[Overzicht Publieksinfo] > [Medische toepassingen] > [Reactoren en Cyclotrons]

Isotoopproductie in Reactoren en Cyclotrons

Radio-isotopen (radioactieve stoffen) voor de medische sector worden zowel in kernreactoren als in zogenoemde cyclotrons gemaakt. Je zou je kunnen afvragen of we toekunnen met alleen kernreactoren of alleen cyclotrons. Het antwoord daarop is dat beide productietechnieken elkaar aanvullen: beiden zijn dus nodig.

Petten: twee cyclotrons en een reactor in bedrijf
In Petten worden twee cyclotrons en een reactor gebruikt voor de productie van radio-isotopen. Wat met de ene techniek niet geproduceerd kan worden, kan met de andere weer wel gemaakt worden. Er zijn ook isotopen die met beide technieken gemaakt kunnen worden, maar met de ene techniek veel zuiverder en/of veel efficiënter dan met de andere techniek.
Je kunt dus stellen dat de twee technieken elkaar aanvullen.

Productie in versnellers
In versnellers worden geladen deeltjes (protonen oftewel waterstofatoomkernen) in een combinatie van een magneetveld en een elektrisch veld versneld waarna ze tegen een zogenoemd 'target' moeten botsen. Hierbij wordt de grondstof in de target geactiveerd, dat wil zeggen de stof wordt omgezet in een andere, radioactieve stof, een radio-isotoop. De halfwaardetijden van de meeste producten uit een versneller zijn erg kort (kunnen dus maar kort gebruikt worden). Daarom moet zo'n versneller niet te ver van de plek staan waar de producten gebruikt worden (het ziekenhuis).

Productie in reactoren
In een kernreactor ontstaan in de kern voortdurend hoog-energetische neutronen. Neutronen zijn ongeladen kerndeeltjes.
Het is relatief makkelijk om een rek met vele targets tijdelijk in de kern te plaatsen, en de grondstof zo door botsing met neutronen te laten activeren. Een grote diversiteit aan radio-isotopen kan zo aangemaakt worden, waaronder het belangrijke molybdeen-99. Molybdeen heeft een halveringstijd van 66 uur en vervalt daarbij tot technetium-99m (halveringstijd 6 uur), een isotoop dat heel veel in de medische diagnostiek gebruikt wordt.
Overigens heeft de reactor in Petten veel meer toepassingen, zoals het materiaalkundig onderzoek voor fusiereactoren en de behandeling van hersentumoren met neutronenbundels (zie BNCT) in de klinische faciliteit op het bedrijfsterrein.

In de afgeschermde fles bevindt zich molybdeen-99. Het molybdeen (halveringstijd 66 uur) vervalt naar technetium-99m (halveringstijd 6 uur). Dit technetium kan zeer eenvoudig chemisch worden afgescheiden. Het wordt in ziekenhuizen veelvuldig gebruikt voor diagnostische doeleinden. Als een ziekenhuis elke week een verse fles met molybdeen ontvangt, die technetium-`koe' wordt genoemd, kunnen de artsen in dat ziekenhuis op elk moment van de dag, zeven dagen per week, door de koe `te melken' over technetium beschikken.

Bestralen is slechts één stap - zuiveringsstappen essentieel
Vaak wordt vergeten dat de eerste stap, het bestralen van de grondstoffen (hetzij in een reactor, hetzij in een versneller), slechts een klein deel van het productieproces is. Na de bestraling volgt namelijk een reeks zuiverings- en processtappen in de diverse laboratoria in Petten, om de zo belangrijke stoffen uit het bestraalde materiaal te halen. Deze stappen zijn essentieel en moeten met de grootst mogelijke nauwkeurigheid uitgevoerd worden. Zou er bijvoorbeeld na zuivering een spoortje van een ongewenst isotoop achterblijven in het uiteindelijke product, dan zou dat een te hoge stralingsdosis kunnen betekenen voor de patiënten.

Een tussenvorm: reactor met versneller
Er wordt onderzoek gedaan aan een zogenoemde sub-kritische kernreactor, waarbij een versneller gebruikt wordt om de reactor op gang te houden. Zet je de versneller uit, dan dooft ook de reactor. Zo'n reactor zou gebruikt kunnen worden om grondstoffen voor medische isotopen te bestralen. Er zijn meer toepassingen: o.a. de energieproductie en het omzetten ('opbranden') van radioactief afval in stoffen die minder lang of zelfs niet radioactief zijn.
Het meest genoemde voordeel van deze techniek boven het gebruik van een 'gewone' reactor, is de wijze waarop het proces gestopt kan worden: trek de stekker uit de versneller en het proces staat gegarandeerd stil.
Het concept heeft onze belangstelling en is onderwerp van diverse studies. Vele technische en interessante problemen moeten worden opgelost; er is nog een lange weg te gaan.

Hoe doet men dat elders? Een voorbeeld.
In Australië stond men enige jaren geleden voor de vraag of er een nieuwe reactor gebouwd moest worden voor de productie van radioisotopen. Ook daar zijn cyclotrons in gebruik voor deze productie, tesamen met een op termijn te vervangen reactor. Er is flink geïnvesteerd; nog in 1992 werd voor 20 miljoen dollar een hypermodern cyclotron in gebruik genomen voor de productie van bepaalde radioisotopen. Momenteel is men nog bezig met de bouw van een nieuwe reactor, die waarschijnlijk in 2005 in gebruik kan worden genomen. Tot dat moment wordt de 'oude' reactor nog gebruikt voor de bulk van de isotoopproductie.

Lees hier de argumentatie van de Australiërs om een nieuwe reactor voor isotoopproductie te bouwen.
Bezoek ook eens de site van ANSTO, de instelling die verantwoordelijk is voor de Australische isotoopproductie.

In deze sectie zullen we in de toekomst meer informatie plaatsen over de relatie tussen cyclotrons en kernreactoren. Kom daarom nog maar eens terug op deze pagina!