Investigation of 124I radionuclide production for PET imaging by using a powder target

Azizakram, Hamid and Sadeghi, Mahdi and Ashtari, Parviz and Zolfagharpour, Farhad (2018) Investigation of 124I radionuclide production for PET imaging by using a powder target. Doctoral thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
Hamid Azizakram.pdf

Download (277kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

The aim of this research is cyclotron production of 124I radioisotope (Long-lived positron emitter, suitable for PET imaging) and investigation of its various production methods and calculating the production prerequisites of 124I radioisotope. In this context, cross-section data for the production of medically important radionuclide 124I via major proton, deuteron and alpha induced reactions on Te and Sb targets for the production of 124I were evaluated. The nuclear model codes, TALYS, ALICE and EMPIRE, were used for consistency checks of the experimental data. Therefrom, the integral and differential yields were calculated. This data were utilized to optimize the production processes, involves the choice of an energy range, which maximize the 124I yield and minimize the yield of the impurity 125I. Moreover, the production process was simulated by the MCNPX Monte-Carlo code. On the other hand, the heat transfer on the Te target has been simulated by the COMSOL multiphysics software for the thermal behavior of the target during the irradiation and under the different beam currents, cooling flow rates and target designing. The radioiodine 124I was produced by irradiation of powder natTeO2. The target was irradiated up to with 19 MeV protons at different currents and times. Separation of radioiodine from irradiated tellurium oxide target was investigated by the dry distillation method. According to the obtained results, by some adjustments in the nuclear model parameters, generally good agreement was achieved between calculated and measured excitation functions, for major of investigated reactions. The recommended data should be useful for optimization of various routes for the production of 124I at cyclotrons. At the first irradiation for about 4.4 h at 13.7 μA without separation, 3.33 MBq/μA.h, i.e. 72% of simulation yield was achieved. At the second and third irradiations for 0.7 h at 21.9 μA and 1.5 h at 33.7 μA, the yield of 124I amounted to 2.43 MBq/μA.h and 2.04 MBq/μA.h, respectively, after separation at the EOB. The separation yields were about 72% and 68%, respectively. We have demonstrated that when distilling 124I from natTe, it is sufficient to distil at 750 °C for 20 min. In the best conditions, i.e. 0.7 h irradiation at the current of 21.9 μA, after separation, 1 mCi of radioiodine was achieved and the separation yield was 72%.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: بررسی تولید رادیونوکلئید 124I برای تصویربرداری PET با استفاده از تارگت پودری
Persian Abstract: رادیوایزوتوپ 124I (گسیلنده¬ی پوزیترونی با نیمه¬عمر نسبتاً بلند، مناسب برای تصویربرداری¬ گسیل پوزیترونی) از طریق واکنش natTe(p,xn)124I با بمباران هدف قرصی natTeO2 با شدت جریان¬های مختلف باریکه تولید شد. نخست، توابع برانگیختگی واکنش-های مختلف منجر به تولید 124I با کدهای هسته¬ای TALYS-1.6، ALICE/ASH و EMPIRE-3.2.2 مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس با محاسبه¬ بهره¬¬های انتگرالی و دیفرانسیلی، بازه¬ی انرژی بهینه پرتودهی برای هر واکنش به¬گونه¬ای بدست آمد که بیشترین میزان تولید 124I و کم¬ترین ناخالصی را داشته باشیم. در این میان، 125I به عنوان ناخالصی با نیمه¬عمر بلند بیش¬ترین نقش را ایفا می¬کند. فرآیند شبیه¬سازی تولید نیز با کد مونت¬کارلو MCNPX-2.6 انجام شد. براساس نتایج، واکنش 124Te(p,n)124I در بازه¬ی انرژی 14 تا MeV 7 بدلیل میزان بسیار کم ناخالصی تولیدی در کنار بهره¬ی تولید کافی 124I، روش پیشنهادی برای تولید 124I است. از طرف دیگر، فرآیند انتقال حرارت سیستم هدف نیز با نرم¬افزار کامسول بررسی شد و بیشینه شدت جریان μA 100 و جریان آب خنک کننده m/s 3 با هندسه هدف شیاردار پیشنهاد شد. در فاز عملی، بدلیل هزینه¬ی بالای تهیه هدف ایزوتوپی 124Te، تلوریوم طبیعی در بازه¬ی انرژی 19 تا MeV 14 در مدت زمان و شدت جریان¬های پروتونی مختلف بمباران شد. از روش تقطیر خشک برای جداسازی رادیوایزوتوپ¬های ید از هدف natTeO2 استفاده شد. در مرحله اول پرتودهی با شدت جریان پرتودهی μA 7/13 بمدتh 4/4 ، بدلیل آماده نبودن دستگاه تقطیر جداسازی انجام نشد که در نتیجه¬ی آن بهره تولید MBq/μA.h 33/3، یعنی 72% مقدار حاصل از شبیه¬سازی برای 124I بدست آمد. در مرحله دوم پرتودهی با شدت جریان Aμ 9/21 بمدتh 7/0، پس از انجام جداسازی به¬ مدتmin 20 در دمای تقطیر ℃ 750، مقدار بهره تولید 124I MBq/μA.h 43/2 بدست آمد که در حدود 52% مقدار شبیه-سازی است. در مرحله آخر پرتودهی نیز که با شدت جریان پروتونی Aμ 7/33 بمدتh 5/1 انجام شد، بعد از نیم ساعت جداسازی در دمای تقطیر ℃ 750، MBq/μA.h 04/2 یعنی 44% مقدار حاصل از شبیه¬سازی برای 124I بدست آمد. بازده جداسازی به¬ترتیب 72% و 68% برای مرحله 2 و 3 پرتودهی پس از انجام جداسازی بدست آمد. افزایش شدت جریان پرتودهی نتیجه¬ای جز کاهش بهره¬ی تولید 124I در پی نداشت.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Sadeghi, MahdiUNSPECIFIED
Ashtari, ParvizUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Zolfagharpour, FarhadUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Faculty of Basic Sciences > Department of Physics
Date Deposited: 13 Dec 2018 09:51
Last Modified: 13 Dec 2018 09:51
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/4293

Actions (login required)

View Item View Item