D2EHPA-St-DVB추출수지에 의한 쪼임된 천연카드미움표적으로부터 ¹¹¹In의 방사화학적분리

경애하는 김정은동지께서는 다음과 같이 말씀하시였다.

《첨단과학기술분야에서 세계적경쟁력을 가진 기술들을 개발하기 위한 투쟁을 힘있게 벌려야 합니다.》

¹¹¹In은 반감기가 비교적 짧고(T_1/2=2.805d) 전자포획(99%)을 하면서 안정한 111Cd으로 변환된다. 이때 에네르기가 0.171MeV과 0.245MeV인 서로 다른 2개의 γ-선을 방출한다. ¹¹¹In은 γ-선을 방출하기때문에 핵의학에 적합한 동위원소로 된다.

¹¹¹In은 가속기에서 천연카드미움 혹은 천연석으로 만든 표적에 양성자를 쪼이거나 U-200가속기(FLNR, JINR)에서 천연은표적에 30MeV의 α-립자를 쪼여 합성할수 있다.

핵의학분야에서 리용되는 ¹¹¹In의 생산에서 중요한 문제는 ¹¹¹In의 표적원소인 Cd을 제거하고 분리한 ¹¹¹In화합물의 방사화학적순도를 보장하는것이다.

핵의학분야에 리용하기 위하여 쪼임한 Cd표적으로부터 ¹¹¹In은 이온교환법과 용매추출법 등 여러가지 물리화학적방법으로 분리할수 있으며 이 방법들을 호상배합한 고상추출크로마토그라프법도 있다.

이미 연구자들은 2-ethylhexyl phosphoric acid mono(2-ethylhexyl) ester(P507 extraction resin)을 침적시킨 추출수지를 리용하여 류산용액으로부터 In(Ⅲ)과 Ga(Ⅲ), Zn(Ⅱ)의 분리를 연구하였다. 그러나 현재까지 D2EHPA-St-DVB계추출수지를 리용하여 주어진 실험조건에서 원소들의 추출평형상수와 흡착띠이동속도를 평가하고 금속이온들을 분리한 연구결과를 발표한 자료는 없다.

우리 연구집단은 대전립자가속장치에서 양성자로 쪼임한 천연금속카드미움표적으로부터 ¹¹¹In의 방사화학적분리를 위하여 D2EHPA-St-DVB 추출수지를 리용하여 주어진 실험조건에서 그 원소들의 추출평형상수와 흡착띠이동속도를 평가하였으며 Cd표적으로부터 ¹¹¹In의 분리를 위한 과학리론적, 실험적기초를 마련하였다.

이를 위해 양성자로 쪼인 Cd표적을 짙은 질산에 용해시켰다. 표적용해액의 산농도를 2mol/LHNO₃으로 보정하여 탑에 흡착시키고 1mol/LHNO₃으로 탑을 세척하였다(세척은 Cd가 검출되지 않을 때까지 한다). 세척공정이 끝나면 6mol/LHCl용액으로 ¹¹¹In을 탈착시킨다. 탈착액속에 존재하는 Fe를 음이온교환법(Dowex 1×4)으로 제거하고 용액을 증발건고하여 ¹¹¹In을 0.05mol/LHCl용액으로 만든다.

핵순도확인은 고순도Ge(Li)반도체검출기를 결합한 4096 통로진폭분석기(Aptec)로 하였다.

그림. Cd로부터 ¹¹¹In의 분리에 대한 추출크로마토그람

확립된 추출크로마토그라프법으로 핵의학적요구를 만족시키는 ¹¹¹InCl3을 생산할수 있다.

이 연구결과는 잡지 《Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry》(2022)에 《Radiochemical separation of ¹¹¹In from irradiated cadmium targets by D2EHPA‑St‑DVB extractant impregnated resin》(https://doi.org/10.1007/s10967-022-08549-x)의 제목으로 발표되였다.