroni I dati esistono Per reazioni indotte da protoni non esistono (si parla solo di attività) Il problema maggiore viene dalla produzione di 99g Tc che ci si aspetta essere maggiore di quella di 99m Tc ma che non si riesce a misurare

7 Produzione da neutroni

8 Brevetto di Carlo Rubbia Un asembly ARC è stato costruito ad ISPRA Con un ciclotrone da 40 MeV e 50 ua

9 A 70 MeV di protoni su berillio generiamo circa n/s con un fascio di p/s Quindi ci vogliono circa 10 protoni per fare un neutrone Conviene generare ed usare neutroni o usare direttamente I protoni? Vediamo le quantità importanti in gioco: Per neutroni: Y = n σ φ S (1 ( e λt ) Dove: N = numero di atomi per cm 2 σ= sezione d urto (cm 2 ) ϕ= flusso (n/cm2/s) S= superfice del beam T =tempo di irraggiamento λ= costante di decadimento Y=yield ( isotopo prodotto per unità di tempo)

10 Usando metodo ARC ebe(p,n) abbiamo un flusso di neutroni nel range 1 ev 100 KeV di circa n/cm 2 /s (stime di massima con mcnp) quindi ci aspettiamo di produrre con un target di 0.5 gdi 98 Mo irradiando il campione per 20 habbiamo Circa 60 mci di attività ità Froment et al riportano un valore di Attività SPECIFICA=13 μci/g/μa che con 750 μa= 9,7 mci/g Non sapendo la massa degli altri nuclidi prodotti non possiamo confrontare le quantità, ma mi sembrano ragionevoli Target di 1 cm 2 di superficie e 0.1 mm di spessore (0.5 g) Quindi in termini di attività abbiamo circa 60 mci al giorno/campione Possiamo inserire nel blocco di piombo diversi campioni

11 Oltre al 99 Mo si producono anchealtre impuritài

12 Utilizzando la 98 Mo(n,γ) al termico con un reattore da n/cm 2 /s (tipo ILL) La produzione sarebbe circa 200 volte maggiore Un altro vantaggio è che le impurità dovrebbero essere minori che nel metodo ARC (non c è cèenergia per aprire alcuni canali di reazione),

13 Produzione di 99 Mo e 99m Tc direttamente da Protoni E 0 Y = N σ(e) λt de /dx de (1 e λt ) 0 Dove: N=numero di atomi per cm 3 de/dx= stopping power Y=Yield (isotopo prodotto/protone incidente)

14 Per la produzione di 100 Mo(p,pn) 99 Mo Dalla nostra stima abbiamo un attività A=6.12 mci/ua/h Sholten et al. riportano un valore di attività ità A=7.48 mci/ua/h 748 mci/ua a saturazione ( dopo 100 ore d irraggiamento) la massa del campione dovrebbe essere di circa 6.5 g/cm2, quindi molto costoso). Usando i 750 ua, la produzione sarebbe di circa A=5.6 Ci/h Per una produzione diretta di 100 Mo(p,2n) 99m Tc Sholten et al. riportano un valore di A=102.8 mcu/ua (a saturazione) quindi di 102.8*750=77 Ci La produzione giornaliera diretta di 99m Tc potrebbe quindi essere elevata

15 Gli altri canali che si aprono Calcoli teorici con modelle ALICE

16 Confronto fra I diversi metodi di produzione di 99 Mo 235 U(n,f) 99 Mo 98 Mo(n,γ) 99 Mo 100 Mo(p,pn) 99 Mo Elevata attività specifica Modesta attività specifica Bassa ma non valutata attività ità specifica Richiede target altamente arricchito Processamento chimico complesso Richiede target arricchito 98 Mo Processamento chimico semplice Richiede target arricchito 100Mo (molto costoso) Processamento chimico relativamente semplice Richiede facility di Richiede alti flussi di Richiede sistemi di processamento dedicate neutroni raffreddamento targhette molto efficiente Genera scorieradiattive Genera pochescorie Genera pochescorie Esiste la tecnologia degli eluitori La tecnologia degli eulitori dovrebbe essere modificata (molto più grandi) La tecnologia degli eulitori dovrebbe essere modificata (ancorapiù grandi del precedente) Elevata produzione Bassa produzione Alta produzione