Разработка и изготовление лабораторного плазмохимического реактора. Разработка лабораторной технологии получения изотопа молибдена 98.

В настоящее время радионуклидные методы исследования и лечения широко используют в различных областях научной и практической медицины. Применяющиеся в этой области радионуклиды и соответствующие радиофармпрепараты на их основе классифицируют на диагностические и терапевтические. Подавляющее большинство диагностических процедур (порядка 85%, что составляет 20 миллионов процедур в год) выполняется в течение последних 20 лет с препаратами на основе метастабильного изотопа технеция 99mТс, который называют «рабочей лошадью ядерной медицины». Он обладает коротким периодом полураспада (Т=6,04 часа) и малым периодом полувыведения из организма (менее суток для большинства соединений), поэтому оказывает сравнительно небольшое вредное воздействие на здоровые органы обследуемого человека и позволяет проводить повторное обследование одного и того же объекта через короткие промежутки времени, не допуская его переоблучения. Активность стандартного теста 250 МБк приводит к поглощённой радиационной дозе 0,05 Зв, что существенно ниже предельно допустимой дозы. 99mTc поставляется в клиники в виде так называемых «генераторов технеция» - компактных устройств, в которых наработка целевого изотопа происходит вследствие радиоактивного распада изотопа 99Мо с периодом полураспада 2,47 суток.. Срок работы одной зарядки генератора составляет 6-7 суток, после чего он отправляется на повторную загрузку изотопом 99Мо. Продолжительное время основным источником получения 99Мо являлась технология, основанная на облучении нейтронами в ядерных реакторах мишеней из высокообогащенного урана, что и определяло достаточно высокую стоимость подобной диагностики. Но после принятия решения МАГАТЭ о нераспространении ядерного оружия начался поиск альтернативных технологий. На сегодняшний день активно внедряется технология с использованием низкообогащенного урана. Данная технология обладает существенными недостатками, связанными как с увеличением объема ядерных отходов, так и с существенным ростом стоимости конечного продукта. В связи с этим были предложены технологии, основанные на нейтронной или протонной бомбардировке мишеней, изготовленных из стабильных изотопов соответственно молибдена-98 и - 100 (последний изотоп условно стабилен, поскольку имеет период полураспада почти 1019 лет). Внедрение подобных технологий приведет к заметному уменьшению стоимости. Это связано с тем, что для данного способа получения 99Мо не обязателен реактор, а нужен именно источник нейтронов, которые активно разрабатываются. Но даже без их появления стоимость существенно снизится. Это связано с тем, что сегодня в реакторе при получении 99Мо выбираются специальные режимы, где его наработка максимальна, соответственно, все что осталось после распада урана оказывается отходом и утилизируется. В случае использования предлагаемого метода, процесс распада урана будет направлен на достижение других целей (существующие реакторы работают фактически непрерывно, обеспечивая как проведение различных исследований, так и решение конкретных задач), а наша мишень будет располагаться в “чистой” зоне реактора, в которую также попадает необходимый поток нейтронов, что фактически до нуля снижает себестоимость процесса облучения. А даже самая пессимистичная оценка стоимости молибдена-98, предполагает удешевление 99Мо в несколько раз. Также ключевым моментом данной технологии является полное отсутствие ядерных отходов при производстве 99Мо. Специфика данной технологии заключается в высоких требованиях к мишеням как по химической (99%) и изотопной (98%) чистотам, так и по структуре образцов (в идеале размеры наночастиц должны составлять не более 5 нм, хотя вполне приемлемым является размер менее 50 нм, патент РФ 2490747). На сегодняшний день существует достаточно много химических способов получения изотопов молибдена. Но ни один из существующих методов не позволяет добиться необходимого качества конечного продукта. Коллективом проекта предложен плазмохимический метод получения карбида молибдена-98 из фторида молибдена MoF6, который позволяет получить образцы с необходимыми параметрами. Выбор MoF6 в качестве исходного соединения обусловлен тем, что это газообразное вещество применяется для изотопного обогащения природного молибдена, содержание 98-го изотопа в котором равно 24%.