ИСТИНА

Фотоядерные реакции - один из наиболее эффективных методов по изучению структуры и свойств атомных ядер. Исследование фотоядерных реакций с вылетом заряженных частиц представляет значительный интерес для понимания статуса нуклонов в ядерной материи. Особый интерес представляет исследования в области кулоновского барьера, так как в этой области большую роль играют прямые процессы или нуклон-нуклонные корреляции. В настоящее время получено большое количество экспериментальной информации о фотоядерных реакциях с вылетом одного и двух нейтронов до энергии гамма-квантов 25-30 МэВ. Эти экспериментальные данные довольно успешно описываются программными кодами типа TALYS в рамках статистических моделей. Совсем иная ситуация наблюдается в реакциях с вылетом заряженных частиц. К сожалению, экспериментальные данные о выходах (γ, pXn)-реакций для тяжёлых ядер немногочисленны, а экспериментальные результаты исследований выходов (γ, αXn) представлены в единичном числе работ. Фактически экспериментально эти реакции изучены только для лёгких ядер. Как следствие, из-за малочисленности информации отсутствуют теоретические подходы по описанию имеющихся экспериментальных данных для ядер с А>90. В рамках статистических подходов расхождение теории и эксперимента для выходов этих ядер составляет 1-2 порядка в сторону занижения расчетных данных. Всё это указывает на фундаментальный научный интерес к исследованию фотоядерных реакций на тяжёлых ядрах. При исследовании фотоядерных реакций на изотопах осмия открываются (γ, pXn)-каналы для образования радиоактивных ядер от Re-182 до Re-191. А в (γ, αXn)-реакциях на ядрах осмия и иридия образуются радиоактивные изотопы вольфрама и рения. Кроме фундаментального, исследования фотоядерных реакций на мишенях осмия и иридия имеют и большое прикладное значение, так как именно на этих ядрах открываются новые возможности получения перспективного медицинского изотопа рения-188. Рений-188 представляет собой бета-излучающий радиоизотоп с периодом полураспада 16,9 часов. Бета-излучение с максимальной энергией 2,12 МэВ позволяет достичь значительных поглощенных доз в патологических очагах. А гамма-излучение с энергией 155 кэВ (выход 15%) позволяет получать изображение распределения накопленного патологическим образованием 188Re с помощью гамма-камеры, что эффективно для визуализации на стадии диагностики и дозиметрического контроля на этапе лечения. В последнее десятилетие были проведены многие клинические испытания радиофармпрепаратов, мечеными 188Re и была продемонстрирована их клиническая полезность для широкого спектра патологий. Традиционно 188Re получают с использованием генераторов 188W/188Re. Однако, этот способ получения радиоактивного источника имеет определенные недостатки. Самой серьезной проблемой является получение 188Re в достаточной радиоактивной концентрации ввиду того, что получение 188W (являющегося исходным изотопом в генераторах 188W/188Re) может осуществляться только в реакции двойного захвата нейтронов [186W(n, γ), 187W(n, γ)188W]. Для этого необходимо использовать реакторы с высокой плотностью потока нейтронов, что затрудняет доступность 188Re. Так как для медицинских источников требуется высокая удельная активность и радиохимическая чистота, использование фотоядерных реакций с вылетом заряженных частиц позволяет работать с большими массами мишеней (порядка сотен г) и легко отделять радиохимическими методами нарабатываемый радионуклид от облучаемой матрицы, получая медицинский изотоп высокой удельной концентрации и радиохимической чистоты. На основании комплексных данных о выходах (γ, pXn)-реакций и (γ, αXn)-реакций на мишенях осмия и иридия будет разработан способ получения 188Re на ускорителях электронов - предложены оптимальные режимы облучения и массы мишеней для получения активностей медицинских радионуклидов, соответствующих правилам производства и контроля качества лекарственных средств в том числе и с учетом экономических факторов.

Photonuclear reactions are one of the most effective methods for studying the structure and properties of atomic nuclei. The study of photonuclear reactions with the escape of charged particles is of considerable interest for understanding the status of nucleons in nuclear matter. Of particular interest are studies of the Coulomb barrier, since direct processes or nucleon-nucleon correlations play a major role in this field. At present there is a large amount of experimental information on photonuclear reactions with the escape of one and two neutrons up to gamma-quantum energies of 25-30 MeV. These experimental data are quite successfully described by program codes like TALYS within the framework of statistical models. A quite different situation is observed in reactions with the escape of charged particles. Unfortunately, experimental data on the yields of (γ, pXn)-reactions for heavy nuclei are scarce, and experimental results of studies of the yields of (γ, αXn) are presented in a single number of papers. In fact, these reactions have been studied experimentally only for light nuclei. As a consequence, due to the paucity of information, there are no theoretical approaches to describe the available experimental data for nuclei with A>90. Within the framework of statistical approaches, the discrepancy between theory and experiment for the yields of these nuclei is 1-2 orders of magnitude in the direction of underestimation of the calculated data. All this indicates a fundamental scientific interest in the study of photonuclear reactions on heavy nuclei. The study of photonuclear reactions on osmium isotopes reveals (γ, pXn)-channels for the formation of radioactive nuclei from Re-182 to Re-191. And (γ, αXn)-reactions on osmium and iridium nuclei produce radioactive isotopes of tungsten and rhenium. In addition to the fundamental, studies of photonuclear reactions at osmium and iridium targets are of great applied importance, since it is at these nuclei that new opportunities for producing the promising medical isotope rhenium-188 open up. Rhenium-188 is a beta-emitting radioisotope with a half-life of 16.9 hours. Beta radiation with a maximum energy of 2.12 MeV can achieve significant absorbed doses in pathological foci. And gamma rays at 155 keV energy (15% yield) allow to image the distribution of 188Re accumulated by a pathological entity using gamma camera, which is effective for imaging at the diagnostic stage and dosimetric control at the treatment stage. Many clinical trials of 188Re-labeled radiopharmaceuticals have been conducted in the last decade and their clinical utility for a wide range of pathologies has been demonstrated. Traditionally 188Re is obtained using 188W/188Re generators. However, this method of obtaining a radioactive source has certain drawbacks. The most serious problem is obtaining 188Re in sufficient radioactive concentration due to the fact that obtaining 188W (which is the source isotope in 188W/188Re generators) can only be done in the double neutron capture reaction [186W(n, γ), 187W(n, γ)188W]. This requires the use of reactors with high neutron flux densities, which makes 188Re difficult to access. Since medical sources require high specific activity and radiochemical purity, the use of photonuclear reactions with charged particle escape allows one to work with large target masses (hundreds of g) and easily separate the produced radionuclide from the irradiated matrix by radiochemical methods, obtaining a medical isotope of high specific concentration and radiochemical purity. Based on comprehensive data on the yields of (γ, pXn)-reactions and (γ, αXn)-reactions on osmium and iridium targets the way to obtain 188Re on electron gas pedals will be developed - optimal irradiation modes and target masses for obtaining medical radionuclide activity will be proposed, taking into account economic factors as well.

Будут впервые получены экспериментальные данные о средневзвешенных по потоку тормозного излучения фотоядерных реакций 189Os(γ, p)188Re (энергетический порог реакции 7,3 МэВ), 190Os(γ, pn)188Re (энергетический порог реакции 15,1 МэВ) и 193Ir(γ, αn)188Re (энергетический порог реакции 6,0 МэВ) для широкого диапазона энергий тормозного излучения 20,40 и 55 МэВ. С учетом экспериментальных данных, теоретических расчетов средневзвешенных по потоку тормозного излучения сечений изученных реакций в программном коде TALYS и расчетов средневзвешенных по потоку тормозного излучения сечений (γ, pXn)-реакций с учетом изоспинового смещения функции возбуждения выходов соответствующих радионуклидов будет разработана теория наработки 188Re в фотоядерных реакциях с вылетом заряженных частиц с учетом изоспинового смещения функции возбуждения. На основании комплексных данных о выходах (γ, pXn)-реакций и (γ, αXn)-реакций будет разработан способ получения 188Re на ускорителях электронов - предложены оптимальные режимы облучения и массы мишеней для получения активностей медицинских радионуклидов, соответствующих правилам производства и контроля качества лекарственных средств в том числе и с учетом экономических факторов.

Руководитель коллектива и ответственный исполнитель ранее занимались исследованием фотоядерных реакций с вылетом заряженных частиц на ядрах с А~90, А~180, исследования на ядрах с А>180 научным коллективом будет проводиться впервые.