[发明专利]一种同位素生产设备

说明书

本发明公开了一种同位素生产设备。它包括直线加速器和与之相对应的靶系统；所述直线加速器包括常温前端加速器、设在所述常温前端加速器后的相互串联的若干相同的加速单元或若干加速模块和从末端的所述加速单元输出端引出的末端引出束线；所述加速模块包括相互串联的多个加速单元耦合形成；所述末端引出束线用于输出供所述靶系统使用的质子束流，所述靶系统用于同位素的产生。本发明同位素生产设备能够满足多种同位素生产的需求，提高了同位素生产能力和效率，也节约了设备制造成本。在此基础上进一步对加速单元模块化、增加引出束线数量，使得一台本发明同位素生产设备就能够满足多种同位素同时生产的需求，同位素生产效率提高数十倍。

技术领域

本发明涉及一种同位素生产设备，属于同位素生产设备技术领域。

背景技术

一百多年前天然性的发现，引起了人类对宇宙和知识更新的一场伟大变革。当今世界，放射性元素及放射性同位素的应用遍及医学，工业，农业和科学研究等各个领域，在很多应用场合，放射性同位素至今尚无代用品。发射性同位素几乎在全球所有国家使用，其中有50个国家拥有进行同位素生产和分离的设施。

大量的放射性同位素生产通常使用研究反应堆和回旋加速器。同位素生产设施还包括了核动力厂、同位素分离装置和非专门从事同位素的普通加速器。正在运行的研究堆在全世界有600个，但只有将近100个堆用于同位素生产。全世界有约50台回旋加速致力于放射性药物的生产，生产的同位素主要是²⁰¹TI等，还有约125台回旋加速器用于断层扫描摄像PET工作，这类应用在不断扩展，全球估计每年都需要新建25台，由PET回旋加速器的同位素有¹⁸F、¹¹C等。各个国家都对同位素有强烈的需要，但实际上没有一个国家对使用的同位素都能自给自足。对同位素生产能力和生产效率的提升需要，非常迫切。

由于反应堆用于同位素生产的缺点来自于反应堆本身建造费用昂贵和安全性，而且反应堆用于同位素生产的时间通常只占其运行时间的5％或更多一些，欧洲和美国的反应堆存在老化，一旦关闭，同位素生产能力将下降，需要有新的装置取代它们。

因此，放射性同位素的生产多采用回旋加速器，但是，回旋加速器用于同位素生产的缺点也是非常明显的，主要体现在以下两方面。

(1)引出束流强度低，同位素生产效率低

回旋加速器用于同位素生产，引出束流强度低，最高水平也只是在数百μA量级，这主要是因为回旋加速器是弱聚焦结构，流强一旦增加，束流空间电荷力将非常显著，整个回旋加速器的效率会降低，较好的回旋加速器效率接近90％，部分回旋加速器效率甚至不到30％，束流丢失会带来明显的热问题和辐射活化问题，为了降低辐射剂量到人类可接受水平，还需要厚混泥土来将整个加速器屏蔽起来。另一方面，回旋加速器束流引出也困难，流强增加，会进一步增加引出带来的热问题和活化问题。

(2)引出束流能量固定，同位素生产能力单一

回旋加速器引出的束流能量是固定的，这意味着每台回旋加速器只能实现某种特定同位素的生产，对于不同同位素的生产，需要多台回旋加速器，功能单一。为了实现能量可调，通常在回旋加速器后接一个能量调制器，利用散射将束流的能量降低。但这种方式会产生大量的辐射，容易造成器件的活化，增加屏蔽成本，而且散射后的束流品质差，束流大部分会丢失，通过效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种同位素生产设备，本发明同位素生产设备具有高效率、低束损的特点，一台设备就能提供多种同位素生产需求的束流，大大提高同位素生产能力和效率。

本发明提供的一种同位素生产设备，它包括直线加速器和与之相对应的靶系统；

所述直线加速器包括常温前端加速器、设在所述常温前端加速器后的相互串联的若干相同的加速单元或若干加速模块和从末端的所述加速单元输出端引出的末端引出束线；所述加速模块包括相互串联的多个加速单元耦合形成；