Medische isotopen zonder uranium zijn doorbraak in nucleaire geneeskunde

De levering van medische isotopen is in toenemende mate problematisch. Wereldwijd zijn er maar zes reactoren die de productie voor hun rekening nemen. Momenteel ligt de centrale in Petten nota bene stil wegens lekkage in het koelsysteem. Daardoor lopen kankerpatiënten het risico langer te moeten wachten op diagnostiek of therapie terwijl hun gezondheid verslechtert. 

Hoogverrijkt uranium

Om niet afhankelijk zijn van gespecialiseerde, veelal verouderde kernreactors is het Belgische Institute of Radio Elements (IRE) in 2015 gestart met het zogeheten SMART-project (Source of MedicAl RadioisoTopes). Dit project voorziet in de ontwikkeling van een duurzaam en betrouwbaar alternatief op basis van versnellertechnologie, waarbij niet gebruik wordt gemaakt van uranium. Het ontwikkelen van een alternatief voor hoogverrijkt uranium zou ook uit het oogpunt van milieu en veiligheid wel prettig zijn. In 2018 werd ASML deelnemer aan het project. Een andere partner is Demcon, een Nederlandse ontwikkelaar en producent van technologie.

In het SMART-concept wordt 99Mo op een andere manier verkregen dan gebruikelijk het geval is bij toepassing in de nucleaire geneeskunde. 99Mo is een isotoop die de grondstof is voor de productie van technetium-99m. Dit 99mTc wordt gebruikt als radioactieve tracer in de nucleaire geneeskunde en is daarmee belangrijk voor onderzoek naar een groot aantal ziekten.

Elektronenversnellers

Bij SMART wordt het niet-radioactieve molybdeen-100 (100Mo) bestraald met een intense bundel van versnelde elektronen. In vergelijking tot conventionele productie met kernreactoren vereist dit alternatief geen verrijkt uranium en produceert het nauwelijks ‘langlevend’ radioactief afval. Maar de huidige elektronenversnellers die op dit gebied tot dusverre zijn ingezet, voldoen niet aan de specificaties voor grootschalige productie van 99mTc. 

In een proef eerder deze maand (die pas deze week bekend werd gemaakt) leverde ASML een supergeleidende, krachtige lineaire elektronenversneller. De versneller vuurt hoogenergetische elektronen af op het target bestaande uit 100Mo-verrijkt molybdeen, dat vervolgens wordt omgezet in 99Mo. Het toestel van ASML is een vrije-elektronenlaser, gebaseerd op elektronenversnellertechnologie.

De test bestond uit het koelen met vloeibaar metaal onder extreme omstandigheden. Het experiment vestigde een wereldrecord voor de hoogste continue vermogensdichtheid, die een door mensen gemaakt object ooit heeft weerstaan. Het target werd, door Demcon, zodanig ontworpen dat het de extreme warmtebelasting kon overleven die de elektronen injecteren. “Om compatibel te zijn met de huidige generator-technologie, moet de initiële activatie hoog genoeg zijn”, zegt Johannes Jobst, senior mechatronic system engineer bij Demcon.

Cruciale mijlpaal

“Dit activeringsniveau vereist het focussen van de bundel op een target dat niet groter is dan een luciferdoosje. Zonder intense koeling zou het target direct verdampen. Alleen vloeibaar metaal levert voldoende koelvermogen, vanwege een hoge specifieke warmtecapaciteit en -geleidbaarheid. Na onderzoek bleek vloeibaar natrium het beste koelmiddel voor de SMART-fabriek te zijn”.

De succesvolle test is een cruciale mijlpaal naar een eventuele ingebruikname van een SMART-fabriek. Volgens een projectpresentatie van IRE moet de eerst pilotfabriek in 2024 starten. Commerciële productie zou in 2026 kunnen worden opgestart.