[发明专利]一种用于放射性同位素生产系统的靶设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种同位素生产系统，确切地说，涉及一种同位素生产系统的靶设备，所述靶设备配置成控制靶室内的热能。

背景技术

放射性同位素（也称为放射性核素）具有许多医疗、成像和研究领域中的应用，以及非医学相关的其他应用。产生放射性同位素的系统通常包括产生粒子束的粒子加速器。所述粒子加速器将粒子束定向到靶室中的靶材料。在某些情况下，靶材料是液体（也称为启动液体（starting liquid）），例如富集水（enriched water）。放射性同位素通过在粒子束入射到靶室中的启动液体上时发生的核反应产生。

但是，入射粒子束还可以大幅增加启动液体的热能，从而将至少一部分的启动液体转换成蒸汽。所述蒸汽提高靶室内的压力。为了限制液体转换成蒸汽，传统系统可以将射束电流减小到预定水平和/或将工作气体（例如，氦气）注入靶室内，以便有效地提高所述启动液体的沸点温度。但是，减小射束电流还可能减少放射性同位素的产量。

发明内容

根据一个实施例，本发明提供了一种放射性同位素生产系统的靶设备。所述靶设备包括生产室，所述生产室配置成容纳启动液体。所述生产室配置成接纳粒子束，所述粒子束入射到所述启动液体上，从而产生放射性同位素并且将所述启动液体的一部分转换成蒸汽。所述靶设备还包括冷凝室和流体通道，所述流体通道将所述生产室和冷凝室流体连通，并且配置成允许所述蒸汽从所述生产室流动到所述冷凝室。所述冷凝室配置成将蒸汽转换成冷凝液体。

所述冷凝室和所述流体通道可以相对于彼此设置大小和形状，以便进入所述冷凝室的蒸汽膨胀，从而减小蒸汽压力并促进所述蒸汽转换成冷凝液体。作为以上的替代或附加，所述冷凝室的内表面的表面温度可以小于所述流体通道的内表面的表面温度，从而促进蒸汽转换成冷凝液体。

根据另一个实施例，提供了一种同位素生产系统，所述同位素生产系统包括：粒子加速器，所述粒子加速器配置成产生粒子束；以及靶设备，所述靶设备具有配置成接纳粒子束的窗口。所述靶设备还包括单独的生产室和冷凝室。所述生产室配置成容纳启动液体，并且定位成使所述粒子束入射到所述启动液体上，从而产生放射性同位素并将所述启动液体的一部分转换成蒸汽。所述靶设备还包括流体通道，所述流体通道在所述生产室与冷凝室之间延伸并流体流通这两者；并且配置成从所述生产室穿过所述流动通道延伸到所述冷凝室内。所述冷凝室配置成将所述冷凝室中的蒸汽转换成冷凝液体。

根据另一个实施例，提供了一种用于在同位素生产系统运行期间控制靶设备中的热能的方法。所述方法包括提供靶设备，所述靶设备具有生产室和冷凝室以及流体通道，所述流体通道将所述生产室和冷凝室流体连通。所述方法还包括将粒子束定向到所述启动液体上，从而将所述启动液体的一部分转换成蒸汽。所述蒸汽经由所述流体通道延伸到所述冷凝室中，并且转换成冷凝液体。所述冷凝室具有所述冷凝液体的液体体积并且所述生产室具有所述启动液体的液体体积。随着所述冷凝液体经由所述流体通道返回到所述生产室并且蒸汽经由所述流体通道进入所述冷凝室，所述生产室和所述冷凝室的液体体积逆相关（inversely related）并波动。

附图说明

图1是根据一个实施例形成的同位素生产系统的方框图，所述同位素生产系统具有靶设备。

图2是根据一个实施例形成的靶设备的分解图。

图3是图2所示靶设备的侧视图。

图4是沿图4中的线5-5截取的靶设备的截面图。

图5是图4中所示的截面的放大图。

图6是根据一个实施例的方法的方框图，所述方法为操作同位素生产系统的方法。

具体实施方式

结合附图阅读可以更好地理解上述概要，以及下文对特定实施例的具体说明。对于示出多个实施例的方框图的附图，其中的框并不必需指示硬件或结构之间的分割。因此，例如，一个或多个框可以实施于单个硬件或多个硬件中。应了解，多个实施例并不限于附图中示出的装置和工具。

在本说明书中，以单数形式或者与“一个”或“一种”结合使用的元件或步骤应理解为不排除多个所述元件或步骤，除非对此类排除做出明确说明，例如通过说明“只有一个”元件或步骤。此外，对“一个实施例”的参考并不旨在解释为排除存在同样包含所述特征的额外实施例。此外，除非明确做出相反规定，否则“包括”或“具有”具有特定性质的一个或多个元件的实施例可以包括不具有该性质的其他此类元件。