Znajdź zawartość

Reaktor Maria z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Świerku to jeden z głównych dostawców medycznego molibdenu-99. Zaspokaja 10% światowego zapotrzebowania. Pierwiastek ten jest stosowany w 80% zabiegów diagnostycznych z użyciem radiofarmaceutyków i w radioterapii. Maria kilkukrotnie w ciągu roku napromieniowuje tarcze uranowe niezbędne w produkcji Mo-99. Jest też skonfigurowany tak, by awaryjnie zwiększać produkcję, gdyby u innych dostawców pojawiły się problemy. Tak było na początku bieżącego roku, gdy w holenderskim reaktorze HFR doszło do awarii. Naukowcy z NCBJ uzyskali właśnie europejski patent na tarcze uranowe wykonane metodą druku 3D, które zoptymalizują produkcję molibdenu. Światowe zapotrzebowanie na molibden-99 jest ogromne. Jest to radioizotop wytwarzany zazwyczaj w badawczych reaktorach jądrowych, czyli w urządzeniach o ograniczonych możliwościach produkcyjnych. Właśnie dlatego tak ważne jest ciągłe doskonalenie metod jego produkcji, mówi współtwórca patentu, profesor Paweł Sobkowicz. W technikach obrazowania budowy i funkcji naszego ciała często wykorzystuje się izotopy promieniotwórcze, wprowadzane do organizmu. Następnie aparatura diagnostyczna rejestruje fotony emitowane przez jądra rozpadających się pierwiastków. Jednym z najważniejszych z nich jest technet-99m. To izotop metastabilny, a emitowane przezeń fotony są nieszkodliwe dla tkanek i łatwo je rejestrować. Ponadto okres jego połowicznego rozpadu wynosi zaledwie 6 godzin, więc wkrótce po badaniu znika on z organizmu. Krótki czas połowicznego rozpadu technetu-99m to zaleta z punktu widzenia pacjenta, jednak poważny problem technologiczny. Znacząco ogranicza to bowiem czas, jaki może minąć pomiędzy wyprodukowaniem pierwiastka, a jego użyciem podczas diagnostyki. Dlatego też do szpitali wysyła się nie technet, a molibden-99, który rozpada się do technetu. Czas połowicznego rozpadu molibdenu-99 wynosi 67 godzin. To wystarczająco dużo, by przewieźć go z miejsca produkcji do szpitala. Molibden-99 najczęściej powstaje przez napromienianie neutronami niewielkich tarcz zawierających nisko wzbogacony uran-235. Neutrony z reaktora mają ograniczoną zdolność przenikania do wnętrza materiału tarczy. Aby zagwarantować, że jak najwięcej jąder uranu-235 przekształci się w molibden-99, tarcze zazwyczaj przygotowuje się w postaci cienkich płytek z dyspersji uranu lub jego tlenku albo krzemku w aluminium. Proces produkcji płytek nie pozostawia wiele miejsca na optymalizację. Dlatego zaproponowaliśmy inny sposób przygotowywania tarcz uranowych: druk przestrzenny metodą laserowego spiekania proszków, mówi inżynier Maciej Lipka, jeden z pomysłodawców patentu. Polscy eksperci wykorzystali laserowe spiekanie proszków metalowych. To jedna z technik druku przestrzennego, w której wykorzystuje się lasery do topienia warstwy proszku. Techniki takie znane są od dawna, ale dotychczas nie wykorzystywany ich do wytwarzania tarcz uranowych. Eksperci ze Świerku uważają, że ta metoda produkcji ma wiele zalet. Pozwala ona bowiem na zoptymalizowanie kształtu tarcz tak, by lepiej rozpraszały ciepło. Tarcze nagrzewają się więc słabiej, dzięki czemu można zwiększyć w nich zawartość uranu-235, a zatem wyprodukować więcej molibdenu-99. Podczas ostrzeliwania neutronami, w tarczy uranowej powstaje nie tylko molibden-99, ale też wiele innych izotopów. Po wyjęciu z reaktora każdą tarczę trzeba więc poddać stosownej obróbce chemicznej, która służy wyodrębnieniu molibdenu. Tymczasem za pomocą druku przestrzennego można przygotować np. tarcze ażurowe, o bardzo dużej powierzchni czynnej, skuteczniej oddziałujące z rozpuszczalnikami chemicznymi, wyjaśnia Maciej Lipka. Co więcej, część jąder uranu-235 nie ulega przemianie po napromieniowaniu, zatem ich kształt można by dobierać tak, by zwiększyć ilość odzyskiwanego z nich uranu, który można użyć do produkcji kolejnych tarcz. « powrót do artykułu

Reaktor badawczy MARIA w trybie ekspresowym zmienił harmonogram pracy, by zapobiec brakom w dostawach medycznego molibdenu-99 (Mo-99). Działanie miało związek z usterką w holenderskim reaktorze HFR, który należy do grona kilku światowych dostawców tego radionuklidu. Molibden-99 jest podstawowym radioizotopem służącym do uzyskiwania radioaktywnego technetu. Ten zaś jest wykorzystywany w większości procedur medycyny nuklearnej. Molibden-99 jest produkowany w reaktorach badawczych na drodze napromieniania neutronami tarcz uranowych. W zeszłym tygodniu przed jednym z rutynowych uruchomień reaktora HFR wykryto usterkę w obiegu chłodzenia (przed każdym kolejnym uruchomieniem dokonuje się kontroli wszystkich instalacji). Z tego względu nie można go było uruchomić zgodnie z planem, czyli 20 stycznia. Okazało się jednak, że już 21 stycznia produkcję HFR przejął reaktor MARIA w Otwocku-Świerku pod Warszawą. 20 stycznia byliśmy w Świerku w trakcie spotkania z naszymi partnerami produkującymi medyczny molibden-99, kiedy jednemu z nich zadzwonił telefon - opowiada Paweł Nowakowski, dyrektor Departamentu Eksploatacji Obiektów Jądrowych w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). Nasz gość odszedł na chwilę na bok, by odebrać połączenie i po chwili spytał, czy za dwa dni jesteśmy w stanie awaryjnie napromienić dodatkowe tarcze uranowe. Dobro pacjentów onkologicznych jest dla nas niezwykle ważne, więc zgodziłem się bez wahania. Jesteśmy również przygotowani do przeprowadzenia kolejnych napromieniań w najbliższych tygodniach. Jak podkreślono w komunikacie prasowym NCBJ, zespół ekspertów przeprowadził szczegółowe obliczenia optymalizujące konfigurację rdzenia MARII. Później zatwierdziła je Państwowa Agencja Atomistyki. Udało się to zrealizować w zaledwie parę godzin. Zadanie wykonano tak szybko, gdyż od 2010 r. MARIA jest przygotowana do napromieniania tarcz uranowych do produkcji molibdenu-99. W roku przeprowadza się kilka cykli. NCBJ zaznacza, że w razie nieplanowanych przestojów u głównych dostawców reaktor badawczy MARIA może zmienić harmonogram i zapełnić lukę. Warto podkreślić, że MARIA jest jednym z najważniejszych dostawców napromienianych tarcz uranowych do produkcji Mo-99, odpowiedzialnym za około 10% światowych dostaw.     « powrót do artykułu