Tobias Chemnitz 博士在 Garching 研究园区 FRM II 的 Mo-99 生产测试设施。图片来源：Reiner Müller，FRM II / TUM
核医学使用锝 99m 进行肿瘤诊断。它每年在全球范围内应用超过 3000 万次，是使用最广泛的放射性同位素。前体材料钼 99 主要在研究堆中生产。慕尼黑工业大学 (TUM) 的 Heinz Maier-Leibnitz 研究中子源 (FRM II) 的一项研究现在显示了显着减少医疗产品加工过程中产生的放射性废物的选项。
超过 85% 的核医学诊断检查使用锝 99m (Tc-99m)。仅在德国，每年就部署超过 300 万剂疫苗。例如，与合适的有机分子相结合，锝通过血液分布在全身并在肿瘤中积累。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 是通过用实际上只有研究反应堆才有的高中子通量辐照铀板(即所谓的靶材)产生的。最初，从铀 235 开始，生成钼 99 (Mo-99)，其衰变为 Tc-99m，半衰期为 66 小时。后者的半衰期为 6 小时，可转化为 Tc-99，发出可测量的伽马辐射。
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靶材。这就是为什么目前在 FRM II 建造的 Mo-99 辐照设施是为低浓缩铀目标设计的。
MEDAPP 医疗辐照设施的仪器科学家 Tobias Chemnitz 博士说：“然而，这带来了一个严重的问题：铀板中铀 235 的富集越少，Mo-99 在辐照过程中的比产率就越低。”在 FRM II。
为满足全球对 Tc-99m 的需求，根据所使用的技术，至少两倍的铀板必须经过辐照和处理。这会相应地产生更多的废物。开姆尼茨在慕尼黑工业大学的博士论文中解决了这个问题。
新工艺可避免多达 15,000 升液态放射性废物
最终的辐照板仅包含约 0.1% 的 Mo-99。为确保纯度足以用于医疗应用，必须小心地将 Mo-99 与剩余材料分开。
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，整个目标最初用苛性钠处理。在此过程中，Mo-99 优先溶解，而铀在该溶液中不溶解并保持为固体。然后在精细的化学分离过程中将残留的裂变产物从水溶液中分离出来。
由于高富集目标被低富集目标取代，相同的钼产量使由此产生的水性中等放射性废物增加一倍，全球年排放量高达 15,000 升——此外，必须将其加固以适合最终处置，从而最终每年产生 375,000 升的放射性废物。
解决方法：去除水
为了缓解这个问题，Chemnitz 和他的同事 Riane Stene 开发了一种不使用水化学提取 Mo-99 的新方法。
研究人员与马尔堡菲利普斯大学的氟化学小组合作，开发了一种系统，在该系统中，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目标中的钼含量相同。
最后，他们通过光控反应将多余的铀与钼分离。以这种方式分离两种元素的效率与传统再处理程序第一步中进行的氢氧化钠处理一样有效，但它不会产生水性废物。
只有六个主要的研究反应堆生产钼 99
“目前，全球有六个主要辐照设施生产 Mo-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停机——就像最近发生的那样。这就是为什么我们感到自豪的是FRM II 与法国 Jules-Horowitz 反应堆一起，将能够确保欧洲未来对 Mo-99 的需求，”Tobias Chemnitz 说。
TUM 已经提交了该工艺的专利申请。不管仍需要进一步的开发工作，开姆尼茨相信这种新颖的方法将在中期为已建立的工艺提供可行的替代方案。
