ジルコニウムの製造

Scientific Reports volume 13、記事番号: 1736 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

イットリウム上で陽子線を使用して数十から数百 GBq の量のジルコニウム 88 (88Zr) を生成するプロセスが開発されました。 この目的のために、ロス アラモス同位体製造施設 (IPF) で、イットリウム金属ターゲット (約 20 g) に、ビーム電流 100 ～ 200 μA、約 16 ～ 34 MeV の陽子ビームを照射しました。 88Zr 放射性核種は、ヒドロキサメート樹脂を使用してイットリウムターゲットから生成され、溶出収率 94(5)% (1σ) で分離されました。 D2O中の液体DCl溶液は、水素と比較して重水素の中性子透過率が高く、サンプルマトリックス中の88Zrが均一に分布しているため、適切な88Zrサンプルマトリックスとして選択されました。 分離した 88Zr を DCL に溶解し、シリンジとホットセル内の自動充填ステーションを使用して、得られた溶液 8 μL を直径 1.2 mm の穴のあるタングステン サンプル缶に移しました。 得られた 88Zr サンプルの中性子透過率を放射性核種間接捕獲実験装置 (DICER) で測定しました。

ジルコニウム (Zr) は IV 族遷移金属であり、5 つの安定同位体と 31 の既知の放射性同位体を持っています。 いくつかの Zr の放射性同位体は、科学技術のさまざまな分野にとって重要です。 ジルコニウム 89 (89Zr) は、その独特の物理的および化学的特性により、免疫陽電子放射断層撮影法 (免疫 PET) に最も有望な放射性核種の 1 つです 1,2。 その比較的長い半減期 (78.4 時間) は、抗体および抗体フラグメントの生物学的半減期と一致しており、電子捕獲 (77%) および陽電子放出 (23%) を介して安定したイットリウム 89 (89Y) に崩壊し、主に 511 keV を放出します。消滅によるガンマ線、909 keV ガンマ線、および数本の X 線3。 これに加えて、低エネルギー陽子線 (Ep < 13.1 MeV) を使用してモノアイソトピック 89Y ターゲット上に大量の 89Zr を比較的簡単に生成することができ、生成された 89Zr をターゲットから効率的に分離し、キレート化して抗体に結合させることができます4。

ジルコニウムのもう 1 つの興味深い同位体は 88Zr です。これは 83 日の半減期を持ち、電子捕獲によってイトリリウム 88 (88Y) に崩壊し、393 keV のガンマ線と数本の X 線を放出します。 イットリウム 88 (t1/2 = 106.6 日) は、主に電子捕獲によって安定したストロンチウム 88 (88Sr) に崩壊し、898 keV および 1836 keV のガンマ線と数本の X 線を放出します3。 したがって、88Zr を使用して、放射性核種発生システムで高純度のキャリアフリー 88Y を生成することができます。 88Zr と 88Y は両方とも、有望な免疫 PET 89Zr5 の長寿命代替物として放射性医薬品研究において、またそれぞれ 90Y6 による放射線免疫療法および放射線塞栓療法において有用なトレーサーです。

天然ジルコニウムは、核兵器の実験中に、装填された検出器材料または放射化学診断材料として核装置で広く使用されました。つまり、装填された Zr の初期量から中性子フルエンスを導き出し、中性子環境で形成された Zr 同位体の放射能を測定するために使用されました 7。 実験データや履歴データから得られた中性子フルエンスは、中性子誘起断面積を使用するさまざまなコードを使用して計算された中性子フルエンスと比較できます。 ジルコニウム 88 は、これらの高エネルギー中性子誘起反応で形成される最も重要な Zr 同位体の 1 つであり 8、その (n,γ) 断面積の正確な測定を使用してコードを改善し、デバイスの性能をより深く理解することができます。 さらに、最近、Shusterman らは 88Zr が (8.61 ± 0.69)・105 バーンという予想外に高い熱中性子捕獲断面積を持つことを発見しました9。 おそらく、88Zr の大きな熱中性子断面積は、1 つ以上の低エネルギー共鳴によって引き起こされると考えられます。 88Zrの中性子捕獲断面積の非常に高い熱中性子捕獲断面積の特性を決定し、keV範囲までの中性子エネルギーにおける最初の点ごとの実験データを取得するには、広いエネルギー範囲にわたる88Zrの中性子捕獲断面積の詳細な研究が必要である。中性子フルエンスコードの精度を知らせます。 このような研究は、基礎レベルと応用レベルの両方に影響を与えるでしょう。