EDN: HEZECI
Авторы
Исаченков И.А., Алексеев П.А.
Организация
Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Исаченков И.А. – инженер-исследователь. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, д. 1. Тел.: (484) 399-70-00 (доб. 51-16); e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Алексеев П.А. – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук.
Аннотация
В работе представлено расчетно-теоретическое исследование наработки 225Ac с помощью фотоядерной реакции в реакторе ВВР-ц. Мишень из смеси 226Ra и 157Gd помещается в активную зону реактора. 157Gd имеет большое сечение радиоактивного захвата в тепловой области нейтронов, в результате данной реакции образуются высокоэнергетические γ-кванты, которые способны вызвать фотоядерную реакцию 226Ra(γ, n)225Ra. Наработанный 225Ra распадается в 225Ac. После облучения в течение некоторого времени в реакторе, мишень выдерживают и затем из нее извлекают 225Ac.
Расчет спектра γ-квантов в мишени показал, что в области энергий 6–10 МэВ – энергий необходимых для фотоядерной реакции 226Ra(γ, n)225Ra, доля γ-квантов, образовавшихся от взаимодействия с 157Gd, превышает долю γ-квантов от реактора.
Расчет скорости реакции, приводящей к образованию 225Ra (скорость наработки), проводился в два этапа. На первом этапе в гетерогенной трехмерной модели реактора была записана информация о нейтронах и γ-квантах реактора, пересекающих оболочку экспериментального канала (записан т. н. поверхностный источник).
На втором этапе с использованием полученного поверхностного источника (без учета геометрии реактора) проводились расчеты наработки 225Ra для различного содержания 157Gd в ячейке. Оценка наработки 225Ac во время облучения и выдержки проводилась с помощью соотношений, полученных при решении дифференциальных уравнений радиоактивного распада.
Кроме 225Ra в реакторе из-за взаимодействия нейтронов c 226Ra образуется 227Ra, который в дальнейшем распадается в 227Ac. Наличие значительного количества 227Ac в препарате с 225Ac исключает применение последнего в медицинских целях.
Результаты расчетов для реактора ВВР-ц показали, что за 31 сутки облучения и 17 суток выдержки возможно наработать максимум 5,10 мКи 225Ac и 104,46 мКи 227Ac.
Ключевые слова
фотоядерная реакция, сечения реакции, реактор ВВР-ц, актиний-225, актиний-227, гадолиний-157
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Kratochwil C., Bruchertseifer F., Giesel F.L., Weis M., Verburg F.A., Mottaghy F., Kopka K., Apostolidis C., Haberkorn U., Morgenstern A. 225Ac-PSMA-617 for PSMA-Targeted α-Radiation Therapy of Metastatic Castration-Resistant Prostate Cancer. Journal Nuclear Medicine, 2016 Dec; vol. 57(12), pp. 1941–1944. DOI: 10.2967/jnumed.116.178673.
- Технология производства актиния-225. Доступно на: https://www.ippe.ru/cooperation/medicine/60-ac-225-production (дата обращения 03.01.2026).
- Copping Roy. Radium Targets for the Reactor Production of Alpha-emitting Medical Radioisotopes. Journal of Medical Imaging and Radiation Science, March 2019, vol. 50, issue 1, p. S15. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmir.2019.03.049.
- Griswold Justin. Comparison of Reactor Production of 229Th vs Accelerator Production of 229Th at Oak Ridge National Laboratory. Journal of Medical Imaging and Radiation Science, March 2019, vol. 50, issue 1, p. S33. DOI: 10.1016/j.jmir.2019.03.102.
- Melville Graeme, Allen Barry J. Cyclotron and linac production of Ac-225. Applied Radiation and Isotopes. 2009, vol. 67, pp. 549–555. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2008.11.012.
- Robertson Andrew, Hoehr Cornelia, Lobbezoo Andrew, Louis Moskven, Valery Radchenko, Hua Yang, Stefan Zeisler, Paul Schaffer. Ac-225 Production using TRIUMF’s 500 MeV Cyclotron. Journal of Medical Imaging and Radiation Sciences, March 2019, vol. 50, issue 1, p. S18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmir.2019.03.057.
- Maslov O.D., Sabel’nikov A.V., Dmitriev S.N. Preparation of 225Ac by 226Ra(γ, n) Photonuclear Reaction on an Electron Accelerator, MT-25 Microtron. Radiochemistry, 2006, vol. 48, no. 2, pp. 195–197.
- Diamond W.T., C.K. Ross. Actinium-225 Production with an Electron Accelerator. Journal of Applied Physics, 2021, no. 28, 37 p. DOI: 10.1063/5.0043509.
- Photonuclear Production of Radioisotopes. IAEA-TECDOC-2051. Vienna: IAEA, 2024. 84 p.
- Starovoitova Valeriia N., Tchelidze Lali, Douglas Wells P. Production of medical radioisotopes with linear accelerators. Appl. Radiat. Isot., 2014 Feb, vol. 85, pp. 39–44. DOI: 10.1016/j.apradiso.2013.11.122.
- Matyskin A.V. et al. Actinium-225 photonuclear production in nuclear reactors using a mixed radium-226 and gadolinium-157 target. Nuclear medicine and Biology, 2024, vol. 136, p. 31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nucmedbio.2024.108940.
- Evaluated Nuclear Data File (ENDF) Database. Доступно на: https://www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm (дата обращения 03.01.2026).
- Колесов В.В., Кочнов О.Ю., Волков Ю.В., Украинцев В.Ф., Фомин Р.В. Создание прецизионной модели реактора ВВР-ц для последующей оптимизации его конструкции и наработки 99Mo и других радионуклидов. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2011, т. 4, с. 129–133. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2011.4.17.
- Чусов И.А., Шелегов А.С., Кочнов О.Ю. Особенности конструкций исследовательских реакторов водо-водяного типа. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2016, № 3, с. 116–126. DOI: 10.26583/npe.2016.3.12
- MCNP – General Monte Carlo N-Particle Transport code. LA-12625-M, Vers. 4B, 1997.
- Hendricks J.S., Frankle S.C., Court J.D. ENDF/B-VI Data for MCNP TM: Los Alamos National Laboratory report. LA-12891. 1994.
- Koning Arjan, Hilaire Stephane, Goriely Stephane. TALYS-2.0 Simulation of nuclear reactions, 2023.
- Bateman H. The Solution of a system of Dierential Equations Occurring in the Theory of Radioactive Transformations. Proc. Camb. Phil. Soc., 16:423, 1910.
- Демидович Б.П., Моденов В.П. Дифференциальные уравнения: Учебное пособие. СПБ.: Издательство «Лань», 2008. 288 с.
- Гусев Н.Г., Машкович В.П., Суворов А.П., Ковалев Е.Е. Защита от ионизирующих излучений. Т. 2. М.: Энероатомиздат, 1983. 336 с.
УДК 621.039.8.002
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2026, выпуск 1, с. 154–160
