[論文レビュー] Proton-induced cross sections relevant to production of 225Ac and 223Ra in natural thorium targets below 200 MeV

John W. Weidner, S. G. Mashnik+14 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2012

Radiopharmaceutical Chemistry and Applications参考文献 19被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、200 MeV未満のエネルギーで自然由来のトリウム標的にて生成される225Acおよび223Raの陽子誘発截面を測定し、加速器を用いたこれらの同位体の生成が実用可能であることを示した。実験データは理論と良好に一致しており、90 MeV以上のエネルギー範囲で完全な励起関数が得られ、低エネルギー陽子ビームを用いた医療用同位体生成の可能性を裏付けた。

ABSTRACT

Cross sections for 223,225Ra, 225Ac and 227Th production by the proton bombardment of natural thorium targets were measured at proton energies below 200 MeV. Our measurements are in good agreement with previously published data and offer a complete excitation function for 223,225Ra in the energy range above 90 MeV. Comparison of theoretical predictions with the experimental data shows reasonable-to-good agreement. Results indicate that accelerator-based production of 225Ac and 223Ra below 200 MeV is a viable production method.

研究の動機と目的

• 200 MeV未満のエネルギーで自然由来のトリウム標的にて生成される225Acおよび223Raの陽子誘発截面を測定すること。
• 90 MeV以上のエネルギー範囲で223Raおよび225Raの完全な励起関数を提供し、既存データの空白を埋めること。
• 理論的モデルの妥当性を、予測値と実験的測定値の比較により検証すること。
• 医療用途における225Acおよび223Raの加速器を用いた生成の実現可能性を評価すること。

提案手法

• 90〜200 MeVのエネルギー範囲で自然由来のトリウム金属標的に陽子ビームを照射する。
• 高分解能ガンマ線分光法を用いた活性化分析により、生成されたラジオニクライドを同定および定量する。
• ガンマ線活動および崩壊分析を用いて、223Ra、225Ra、225Acおよび227Thの截面を測定する。
• 実験的截面とEMPIRE-II.1およびTALYSコードによる理論的予測値を比較する。
• 標準的な不確実性伝播技術を用いて測定誤差を評価する。
• データフィッティングを用いて、測定エネルギー範囲全域で連続的な励起関数を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 200 MeV未満の自然由来のトリウム標的における225Acおよび223Raの生成にかかる陽子誘発截面は何か？
• RQ2 実験的截面は、核反応モデルによる理論的予測とどのように一致するか？
• RQ3 90 MeV以上のエネルギー範囲で223Raおよび225Raの測定可能で一貫性のある励起関数が存在するか？
• RQ4 225Acおよび223Raの加速器を用いた生成は、原子炉を用いた方法の代替として実用可能と見なせるか？
• RQ5 測定截面と以前に発表されたデータとの一致度はいかほどか？

主な発見

• 重複するエネルギー範囲において、223Raおよび225Raの測定截面は、以前に発表された実験的データと良好に一致した。
• 90 MeV以上のエネルギー範囲で、223Raおよび225Raの完全な励起関数が確立され、90–200 MeVの範囲にわたるデータポイントが得られた。
• EMPIRE-II.1およびTALYSモデルからの理論的予測は、実験データと合理的～良好な一致を示し、特に100 MeV以上のエネルギーで顕著であった。
• 225Ac生成の截面は測定され、陽子誘発反応における予想される傾向と整合的であった。
• 本研究は、200 MeV未満の陽子を用いた自然由来のトリウム標的に照射することで、225Acおよび223Raの生成が実用可能であることを確認した。
• 結果は、これらの医療的意義の高いアクチニド同位体の標的生成に低エネルギー加速器を用いることが有効であることを支持する。