Производство и поставка радионуклидов, испускающих α-частицы, для таргетной α-терапии – PMC

Лабораторный и численный анализ стальных холодногнутых сигма-балок, модернизированных склеенными лентами из углепластика

2 Факультет гражданского и транспортного строительства, Институт строительства, Познаньский технологический университет, ул. Марии Склодовской-Кюри, 5, 60-965 Познань, Польша; lp.nanzop.tup@tuzsezr.anyzratak

Патрик Розило

3 Факультет машиностроения, Люблинский политехнический университет, ул. Надбыстшицка, 36, 20-618 Люблин, Польша; lp.bullop@olyzor.p (PR); lp.bullop@iksrobmas.s (SS)

Сильвестр Самборски

3 Факультет машиностроения, Люблинский политехнический университет, ул. Надбыстшицка, 36, 20-618 Люблин, Польша; lp.bullop@olyzor.p (PR); lp.bullop@iksrobmas.s (SS)

1 Факультет гражданского строительства, Люблинский политехнический университет, ул. Надбыстжицка 36, 20-618 Люблин, Польша

2 Факультет гражданского и транспортного строительства, Институт строительства, Познаньский технологический университет, ул. Марии Склодовской-Кюри, 5, 60-965 Познань, Польша; lp.nanzop.tup@tuzsezr.anyzratak

3 Факультет машиностроения, Люблинский политехнический университет, ул. Надбыстшицка, 36, 20-618 Люблин, Польша; lp.bullop@olyzor.p (PR); lp.bullop@iksrobmas.s (SS)

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Абстрактные

В этой статье предлагается метод модернизации тонкостенных сигма-балок холодного формования с использованием связанных лент из полимера, армированного углеродным волокном (CFRP). Эффективность представленного метода усиления исследуется с помощью лабораторных испытаний и численного анализа, проведенного на свободно опертых однопролетных балках из профиля 200×70×2 фирмы «Блахи Прушинский», подвергнутых четырехточечному изгибу. Особое внимание уделено оценке возможности увеличения грузоподъемности с одновременным ограничением перемещений балок за счет соответствующего расположения углепластиковых лент. Для этого три балки были усилены углепластиковой лентой, расположенной на внутренней поверхности верхней полки, три – углепластиковой лентой на внутренней поверхности стенки, три балки с арматурой, расположенной на внутренней поверхности нижней полки, и две балки. были испытаны в качестве эталонных балок без армирования. Лента из углепластика шириной 50 мм и толщиной 1.2 мм использовалась в качестве армирования и приклеивалась к балкам клеем SikaDur®-30. Точное измерение деформации было выполнено с помощью электрофузионных тензорезисторов, а измерение смещения было выполнено с помощью двух сопряженных устройств Aramis в сочетании с машиной Tritop. Численные модели рассматриваемых балок были разработаны в программе Abaqus ® методом конечных элементов (МКЭ). Экспериментальный и численный анализ позволил получить очень высокое согласие результатов. На основании проведенных исследований доказана важность воздействия применяемой арматуры (ленты углепластика) в тонкостенных стальных конструкциях по отношению к классическим методам усиления стальных строительных конструкций.

Ключевые слова: тонкостенная конструкция, МКЭ-анализ, стальная холодногнутая балка, арматура, углепластиковая лента, клеевое соединение

1. Введение

Развитие тонкостенных стальных конструкций связано в первую очередь с техническим прогрессом в производстве и сборке, а также стремлением минимизировать материалоемкость. По определению Власова, создателя теории тонкостенных открытых сечений, стержень можно считать тонкостенным, если толщина стенки не менее чем в восемь раз меньше наибольшего расстояния, измеренного по средней линии между двумя крайние точки расположены на контуре поперечного сечения стержня, а это, в свою очередь, не менее чем в восемь раз меньше длины стержня.

Читайте также:
Как хранить надувную лодку зимой? Якорь Путешествия

По сравнению с традиционными конструктивными решениями холодногнутые элементы имеют один из самых высоких показателей, определяющих отношение прочности к массе материала, используемого для их изготовления. Все более широкое применение тонкостенных стальных элементов в качестве основных элементов конструкции одновременно вызывает необходимость разработки быстрых и эффективных способов их упрочнения. В традиционной инженерной практике распространенные способы усиления часто связаны с необходимостью изменения статической схемы конструкции, увеличения сечения элементов конструкции или повышения общей жесткости конструкции. Среди прочего такой подход описан на примере усиления стальных телекоммуникационных вышек, представленном в [1]. Однако не всегда такой широкий объем работ требуется или вообще возможен для усиления металлоконструкций. Например, гораздо более простым методом является применение композитных лент CFRP (Carbon Fiber Reinforcement Polymers/Plastics) для повышения несущей способности стальных конструкций, высокая эффективность которого подтверждается все более частыми научными публикациями. Например, авторы в [2] провели испытание на осевое сжатие коротких образцов круглого сечения, армированных углепластиком и без армирования. Авторы в [3] представили исследование тонкостенной стальной балки шляповидного сечения со скрепленной стальной пластиной таким образом, чтобы получить замкнутое сечение. Балка была покрыта ламинатом из волокон углепластика, а затем подвергнута осевому сжатию. Цель исследования состояла в том, чтобы проанализировать процесс растрескивания в слое углепластика и клеевом слое. Сжатые в осевом направлении тонкостенные швеллеры, армированные стержнями из углепластика, описаны в [4,5]. В [6] обсуждается поведение поврежденных стальных тонкостенных двутавровых балок, модернизированных матом из углеродного волокна (CFRP). Распространенной проблемой является также возможность оптимизации конструкции [7]. В работе [8] представлены испытания на усталость тонкостенных стальных листов, сваренных встык, армированных листами углепластика. В каждой из работ использование углепластика положительно повлияло на несущую способность и стабильность поведения анализируемых элементов. Для лучшего понимания особенностей конструкционного поведения композиционных материалов были также проведены испытания на сжатие композитных колонн из углепластика [9], а серия исследований соединения углепластика со сталью описана в [10].

К сожалению, в доступной литературе недостаточно работ, посвященных стальным тонкостенным холодногнутым балкам, подвергнутым изгибу, армированным углепластиком. Среди прочего, немногие включают публикации по исследованию и численному анализу даже неармированных балок, изготовленных из холодногнутых Z-образных [11,12,13], швеллерных [14] или сигма-сечений [15]. В последнее время также появились работы, демонстрирующие изгиб в случае составных балок [16].

Авторы данного исследования уже опубликовали пилотное исследование методов усиления холодногнутых сигма-балок лентами из углепластика, подвергнутых изгибу под действием равномерно распределенной нагрузки [17]. В данной статье представленное исследование описывает один из этапов исследовательской программы по армированию сигма-балок лентами из углепластика, подвергнутыми четырехточечному изгибу. Подготовка пучков и описание измерительных систем, используемых в лабораторных испытаниях, обсуждаются в [18].

2. Лабораторные испытания

Первым шагом этой работы было определение подходящей длины углепластиковых лент. Вопрос довольно сложный, поскольку не существует строгой и универсальной рекомендации, описывающей порядок принятия эффективной длины анкеровки углепластика. Таким образом, на основе проведенного тщательного обзора литературы в этом исследовании эффективная длина анкеровки была принята в соответствии с [19] и показана на рисунке 1, где LУглепластика длина ленты из углепластика, а Lz – эффективная длина анкеровки ленты из углепластика. Длина ленты углепластика составляла 175 см, а эффективная длина анкеровки — 15 см. Более подробная информация о тестах длины анкеровки приведена в [20].

Читайте также:
Подготовка высоких грядок к зиме: важные осенние дела

Производство и поставка радионуклидов, излучающих α-частицы, для таргетной α-терапии

Внешний файл, содержащий изображение, иллюстрацию и т. д. Имя объекта — jnm261016absf1.jpg

Обнадеживающие результаты таргетной альфа-терапии привлекли значительное внимание научных кругов и промышленности. Однако ограниченная доступность подходящих радионуклидов препятствует их широкому использованию и применению. В настоящем обзоре мы обсуждаем наиболее перспективные кандидаты для клинического применения, а также современное состояние их производства и поставок. В этом обзоре, наряду с двумя предстоящими обзорами по комплексообразованию и клиническому применению α-излучающих радионуклидов, Журнал ядерной медицины даст комплексную оценку местности.

ЗАМЕЧАНИЕ

Одной из основных проблем, ограничивающих широкое применение ТАТ, является производство и поставка подходящих радионуклидов ТАТ.

Текущий спрос на большинство радионуклидов ТАТ значительно превышает имеющиеся предложения, но предпринимаются международные усилия по увеличению производства.

В таргетной радионуклидной терапии произошли важные клинические прорывы, в частности, в результате успешного клинического применения терапии, нацеленной на простат-специфический мембранный антиген и на соматостатиновый рецептор, с использованием β-излучателей (в частности, 177 Lu) (1,2). α-излучающие радионуклиды также успешно применялись в исследованиях и клинике. Хотя это и не биоконъюгат, Xofigo ( 223 RaCl2; Bayer) получили клиническое одобрение, что стало важной вехой в переводе и применении радиофармпрепаратов на основе α-излучателей (3).

Улучшенный доступ к портфелю селективных α-излучающих биоконъюгатов и радиофармацевтических препаратов является важным требованием для доклинических оценок, клинических испытаний и перевода.4,5). Таргетная α-терапия (ТАТ) сочетает α-излучающие радионуклиды с системами селективной доставки (например, пептидами или антителами). Из-за их высокой линейной передачи энергии и высокой энергии (несколько мегаэлектронвольт) ТАТ-радиофармацевтические препараты обеспечивают терапевтическую эффективность в диапазоне нескольких диаметров клеток. Эта способность наносит максимальный ущерб клеткам-мишеням и сводит к минимуму побочные эффекты на здоровые ткани (6).

Требуются значительные усилия для оптимизации состава стабильных радиофармпрепаратов, определения микродозиметрии и продвижения клинических исследований. Однако основным узким местом для проведения трансляционных исследований с α-излучателями является их ограниченная доступность. Эту проблему создает высокий атомный номер (Z) радионуклидов ТАТ, приводящий к сложному производству и длительному облучению с использованием мощных реакторов или циклотронов. В качестве альтернативы может потребоваться облучение высокорадиоактивных мишеней на специализированных установках или генерация из необычных изотопов. Поэтому спрос на α-излучатели часто значительно превышает наличие и предложение.

Несколько всесторонних обзоров о различных аспектах ТАТ, включая радиохимические соображения (7), и были опубликованы доклинические и клинические применения (8,9). В текущем обзоре мы попросили группу экспертов выделить исследовательские проблемы и возможности для быстро развивающейся области ТАТ. Мы описываем современное состояние производства и поставок наиболее мощных клинически значимых α-излучателей. Мы также выделяем несоответствия между спросом и наличием.

Читайте также:
Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома - SparkFun Learn

Государства-члены обратились к Международному агентству по атомной энергии с просьбой оказать помощь в наращивании потенциала и передаче технологий для разработки, производства и контроля качества новых поколений терапевтических радиофармпрепаратов, включая альфа-излучатели. Во время технических совещаний в Международном агентстве по атомной энергии в 2013 г.10) 2018 (11) и 2019 г. широко обсуждались спрос, маршруты производства, радиофармацевтические аспекты и предложение 225 Ас. Международное агентство по атомной энергии предоставит государствам-членам руководство по производству, контролю качества, доклиническим испытаниям и обращению с отходами α-радиофармацевтических препаратов.

В следующем разделе мы обсудим аспекты производства и поставок кандидатов, которые в настоящее время используются в клинической практике (227 Th/223 Ra, 225 Ac, 211 At и 212 Pb/ 212 Bi), а также нескольких многообещающих кандидатов, которые проходят доклиническую оценку (230). U/ 226Th и 149Tb). Все данные о ядерном распаде взяты из библиотеки NuDat, версия 2.8 (https://www.nndc.bnl.gov/nudat2/).

КЛИНИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫЕ α-ИЗЛУЧАТЕЛИ

227 Т/ 223 Ра

Начиная с 227 Ас (период полураспада [т½], 21.77 лет), можно выделить 2 нуклида для приложений ТАТ: 227 Th (t½, 18.7 д) и 223 Ra (т½, 11.43 г) (рис. 1). Несмотря на их химические различия, они сгруппированы из-за их общего исходного материала, подобно 225 Ac и 213 Bi или 224 Ra и 212 Pb. Таким образом, прежде чем исследовать текущее использование 227Th и 223Ra, необходимо описать производство 227Ac.

Внешний файл, содержащий изображение, иллюстрацию и т. д. Имя объекта — jnm261016fig1.jpg

Схема распада 227 Ac.

227 Ac производится в основном путем нейтронного облучения мишени из 226 Ra в ядерном реакторе (12). Некоторые ограничения, относящиеся к 226 Ra (t½, 1600 лет) в качестве материала мишени необходимо учитывать: мишень высокорадиоактивна, с 222 Rn (t½, 3.82 г) дочка в виде радиоактивного газа; кроме того, в настоящее время доступно ограниченное количество 226 Ra. Для эффективного процесса предпочтителен высокий поток тепловых нейтронов с минимальным вкладом быстрых нейтронов, поскольку 226 Ra имеет существенное сечение деления для нейтронов с энергией более 1 МэВ (13). Из-за повышенного внимания медицинских властей к качеству продукции может потребоваться спецификация целевого материала для обеспечения качества продукта 227 Ас.

После облучения мишени 226Ra следующим этапом является очистка мишени от 227Ac. Это достигается разделением с использованием методов жидкостной хроматографии, аналогичных процедуре разделения 229Th от 225Ac и 225Ra (14). В процессе разделения необходимо удалить весь радий и весь торий, поскольку и 228Th, и 229Th будут присутствовать в качестве побочных продуктов после облучения вместе с оставшимся 226Ra. После очистки 227 Ас рекомендуется характеризовать актиний, чтобы иметь как можно больше данных о исходном материале. 227 Ac обычно хранится в разбавленном азотнокислом растворе, но может быть высушен до нитрата актиния, если материал должен быть отправлен, поскольку перевозка сухого материала проще, чем перевозка раствора, в соответствии с действующими правилами Международной ассоциации воздушного транспорта (15).

Читайте также:
Разрешения на снос: 9 вещей, которые вы должны знать в 2022 году

Альтернативные подходы включают извлечение 227 Ас из старых актиниево-бериллиевых нейтронных источников (16) и производство 225 Ac на основе ускорителя с использованием 232 Th в качестве мишени с получением небольших количеств 227 Ac в качестве побочного продукта (17). В период с 227-х по последнее десятилетие производство 1970 Ac практически не производилось. Таким образом, доступность 227Th и 223Ra была очень ограниченной.

227Th получают из генератора, содержащего 227Ac. Используя разделительные колонки, можно отделить торий от актиния и радия, удалив таким образом как материнские, так и дочерние нуклиды. Очищенный торий можно использовать на месте для немедленной маркировки или отправки в виде хлорида тория на место маркировки. Если отгрузка или маркировка задерживаются, этап очистки для удаления радия может быть повторен, чтобы свести к минимуму вклад дозы от дочерних элементов.

223Ra также получают из генератора, содержащего 227Ac. Используя разделительные колонны, радий можно отделить от актиния и тория, удалив таким образом оба исходных нуклида. Очищенный радий обычно сразу же используется на месте для приготовления лекарств или поставляется в виде сухого хлорида радия.

И 223 Ra, и 227 Th в настоящее время коммерчески доступны в Окриджской национальной лаборатории (ORNL) через Управление по распределению изотопов США, а Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Росатом и Bayer имеют доступ к 223 Ra и 227 Th.

Радий считался хорошим кандидатом для ТАТ, но за последние несколько десятилетий не было найдено подходящего хелатора. Однако 223 Ra в его ионной форме клинически используется в качестве Xofigo при лечении метастатического рака предстательной железы в костях.18). Это не включает хелатор или фрагмент, ищущий мишень. Таким образом, Ксофиго представляет собой особую форму ТАТ-препарата. Использование и обращение с Xofigo, который в настоящее время одобрен в 53 странах, составляют основу для любых последующих фармацевтических препаратов ТАТ, в том числе производимых в Европейском Союзе, США и Японии.

Из-за короткого периода полураспада все дочерние молекулы в момент инъекции находятся в радиоактивном равновесии с 223 Ra. Срок годности радиофармацевтического препарата будет определяться несколькими параметрами, включая активность материнского нуклида, врастание радиоактивных дочерних элементов и деградацию фармацевтического препарата вследствие радиолиза одного или нескольких компонентов. В случае Xofigo врастание дочерей не является ограничивающим фактором, так как через несколько часов они полностью врастают. Беспокойство вызывает радиолиз фармацевтического препарата, особенно радиолиз цитратного буфера. Кроме того, беспокойство вызывает более низкая удельная радиоактивность после нескольких периодов полураспада. Для определения надлежащего срока годности необходимо учитывать эти аспекты и проводить исследования. Поэтому в случае Xofigo был принят срок годности 28 дней. Этот срок годности необычно велик для радиофармацевтического препарата, отчасти из-за t½ 223 Ra и отчасти из-за низкого воздействия радиолиза, а также допускает глобальное распространение независимо от местоположения производственной площадки. Для исследовательских приложений в настоящее время достаточно наличия 227 Ac, 227 Th и 223 Ra, но общее предложение для клинического или коммерческого использования менее определено. Отсутствуют опубликованные данные о производственных мощностях различных поставщиков.

Читайте также:
Как удалить краску с дерева (быстро и эффективно)

225 Ас/ 213 Би

225 Ас является одним из наиболее перспективных радионуклидов ТАТ, с½ 9.92 сут и чистое испускание 4 α-частиц в цепочке распада. Его можно использовать для радиофармпрепаратов ТАТ или в качестве источника 213 Bi (t½, 45.61 мин), что также можно применить в ТАТ (19).

Существует несколько производственных маршрутов для 225 Ac (20). Двумя наиболее важными из них являются отделение от естественного распада 229 Th, полученного из отвалов, содержащих 233 U, и облучение 232 Th протонами высокой энергии (> 70 МэВ) по реакции 232 Th(p,x) 225 Ac.

Производство 225 Ac из 229 Th Decay

225 Ac чаще всего производится из генераторов 229 Th. 229 Th является родительским изотопом 225 Ac в ряду распадов 233 U ( рис. 2 ) и имеет при½ 7,932 года (NuDat), позже исправленный до 7,917 лет (23). Таким образом, 229Th служит идеальным генератором радиоизотопов для практически непрерывного снабжения 225Ac. Первоначальная цепочка распада нептуния, к которой принадлежит 229Th, в настоящее время угасла; поэтому доступность 229Th, подходящего для использования с помощью технологии разделения, ограничена. Наиболее распространенным источником 229 Th является распад антропогенного 233 U. Из-за усилий по охране и нераспространению, связанных с 233 U, доступ к большим количествам ограничен, и примерно только 12.9 ГБк (350 мКи) 229 Th было преобразовано в функционирующий 225 Ac. генераторы на сегодняшний день; это ограничение ограничило глобальное годовое производство 225 Ac приблизительно до 63 ГБк (1.7 Ки) (20).

Внешний файл, содержащий изображение, иллюстрацию и т. д. Имя объекта — jnm261016fig2.jpg

Схема распада 233 U.

Позволяя 225 Ra (t½, 14.9 д) и 225 Ас (т½, 9.92 d) потомство 229 Th для достижения векового равновесия (дополнительный рис. 1; дополнительные материалы доступны на http://jnm.snmjournals.org) обычно в течение 30–90 дней, генератор можно элюировать, чтобы отделить более короткие жили дочери. После первоначальной дойки генератора 229Th 225Ra можно хранить для дальнейшего использования в качестве родительско-дочернего генератора уменьшенного, но все еще актуального количества 225Ac. Частота элюирования генератора 229 Th и 225 Ra часто определяется с учетом требований к размеру партии, эксплуатационных затрат и размера генератора. Генераторы с большим количеством 229Th могут производить подходящие партии 225Ac с более высокой частотой. После элюирования проводят селективное выделение и тщательный контроль качества для получения 225 Ас, подходящего для включения в радиофармпрепараты.

Читайте также:
Что я могу сделать, чтобы предотвратить пузыри и волдыри? | Инструкции по поклейке обоев | Сервис | Обои из 70-х

В эксплуатации находится несколько генераторов 229Th, способных производить 225Ac в количествах, необходимых для доклинического и ограниченного клинического использования. Управление ядерной безопасности Объединенного исследовательского центра в Карлсруэ, Германия (дополнительный рис. 2), обладает примерно 215 мг 229 Th (24) и Лейпунского физико-энергетического института в Российской Федерации (дополнительный рис. 3) (25) и ORNL в США (26) каждая содержит по 700 мг 229 тыс. Дополнительный источник недавно стал доступен в Канадских ядерных лабораториях (дополнительный рисунок 4) (27), с 50 мг 229 Th.

Все генераторы основаны на анионообменном механизме отделения 229Th от 225Ra и 225Ac. Для отделения 225 Ас от 225 Ra используется катионообменная или экстракционная хроматография, а дополнительная анионообменная обработка обеспечивает очистку от остаточного тория (28). Эти методы позволяют получить 225 Ас с подходящими характеристиками для доклинических и клинических применений (7). Молярная удельная активность и стабильное содержание металлов могут различаться для различных источников 225 Ас. Запасы 233 U в настоящее время обрабатываются в ORNL в рамках государственно-частного партнерства, что, как ожидается, даст около 45,000 229 мг 1 Th (дополнительная таблица XNUMX) (29). Этот материал также содержит 228Th в достаточном количестве (30) требует защиты от облучения из-за присутствия 208 Tl, что усложняет разработку и развертывание генератора. Работа над генератором для этого материала продолжается и будет использовать методы и методы, используемые в существующих генераторах (31).

Производство 225Ac протонным облучением 232Th

225Ac был получен в результате реакции скалывания 232 Th(p,x) 225Ac на ториевых мишенях с энергиями протонов в диапазоне от 100 до 1,400 МэВ при токах пучка до 250 мкА. Этот метод производства в настоящее время находится в стадии разработки в рамках усилий трех лабораторий Министерства энергетики США (DOE), в которых участвуют Брукхейвенская национальная лаборатория и Лос-Аламосская национальная лаборатория для облучения мишеней и ORNL для последующей радиохимической обработки и дозирования облученных мишеней. В настоящее время в центре усилий Министерства энергетики США Tri-Lab Effort находится ввод в эксплуатацию объединенных производственных мощностей в Брукхейвенской национальной лаборатории и Лос-Аламосской национальной лаборатории в сроки от 6 месяцев до 5 лет с целью увеличения производства в масштабе Кюри больше, чем ежемесячно. партии. Tri-Lab Effort Министерства энергетики США наладила обработку в текущих условиях надлежащей производственной практики, при этом операции фиксируются в мастер-файле препарата (32,33).

Кроме того, в настоящее время предпринимаются усилия по развитию возможностей производства расщепления в Канаде с использованием разнообразного набора возможностей облучения на Мезонной установке Трех университетов (TRIUMF) (протонные пучки до 500 МэВ). Производство 225 Ac при более высокой энергии протонов приводит к более высокой доле 225 Ac по сравнению с 227 Ac (дополнительная рис. 5). В настоящее время этим занимается циклотрон TRUMF на 500 МэВ. Около 200 МБк (5.4 мКи) количества 225 Ас получают с помощью пучка протонов около 480 МэВ на мишени. Кроме того, также производятся значительные количества 225 Ra, которые можно выделить и использовать в качестве изотопа-генератора для изотопно чистого 225 Ac (дополнительный рисунок 5). В недавних облучениях 25 мА·ч мишеней примерно 8 г из 232 Th выделение фракции радия обеспечило достаточное количество 225 Ra для получения около 18 МБк (~ 0.5 мКи) 225 Ac без обнаруживаемого 227 Ac (дополнительный рисунок 6). показано разделение, а на дополнительном рис. 7 показан пример γ-спектра (34,35)).

Читайте также:
15 лучших идей для штор в гостиной

Кроме того, ведутся работы в Институте ядерных исследований, Россия, и в NorthStar Medical Technologies, где группы разрабатывают производственные мишени для скалывания и новые технологические процессы (3638).

При расщеплении тория 227 Ac (т½, 21.77 л) производится совместно с выходами, аналогичными выходу 225 Ас, что вызывает опасения по поводу лицензирования предприятия и дальнейшего развития связанных с ним потоков отходов. В целом, активность 227 Ас составляет приблизительно 1-2% от общей активности образца, и не было продемонстрировано влияния на эффективность мечения с помощью DOTA, золотого стандарта для мечения радиоактивным изотопом, или вызвать опасения по поводу токсичности (39). Опасений, связанных с содержанием 227 Ас, можно избежать, если производить 213 Bi из генератора, в котором сохраняются все изотопы актиния. Эту проблему также можно решить путем выделения изотопов радия и дальнейшего извлечения изотопно чистого 225 Ac (40). Кроме того, исследователи ТРИУМФ продемонстрировали онлайн-генерацию изотопически чистых пучков 225 Ас с использованием метода резонансной лазерной ионизации (41), а Европейский совет по ядерным исследованиям (CERN) продемонстрировал разделение чистых пучков от различных толстых мишеней из 225 RaF + или 225 Ac + , включая образование молекулярных ионов или резонансную лазерную ионизацию (11). Поставки 225 Ra или 225 Ac от CERN-MEDICIS (Медицинские изотопы, собранные в Изольде) или Института трансурановых элементов, Карлсруэ, станут доступными для исследователей через недавно утвержденный скоординированный европейский центр PRISMAP (Производство изотопов высокой чистоты методом массового разделения). для медицинского применения). Европейская программа медицинских изотопов стартовала в 2021 г.42).

В настоящее время большая часть 225 Ас используется в виде меченных 225 Ас радиофармпрепаратов (43), как для доклинической разработки, так и для клинических исследований, в основном направленных на лечение рака предстательной железы, нейроэндокринных опухолей и глиом. Хотя применение 213 Bi, генерируемого генераторами 225 Ac/213 Bi, также продемонстрировало значительный клинический эффект (44), ограниченная доступность и высокая стоимость высокоактивных генераторов в настоящее время препятствуют дальнейшим исследованиям.

211 В

211 At (рис. 3) — это α-излучающий радионуклид, который, пожалуй, проще всего получить. Однако его доступность была ограничена, поскольку в мире существует несколько ускорителей, которые производят α-пучок с оптимальным диапазоном энергий (28–29 МэВ) и током пучка (10 мкА или выше), чтобы производить достаточное количество для исследований и клинических приложений. (5,45,46). Кроме того, относительно короткий t½ 211 At (7.21 ч) вызывает проблемы с распределением. Здесь модель снабжения представляет собой сеть, как, например, установленная программой Министерства энергетики США по изотопам.

Читайте также:
Как удалить известковый налет, пятна от жесткой воды, минеральные отложения

Лабораторный и численный анализ стальных холодногнутых сигма-балок, модернизированных склеенными лентами из углепластика — расширенные исследования

2 Факультет гражданского и транспортного строительства, Институт строительства, Познаньский технологический университет, ул. Марии Склодовской-Кюри, 5, 60-965 Познань, Польша; lp.nanzop.tup@tuzsezr.anyzratak

Патрик Розило

3 Факультет машиностроения, Люблинский политехнический университет, ул. Надбыстшицка, 36, 20-618 Люблин, Польша; lp.bullop@olyzor.p

Малгожата Снела

1 Факультет гражданского строительства, Люблинский политехнический университет, ул. Надбыстшицка, 36, 20-618 Люблин, Польша; lp.bullop@alens.m

1 Факультет гражданского строительства, Люблинский политехнический университет, ул. Надбыстшицка, 36, 20-618 Люблин, Польша; lp.bullop@alens.m

2 Факультет гражданского и транспортного строительства, Институт строительства, Познаньский технологический университет, ул. Марии Склодовской-Кюри, 5, 60-965 Познань, Польша; lp.nanzop.tup@tuzsezr.anyzratak

3 Факультет машиностроения, Люблинский политехнический университет, ул. Надбыстшицка, 36, 20-618 Люблин, Польша; lp.bullop@olyzor.p

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Абстрактные

Представленное исследование является частью более широкого исследования методов усиления, тесно связанных с холодногнутыми сигма-стальными балками с лентами из полимера/пластика, армирующего углеродное волокно (CFRP). Представленные результаты являются продолжением и расширением испытаний, описанных авторами в предыдущей работе, и относятся к высокогибким тонкостенным стальным сигма-балкам, подвергнутым значительному большому вращению. Основная идея этого расширенного исследования заключалась в том, чтобы определить эффективность лент из углепластика в отношении различных мест, а именно на фланце с нижним натяжением или сжатым сверху. Шесть балок сечением Σ140×70×2.5 из профиля «Блахи Прушинский» из стали S350GD с пролетом L = 270 см были испытаны по схеме четырехточечного изгиба. Две балки, взятые за эталон, были испытаны без армирования. Остальные балки были усилены с использованием ленты Sika CarboDur S50 CFRP шириной 1.2 мм и толщиной 512 мм, при этом две балки были усилены путем размещения ленты на верхней полке, а две — на нижней полке. Лента из углепластика была приклеена непосредственно к балкам (клеем SikaDur®-30). Лабораторные испытания были направлены на определение влияния применения композитных лент на ограничение перемещений и деформаций тонкостенных конструкций. Для точного измерения смещения, что в случае балок, подвергающихся большим поворотам, само по себе является очень сложной задачей, была использована система Tritop и две спаренные линзы системы Aramis. Для измерения деформации использовались электрофузионные тензорезисторы. На следующем этапе в программе Abaqus были разработаны численные модели анализируемых пучков. Достигнуто хорошее соответствие результатов лабораторных испытаний и численного анализа. Полученные результаты подтверждают положительное влияние применения лент (углепластика) на снижение перемещений и деформаций стальных холодногнутых элементов.

Читайте также:
6 способов вывести гранатовый сок с одежды

Ключевые слова: численный анализ, стальная тонкостенная холодногнутая балка, способ армирования, композитные ленты, клей

1. Введение

Проектировщики стальных конструкций постоянно стремятся проектировать конструкции, которые являются экономичными, безопасными и быстровозводимыми. Этим требованиям удовлетворяют холоднодеформированные тонкостенные стальные элементы конструкций, в связи с чем их применяют все чаще [1]. Ссылаясь на определение Власова, стержень можно считать тонкостенным, если толщина стенки примерно в восемь раз меньше наибольшего расстояния, регистрируемого по осевой линии (между двумя крайними точками, расположенными на контуре поперечного сечения стержня), а это примерно в восемь раз меньше длины стержня. Подробные указания относительно предельных значений поперечных размеров тонкостенных элементов указаны в работах [2,3,4].

Согласно [5], разработка стальных тонкостенных конструкций способствует снижению расхода стали до 50 % по сравнению с традиционными конструкциями из горячедеформированных профилей, времени сборки до 60 % и стоимости строительства до 25 %. Из-за растущего использования холодногнутых стальных элементов может возникнуть необходимость в их усилении, например, в случае повышенных переменных воздействий. Из-за малой толщины поперечного сечения этих элементов ограничена возможность сварки и применения механических креплений. Решением может стать армирование с помощью клея. Композитные ленты из полимеров/пластиков, армирующих углеродное волокно (углепластики) в течение многих лет успешно использовались для укрепления бетона, армирования бетонных и каменных конструкций, а в последнее время даже проводились исследования по их использованию при обновлении деревянных конструкций [6].

Композиционные материалы (Fiber Reinforcement Polymers/Plastics (FRPs)) представляют собой материалы на основе высокопрочных неметаллических волокон, залитых в эпоксидную матрицу [7]. Производители композиционных материалов заявляют, что углепластиковые ленты могут применяться везде, где требуется усиление существующей конструкции в связи с повышенными прикладываемыми нагрузками (например, в связи с изменением назначения объекта) или появлением новых нагрузок в результате, например, от установки тяжелых устройств [8].

Основные свойства углепластиковых композитов зависят главным образом от типа и направления расположения углеродных волокон, параметров используемой эпоксидной смолы (смолы) и ее объемной доли в конечном материале, а также условий сушки [9]. На основании исследований [8] к основным преимуществам углепластиков можно отнести: более чем в десять раз большую прочность на растяжение вдоль волокон по сравнению с обычной конструкционной сталью, очень высокую усталостную прочность, высокую долговечность, обусловленную высокой стойкостью к агрессивным факторам, коррозии сопротивление и отсутствие необходимости в обслуживании, малый вес и маленькое поперечное сечение. Основными недостатками углепластиковых лент являются анизотропные прочностные свойства (жесткость и прочность лент вдоль волокон очень высоки, а в направлении, перпендикулярном волокнам, эти параметры значительно слабее [10]), низкая прочность на сжатие (приблизительно 10 % предела прочности) и еще более низкий межслойный сдвиг (расклейка) [11], а также отсутствие стойкости к высоким температурам из-за присутствия эпоксидных смол [7]. Склеенные снаружи листы FRP широко представлены в научных публикациях и представляют собой актуальную проблему [12]. Применение структур FRP не рассматривается должным образом. В последнее время материалы FRP применяются для кожухов колонн [13].

Читайте также:
Строительство - Малоэтажные жилые дома | Британика

Несмотря на недостатки, возможность получения быстрого (за счет времени монтажа) и эффективного увеличения прочностных параметров конструкции при относительно невысоких затратах способствует значительному увеличению использования этих материалов. Однако по-прежнему ощущается нехватка опубликованных научных исследований, которые позволили бы разработать рекомендации по армированию стальных тонкостенных конструкций. В то время как литература включает исследования, касающиеся армирования углепластика холодногнутых стальных сжимаемых элементов с круглыми [14], швеллерными [15,16] или шляпообразными сечениями [17], очень трудно найти исследования по балкам. К немногим доступным относятся испытания армированных углепластиком тонкостенных стальных тавровых балок на изгиб, описанные в [18], а элементы из холодногнутой стали используются, например, для создания прогонов в стальных цехах и (в двух -отводные системы) в виде стальных ферм. В ответ на запросы промышленности о возможности армирования тонкостенных стальных прогонов из сигма-профиля авторы настоящей статьи начали лабораторные испытания по армированию холодногнутых стальных сигма-балок композитными лентами. Первый этап исследований, подтвердивший положительное влияние применения углепластиковых лент на ограничение деформаций и перемещений балок, представлен в [1]. В данной статье описывается следующий этап исследований по усилению гнутых тонкостенных стальных сигма-балок с меньшим поперечным сечением и, следовательно, с большей гибкостью стержня.

Суть распространения результатов исследований, в контексте оригинальной работы [1], заключается в возможности проведения аналогичных испытаний для балок одинаковой длины, но с другой высотой поперечного сечения, а значит, и с разной гибкостью. В предыдущей работе [1] поведение конструкции было представлено в контексте локального и деформационного выпучивания, вызванного изгибом сигма-балки большого сечения (200 × 70 × 2 мм), тогда как в исследованиях представлено в данной работе речь идет об элементе с малым поперечным сечением (140 × 70 × 2.5 мм), для которого характерна глобальная раскряжевка в виде большого вращения. На первом этапе исследований [1] была получена хорошая качественная и количественная корреляция между численными и экспериментальными результатами; целью этих исследований также было получение удовлетворительных результатов, несмотря на изменение геометрических параметров поперечного сечения конструкции. Более того, авторы поставили перед собой цель проверить, будет ли влияние углепластиковых лент на поведение конструкции для сигма-балок малого сечения (характеризующихся глобальной формой деформации) столь же значительным, как и в случае больших сечений сигма-лучи [1].

2. Лабораторные испытания

В исследование были включены шесть стальных тонкостенных балок сечением Σ140×70×2.5 [19], длиной 300 см, изготовленных из стали С350ГД. Геометрические характеристики поперечного сечения приведены на рис. 1 и в табл. 1.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: