vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2019-64-4-477-484vestift-558Research ArticleДИАГНОСТИКА И БЕЗОПАСНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ СИСТЕМDIAGNOSTICS AND SAFETY OF TECHNICAL AND ENVIRONMENT SYSTEMSИдентификация радионуклидов в воде контура охлаждения циклотрона Cyclon 18/9-HCIdentification of radionuclides in cooling circuit of Cyclone 18/9-HCМалиборскийА. Я.MaliborskiyA. Ya.

Малиборский Артем Ярославович – техник-лаборант.

223040, а/г Лесной-2, Минский р-н

Artyom Ya. Maliborskiy – Laboratory Technician.

223040, a/g Lesnoi-2, Minsk District

che.malibors@mail.ruТылецП. В.TyletsP. V.

Тылец Павел Валентинович – инженер по радиационному и дозиметрическому контролю.

223040, а/г Лесной-2, Минский р-н

Pavel V. Tylets – Engineer for radiation and dosimetry monitoring.

223040, a/g Lesnoi-2, Minsk District

5472469@gmail.comБринкевичД. И.BrinkevichD. I.

Бринкевич Дмитрий Иванович – кандидат физико-математических наук, инженер по учету и хранению ядерных и радиоактивных материалов; ведущий научный сотрудник.

223040, а/г Лесной-2, Минский р-н; пр. Независимости, 4, 220030, Минск

Dmitrii I. Brinkevich – Ph. D. (Physics and Mathematics), Engineer for the registration and storage of nuclear and radioactive materials; Leading Researcher.

223040, a/g Lesnoi-2, Minsk District; 4, Nezavisimosti Ave., 220030, Minsk

БринкевичС. Д.BrinkevichS. D.

Бринкевич Святослав Дмитриевич – кандидат химических наук, заведующий изотопной циклотронно-радиохимической лабораторией отделения позитронно-эмиссионной томографии; доцент.

223040, а/г Лесной-2, Минский р-н; пр. Независимости, 4, 220030, Минск

Svyatoslav D. Brinkevich – Ph. D. (Chemistry), Head of Cyclotron-Radiochemistry Laboratory;  Associate Professor.

223040, a/g Lesnoi-2, Minsk District; 4, Nezavisimosti Ave., 220030, Minsk

СинайкоВ. В.SinaikoV. V.

Cинайко Валерий Васильевич – кандидат медицинских наук, заведующий отделением позитронно-эмиссионной томографии.

223040, а/г Лесной-2, Минский р-н

Valerii V. Sinaiko – Ph. D. (Medicine), Head of PositronEmission Tomography Division.

223040, a/g Lesnoi-2, Minsk District

Республиканский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии имени Н. Н. АлександроваN. N. Alexandrov National Cancer Centre of BelarusРеспубликанский научно-практический центр онкологии и медицинской радиологии имени Н. Н. Александрова; Белорусский государственный университетN. N. Alexandrov National Cancer Centre of Belarus ; Belarusian State University201910012020644477484Copyright © Малиборский А.Я., Тылец П.В., Бринкевич Д.И., Бринкевич С.Д., Синайко В.В., 20202020Малиборский А.Я., Тылец П.В., Бринкевич Д.И., Бринкевич С.Д., Синайко В.В.Maliborskiy A.Y., Tylets P.V., Brinkevich D.I., Brinkevich S.D., Sinaiko V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/558

Изучены закономерности изменения мощности дозы фотонного излучения от системы водного охлаждения ускорителя Cyclone 18/9-HC при производстве позитрон-излучающих радионуклидов. Показано, что основной реакцией активации воды контура охлаждения циклотрона при производстве 18F является реакция (n, p), в результате которой из 16О образуется 16N с периодом полураспада 7 с. В водных мишенях с большой накопленной дозой, когда пучок частично бьет в тело мишени, протекают ядерные реакции, индуцированные протонами: 16О(p, α)11С и 18О(p, n)18F. Анионы фторида 18F–, карбоната 11СО32– и гидрокарбоната Н11СО3 –, которые образуются в реакциях активации с участием протонов, в процессе циркуляции воды осаждаются на ионно-обменной смоле, что приводит к очистке контура охлаждения от указанных радионуклидов. При облучении газовой мишени не происходит активации воды контура охлаждения. Среднегодовая дозовая нагрузка оператора циклотрона от продуктов активации в контуре охлаждения эквивалентна менее 1 % от предельной годовой дозы персонала от техногенных источников излучения. Для снижения дозовой нагрузки на операторов рекомендуется максимально сокращать продолжительность пребывания персонала на расстоянии менее 1 м от теплообменника во время наработки 18F. При эксплуатации водных мишеней с набранной дозой свыше 2500 мкА · ч профилактическое обслуживание системы охлаждения желательно проводить не ранее, чем через 30 с после окончания облучения, и обязательно после дозиметрического контроля. С целью снижения активации примесей необходимо использовать в контуре охлаждения только деионизованную воду, а в случае увеличения ее удельной проводимости из-за коррозии – своевременно менять.

In the present work the patterns of relationship of photonic radiation dose rate from Cyclone 18/9HC water cooling system were studied at production of positron-emitting nuclides. Reaction (n, p) was shown to be the main source of activation nuclides in cyclotron cooling water at 18F production, resulting in formation of 16N (T1/2 = 7 s) from 16О. In water targets with high accumulated dose, when beam partially irradiates a target body, proton-induced reactions: 16О(p, α)11С and 18О(p, n)18F take place. Fluoride 18F–, carbonate 11СО32– and hydrocarbonate Н11СО3– anions, formed in proton-induced activation reactions, efficiently precipitate on anion-exchanging resin during water circulation resulting in circuit purification from the named radionuclides. Activation of cooling water does not occur at irradiation of gas targets. Projected annual dose for cyclotron operator from cooling water activation is less than 1 % of annual dose limit for personnel from technogeneous radioactive sources. In order to minimize operator`s accumulated doses it is recommended to decrease the duration of personnel activities at the distance less than 1 meter from heat exchanger during 18F production. At operation of water targets with absorbed dose higher than 2500 μA·h it is desirable to conduct the preventive maintenance of water cooling system not earlier than in half an hour after the end of irradiation and with mandatory dosimetry control. To decrease the activation of impurities it is essential to use only deionized water in cooling circuit. In case of its specific conductivity increase due to corrosion the coolant should be replaced promptly.

циклотронсистема охлаждения18Fрадионуклидыактивацияпозитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)радиационная безопасностьcyclotronwater cooling system18Fradionuclidesactivationpositron emission tomography (PET)radiation safetyReferencesRadionuclide impurities in proton-irradiated [18O]H2O for the production of 18F−: Activities and distribution in the [18F]FDG synthesis process / L. Bowden [et al.] // Appl. Radiat. Isot. – 2009. – Vol. 67, № 2. – P. 248–255. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2008.10.015Bowden L., Vintró L. L., Mitchell P. I., O’Donnell R. G., Seymour A. M., Duffy G. J. Radionuclide impurities in proton-irradiated [18O]H2O for the production of 18F−: Activities and distribution in the [18F]FDG synthesis process. Applied Radiation and Isotopes, 2009, vol. 67, no. 2, pp. 248–255. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2008.10.015Позитронно-эмиссионная томография. Ч. 1: Характеристика метода. Получение радиофармпрепаратов / С. Д. Бринкевич [и др.] // Мед.-биол. проблемы жизнедеятельности. – 2013. – № 2 (10). – С. 129–137.Brinkevich S. D., Sukonko O. G., Chizh G. V., Naumovich A. S. Positron emission tomography. Part 1: Method description. Production of radiopharmaceuticals. Mediko-biologicheskie problemy zhiznedeyatel’nosti [Medical and Biological Problems of Life Activity], 2013, no. 2 (10), pp. 129–137 (in Russian).Monte Carlo simulation and radiometric characterization of proton irradiated [18F]H2O for the treatment of the waste streams originated from [18F]FDG synthesis process / R. Remetti [et al.] // Appl. Radiat. Isot. – 2011. – Vol. 69, № 7. – P. 1046–1051. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2011.02.008Remetti R., Burgio N. T., Arcese M., Filannino M. A. Monte Carlo simulation and radiometric characterization of proton irradiated [18F]H2O for the treatment of the waste streams originated from [18F]FDG synthesis process. Applied Radiation and Isotopes, 2011, vol. 69, no. 7, pp. 1046–1051. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2011.02.008Niobium sputtered Havar foils for the high-power production of reactive [18F]fluoride by proton irradiation of [18F]H2O targets / J. S. Wilson [et al.] // Appl. Radiat. Isot. – 2008. – Vol. 66, № 5. – P. 565–570.https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2007.12.004Wilson J. S., Avila-Rodriguez M. A., Johnson R. R., Zyuzin A., McQuarrie S. A. Niobium sputtered Havar foils for the high-power production of reactive [18F]fluoride by proton irradiation of [18F]H2O targets. Applied Radiation and Isotopes, 2008, vol. 66, no. 5, pp. 565–570. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2007.12.004Cyclotron produced radionuclides: Operation and maintenance of gas and liquid targets / International atomic energy agency. – Vienna: IAEA, 2012 – 103 p. – (IAEA radioisotopes and radiopharmaceuticals. Series No. 4).Cyclotron produced radionuclides: Operation and maintenance of gas and liquid targets. IAEA radioisotopes and radiopharmaceuticals Series No. 4. Vienna, International atomic energy agency, 2012. 103 p.Chu, S. Y. F. The Lund/LBNL Nuclear Data Search [Electronic resource] / S. Y. F. Chu, L. P. Ekström, R. B. Firestone. – Mode of access: http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/ – Date of access: 18.12.2018.Chu S. Y. F., Ekström L. P., Firestone R. B. The Lund /LBNL Nuclear Data Search. 1999. Available at: http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/ (accessed 18 December 2018).Radionuclide impurities in [18F]F– and [18F]FDG for positron emission tomography / M. Kohler [et al.] // Appl. Radiat. Isot. – 2013. – Vol. 81. – P. 268–271. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2013.03.044Kohler M., Degering D., Zessin J., Fuchtner F., Konheiser J. Radionuclide impurities in [18F]F-and [18F]FDG for positron emission tomography. Applied Radiation and Isotopes, 2013, vol. 81, pp. 268–271. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2013.03.044Quantification of the activity of tritium produced the routine synthesis of 18F fluorodeoxyglucose for positron emission tomography / C. Marshall [et al.] // J. Radiological Protection. – 2014. – Vol. 34, № 2. – P. 435–444. https://doi.org/10.1088/0952-4746/34/2/435Marshall C., Talboys M. A., Bukhari S., Evans W. D. Quantification of the activity of tritium produced the routine synthesis of 18F fluorodeoxyglucose for positron emission tomography. Journal of Radiological Protection, 2014, vol. 34, no. 2, pp. 435-444. https://doi.org/10.1088/0952-4746/34/2/435Evaluated Nuclear Data File [Electronic resource]. – Mode of access: https://www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm – Date of access: 09.10.2018.Evaluated Nuclear Data File. Available at: https://www-nds.iaea.org/exfor/endf.htm (accessed 09 October 2018).Долгоживущие радионуклиды при производстве [18F]фторхолина для ПЭТ-диагностики / П. В. Тылец [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. –2018. –Т. 54, №3. – С.359–368. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-3-359-368Tylets P. V., Tugay О. V., Krot V. О., Ivaniykovich А. А., Soroka S. A., Brinkevich D. I., Brinkevich S. D., Baranovski О. А., Chizh G. V. Long-lived radionuclides in the production of [18F]fluorocholine for PET-diagnosis. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the NationalAcademy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2018, vol. 54, no. 3, pp. 359–368 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-3-359-368Обращение с водными радиоактивными отходами при производстве радиофармпрепаратов на основе 18F / В. О. Крот [и др.] // Вестн. Полоц. гос. ун-та. Сер. С, Фундаментальные науки. Физика – 2018. – № 4. – C. 128–134.Krot V. O., Tugay O. V., Brinkevich D. I., Brinkevich S. D., Chizh G. V., Vabishchevich S. A. Management of aueous radioactive wastes in the production of 18F-labeled radiopharmaceuticals. Vestnik Polotskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya C. Fundamental’nyye nauki. Fizika = Vestnik of Polotsk State University. Series С. Fundamental sciences. Physic, 2018, no. 4, pp.128–134 (in Rusian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.