49-2游泳池反应堆辐照生产90Y的可行性研究

左亚杰,陈晓亮,张 宇,张伟坚,王 硕,陈效先

(中国原子能科学研究院,北京 102413)

90Y半衰期为2.7 d,是纯β-射线释放核素,射线最大能量2.3 MeV,平均能量0.93 MeV,在组织内最大射程可达12 mm,可用于肝癌、肿瘤靶向、类风湿性关节炎及血友病的治疗,是一种重要的医用放射性核素[1-3]。2021年我国成功实施首例医用同位素90Y的临床治疗肝癌手术, 2022年,随着国家对90Y放射性微球的临床试验或上市使用的批准,90Y玻璃微球、90Y树脂微球逐步应用到临床[4-5]。在政策支持和市场需求双重推动下,90Y微球治疗领域存在巨大的潜在发展空间。目前国内90Y主要依赖进口,为满足90Y的市场需求,实现自主化生产,研究在现有反应堆上制备90Y微球具有重要意义。

当前供核医学使用的90Y主要通过两种生产方式[6]:(1) 中子辐照89Y金属或其氧化物发生89Y(n,γ)90Y反应制得有载体90Y;(2) 从235U裂变产物中提取90Sr,制成90Sr-90Y发生器。其中反应堆辐照89Y是一种应用广泛、成本较低的生产方式。

49-2游泳池式轻水反应堆(简称49-2堆)作为一座有着50余年安全运行经验的游泳池式反应堆,生产放射性同位素是其重要的用途之一。本研究通过MCNP6建模分析49-2堆堆芯典型辐照位置的辐照水平,应用SCALE6.1程序得到产品核素成分、比活度等数据,并与49-2堆上开展的90Y辐照实验数据进行对比验证,分析49-2堆用于90Y生产的可行性。

1 49-2堆介绍

49-2堆是我国自主设计建造的第一座研究堆,核功率3.5 MW,近年年平均功率运行100 d以上[6]。49-2堆芯主要参数列于表1。49-2堆最大热中子注量率为5.2×1013n/(cm2·s),采用轻水作为慢化剂和冷却剂,铍和石墨作为反射层。……