Akceleratorowa metoda produkcji 99Mo. Pierwszy staż zagraniczny RadFarm

Mgr Tobiasz Zawistowski, student interdyscyplinarnych studiów doktoranckich RadFarm, przez dwa tygodnie przebywał w CANADIAN ISOTOPE INNOVATIONS Corp. (CII) (http://isotopeinnovations.com/), prowadząc badania w Canadian Light Source (CLS) (https://www.lightsource.ca/).

„Moim opiekunem był Mark de Jong - Chief Technology Officer at Canadian Isotope Innovations” opowiada pan Tobiasz. „Marka poznałem w maju 2019 r. na konferencji projektu koordynowanego przez IAEA, pt. „New ways of producing ^99mTc and ^99mTc generators”, zorganizowanej w NCBJ przez Ośrodek Radioizotopów POLATOM. Powiedział mi wtedy, że jego zespół od kilku lat zajmuje się badaniem akceleratorowej metody pozyskiwania molibdenu-99.”

Molibden-99, ulegający rozpadowi jądrowemu do technetu-99m, to główny izotop stosowany w medycynie nuklearnej. Otrzymywany jest przede wszystkim w reaktorach jądrowych, takich jak polski reaktor badawczy MARIA w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) w Otwocku-Świerku. Produkcja tego izotopu w reaktorach jądrowych ma jednak istotne ograniczenia, dlatego naukowcy poszukują nowych sposobów efektywnego wytwarzania molibdenu-99, na przykład wykorzystując do tego akceleratory. Nad tym zagadnieniem pracuje także doktorant RadFarm, mgr. Tobiasz Zawistowski, który buduje w NCBJ eksperymentalne stanowisko do produkcji ⁹⁹Mo wiązką elektronów z akceleratora liniowego. „Kluczową z punktu widzenia pracy reakcją jądrową, prowadzącą do powstawania molibdenu-99, jest emisja neutronu przez jądro molibdenu-100 zawartego w materiale tarczowym, wymuszona wysokoenergetycznym fotonem uderzającym tarczę” opowiada doktorant. „Wiązka fotonów niezbędna do zajścia tej reakcji jądrowej, wytwarzana jest w wyniku hamowania pierwotnie przyspieszonych w akceleratorze elektronów, na jądrach atomowych tarczy konwersji wykonanej z np. tantalu lub wolframu”.

Wyjazd stażowy, wspierany ze środków RadFarm, dał możliwość polskiemu doktorantowi wzięcia udziału w eksperymencie przeprowadzonym w CLS w ramach projektu IAEA. W eksperymencie uczestniczyli również badacze z NECSA z Republiki Południowej Afryki (http://www.necsa.co.za/). Doświadczenia w prowadzeniu rzeczywistego procesu produkcji molibdenu-99 w akceleratorze liniowym doktorant wykorzysta w planowaniu własnych badań na miejscu, w NCBJ. „W eksperymencie przeprowadzonym w CLS naświetlanie tarczy zawierającej molibden-100 odbywało się w liniowym akceleratorze elektronów o energii wiązki 35 MeV” wyjaśnia mgr Zawistowski. „W NCBJ budowany jest obecnie akcelerator o energii 30 MeV, a więc podobny do dostępnego w laboratorium CLS. Głównie z pomocą polskiego urządzenia zamierzam wykonać eksperymentalną część swojej pracy”. 

Pan Tobiasz Zawistowski bardzo mile wspomina czas spędzony wspólnie z zagranicznymi kolegami: „Mimo, iż pierwszy tydzień minął pod znakiem mrozów (temp. powietrza wahała się w granicach od -20 do -35 stopni Celsjusza), w laboratorium było naprawdę gorąco. Razem z naukowcami z Kanady i kolegami z RPA braliśmy udział w eksperymencie badającym możliwości uzyskiwania wysokiej aktywności właściwej materiału zawierającego molibden-99. Akcelerator liniowy Canadian Light Source znajduje się w podziemnym bunkrze. Otaczają go tony betonu i ołowiu a także płyty polietylenowe, chroniące badaczy przed promieniowaniem”.

Naukowcy opracowują jeszcze uzyskane dane, więc na ewentualną publikację wyników trzeba będzie trochę poczekać. Jednak wstępne wyniki badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół wskazują, że zastosowana metoda działa i możliwe będzie wykorzystanie jej w przypadku czasowego zmniejszenia produkcji w reaktorach - taka sytuacja miała już miejsce w 2008 roku. Akceleratorowa metoda produkcji molibdenu zastosowana na większą skalę może też okazać się tańsza. Generuje ona także mniej odpadów radioaktywnych.

Projekt RadFarm „Radiofarmaceutyki dla ukierunkowanej molekularnie diagnostyki i terapii medycznej”, nr Umowy POWR.03.02.00-00-I009/17-00 w ramach Programu Operacyjnego Wiedza Edukacja Rozwój 2014-2020 współfinansowanego ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego, realizowany jest w konsorcjum czterech jednostek, dwóch instytutów badawczych, NCBJ oraz IChTJ i dwóch uczelni wyższych, UW i WUM.

Opiekunami pracy doktorskiej mgr Tobiasza Zawistowskiego przygotowywanej w NCBJ są dr hab. inż. Sławomir Wronka (prof. NCBJ), dr hab. inż. Renata Mikołajczak (prof. NCBJ) i dr Izabela Cieszykowska.