物理科技生物学-PHYICA

关键放射性诊断剂的新分离工艺减少了放射性废物

化学 2023-05-19 15:42:47

慕尼黑工业大学 博士;医生

托拜厄斯·开姆尼茨在Garching研究基地的FRM II生产Mo-99的试验设施

信用:赖纳米勒,FRM二世/图姆 核医学使用锝-99m和其他物质进行肿瘤诊断

全世界每年有超过3000万次应用,它是使用最广泛的放射性同位素

前体材料钼-99主要在研究反应堆中生产

慕尼黑工业大学(TUM)的亨氏迈尔-莱布尼茨研究中子源(FRM II)的一项研究显示,在医疗产品的加工过程中,可以显著减少放射性废物的产生

超过85%的核医学诊断检查使用锝-99m (Tc-99m)

仅在德国,每年就有超过300万剂疫苗投入使用

与合适的有机分子结合,锝通过血液分布在全身,并在例如肿瘤中积累

当它在那里衰变时,释放的辐射揭示了肿瘤的精确位置

锝-99m是通过用高中子通量照射铀板(所谓的靶)产生的,这种高中子通量实际上只在研究反应堆中可用

最初,从铀-235开始,这产生钼-99 (Mo-99),其衰变为半衰期为66小时的Tc-99m

半衰期为6小时,后者转化为Tc-99,释放出可以测量的伽马辐射

来自低浓缩铀的更多废物 用低浓缩铀取代高浓缩铀的政治推动也适用于医疗领域使用的目标

这就是为什么目前正在FRM二号建造的Mo-99辐照设施是为低浓缩铀目标设计的

“然而,这引起了一个严重的问题:铀-235富集的铀板越少,辐射过程中Mo-99的单位产量就越低,”Dr

托拜厄斯·开姆尼茨,FRM二号MEDAPP医疗辐照设施的仪器科学家

为了满足全球对Tc-99m的需求,根据所使用的技术,至少要对两倍数量的铀板进行辐照和处理

这相应地产生了更多的废物

开姆尼茨在慕尼黑工业大学的博士论文中提出了这个问题

新工艺避免了高达15,000升的液态放射性废物 最终辐照过的板仅包含约0

1%的钼-99

为了确保纯度足以满足医疗应用,必须小心地将Mo-99从剩余材料中分离出来

目前,有两种标准工艺在使用,分别基于酸性工艺和碱性工艺

在碱性变体中,整个靶最初用苛性钠处理

在该过程中,Mo-99优先溶解,而铀不溶于该溶液并保持为固体

剩余的裂变产物然后在复杂的化学分离过程中从水溶液中分离出来

由于高浓缩靶被低浓缩靶取代,相同的钼产量使产生的含水、中等水平放射性废物的量加倍,全世界每年高达15,000升——此外还必须进行胶结以适合最终处置,因此最终每年产生375,000升的放射性废物

解决方法:去除水分 为了缓解这个问题,开姆尼茨和他的同事Riane Stene开发了一种新的提取Mo-99的方法,不使用含水化学物质

在马尔堡菲利普大学氟化学小组的合作下,研究人员开发了一个系统,其中铀-钼测试板与等离子体中的三氟化氮反应

这些板的钼含量与后来实际辐照靶中的钼含量相同

最后,他们通过光控反应将多余的铀从钼中分离出来

以这种方式分离这两种元素与常规后处理程序第一步中进行的氢氧化钠处理一样有效——明显的例外是它不产生废水

只有六个主要的研究反应堆生产钼-99 “目前,全世界有六个主要的辐照设施生产钼-99

在这些研究反应堆中,有四个已经超过40年,这导致了不可预见的维修和相关的关闭——就像最近发生的那样

Tobias Chemnitz说:“这就是为什么我们感到自豪的是,FRM II和法国Jules-Horowitz反应堆将能够确保欧洲未来对Mo-99的需求。”

TUM已经提交了该工艺的专利申请

尽管还需要进一步的开发工作,但开姆尼茨相信,这种新方法将在中期内为现有工艺提供一种可行的替代方案

这项研究发表在《氟化学杂志》上

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