《Radiation Physics and Chemistry》："KATIL" dissolution station for medical radiometals production using solid targets
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KATIL系统是一种独立固溶装置，用于现有固体靶模块（如NIRTA）的辐照后直接溶解，提高68Ga生产效率，减少衰变损失。通过6-10M HCl在10分钟内完全溶解Zn靶，系统配备铅屏蔽控制单元和PTFE管路，实现安全高效传输至热室。
鲁本·达拉基扬（Ruben Dallakyan）| 安德拉尼克·马努基扬（Andranik Manukyan）| 阿尔明·格里戈里安（Armine Grigoryan）| 达维特·阿尔沙基扬（Davit Arshakyan）| 金·霍万西扬（Kim Hovhannsiyan）| 尼古拉·多布罗沃尔斯基（Nikolay Dobrovolski）| 弗朗西斯科·阿尔维斯（Francisco Alves）
AANL - A. 阿利哈尼扬国家科学实验室（A. Alikhanyan National Science Laboratory），地址：阿利哈尼扬兄弟街2号，0036，埃里温，亚美尼亚
摘要
我们评估了一种专为硬币型固体靶材设计的独立溶解系统，名为KATIL。测试中使用了290毫克的天然锌靶材，用于生产68Zn(p,n)68Ga。该靶材在IBA C18回旋加速器产生的质子束（能量为12.3 MeV，经过衰变处理后）下照射1分钟，使用6-10 M HCl溶液在最多10分钟内实现了完全溶解。根据伽马光谱分析，计算得到的68Ga的活度为30 MBq。
KATIL系统可以与现有的固体靶材模块（如NIRTA Compact或类似设计的模块）配合使用，实现辐照后的自动溶解过程，无需手动转移装有辐照靶材的屏蔽容器。该系统包括一个铅屏蔽的控制单元和一个设备单元，设备单元配备了气动阀门、三通电磁阀、蠕动泵以及特氟龙溶解腔。
该系统充分利用了固体靶材的优势，同时显著简化了辐照材料向热室的转移过程。KATIL能够溶解多种固体靶材，例如锌（Zn）、钼（Mo）、钇（Y）和镍（Ni），适用于医用放射性同位素的制备。
引言
数十年来，医用同位素的生产主要使用三种类型的靶材：液体、气体和固体。与固体靶材相比，液体和气体靶材的生产过程通常更为简单。在这些情况下，操作人员通过连接到靶材站的自动化线路（通常通过计算机界面）来控制靶材在辐照前后的转移。而固体靶材则能产生更高的最终放射性同位素产量，从而减少了用于靶材制备的昂贵浓缩材料的用量。
然而，使用固体靶材也带来了一些挑战。例如，在IBA提供的NIRTA型模块中，操作人员需要在辐照前手动装载靶材。辐照完成后，辐照后的靶材会自动卸载到回旋加速器掩体内的屏蔽容器中。但该容器需留在掩体内，直到辐射剂量降至安全水平，这往往需要较长的等待时间。对于短寿命放射性核素的常规生产来说，这种方法不太实用。
一些制造商提出了基于胶囊的固体靶材转移系统。这些系统依靠安装在专用沟槽或管道中的真空转移线路来防止运输过程中胶囊堵塞。最近，其他公司还推出了将固体靶材模块与原位溶解单元结合的集成系统，使操作人员能够在模块内直接溶解辐照后的靶材，并将溶液转移到热室，从而避免了手动操作和减少辐射暴露的风险。
然而，这些集成系统需要购买全新的设备，对于已经配备固体靶材模块的设施来说可能不太可行。
为了解决这一问题，我们开发了一种专为硬币型固体靶材设计的独立溶解系统KATIL。该系统可以直接安装在现有的靶材模块（如NIRTA或类似设计）下方（图1）。KATIL单元通过毛细PTFE管与热室相连，确保了溶解后的靶材溶液的安全高效转移。该系统几乎无需维护，使用的是常见且价格低廉的组件，可以轻松集成到现有基础设施中，无需进行大规模改造。
该系统最初是为使用锌压粉固体靶材生产68Ga同位素而开发的，但也可用于其他同位素的制备。68Ga的半衰期仅为68分钟，因此快速组织生产过程尤为重要。采用这种固体靶材的溶解系统后，整个工作流程比之前的方法快了0.5-1小时（之前的方法需要手动将屏蔽容器从辐照区域移出）。这一改进有助于避免68Ga的显著衰减损失。
材料与方法
KATIL系统由两个主要部分组成：控制单元（绿色部分，位于下方）和设备单元（白色部分，位于上方），两者之间由一块铝板隔开（图2）。虽然考虑了中子可能对系统造成的损伤，但由于靶材及其周围材料产生的中子能量较高，有效的屏蔽措施需要过厚的屏蔽层。因此，当前的屏蔽设计至少能提供对伽马辐射的防护。
结果
开发的KATIL系统操作简便。其主要结构部件由铝和亚克力制成，所有管路均采用PTFE或Viton材料制成，这些材料常用于商业液体靶材系统中的密封和传输线路。
所选阀门采用石英定子，具有极低的死体积（仅几微升），从而最大限度地减少了材料损失和污染风险。重要的是，系统中没有任何密封件位于可能受到辐射影响的路径上。
讨论与总结
KATIL系统是一种专为硬币型固体靶材设计的独立溶解系统，适用于医用放射性同位素的常规生产。该系统成功解决了固体靶材生产过程中的一项关键挑战——在靶材辐照区域内直接溶解靶材，并将其安全快速地转移到热室。其电子控制模块由5毫米厚的铅屏蔽层保护。所有管路和阀门的内件均采用化学性质稳定的材料制成。
局限性
目前的研究是在相对较短的辐照时间和较低的束流电流条件下进行的；因此，需要进一步在更高辐照剂量和常规生产条件下进行测试，以全面评估该系统的可扩展性和长期运行稳定性。此外，尽管控制单元在实验中表现良好，但仍需在更高辐射剂量下进行长期测试，以确认其可靠性。
作者贡献声明
安德拉尼克·马努基扬（Andranik Manukyan）：撰写初稿、资源准备、方法设计、研究实施、概念构思。阿尔明·格里戈里安（Armine Grigoryan）：审阅与编辑。鲁本·达拉基扬（Ruben Dallakyan）：审阅与编辑、监督工作、资金申请。金·霍万西扬（Kim Hovhannsiyan）：研究工作。达维特·阿尔沙基扬（Davit Arshakyan）：研究工作。尼古拉·多布罗沃尔斯基（Nikolay Dobrovolski）：研究工作、数据分析。弗朗西斯科·阿尔维斯（Francisco Alves）：监督工作
资金支持
本研究得到了亚美尼亚高等教育与科学委员会（Higher Education and Science Committee of MESCS RA，研究项目编号24LCG-2G028）和国际原子能机构（IAEA）协调研究项目F22073“基于回旋加速器的镓-68放射性同位素生产及相关放射性药物开发”的支持——具体项目为“在亚美尼亚回旋加速器的C18质子束下，AANL（YerPhI）开展镓-68放射性同位素的研发”。
