15/03/2011

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Produção de radioisótopos para Medicina NuclearReator e Cíclotron

Produção de Radioisótopos

Tipos de Radioisótopos:

� Naturais: encontrados na natureza (T1/2 longa,pesados e tóxicos)

Ex: 232Th, 235U, 238U

� Artificiais: produzidos pelo homem e usados emMedicina Nuclear

� Direta – reações nucleares (Reator Nuclear eCíclotron)

� Indireta – decai de pai para filho (Gerador deRadionuclídeo)

Reatores Nucleares

� Composição de um reator:

1. Elemento combustível – mistura de 238U e 235U enriquecido

2. Moderador - água, água-pesada, hélio, grafite, sódio metálico (reduz a velocidade

dos nêutrons produzidos na fissão)

3. Refrigerador - água, água-pesada, dióxido de carbono, hélio, sódio metálico (dissipa

o calor produzido durante o processo)

4. Refletor: água, água-pesada, grafite, urânio (Reduz o escapamento de nêutrons

aumentando a eficiência do reator)

5. Blindagem - concreto, chumbo, aço, água (Evita o escapamento de radiação gama e

nêutrons rápidos)

6. Material de controle - cádmio ou boro: Finalizam a reação em cadeia, pois são

ótimos absorventes de nêutrons. Geralmente são usados na forma de barras (de aço

borado, por exemplo) ou bem dissolvido no refrigerador.

Reatores tipo piscina

Produção de Radionuclídeos: Reatores

Fissão Nuclear

1. Bombardeamento com nêutrons

2. Combustível Físsil U-235

Ativação neutrônica

Transmutação Nuclear

Urânio Natural – 0,7% 235U

99,3% 238U

↓↓↓↓

Enriquecimento

3. Controle da reação em Cadeia

Tipos de reações nucleares

1. Reação do tipo (n,γγγγ)

42Mo98 + 1n0 →→→→ 42Mo99 + γγγγ

Baixa atividade específica

� Tipo de reação mais comum com nêutrons

� A reação requer nêutrons térmicos de baixa energia (0,0025 eV)

� O nuclídeo produzido é um isótopo do nuclídeo alvo

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Tipos de reações nucleares

2. Reação do tipo (n,γγγγ) seguida de decaimento: A(n, γγγγ)A* →→→→ B

� Separação do radionuclídeo (produto) do material alvo →→→→ t1/2 A* >>>> B

130Te + 1n0 →→→→ 131Te + γγγγ

β- , 18 h

131I (t1/2= 8 d)

Tipos de reações nucleares

3. Subprodutos da reação do tipo 235U(n,f)

� Ocorre quando o 235U captura um nêutron térmico →→→→ núcleo

intermediário é muito instável e fissiona em fragmentos de nuclídeos

radioativos

235U + 1n0 →→→→ 236U

� Permite separação química

� ↑↑↑↑ Atividade Específica

� Mo-99, I-131

99Mo 131I

90Y 153Sm 89Sr 90Sr 137Cs

Compostos com alta atividade

específica

Fissão

Radionuclídeos para terapia Radionuclídeos para terapia

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Produção de Radionuclídeos: Cíclotron

Bombardeamento com partículas positivamente carregadas

αDêuteronsPrótons

Núcleos instáveis por excesso de prótons

Desintegram-se por emissão de pósitron (β+) ou por captura eletrônica (C.E.) com emissão de radiação

gama (γγγγ)

Cíclotron

� Aplicação de voltagem a 2 eletrodos posicionados em

câmara de vácuo sob ação de um campo magnético

IPEN: cíclotron Ciclone 30 IBA IPEN: CICLOTRON – CYCLONE 30

Cíclotron

� Características

� equipamento caro, instalação especial

� metodologia complexa

� atividade específica alta, livre de carregador

� Exemplos :

� Produção no IPEN: 18F, 123I, 67Ga, 201Tl

Radioisótopos de Cíclotron – C.E.

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Radioisótopos de Cíclotron –β+

FIM!!!