99Mo核素生产工艺现状及展望

许晓飞+马红利

【摘 要】99mTc的核性质和化学性质使得其在计算机断层显像（SPECT）和脏器疾病的诊断中有着广泛的应用。99Mo核素作为99mTc的母体核素，其供应现状对核安全、国民健康等具有重要意义。本文介绍了99Mo核素的三种生产方式和目前主流的裂变生产99Mo工艺的简要流程，对99Mo工艺流程的研究方向做了简要介绍。

【关键词】99mTc；99Mo；裂变生产工艺

0 引言

99mTc的核性质和化学性质非常理想，是目前世界上应用最广泛的医用放射性同位素。99Mo -99mTc发生器的研发和推广为99mTc的广泛应用做出了积极的贡献。随着99mTc的需求量越来越大，其母体核素99Mo的需求量也不断增加。2008年RETER会议指出全世界对99Mo核素的需求量达到12000居里（六天为基准）左右，且仍在不断增加。

1 99Mo生产工艺概述

根据99Mo的生成方式，99Mo有以下三种生产方法：

第一种方法是利用反应堆热中子辐照光谱纯的天然钼或者富集的98MoO3靶件生产99Mo。第二种方法是利用反应堆辐照高浓铀或富集235U靶，通过235U（n，f） 99Mo反应生产99Mo。第三种方法是利用加速器辐照钼靶或铀靶生产99Mo或直接生产99mTc。

裂变99Mo的生产包括高丰度235U靶件的制备与辐照、靶件的切割与溶解、裂变99Mo提取与分装等工序。裂变99Mo所用的靶件主要有铀铝合金靶、铀镁弥散靶等，靶件的溶解方法可以分为碱性溶靶和酸性溶靶[1]。铀铝合金靶一般用碱性溶液溶靶，在溶靶过程中，除99Mo、放射性碘等少数核素外，大部分裂变产物与未裂变的铀均以沉淀形式分离出来；对于铀镁合金靶，一般在加热条件下使用硝酸将靶溶解，未裂变的铀以及大部分裂变产物均溶解在硝酸中。

裂变法生产99Mo的第一个化学流程是由布鲁克海文实验室提出的，采用235U丰度为93%的U-Al合金为靶材料，靶子辐照后用6mol/L HNO3溶解，99Mo的分离采用氧化铝色层柱色谱法。由于99mTc在核医学中的迅速普及和应用极大增大了对高纯99Mo的需求，许多国家对裂变法生产99Mo的工艺进行了广泛而深入的研究，并由此建立了单次生产上千居里99Mo的生产线。

1.1 美国Cintichem流程

Cintichem流程是上世纪70-80年代美国Cintichem公司用裂变高丰度235U方法生产99Mo料液的一个工艺流程，1990年由于生产用反应堆的原因而停止生产。1991年DOE购买了该工艺的生产技术专利和生产处理设施，1996年DOE委派Sandia国家实验室对该生产技术做了详细的研究[2]。

典型的Cintinchem流程为丰度在93%左右的高丰度235U靶在反应堆辐照后，用硝酸或硝酸和硫酸的混合酸溶解靶件。放射性气体从溶解液中排出，用活性炭或碱液吸收。然后将酸性裂变产物溶解液移出靶筒，加入AgNO3溶液沉淀残余的I-，加入MoO3溶液载带99Mo，使之在后续沉淀时更加完全。加入钌和铑反载体，以减少钼沉淀内放射性污染。然后再加入KMnO4，将钼氧化为Mo6+，用α-安息香肟沉淀。

溶液依次经过载银活性炭、水合氧化锆、活性炭组成的色层柱，除去α-安息香肟辐照分解产生的有机物和其它杂质阴离子。溶液再通过一个载银活性炭和水合氧化锆柱除去溶液中残留的碘。最后，溶液通过0.3μm/0.2μm微孔过滤除去细小颗粒，最终产品为0.2mol/L NaOH的Na2MoO4溶液。

该方法的主要优点是铀靶溶解液中没有大量的杂质元素铝，处理液体积小，工艺流程除辐照外可快速高效的在单一热室中进行，产生的放射性废液体积小，所获得的99Mo比活度高。

1.2 比利时IRE流程

比利时的IRE工艺采用高浓铀铝合金靶生产99Mo，回收利用131I和133Xe作为99Mo的副产品。高浓铀靶件辐照后冷却。然后用1.5 L 3 mol/L NaOH和4 mol/L NaNO3溶解铀铝合金靶。溶解过程中，133Xe则以气态形式释放出来，同时碘和钼分别以I-和MoO形式溶解在碱液中。过滤后溶液用浓硝酸酸化，通过蒸馏将80%-90%的131I分离出来，然后固定。粗分离出的131I通过蒸馏纯化为最终产品。酸化后的其余溶液通过氧化铝柱，99Mo被吸附，用1 mol/L HNO3、水、0.01 mol/L氨水洗涤，浓氨水洗脱99Mo。最后通过离子交换树脂和活性炭纯化，去除残余的微量杂质元素和放射性碘核素。该生产流程中99Mo的最终产率可达85%～90%。

工艺的优点是采用碱法溶靶，未裂变的高浓铀和主要裂变产物以沉淀形式被过滤除去，减少了对后续工艺的影响。缺点是由于铀靶溶解液体积大，蒸馏除碘耗费时间长，洗脱时会产生大量的放射性液体废物。

1.3 南非AEC流程

南非的AEC采用富集度为46%的铀铝合金靶辐照后采用氢氧化钠溶液溶解，并加入氧化剂以加快溶解速度。随后采用两个离子交换树脂柱和一个螯合树脂柱三步纯化步骤保证钼的质量。每一步均包含钼的吸附、杂质的洗脱和钼的洗脱。将第三个柱子后的氨水洗脱液过滤、蒸干，残渣用0.2mol/L NaOH溶解，产品最终转成钼酸钠。

该方法的主要优点是工艺采用碱法溶靶，高浓铀和主要裂变产物以沉淀形式被过滤除去。工艺缺点是不能综合利用131I和133Xe。

2 99Mo生产流程研究方向

由于HEU的核扩散危险，目前许多国家的相关实验室正在研究在LEU条件下，包括制靶工艺在内的99Mo生产流程，研究的主要方向和目的是改进Cintichem流程以使其适应LEU生产条件[3]，新的制靶工艺主要是以U3Si2靶取代传统的UAlx靶件。此外在裂变99Mo生产中，作为典型的南去污核素，放射性碘的净化也占有非常重要的地位。

鉴于目前越来越严重的99Mo供应短缺状况，加强99Mo生产工艺流程研究对保证我国99Mo供应安全、国民健康安全等均具有重要的意义。

【参考文献】

[1]罗顺忠.核技术应用[M].哈尔滨：哈尔滨工程出版社，2009：44.

[2]Arino H， Kramer H， Mc Govern J， et，al.Production of high purity fission product molybdenum-99：U.S.Patent.3，799，883[P].1974-3-26.

[3]Wu D， Landsberger S， Buchholz B. Processing of LEU targets for 99Mo production--testing and modification of the Cintichem process[R]. Argonne National Lab.， IL （United States）， 1995.

[责任编辑：汤静]

【摘 要】99mTc的核性质和化学性质使得其在计算机断层显像（SPECT）和脏器疾病的诊断中有着广泛的应用。99Mo核素作为99mTc的母体核素，其供应现状对核安全、国民健康等具有重要意义。本文介绍了99Mo核素的三种生产方式和目前主流的裂变生产99Mo工艺的简要流程，对99Mo工艺流程的研究方向做了简要介绍。

【关键词】99mTc；99Mo；裂变生产工艺

0 引言

99mTc的核性质和化学性质非常理想，是目前世界上应用最广泛的医用放射性同位素。99Mo -99mTc发生器的研发和推广为99mTc的广泛应用做出了积极的贡献。随着99mTc的需求量越来越大，其母体核素99Mo的需求量也不断增加。2008年RETER会议指出全世界对99Mo核素的需求量达到12000居里（六天为基准）左右，且仍在不断增加。

1 99Mo生产工艺概述

根据99Mo的生成方式，99Mo有以下三种生产方法：

第一种方法是利用反应堆热中子辐照光谱纯的天然钼或者富集的98MoO3靶件生产99Mo。第二种方法是利用反应堆辐照高浓铀或富集235U靶，通过235U（n，f） 99Mo反应生产99Mo。第三种方法是利用加速器辐照钼靶或铀靶生产99Mo或直接生产99mTc。

裂变99Mo的生产包括高丰度235U靶件的制备与辐照、靶件的切割与溶解、裂变99Mo提取与分装等工序。裂变99Mo所用的靶件主要有铀铝合金靶、铀镁弥散靶等，靶件的溶解方法可以分为碱性溶靶和酸性溶靶[1]。铀铝合金靶一般用碱性溶液溶靶，在溶靶过程中，除99Mo、放射性碘等少数核素外，大部分裂变产物与未裂变的铀均以沉淀形式分离出来；对于铀镁合金靶，一般在加热条件下使用硝酸将靶溶解，未裂变的铀以及大部分裂变产物均溶解在硝酸中。

裂变法生产99Mo的第一个化学流程是由布鲁克海文实验室提出的，采用235U丰度为93%的U-Al合金为靶材料，靶子辐照后用6mol/L HNO3溶解，99Mo的分离采用氧化铝色层柱色谱法。由于99mTc在核医学中的迅速普及和应用极大增大了对高纯99Mo的需求，许多国家对裂变法生产99Mo的工艺进行了广泛而深入的研究，并由此建立了单次生产上千居里99Mo的生产线。

1.1 美国Cintichem流程

Cintichem流程是上世纪70-80年代美国Cintichem公司用裂变高丰度235U方法生产99Mo料液的一个工艺流程，1990年由于生产用反应堆的原因而停止生产。1991年DOE购买了该工艺的生产技术专利和生产处理设施，1996年DOE委派Sandia国家实验室对该生产技术做了详细的研究[2]。

典型的Cintinchem流程为丰度在93%左右的高丰度235U靶在反应堆辐照后，用硝酸或硝酸和硫酸的混合酸溶解靶件。放射性气体从溶解液中排出，用活性炭或碱液吸收。然后将酸性裂变产物溶解液移出靶筒，加入AgNO3溶液沉淀残余的I-，加入MoO3溶液载带99Mo，使之在后续沉淀时更加完全。加入钌和铑反载体，以减少钼沉淀内放射性污染。然后再加入KMnO4，将钼氧化为Mo6+，用α-安息香肟沉淀。

溶液依次经过载银活性炭、水合氧化锆、活性炭组成的色层柱，除去α-安息香肟辐照分解产生的有机物和其它杂质阴离子。溶液再通过一个载银活性炭和水合氧化锆柱除去溶液中残留的碘。最后，溶液通过0.3μm/0.2μm微孔过滤除去细小颗粒，最终产品为0.2mol/L NaOH的Na2MoO4溶液。

该方法的主要优点是铀靶溶解液中没有大量的杂质元素铝，处理液体积小，工艺流程除辐照外可快速高效的在单一热室中进行，产生的放射性废液体积小，所获得的99Mo比活度高。

1.2 比利时IRE流程

比利时的IRE工艺采用高浓铀铝合金靶生产99Mo，回收利用131I和133Xe作为99Mo的副产品。高浓铀靶件辐照后冷却。然后用1.5 L 3 mol/L NaOH和4 mol/L NaNO3溶解铀铝合金靶。溶解过程中，133Xe则以气态形式释放出来，同时碘和钼分别以I-和MoO形式溶解在碱液中。过滤后溶液用浓硝酸酸化，通过蒸馏将80%-90%的131I分离出来，然后固定。粗分离出的131I通过蒸馏纯化为最终产品。酸化后的其余溶液通过氧化铝柱，99Mo被吸附，用1 mol/L HNO3、水、0.01 mol/L氨水洗涤，浓氨水洗脱99Mo。最后通过离子交换树脂和活性炭纯化，去除残余的微量杂质元素和放射性碘核素。该生产流程中99Mo的最终产率可达85%～90%。

工艺的优点是采用碱法溶靶，未裂变的高浓铀和主要裂变产物以沉淀形式被过滤除去，减少了对后续工艺的影响。缺点是由于铀靶溶解液体积大，蒸馏除碘耗费时间长，洗脱时会产生大量的放射性液体废物。

1.3 南非AEC流程

南非的AEC采用富集度为46%的铀铝合金靶辐照后采用氢氧化钠溶液溶解，并加入氧化剂以加快溶解速度。随后采用两个离子交换树脂柱和一个螯合树脂柱三步纯化步骤保证钼的质量。每一步均包含钼的吸附、杂质的洗脱和钼的洗脱。将第三个柱子后的氨水洗脱液过滤、蒸干，残渣用0.2mol/L NaOH溶解，产品最终转成钼酸钠。

该方法的主要优点是工艺采用碱法溶靶，高浓铀和主要裂变产物以沉淀形式被过滤除去。工艺缺点是不能综合利用131I和133Xe。

2 99Mo生产流程研究方向

由于HEU的核扩散危险，目前许多国家的相关实验室正在研究在LEU条件下，包括制靶工艺在内的99Mo生产流程，研究的主要方向和目的是改进Cintichem流程以使其适应LEU生产条件[3]，新的制靶工艺主要是以U3Si2靶取代传统的UAlx靶件。此外在裂变99Mo生产中，作为典型的南去污核素，放射性碘的净化也占有非常重要的地位。

鉴于目前越来越严重的99Mo供应短缺状况，加强99Mo生产工艺流程研究对保证我国99Mo供应安全、国民健康安全等均具有重要的意义。

【参考文献】

[1]罗顺忠.核技术应用[M].哈尔滨：哈尔滨工程出版社，2009：44.

[2]Arino H， Kramer H， Mc Govern J， et，al.Production of high purity fission product molybdenum-99：U.S.Patent.3，799，883[P].1974-3-26.

[3]Wu D， Landsberger S， Buchholz B. Processing of LEU targets for 99Mo production--testing and modification of the Cintichem process[R]. Argonne National Lab.， IL （United States）， 1995.

[责任编辑：汤静]

【摘 要】99mTc的核性质和化学性质使得其在计算机断层显像（SPECT）和脏器疾病的诊断中有着广泛的应用。99Mo核素作为99mTc的母体核素，其供应现状对核安全、国民健康等具有重要意义。本文介绍了99Mo核素的三种生产方式和目前主流的裂变生产99Mo工艺的简要流程，对99Mo工艺流程的研究方向做了简要介绍。

【关键词】99mTc；99Mo；裂变生产工艺

0 引言

99mTc的核性质和化学性质非常理想，是目前世界上应用最广泛的医用放射性同位素。99Mo -99mTc发生器的研发和推广为99mTc的广泛应用做出了积极的贡献。随着99mTc的需求量越来越大，其母体核素99Mo的需求量也不断增加。2008年RETER会议指出全世界对99Mo核素的需求量达到12000居里（六天为基准）左右，且仍在不断增加。

1 99Mo生产工艺概述

根据99Mo的生成方式，99Mo有以下三种生产方法：

第一种方法是利用反应堆热中子辐照光谱纯的天然钼或者富集的98MoO3靶件生产99Mo。第二种方法是利用反应堆辐照高浓铀或富集235U靶，通过235U（n，f） 99Mo反应生产99Mo。第三种方法是利用加速器辐照钼靶或铀靶生产99Mo或直接生产99mTc。

裂变99Mo的生产包括高丰度235U靶件的制备与辐照、靶件的切割与溶解、裂变99Mo提取与分装等工序。裂变99Mo所用的靶件主要有铀铝合金靶、铀镁弥散靶等，靶件的溶解方法可以分为碱性溶靶和酸性溶靶[1]。铀铝合金靶一般用碱性溶液溶靶，在溶靶过程中，除99Mo、放射性碘等少数核素外，大部分裂变产物与未裂变的铀均以沉淀形式分离出来；对于铀镁合金靶，一般在加热条件下使用硝酸将靶溶解，未裂变的铀以及大部分裂变产物均溶解在硝酸中。

裂变法生产99Mo的第一个化学流程是由布鲁克海文实验室提出的，采用235U丰度为93%的U-Al合金为靶材料，靶子辐照后用6mol/L HNO3溶解，99Mo的分离采用氧化铝色层柱色谱法。由于99mTc在核医学中的迅速普及和应用极大增大了对高纯99Mo的需求，许多国家对裂变法生产99Mo的工艺进行了广泛而深入的研究，并由此建立了单次生产上千居里99Mo的生产线。

1.1 美国Cintichem流程

Cintichem流程是上世纪70-80年代美国Cintichem公司用裂变高丰度235U方法生产99Mo料液的一个工艺流程，1990年由于生产用反应堆的原因而停止生产。1991年DOE购买了该工艺的生产技术专利和生产处理设施，1996年DOE委派Sandia国家实验室对该生产技术做了详细的研究[2]。

典型的Cintinchem流程为丰度在93%左右的高丰度235U靶在反应堆辐照后，用硝酸或硝酸和硫酸的混合酸溶解靶件。放射性气体从溶解液中排出，用活性炭或碱液吸收。然后将酸性裂变产物溶解液移出靶筒，加入AgNO3溶液沉淀残余的I-，加入MoO3溶液载带99Mo，使之在后续沉淀时更加完全。加入钌和铑反载体，以减少钼沉淀内放射性污染。然后再加入KMnO4，将钼氧化为Mo6+，用α-安息香肟沉淀。

溶液依次经过载银活性炭、水合氧化锆、活性炭组成的色层柱，除去α-安息香肟辐照分解产生的有机物和其它杂质阴离子。溶液再通过一个载银活性炭和水合氧化锆柱除去溶液中残留的碘。最后，溶液通过0.3μm/0.2μm微孔过滤除去细小颗粒，最终产品为0.2mol/L NaOH的Na2MoO4溶液。

该方法的主要优点是铀靶溶解液中没有大量的杂质元素铝，处理液体积小，工艺流程除辐照外可快速高效的在单一热室中进行，产生的放射性废液体积小，所获得的99Mo比活度高。

1.2 比利时IRE流程

比利时的IRE工艺采用高浓铀铝合金靶生产99Mo，回收利用131I和133Xe作为99Mo的副产品。高浓铀靶件辐照后冷却。然后用1.5 L 3 mol/L NaOH和4 mol/L NaNO3溶解铀铝合金靶。溶解过程中，133Xe则以气态形式释放出来，同时碘和钼分别以I-和MoO形式溶解在碱液中。过滤后溶液用浓硝酸酸化，通过蒸馏将80%-90%的131I分离出来，然后固定。粗分离出的131I通过蒸馏纯化为最终产品。酸化后的其余溶液通过氧化铝柱，99Mo被吸附，用1 mol/L HNO3、水、0.01 mol/L氨水洗涤，浓氨水洗脱99Mo。最后通过离子交换树脂和活性炭纯化，去除残余的微量杂质元素和放射性碘核素。该生产流程中99Mo的最终产率可达85%～90%。

工艺的优点是采用碱法溶靶，未裂变的高浓铀和主要裂变产物以沉淀形式被过滤除去，减少了对后续工艺的影响。缺点是由于铀靶溶解液体积大，蒸馏除碘耗费时间长，洗脱时会产生大量的放射性液体废物。

1.3 南非AEC流程

南非的AEC采用富集度为46%的铀铝合金靶辐照后采用氢氧化钠溶液溶解，并加入氧化剂以加快溶解速度。随后采用两个离子交换树脂柱和一个螯合树脂柱三步纯化步骤保证钼的质量。每一步均包含钼的吸附、杂质的洗脱和钼的洗脱。将第三个柱子后的氨水洗脱液过滤、蒸干，残渣用0.2mol/L NaOH溶解，产品最终转成钼酸钠。

该方法的主要优点是工艺采用碱法溶靶，高浓铀和主要裂变产物以沉淀形式被过滤除去。工艺缺点是不能综合利用131I和133Xe。

2 99Mo生产流程研究方向

由于HEU的核扩散危险，目前许多国家的相关实验室正在研究在LEU条件下，包括制靶工艺在内的99Mo生产流程，研究的主要方向和目的是改进Cintichem流程以使其适应LEU生产条件[3]，新的制靶工艺主要是以U3Si2靶取代传统的UAlx靶件。此外在裂变99Mo生产中，作为典型的南去污核素，放射性碘的净化也占有非常重要的地位。

鉴于目前越来越严重的99Mo供应短缺状况，加强99Mo生产工艺流程研究对保证我国99Mo供应安全、国民健康安全等均具有重要的意义。

【参考文献】

[1]罗顺忠.核技术应用[M].哈尔滨：哈尔滨工程出版社，2009：44.

[2]Arino H， Kramer H， Mc Govern J， et，al.Production of high purity fission product molybdenum-99：U.S.Patent.3，799，883[P].1974-3-26.

[3]Wu D， Landsberger S， Buchholz B. Processing of LEU targets for 99Mo production--testing and modification of the Cintichem process[R]. Argonne National Lab.， IL （United States）， 1995.

[责任编辑：汤静]