Shtëpi Rrushi Teknetium. Mjekësia bërthamore në shembullin e teknetium Technetium 99

Rrushi

Teknetium. Mjekësia bërthamore në shembullin e teknetium Technetium 99

Përmbajtja e artikullit

TEKNETIUM- teknetium (lat. Technetium, simboli Tc) - elementi 7 (VIIb) i grupit të sistemit periodik, numri atomik 43. Teknetiumi është më i lehtë nga ata elementë të sistemit periodik që nuk kanë izotope të qëndrueshme dhe elementi i parë përftohet. artificialisht. Deri më sot, janë sintetizuar 33 izotope teknetiumi me një numër masiv prej 86-118, më të qëndrueshmet prej tyre janë 97 Tc (gjysma e jetës 2,6 10 6 vjet), 98 Tc (1,5 10 6) dhe 99 Tc (2,12 10 5 vjet). ).

Tek komponimet, teknetiumi shfaq gjendje oksidimi nga 0 në +7, më e qëndrueshme është gjendja shtatëvalente.

Historia e zbulimit të elementit.

Kërkimet e drejtuara për elementin nr 43 filluan që nga momenti kur D.I. Mendeleev zbuloi ligjin periodik në 1869. Në tabelën periodike, disa qeliza ishin bosh, pasi elementët që u korrespondonin (midis tyre ishte i 43-ti - ekamargani) nuk njiheshin ende. Pas zbulimit të ligjit periodik, shumë autorë njoftuan izolimin e një analogu të manganit me një peshë atomike prej rreth njëqind nga minerale të ndryshme dhe propozuan emra për të: devius (Kern, 1877), lucium (Barrare, 1896) dhe nipponium. (Ogawa, 1908), por të gjitha këto raporte nuk u konfirmuan më tej.

Në vitet 1920, një grup shkencëtarësh gjermanë të udhëhequr nga profesori Walter Noddack ndërmorën kërkimin e ekamarganit. Pas gjurmimit të modeleve të ndryshimeve në vetitë e elementeve sipas grupeve dhe periudhave, ata arritën në përfundimin se, për sa i përket vetive kimike, elementi nr. 43 duhet të jetë shumë më afër jo me manganin, por me fqinjët e tij në periudhën: molibden dhe osmium, kështu që ishte e nevojshme të kërkohej në mineralet e platinit dhe molibdenit. Puna eksperimentale e grupit Noddack vazhdoi për dy vjet e gjysmë dhe në qershor 1925 Walter Noddack bëri një raport mbi zbulimin e elementeve Nr. 43 dhe Nr. 75, të cilët u propozuan të quheshin masurium dhe rhenium. Në vitin 1927, zbulimi i reniumit u konfirmua përfundimisht dhe të gjitha forcat e këtij grupi kaluan në izolimin e masuriumit. Ida Noddack-Take, një punonjëse dhe gruaja e Walter Noddack, madje deklaroi se "masuria, si rhenium, së shpejti do të jetë në dispozicion në dyqane", por një deklaratë e tillë e pamatur nuk ishte e destinuar të realizohej. Kimisti gjerman W. Prandtl tregoi se çifti gabuan për papastërtitë e masuriumit që nuk kishin të bënin me elementin nr. 43. Pas dështimit të Noddacks, shumë shkencëtarë filluan të dyshonin për ekzistencën e elementit nr. 43 në natyrë.

Në vitet 1920, S.A. Shchukarev, një punonjës i Universitetit të Leningradit, vuri re një rregullsi të caktuar në shpërndarjen e izotopeve radioaktive, e cila u formulua përfundimisht në 1934 nga fizikani gjerman G. Mattauch. Sipas rregullit Mattauch-Shchukarev, dy izotopë të qëndrueshëm me të njëjtin numër masiv dhe ngarkesa bërthamore që ndryshojnë nga një nuk mund të ekzistojnë në natyrë. Të paktën njëri prej tyre duhet të jetë radioaktiv. Elementi numër 43 ndodhet midis molibdenit (masa atomike 95.9) dhe rutenit (masa atomike 101.1), por të gjithë numrat në masë nga 96 në 102 janë të zënë nga izotopet e qëndrueshme: Mo-96, Mo-97, Mo-98, Ru-99, Mo-100, Ru-101 dhe Ru-102. Prandaj, elementi #43 nuk mund të ketë izotope jo radioaktive. Sidoqoftë, kjo nuk do të thotë se nuk mund të gjendet në Tokë: në fund të fundit, uraniumi dhe toriumi janë gjithashtu radioaktivë, por kanë mbijetuar deri në kohën tonë për shkak të gjysmë-jetës së tyre të gjatë. E megjithatë, rezervat e tyre gjatë ekzistencës së tokës (rreth 4.5 miliardë vjet) janë ulur me 100 herë. Llogaritjet e thjeshta tregojnë se një izotop radioaktiv mund të mbetet në planetin tonë në sasi të konsiderueshme vetëm nëse gjysma e jetës së tij i kalon 150 milionë vjet. Pas dështimit të kërkimit për grupin e Noddack, shpresa për të gjetur një izotop të tillë praktikisht u shua. Izotopi më i qëndrueshëm i teknetiumit tashmë dihet se ka një gjysmë jetëgjatësi prej 2.6 milionë vjetësh, kështu që ishte e nevojshme të rikrijohej për të studiuar vetitë e elementit 43. Fizikani i ri italian Emilio Gino Segre e mori këtë detyrë në 1936. Mundësia themelore e prodhimit të atomeve në mënyrë artificiale u tregua që në vitin 1919 nga fizikani i madh anglez Ernest Rutherford.

Pasi u diplomua në Universitetin e Romës dhe kreu katër vjet shërbim ushtarak, Segre punoi në laboratorin e Enrico Fermit derisa mori një ofertë për të drejtuar departamentin e fizikës në Universitetin e Palermos. Sigurisht, duke shkuar atje, ai shpresonte të vazhdonte punën e tij në fizikën bërthamore, por laboratori në të cilin do të punonte ishte shumë modest dhe nuk favorizonte shfrytëzimet shkencore. Në vitin 1936, ai shkoi në një udhëtim pune në Shtetet e Bashkuara, në qytetin e Berkeley, ku përshpejtuesi i parë i grimcave të ngarkuara në botë, ciklotroni, kishte funksionuar prej disa vitesh në laboratorin e rrezatimit të Universitetit të Kalifornisë. Ndërsa punonte në Berkeley, ai lindi me idenë për të analizuar një pllakë molibden, e cila shërbente për të devijuar një rreze bërthamash deuteriumi, një izotop i rëndë hidrogjeni. "Ne kishim arsye të mira për të menduar," shkroi Segre, "që molibden, pasi ta bombardonte me deuteronë, duhet të shndërrohej në elementin numër 43 ..." Në të vërtetë, ka 42 protone në bërthamën e atomit të molibdenit dhe 1 në bërthama e deuteriumit Nëse këto grimca do të mund të bashkoheshin, atëherë do të fitohej bërthama e elementit të 43-të. Molibdeni natyror përbëhet nga gjashtë izotope, që do të thotë se disa izotope të elementit të ri mund të jenë të pranishëm në pllakën e rrezatuar. Segre shpresonte që të paktën disa prej tyre të ishin mjaftueshëm për t'u ruajtur në pjatë pas kthimit në Itali, ku synonte të kërkonte elementin numër 43. Detyra u ndërlikua më tej nga fakti se molibdeni i përdorur për të bërë objektivin nuk ishte pastrohet posaçërisht dhe reaksionet bërthamore që përfshijnë papastërtitë mund të ndodhin në pjatë.

Kreu i laboratorit të rrezatimit, Ernest Lawrence, e lejoi Segren të merrte pjatën me vete dhe më 30 janar 1937 në Palermo, Emilio Segre dhe mineralogisti Carlo Perrier u vunë në punë. Në fillim, ata konstatuan se mostra e sjellë e molibdenit lëshonte grimca beta, që do të thotë se përmbante vërtet izotope radioaktive, por ishte elementi nr. 43 mes tyre, sepse burimet e rrezatimit të zbuluar mund të ishin izotopet e zirkonit, niobit, rutenit, reniumit. , fosfor dhe molibden vetë ? Për t'iu përgjigjur kësaj pyetjeje, një pjesë e molibdenit të rrezatuar u tret në aqua regia (një përzierje e acideve klorhidrik dhe nitrik), dhe fosfori radioaktiv, niobium dhe zirkon u hoqën kimikisht, dhe më pas u precipitua sulfuri i molibdenit. Zgjidhja e mbetur ishte ende radioaktive, që përmbante renium dhe ndoshta elementin 43. Tani pjesa më e vështirë ishte ndarja e këtyre dy elementëve të ngjashëm. Segrè dhe Perrier e bënë punën. Ata zbuluan se gjatë precipitimit të sulfurit të reniumit me sulfid hidrogjeni nga një tretësirë e përqendruar e acidit klorhidrik, një pjesë e aktivitetit mbeti në tretësirë. Pas eksperimenteve të kontrollit për ndarjen e izotopeve të rutenit dhe manganit, u bë e qartë se grimcat beta mund të emetohen vetëm nga atomet e një elementi të ri, të cilin ata e quajtën teknetium nga fjala greke tecnh ós - "artificial". Ky emër u miratua përfundimisht në një kongres kimistësh të mbajtur në shtator 1949 në Amsterdam. E gjithë puna zgjati më shumë se katër muaj dhe përfundoi në qershor 1937, si rezultat i së cilës u përftuan vetëm 10-10 gramë teknetium.

Megjithëse Segré dhe Perrier kishin në duart e tyre sasi të papërfillshme të elementit 43, ata ishin ende në gjendje të përcaktonin disa nga vetitë e tij kimike dhe konfirmuan ngjashmërinë e teknetiumit dhe reniumit të parashikuar në bazë të ligjit periodik. Kuptohet, ata donin të dinin më shumë për elementin e ri, por për ta studiuar atë, ata duhej të kishin sasi të peshës së teknetiumit, dhe molibdeni i rrezatuar përmbante shumë pak teknetium, kështu që ata duhej të gjenin një kandidat më të përshtatshëm për rolin e furnizuesi i këtij elementi. Kërkimi i saj u kurorëzua me sukses në vitin 1939, kur O. Hahn dhe F. Strassmann zbuluan se "fragmentet" e formuara gjatë ndarjes së uraniumit-235 në një reaktor bërthamor nën ndikimin e neutroneve përmbajnë sasi mjaft të konsiderueshme të izotopit jetëgjatë. 99 Tc. Një vit më pas, Emilio Segre dhe bashkëpunëtori i tij Wu Jianxiong ishin në gjendje ta izolonin atë në formën e tij më të pastër. Për çdo kilogram të "fragmenteve" të tilla ka deri në dhjetë gramë teknetium-99. Në fillim, teknetiumi, i marrë nga mbetjet e reaktorit bërthamor, ishte shumë i shtrenjtë, mijëra herë më i shtrenjtë se ari, por energjia bërthamore u zhvillua shumë shpejt dhe deri në vitin 1965 çmimi i metalit "sintetik" ra në 90 dollarë për gram, prodhimi i tij botëror ishte nuk matet më në miligramë, por me qindra gram. Me sasi të tilla të këtij elementi, shkencëtarët ishin në gjendje të studionin në mënyrë gjithëpërfshirëse vetitë fizike dhe kimike të teknetiumit dhe përbërjeve të tij.

Gjetja e teknetiumit në natyrë. Përkundër faktit se gjysma e jetës (T 1/2) e izotopit më jetëgjatë të teknetiumit - 97 Tc është 2.6 milion vjet, gjë që, siç duket, përjashton plotësisht mundësinë e zbulimit të këtij elementi në koren e tokës, teknetium. mund të formohet vazhdimisht në Tokë si rezultat i reaksioneve bërthamore. Në vitin 1956, Boyd dhe Larson sugjeruan që korja e tokës përmban teknetium me origjinë dytësore, i formuar kur molibden, niobium dhe rutenium aktivizohen nga rrezatimi i fortë kozmik.

Ekziston një mënyrë tjetër për të formuar teknetium. Ida Noddack-Take në një nga botimet e saj parashikoi mundësinë e ndarjes spontane të bërthamave të uraniumit dhe në vitin 1939 radiokimistët gjermanë Otto Hahn dhe Fritz Strassmann e konfirmuan atë në mënyrë eksperimentale. Një nga produktet e ndarjes spontane janë atomet e elementit nr. 43. Në vitin 1961, Kuroda, pasi kishte përpunuar rreth pesë kilogramë mineral uraniumi, ishte në gjendje të provonte bindshëm praninë e teknetiumit në të në një sasi prej 10-9 gram për kilogram mineral.

Në vitin 1951, astronomja amerikane Charlotte Moore sugjeroi se teknetiumi mund të ishte i pranishëm në trupat qiellorë. Një vit më vonë, astrofizikani anglez R. Merill, duke studiuar spektrat e objekteve hapësinore, zbuloi teknetium në disa yje nga yjësitë Andromeda dhe Cetus. Zbulimi i tij u konfirmua më pas nga studime të pavarura, dhe sasia e teknetiumit në disa yje ndryshon pak nga përmbajtja e elementeve fqinje të qëndrueshme: zirkonium, niobium, molibden dhe rutenium. Për të shpjeguar këtë fakt, supozohej se teknetiumi është formuar edhe në yje në kohën e tanishme si rezultat i reaksioneve bërthamore. Ky vëzhgim hodhi poshtë të gjitha teoritë e shumta të formimit para yjor të elementeve dhe vërtetoi se yjet janë një lloj "fabrika" për prodhimin e elementeve kimike.

Marrja e teknetiumit.

Tani teknetiumi merret ose nga mbetjet e përpunimit të karburantit bërthamor ose nga një objektiv molibdeni i rrezatuar në një ciklotron.

Gjatë ndarjes së uraniumit, të shkaktuar nga neutronet e ngadalta, formohen dy fragmente bërthamore - të lehta dhe të rënda. Izotopet që rezultojnë kanë një tepricë neutronesh dhe, si rezultat i zbërthimit beta ose emetimit të neutroneve, ato kalojnë në elementë të tjerë, duke krijuar zinxhirë transformimesh radioaktive. Në disa prej këtyre zinxhirëve, formohen izotopet e teknetiumit:

235U + 1n = 99Mo + 136Sn + 1n

99 muaj \u003d 99m Tc + b - (T 1/2 \u003d 66 orë)

99m Tc = 99 Tc (T 1/2 = 6 orë)

99 Tc \u003d 99 Ru (i qëndrueshëm) + 227 - (T 1/2 \u003d 2.12 10 5 vjet)

Ky zinxhir përfshin izotopin 99m Tc, izomerin bërthamor të teknetium-99. Bërthamat e këtyre izotopeve janë identike në përbërjen e tyre të nukleonit, por ndryshojnë në vetitë e tyre radioaktive. Bërthama Tc 99m ka një energji më të lartë dhe, duke e humbur atë në formën e një kuantike me rreze g, kalon në bërthamën 99 Tc.

Skemat teknologjike për përqendrimin e teknetiumit dhe ndarjen e tij nga elementët shoqërues janë shumë të ndryshme. Ato përfshijnë një kombinim të hapave të distilimit, precipitimit, ekstraktimit dhe kromatografisë së shkëmbimit të joneve. Skema e brendshme për përpunimin e elementeve të karburantit të shpenzuar (elementet e karburantit) të reaktorëve bërthamorë parashikon shtypjen e tyre mekanike, ndarjen e guaskës metalike, shpërbërjen e bërthamës në acid nitrik dhe ndarjen e nxjerrjes së uraniumit dhe plutoniumit. Në të njëjtën kohë, teknetiumi në formën e jonit perteknetat mbetet në tretësirë së bashku me produktet e tjera të ndarjes. Duke e kaluar këtë tretësirë nëpër një rrëshirë shkëmbyese anioni të zgjedhur posaçërisht, e ndjekur nga desorbimi me acid nitrik, përftohet një tretësirë e acidit perteknetik (HTcO 4), nga i cili, pas neutralizimit, sulfidi i teknetiumit (VII) precipitohet me sulfid hidrogjeni:

2HTcO 4 + 7H 2 S = Tc 2 S 7 + 8H 2 O

Për një pastrim më të thellë të teknetiumit nga produktet e ndarjes, sulfidi i teknetiumit trajtohet me një përzierje të peroksidit të hidrogjenit dhe amoniakut:

Tc 2 S 7 + 2NH 3 + 7H 2 O 2 \u003d 2NH 4 TcO 4 + 6H 2 O + 7S

Më pas, nga solucioni nxirret perteknetati i amonit dhe nga kristalizimi i mëvonshëm fitohet një preparat teknetium i pastër kimikisht.

Metali teknetium zakonisht përftohet nga reduktimi i perteknetatit të amonit ose dioksidit të teknetiumit në një rrjedhje hidrogjeni në 800-1000°C ose nga reduktimi elektrokimik i perteknetateve:

2NH 4 TcO 4 + 7H 2 = 2Tc + 2NH 3 + 8H 2 O

Izolimi i teknetiumit nga molibdeni i rrezatuar ka qenë metoda kryesore e prodhimit industrial të metalit. Tani kjo metodë përdoret për të marrë teknetium në laborator. Teknetium-99m formohet nga zbërthimi radioaktiv i molibdenit-99. Diferenca e madhe midis gjysmëjetës së 99m Tc dhe 99 Mo bën të mundur përdorimin e kësaj të fundit për izolimin periodik të teknetiumit. Çifte të tilla radionuklidesh njihen si gjeneratorë izotopësh. Akumulimi maksimal i 99m Tc në gjeneratorin 99 Mo/ 99m Tc ndodh 23 orë pas çdo operacioni të ndarjes së izotopit nga molibden-99 mëmë, por tashmë pas 6 orësh përmbajtja e teknetiumit është gjysma e maksimumit. Kjo lejon nxjerrjen e teknetium-99m disa herë në ditë. Ekzistojnë 3 lloje kryesore të gjeneratorëve 99m Tc sipas metodës së ndarjes së izotopit bijë: kromatografik, ekstraktues dhe sublimim. Gjeneratorët kromatografikë përdorin ndryshimin në koeficientët e shpërndarjes së teknetiumit dhe molibdenit në sorbentë të ndryshëm. Zakonisht, molibden fiksohet në një mbështetje oksidi në formën e molibdatit (MoO 4 2–) ose jonit fosfomolibdat (H 4 3–). Izotopi i akumuluar i bijës elurohet me kripë (nga gjeneratorët e përdorur në mjekësinë bërthamore) ose tretësira të holluara të acidit. Për prodhimin e gjeneratorëve të nxjerrjes, objektivi i rrezatuar shpërndahet në një zgjidhje ujore të hidroksidit të kaliumit ose karbonatit. Pas nxjerrjes me metil etil keton ose një substancë tjetër, ekstraktuesi hiqet me avullim dhe perteknetati i mbetur tretet në ujë. Veprimi i gjeneratorëve të sublimimit bazohet në një ndryshim të madh në paqëndrueshmërinë e oksideve më të larta të molibdenit dhe teknetiumit. Kur një gaz transportues i nxehtë (oksigjen) kalon nëpër një shtresë të trioksidit të molibdenit të ngrohur në 700-800°C, heptoksidi i avulluar i teknetiumit hiqet në pjesën e ftohtë të pajisjes, ku kondensohet. Çdo lloj gjeneratori ka avantazhet dhe disavantazhet e veta karakteristike, prandaj prodhohen gjeneratorë të të gjitha llojeve të mësipërme.

Substanca e thjeshtë.

Vetitë kryesore fizike dhe kimike të teknetiumit janë studiuar në një izotop me një numër masiv prej 99. Teknetiumi është një metal paramagnetik duktil argjend-gri. Pika e shkrirjes rreth 2150 ° C, pika e vlimit "4700 ° C, dendësia 11.487 g / cm 3. Teknetiumi ka një rrjetë kristalore gjashtëkëndore; në filmat me trashësi më të vogël se 150Å, ai ka një kub të përqendruar në fytyrë. Në një temperaturë prej 8 K, teknetiumi bëhet një superpërçues i tipit II ().

Aktiviteti kimik i teknetiumit metalik është i afërt me atë të reniumit, fqinji i tij në nëngrup, dhe varet nga shkalla e imtësisë. Pra, teknetiumi kompakt zbehet ngadalë në ajrin e lagësht dhe nuk ndryshon në ajrin e thatë, ndërsa teknetiumi pluhur oksidohet shpejt në një oksid më të lartë:

4Tc + 7O 2 = 2Tc 2 O 7

Me një ngrohje të lehtë, teknetiumi reagon me squfurin dhe halogjenet për të formuar komponime të përbërjeve në gjendje oksidimi +4 dhe +6:

Tc + 3F 2 = TcF 6 (e verdhë e artë)

Tc + 3Cl 2 = TcCl 6 (jeshile e errët)

Tc + 2Cl 2 = TcCl 4 (kuqe-kafe)

dhe në 700°C ndërvepron me karbonin, duke formuar karabit TcC. Teknetiumi shpërndahet në acide oksiduese (nitrik dhe sulfurik i koncentruar), ujë me brom dhe peroksid hidrogjeni:

Tc + 7HNO 3 \u003d HTcO 4 + 7NO 2 + 3H 2 O

Tc + 7Br 2 + 4H 2 O = HTcO 4 + 7HBr

Komponimet e teknetiumit.

Komponimet e teknetiumit heptavalent dhe katërvalent janë me interesin më të madh praktik.

Dioksidi i teknetiumit TcO 2 është një përbërës i rëndësishëm në skemën teknologjike për marrjen e teknetiumit me pastërti të lartë. TcO 2 - pluhur i zi me një densitet 6,9 g / cm 3, i qëndrueshëm në ajër në temperaturën e dhomës, sublimohet në 900–1100 ° C. Kur nxehet në 300 ° C, dioksidi i teknetiumit reagon fuqishëm me oksigjenin atmosferik (me formimin e Tc 2 O 7), me fluor, klor dhe brom (me formimin e oksohalideve). Në tretësirat ujore neutrale dhe alkaline, oksidohet lehtësisht në acid teknik ose kripëra të tij.

4ТcO 2 + 3O 2 + 2H 2 O = 4HTcO 4

Oksidi i teknetiumit (VII) Tc 2O 7 - substancë kristalore e verdhë-portokalli, lehtësisht e tretshme në ujë me formimin e një tretësire pa ngjyrë të acidit teknik:

Tc 2 O 7 + H 2 O \u003d 2HTcO 4

Pika e shkrirjes 119,5 ° C, pika e vlimit 310,5 ° C. Tc 2 O 7 është një agjent i fortë oksidues dhe reduktohet lehtësisht edhe me avujt organikë. Shërben si lëndë fillestare për marrjen e komponimeve të teknetiumit.

Perteknetati i amonit NH 4TCO 4 - një substancë pa ngjyrë, e tretshme në ujë, një produkt i ndërmjetëm në prodhimin e metalit teknetium.

Sulfidi i teknetiumit (VII).- një substancë pak e tretshme kafe e errët, një përbërje e ndërmjetme gjatë pastrimit të teknetiumit, dekompozohet kur nxehet për të formuar disulfid TcS 2. Sulfidi i Teknetiumit (VII) përftohet nga precipitimi me sulfid hidrogjeni nga tretësirat acidike të komponimeve të teknetiumit heptavalent:

2NH 4 TcO 4 + 8H 2 S \u003d Tc 2 S 7 + (NH 4) 2 S + 8H 2 O

Përdorimi i teknetiumit dhe përbërjeve të tij. Mungesa e izotopeve të qëndrueshme në teknetium nga njëra anë pengon përdorimin e gjerë të tij dhe nga ana tjetër i hap horizonte të reja.

Korrozioni shkakton dëme të mëdha për njerëzimin, duke "ngrënë" deri në 10% të të gjithë hekurit të shkrirë. Megjithëse recetat për prodhimin e çelikut inox janë të njohura, përdorimi i tij nuk është gjithmonë i realizueshëm për arsye ekonomike dhe teknike. Disa kimikate ndihmojnë në mbrojtjen e çelikut nga ndryshkja - frenuesit, të cilët e bëjnë sipërfaqen e metalit inerte ndaj agjentëve gërryes. Në vitin 1955, Cartledge vendosi aftësinë jashtëzakonisht të lartë pasivizuese të kripërave të acidit teknik. Hulumtimet e mëtejshme kanë treguar se perteknetatet janë frenuesit më efektivë të korrozionit për hekurin dhe çelikun e karbonit. Veprimi i tyre manifestohet tashmë në një përqendrim prej 10-4-10-5 mol/l dhe vazhdon deri në 250 ° C. Përdorimi i përbërjeve të teknetiumit për mbrojtjen e çelikut është i kufizuar në sistemet e mbyllura teknologjike për të parandaluar radionuklidet të hyjnë në mjedis. Megjithatë, për shkak të rezistencës së tyre të lartë ndaj γ-radiolizës, kripërat e acidit teknik janë të shkëlqyera për parandalimin e korrozionit në reaktorët bërthamorë të ftohur me ujë.

Zbatimet e shumta të teknetiumit i detyrohen ekzistencës së tyre radioaktivitetit të tij. Kështu, izotopi 99 Tc përdoret për të prodhuar burime standarde të rrezatimit b për zbulimin e defekteve, jonizimin e gazit dhe prodhimin e standardeve standarde. Për shkak të gjysmë-jetës së gjatë (212 mijë vjet), ata mund të punojnë për një kohë shumë të gjatë pa një rënie të konsiderueshme të aktivitetit. Tani izotopi 99m Tc zë një pozitë udhëheqëse në mjekësinë bërthamore. Teknetium-99m është një izotop jetëshkurtër (gjysma e jetës 6 orë). Gjatë kalimit izomerik në 99 Tc, ai lëshon vetëm g-kuanta, e cila siguron fuqi të mjaftueshme depërtuese dhe një dozë dukshëm më të ulët të rrezatimit të pacientit në krahasim me izotopët e tjerë. Joni i perteknetatit nuk ka një selektivitet të theksuar për qeliza të caktuara, gjë që lejon që ai të përdoret për të diagnostikuar dëmtimin e shumicës së organeve. Teknetiumi eliminohet shumë shpejt (brenda një dite) nga trupi, kështu që përdorimi i 99m Tc ju lejon të riekzaminoni të njëjtin objekt në intervale të shkurtra, duke shmangur ekspozimin e tepërt të tij.

Yuri Krutyakov

Kjo është pjesa e fundit e një serie artikujsh për Institutin Kërkimor të Reaktorëve Atomikë, i cili ndodhet në qytetin e Dimitrovgradit, rajoni i Ulyanovsk. Tashmë jemi njohur me teknologjinë e prodhimit të metalit më të shtrenjtë në planet - mësuam se si bëhen montimet e karburantit për reaktorët bërthamorë, pamë reaktorin unik SM-3 të aftë për të gjeneruar një fluks shumë të dendur neutron. Por megjithatë, ky nuk është produkti kryesor që prodhon instituti kërkimor. Ekziston një substancë pa të cilën të gjitha klinikat onkologjike në botë nuk mund të jetojnë një ditë të vetme. Çmimi i këtij radioizotopi arrin në 46 milionë dollarë për gram. Çfarë është kjo substancë dhe pse dështimet më të vogla në furnizimin e saj shkaktojnë një bujë të madhe në botën e mjekësisë bërthamore - lexoni në...

Teknetium dhe molibden

Kjo substancë është Molibden-99, i cili përdoret sot për rreth 70% të procedurave diagnostike në fushën e onkologjisë, 50% në kardiologji dhe rreth 90% në diagnostikimin radionuklid. Për shkak të kompleksitetit dhe kostos së lartë të marrjes së tij, ai është gjerësisht i disponueshëm vetëm në disa vende të zhvilluara. Por si ndihmon Molibden-99 në diagnostikim?

Në fakt, gjithçka nuk është aq e thjeshtë. Molibden-99 nuk është një produkt përfundimtar që përdoret në mjekësinë bërthamore. Kali i tij i punës është një tjetër metal radioaktiv, Technetium-99.

Të hutuar? Do të përpiqem të shpjegoj.

Shumica e izotopeve të prodhuara artificialisht (varietetet e të njëjtit element kimik) janë shumë të paqëndrueshëm dhe kalbet shpejt për shkak të rrezatimit radioaktiv. Koha pas së cilës mbetet saktësisht gjysma e sasisë fillestare të një lënde (në fakt, matjet bëhen nga vlera e aktivitetit në Curie, por për thjeshtësi do të marrim parasysh masën) quhet gjysmë jeta. Për shembull, një gram i Kalifornisë-252 shumë të shtrenjtë shndërrohet në gjysmë gram pas 2,5 vjetësh, dhe elementi më i ri dhe i fundit i marrë i 118-të i tabelës periodike Ununocty-294 përgjysmohet në përgjithësi në 1 ms. Gjysma e jetës së izotopit tonë mega-përdorshëm Technetium-99 është vetëm 6 orë. Ky është edhe plusi dhe minusi i tij.

Ndërtimi i reaktorit në RIAR

Rrezatimi i këtij izotopi është mjaft i butë, nuk prek organet fqinje, ndërsa është ideal për regjistrim me pajisje speciale. Teknetiumi është në gjendje të grumbullohet në organet e prekura nga tumori ose zonat e vdekura të muskujve të zemrës, kështu që duke përdorur këtë metodë, për shembull, është e mundur të identifikohet fokusi i infarktit të miokardit brenda 24 orëve pas fillimit të tij - zonat problematike në trup thjesht do të të theksohen në foto ose ekran. Disa orë pas administrimit, Technetium-99 shndërrohet në një izotop më të qëndrueshëm dhe eliminohet plotësisht nga trupi pa asnjë efekt shëndetësor. Megjithatë, këto 6 orë janë gjithashtu një dhimbje koke për mjekët, pasi në një kohë kaq të shkurtër është thjesht e pamundur të dorëzohet në klinikë nga vendi i prodhimit.

RIAR në Dimitrovgrad

E vetmja rrugëdalje nga kjo situatë është prodhimi i Technetium-99 në vend, pikërisht në klinikën diagnostike. Por si ta bëjmë këtë? A është vërtet e nevojshme pajisja e çdo klinike me një reaktor bërthamor? Për fat të mirë, kjo nuk kërkohej. Puna është se Technetium-99 mund të merret relativisht lehtë dhe pa një reaktor nga një izotop tjetër - Molibden-99, gjysma e jetës së të cilit është tashmë 66 orë! Dhe kjo tashmë është pak a shumë kohë adekuate për të cilën izotopi mund të dorëzohet në klinikë nga kudo në botë. Gjithçka që mbetet për specialistët në klinikë është ta kthejnë Molybdenum-99 në Technetium-99 duke përdorur një gjenerator të veçantë teknetiumi.

Molibden-99 dekompozohet natyrshëm në gjenerator, një nga produktet e të cilit është Technetium-99, i cili tashmë është i izoluar kimikisht - tretësira e kripur largon teknetiumin, por e lë molibdenin në vend. Një procedurë e ngjashme mund të kryhet disa herë në ditë për një javë, pas së cilës gjeneratori duhet të zëvendësohet me një të ri. Kjo nevojë shoqërohet me një ulje të aktivitetit të molibdenit-99 për shkak të kalbjes së tij, si dhe me fillimin e kontaminimit të teknetiumit me molibden. Gjeneratori "i vjetër" bëhet i papërshtatshëm për nevoja mjekësore. Për shkak të gjysmë-jetës së shkurtër të Molibden-99, nuk është e mundur të grumbullohen gjeneratorë të teknetiumit. Dërgesat e tyre të rregullta kërkohen në baza javore ose në një kohë edhe më të shkurtër.

Kështu, molibden-99 është një lloj izotopi mëmë që transportohet me lehtësi te përdoruesi përfundimtar. Tani kemi ardhur te gjëja më e rëndësishme - procesi i marrjes së Molibden-99.

Si bëhet molibden-99

Molibden-99 mund të merret vetëm në dy mënyra dhe vetëm në një reaktor bërthamor. Mënyra e parë është marrja e izotopit të qëndrueshëm Molybdenum-98 dhe përdorimi i një reaksioni të kapjes së neutronit bërthamor për ta kthyer atë në Molybdenum-99. Kjo është metoda më "e pastër", e cila, megjithatë, nuk lejon marrjen e vëllimeve komerciale të izotopit. Duhet theksuar se kjo metodë është premtuese dhe aktualisht është duke u përmirësuar. Tashmë sot, Japonia do të përdorë këtë metodë për të prodhuar molibden për nevojat e veta.

Mënyra e dytë është zbërthimi i bërthamave të Uranium-235 shumë të pasuruar nga një fluks i dendur neutron. Kur "granaton" një objektiv uraniumi me neutrone, ai zbërthehet në shumë elementë më të lehtë, njëri prej të cilëve është Molibden-99. Nëse e keni lexuar tashmë pjesën e parë të kësaj serie artikujsh, atëherë duhet të mbani mend për atë unik të këtij lloji, i cili gjeneron fluksin shumë të dendur neutron - predha që thyejnë "mjedrën" e uraniumit në disa "manaferra" të vogla.

Objektivat mund të jenë të formave të ndryshme - pllaka, shufra, etj. Ato mund të bëhen nga uraniumi metalik, si dhe nga oksidi ose aliazhi i tij me një metal tjetër (për shembull, alumini). Objektivat në predha të bëra prej alumini ose çeliku inox vendosen në kanalin aktiv të reaktorit dhe mbahen atje për një kohë të caktuar.

Reaktori SM-3 në RIAR

Pas heqjes së objektivit nga reaktori, ai ftohet me ujë për gjysmë dite dhe transferohet në një laborator special "të nxehtë", ku Molibden-99 i dëshiruar izolohet kimikisht nga një përzierje e produkteve të ndarjes së uraniumit, nga të cilat vetëm 6% do të Ji atje. Nga ky moment fillon numërimi mbrapsht i jetëgjatësisë së molibdenit tonë, për të cilin klienti është gati të paguajë. Kjo procedurë duhet të kryhet sa më shpejt që të jetë e mundur, pasi pas rrezatimit të objektivit, deri në 1% të molibdenit humbet çdo orë për shkak të prishjes së tij.

Në dhomën e "nxehtë", me ndihmën e manipuluesve elektromekanikë, materiali i synuar shndërrohet në tretësirë të lëngët me ndihmën e alkalit ose acidit, nga i cili lirohet molibden me reagentë të ndryshëm kimikë. RIAR përdor metodën alkaline, e cila është më e sigurt se ajo acid, pasi lë pas mbetje të lëngshme më pak të rrezikshme.

Produkti përfundimtar duket si një lëng pa ngjyrë - solucion kripë molibdati natriumi.

foto ngs.ru

Një shishe me lëng vendoset në një enë speciale me plumb dhe i dërgohet konsumatorit me një fluturim special nga aeroporti më i afërt në Ulyanovsk.

I gjithë procesi kontrollohet nga një sistem kompjuterik. duke përjashtuar gabimin e operatorit dhe faktorin njerëzor, i cili është shumë i rëndësishëm në prodhimin e Molibden-99. Gjithashtu duhet të respektohen të gjitha kërkesat e sigurisë.

Fatkeqësisht, metoda e përshkruar më sipër është jashtëzakonisht e "ndyrë" për sa i përket marrjes së një sasie të madhe mbetjesh radioaktive, e cila praktikisht nuk përdoret në të ardhmen dhe duhet të groposet. Situata përkeqësohet nga fakti se këto mbetje janë të lëngshme - ato janë më të vështirat për t'u ruajtur dhe asgjësuar. Meqë ra fjala, 97% e ngarkimit fillestar të uraniumit në objektiv përfundon në mbeturina! Thjesht teorikisht, uraniumi shumë i pasuruar nga mbetjet mund të nxirret për përdorim të mëtejshëm, por praktikisht askush nuk e bën këtë.

Problemet

Deri vonë, kishte vetëm 3 prodhues kryesorë të Molibden-99 në botë, dhe ata përbënin 95% të të gjitha furnizimeve. Dimitrovgrad RIAR mbuloi vetëm deri në 5% të nevojës për këtë izotop. Lojtarët më të fuqishëm në këtë industri ishin Kanadaja (40%), Holanda + Belgjika (45%) dhe Afrika e Jugut (10%). Megjithatë, furnizuesi më i madh i Kanadasë kishte probleme me reaktorin kryesor prodhues dhe një vend u hap papritur. Rosatom e pa këtë si një shans për ta pushtuar atë për një periudhë të shkurtër kohe.

Mungesa e Molibden-99 në tregun botëror është tani mbi 30% me kërkesa mesatare deri në 12,000 kuri në javë (ky produkt matet jo në gram, por në njësi të aktivitetit material). Dhe çmimet për këtë substancë arrijnë deri në 1500 dollarë për kuri.

Sidoqoftë, me vëllime të tilla të prodhimit të molibdenit-99, lind pyetja për një rritje proporcionale të sasisë së mbetjeve radioaktive që duhet të ruhen diku. Fatkeqësisht, mënyra e vetme për të groposur mbetjet e lëngshme në RIAR është ende pompimi i tyre nën presion në një thellësi prej 1300 metrash. Kjo është shumë e rrezikshme, duke pasur parasysh vendndodhjen e vendit të depozitimit në kryqëzimin e gabimeve tektonike (sipas hulumtimit nga TsNIIgeolnerrud). Sot, kjo është çështja më e dhimbshme për të cilën nuk ka ende zgjidhje: një det i vogël mbetjesh radioaktive tashmë është formuar nën tokë pranë Dimitrovgradit, i cili teorikisht mund të futet në Vollgë.

Ndërtimi i një reaktori të ri të shpejtë neutron me shumë qëllime në RIAR

Në një shënim të mirë, mbetjet e lëngshme duhet të shndërrohen në mbetje të ngurta duke çimentuar dhe të ruhen në kontejnerë të veçantë. Në vitin 2015, në RIAR u ndërtua një depo e re e mbetjeve të ngurta për 8000 metra kub, me seksione teknologjike për klasifikimin, përpunimin dhe kondicionimin.

foto niiar.ru

Për më shumë se dy dekada, IAEA ka treguar pakënaqësi ekstreme me teknologjinë e përdorimit të uraniumit shumë të pasuruar në prodhimin e molibdenit-99. Por teknologjia e përdorur në RIAR është projektuar posaçërisht për këtë metodë. Me kalimin e kohës, Instituti Kërkimor i Dimitrovgradit planifikon të kalojë në punën me uranium të pasuruar pak. Por kjo është një çështje e së ardhmes, por tani për tani, çështja më e vështirë në prodhimin e molibdenit mbetet asgjësimi i mbetjeve radioaktive.

Dhe ka shumë prej tyre dhe të gjitha janë jashtëzakonisht të rrezikshme për mjedisin dhe popullatën. Merrni, për shembull, izotopet e stronciumit dhe jodit, të cilët mund të hyjnë lehtësisht në atmosferë dhe të përhapen qindra kilometra përreth. Për një rajon ku popullsia ka mungesë natyrale të jodit, kjo është veçanërisht e rrezikshme. Trupi merr jodin e nevojshëm nga mjedisi, përfshirë radioaktivin, gjë që çon në pasoja të trishtueshme për shëndetin. Por, sipas RIAR, procesi i tyre teknologjik ka një mbrojtje shumë të lartë ndaj emetimeve të jodit në atmosferë.

Këpucari pa këpucë

Çdo vit, më shumë se 30 milionë procedura mjekësore duke përdorur radionuklide kryhen në të gjithë botën. Sidoqoftë, në vetë Rusinë, e cila pretendon të jetë furnizuesi kryesor i Molibden-99, nevoja për këtë izotop është minimale. Më shumë se 70% e të gjithë izotopeve radioaktive të prodhuara në Rusi eksportohen. Për pacientët me kancer në Rusi, shansi për të marrë trajtim modern dhe në kohë nuk kalon 10% për shkak të mungesës banale të qendrave të specializuara diagnostikuese. Në vend ka vetëm shtatë qendra të tilla. Por është e nevojshme që të jenë të paktën 140. Rezulton se teknologjitë më të fundit që përdorin izotope në Rusi shpesh thjesht nuk kanë ku të aplikohen.

Për krahasim, ka mbi 2000 qendra të mjekësisë bërthamore në Shtetet e Bashkuara. Në vendet e tjera të zhvilluara, ekziston një qendër e tillë për çdo 500,000 njerëz të popullsisë. Nuk është për t'u habitur që, sipas OBSH-së, shkalla e mbijetesës pesëvjeçare e pacientëve me kancer në Shtetet e Bashkuara është 62%, në Francë - 58%, në Rusi kjo shifër nuk arrin as 43%.

Nga kjo, formohet një pamje jo shumë e gëzueshme: dikush ka disa centimetra, dhe ne kemi rrënjë.

Nëse kujtojmë përfitimet praktike të zbulimit të një reaksioni zinxhir të ndarjes së uraniumit, atëherë menjëherë pas armëve dhe energjisë, ndoshta, do të ketë metoda të mjekësisë bërthamore. Dukuritë bërthamore përdoren si në diagnostikim ashtu edhe në radioterapi. Duke përdorur si shembull izotopin radioaktiv të teknetiumit 99m Tc, do të doja të tregoja se si reaktorët bërthamorë ndihmojnë në diagnostikimin e onkologjisë.

Media tomografike e intensitetit të rrezatimit gama të barit të etiketuar 99m Tc.

Radionuklidi jetëshkurtër i teknetiumit 99m Tc është një sondë (gjurmuese), lëvizja dhe akumulimi i të cilit nëpër trup mund të kontrollohet duke përdorur tomografinë e rrezeve gama të emetuara gjatë tranzicionit izomerik të këtij nuklidi. Ka një gjysmë jetë të shkurtër (T = 6,04 orë, duke u zbërthyer në gjendjen bazë 99 Tc, gjithashtu një izotop radioaktiv, por me një gjysmë jete 214,000 vjet. Teknetiumi është një element mjaft unik, nuk ka izotope të qëndrueshme, kështu që nuk ekziston në natyrë. Nga ana tjetër, kjo do të thotë se ajo është e panjohur për biokiminë tonë, kështu që nuk përshtatet në rrugët metabolike në trup dhe eliminohet me shpejtësi. Një tjetër pronë e rëndësishme e dobishme është energjia rrezatimi γ (140 keV) - është mjaft i madh për të depërtuar në inde dhe mjaft i vogël për të mos shkaktuar mbiekspozim.

Një skemë e vjetër që ilustron prodhimin e teknetiumit duke larë kolonën me izotopin mëmë, i cili është në mbrojtje nga plumbi, me një medium të posaçëm që lan teknetiumin.

Si rezultat, sot në botë 80% e procedurave diagnostike që përdorin radiofarmaceutikë llogariten me 99 milionë Tc është rreth 30 milionë procedura në vit, ndërsa për sa i përket parave Technetium është rreth 1/4 e të gjithë mjekësisë bërthamore. Diagnostifikimi gjurmues duket si një studim i dinamikës së lëvizjes në trupin e molekulave të drogës të zgjedhura posaçërisht me teknetium; Wikipedia njeh shumë substanca të tilla për diagnostikimin e llojeve të ndryshme të kancerit. Në këtë rast, medikamenti i shënjimit zakonisht grumbullohet (ose nuk grumbullohet) në organin e sëmurë (të shëndetshëm), dhe kjo është e lehtë për t'u parë me një tomografi scintilacioni me një foton.

Në fakt, ja ku është - një tomograf shkrehës me një foton (ndryshe nga tomografët PET që regjistrojnë asgjësimin e pozitroneve të kalbjes beta-plus).

Megjithatë, shumë më e habitshme se vetë diagnoza, më duket, është marrja e një radiofarmaceutike. Mendoni për këtë: gjysma e jetës së teknetiumit është 6 orë - 94% e këtij izotopi kalbet në 24 orë, që do të thotë se ilaçi nuk mund të blihet në farmaci dhe është i vështirë për ta transportuar atë: edhe duke e lëvizur nëpër qytet, mund të humbni gjysmën e aktivitetit. Le të hapim zinxhirin e procedurës diagnostikuese nga fundi në fillim dhe më pas të shohim tregun global për këtë izotop.

Siç mund ta merrni me mend tashmë, përgatitjet e teknetiumit për diagnostikim merren pikërisht në spital me ndihmën e procedurave radiokimike që janë mjaft të frikshme në ashpërsinë e tyre. 99 m Tc është izotopi i vetëm bijë i molibdenit radioaktiv 99 Mo, gjysma e jetës së të cilit është 2.75 ditë. Molibden 99 dorëzohet në spital në formën e gjeneratorëve teknetium - kontejnerë plumbi që përmbajnë një kolonë molibdeni të precipituar.

Gjeneratorët e teknetiumit jetojnë ...

Dhe në një prerje.

Një gjenerator 20 kg zakonisht përmban midis 0,5 dhe 5 Curies (20-120 GBq) molibden që kalbet në mënyrë aktive. Për të marrë një preparat radiokimik me një lëndë kimike derdhet përmes kolonës e cila eluton (kap) teknetiumin. Zakonisht, për këtë, dy ampula vendosen në gjenerator: njëra me eluent, dhe e dyta me vakum, dhe në ampulën e vakumit vendoset një ekran plumbi.

Më në fund, shtypni zgjidhjen 99 m Tc përdoret për përgatitjen e një radiofarmaceutike të bazuar në të. Mos ngurroni të shikoni videon më poshtë: rregullat për trajtimin e ilaçeve radioaktive sugjerojnë se nuk është shumë e dobishme injektimi i tij :) Testi mesatar diagnostik kërkon afërsisht 250 MBq (0,06 Ci) teknetium dhe rezulton në një dozë prej 50 mSv ( 5 rem) është afërsisht një dozë maksimale e lejuar vjetore për personelin e NPP.

Pyetja tjetër: ku janë gjeneratorët e teknetiumit të mbushur me 99 Mo? Këtu hyjnë në lojë reaktorët bërthamorë. 99 Mo është një nga fragmentet e 235 U, në produktet e ndarjes është afërsisht 6.3%. Çdo gigavat pune përmban qindra gramë të këtij izotopi në karburantin e tij, pavarësisht se konsumi i të gjithë botës për nevoja mjekësore është vetëm rreth 1 gram në vit. Megjithatë, vetëm ndalimi dhe heqja e asambleve të karburantit nga një reaktor i fuqishëm energjie kërkon aq shumë kohë (disa ditë) sa që praktikisht nuk mbetet asgjë nga molibden.

Duke marrë një balonë me një zgjidhje të vërtetë të molibdenit-99 në dorë, mund ta humbni këtë dorë - radioaktiviteti i një balone të tillë do të jetë rreth 100 rentgen në sekondë në sipërfaqe.

Prandaj 99 Mo përftohet duke rrezatuar objektiva të vegjël (dhjetëra gram) nga shumë të pasuruara 235 U (prania e izotopit 238 në objektiv jep elemente transuranium radiotoksike: plutonium, neptunium, americium). Pasi hiqen nga reaktori, objektivat mbahen për 1-2 ditë për prishjen e fragmenteve edhe më aktive se molibdeni, më pas ato treten në acid nitrik ose alkali dhe nxirren kimikisht në një dhomë të nxehtë. 99 Mo. Së fundi, tretësira e pastruar me molibden radioaktiv transferohet në prodhimin e gjeneratorëve të teknetiumit, ku ngarkohet në një kolonë thithjeje. Procesi i fundit zhvillohet edhe në dhomat e nxehta, por jo vetëm - në prodhimin e GMP (një sistem standardesh të prodhimit farmaceutik që siguron sterilitetin dhe cilësinë e barnave).

Në përgjithësi, efikasiteti i procesit të nxjerrjes është 99 Mo nga një objektiv uraniumi është i ulët: përveç faktit që përdoret një pjesë e vogël e uraniumit të shtrenjtë 235, vetëm disa përqind e molibdenit të prodhuar do të futet në gjeneratorët e teknetiumit - pjesa tjetër do të shkojë me pjesën tjetër të produkteve të ndarjes. në mbetje radioaktive ose kalbje përpara përpunimit. Efikasiteti i ulët, puna me uranium të shkallës së armëve, një sasi e madhe mbetjesh radioaktive përcaktojnë koston e lartë të molibdenit - rreth 50 milion dollarë për gram në gjenerator. Kjo kursen vetëm se ky gram ju lejon të kryeni dhjetëra miliona teste.

Si rezultat, zinxhiri i prodhimit të diagnostifikimit me 99m Tc duket kështu: prodhimi i objektivave HEU -> reaktor -> qeliza të nxehta (mundësisht afër reaktorit) -> qeliza të nxehta GMP për karikimin e gjeneratorëve të teknetiumit -> dhomë në spital për duke punuar me barna radioaktive. Kërkesa aktuale është 12,000 Curies në javë dhe ka një duzinë reaktorësh në mbarë botën që rrezatojnë objektiva, por nga këta, shumica dërrmuese e molibdenit furnizohet nga reaktori kanadez NRU (4800 Curies në javë) i vendosur në lumin Chalk, Holandisht HFR (2500 Ci) nga Petten, BR-2 belge (që duhet të zëvendësojë) dhe OSIRIS francez; së bashku janë përgjegjës për 80% të tregut të këtij nuklidi. Aty pranë janë edhe përpunuesit e objektivave më të mëdhenj Nordion në Kanada, Mallinckrodt në Hollandë, IRU në Belgjikë.

Reaktori kanadez NRU përdor një makinë të fuqishme karburanti, të cilën prisni ta shihni së shpejti në një termocentral bërthamor. Kapaciteti i tij termik prej 135 MW është një nga reaktorët më të fuqishëm kërkimor në botë.

Megjithatë, në vitin 2010, një furnizues vendas prej 99 Mo është një institut i njohur i RIAR, i cili ka një flotë të fuqishme reaktorësh për rrezatim. Rrezatimi kryhet në , përpunimi kryhet në linjën radiokimike ROMOL-99 dhe flota më e madhe në botë (në një vend) të reaktorëve kërkimorë bën të mundur prodhimin deri në 25% të nevojave botërore, e cila u përdor në fillimi i viteve 2010 nga kanadezët Nordion gjatë mbylljes së reaktorit NRU për riparime dhe modernizim. Në përgjithësi, plakja e reaktorëve kryesorë që prodhojnë radioizotop mjekësor rrit aftësinë e Rosatom dhe prodhuesve të tjerë të rinj (për shembull, reaktori i ri kërkimor OPAL në Australi) për të hyrë në treg.

ROMOL-99 i shëmtuar është në gjendje të sigurojë 25% të kërkesës botërore për molibden-99

Ajo është brenda qelisë së nxehtë

Ekziston gjithashtu një prodhim me cikël të plotë në Rusi. NIFHI me emrin L.Ya.Karpov(ndodhet në Obninsk)rrezaton objektivat në të legen Reaktor WWR-c me kapacitet 15 megavat.
Rrezatimi kryhet në 4 kanale të reaktorit, ku ngarkohen montime speciale me ftohje të jashtme.

Pamja VVR-ts

Objektivat rrezatohen në reaktor për rreth një javë, pas së cilës ato hiqen, mbahen për dy ditë për prishjen e fragmenteve më aktive të ndarjes dhe përpunohen në dhomat e nxehta NIFHI.

Vizatimi i një objektivi. Mund të shihet se këtu ka shumë pak uranium

Dhoma e nxehtë për trajtimin e solucionit 99 muaj

NIFHI prodhon gjeneratorë teknetiumi në objektin e tij GMP. Kapaciteti i tij është rreth 200 gjeneratorë në javë, secili prej të cilëve mund të prodhojë deri në 20 porcione teknetium për diagnostikim. Karikimi i gjeneratorëve, si të gjitha fazat e tjera, është punë e mundimshme në një qelizë të nxehtë.

Gjeneratorët e teknetiumit ngarkohen në kushte sterile dhe të mbrojtura nga rrezatimi.

Tregu për objektivat e rrezatuar sot është rreth 50 milionë dollarë, solucioni i molibdenit - 80 milionë, dhe gjeneratorët e teknetiumit - 150, dhe procedurat mjekësore - 2 miliardë dollarë. Një treg i tillë tashmë paguan plotësisht për krijimin e instalimeve speciale për marrjen 99 Mo, dhe zhvillimet kryesore kanë për qëllim krijimin e makinave përshpejtuese të aktivizimit ose fragmentimit, d.m.th. përshpejtuesit me një burim neutroni (si ESS) që shkaktojnë një reaksion të stimuluar të ndarjes U238 ose kapjen e neutronit në objektiv 98 Mo. Deri më tani, këto zhvillime ofrojnë molibden më të shtrenjtë se sa në reaktorët e ndërtuar tashmë, por më lirë sesa nëse reaktori do të ndërtohej posaçërisht për prodhimin e radioizotopeve mjekësore. Për më tepër, përshpejtuesit e tillë mund të instalohen drejtpërdrejt në spitale (spitalet tashmë kanë mjaft përshpejtues për terapi dhe prodhimin e izotopeve diagnostike jetëshkurtër - për shembull, 18F), ndryshe nga reaktorët.

P.S. Duke studiuar këtë temë, zbulova vetë se në Tajlandë ekziston një reaktor kërkimor i serisë së përhapur TRIGA, i cili ndër të tjera prodhon radioizotope mjekësore. Akoma më e mahnitshme është se ka qenë atje që nga viti 1972.

Emri rus

Teknetium sestamibi

Emri latin i substancës Technetium sestamibi

Technetii sestamibi ( gjini. Technetii sestamibi)

Grupi farmakologjik i substancës Technetium sestamibi

Modeli i artikullit klinik dhe farmakologjik 1

Veprim farmakologjik. Një mjet diagnostikues (radiofarmaceutik) i krijuar për të vlerësuar perfuzionin e miokardit në kushte të ndryshme patologjike.

Farmakokinetika. Pas administrimit intravenoz, largohet shpejt nga shtrati vaskular dhe pas 3-5 minutash përqendrimi i tij në gjak nuk është më shumë se 2%. Akumulimi maksimal i barit në një miokard të shëndetshëm vërehet 5 minuta pas administrimit dhe mesatarisht 2.2% të dozës së administruar. Ky nivel i kapjes së miokardit mbetet i pandryshuar për 3 orë, gjë që përcakton kohën optimale për tomografinë planare ose të vetme të emetimit të fotoneve (brenda 1-2 orëve pas administrimit të barit).Përqendrimi i barit në mushkëri është i papërfillshëm (pas 5 minutash - jo më shumë se 3-5%), dhe sekretimi i tij do të përcaktojë ndjeshëm pastrimin e barit nga miokardi. Ekskretohet përmes traktit hepatobiliar dhe zorrës së hollë (rreth 40% brenda 2 ditëve). Një sasi më e vogël (rreth 22%) ekskretohet në urinë.

Indikacionet. Tomografi planare ose e vetme fotonike për të vlerësuar furnizimin me gjak të miokardit në procese të ndryshme patologjike që çojnë në perfuzion të dëmtuar të miokardit (aterosklerozë koronare, infarkt akut të miokardit, postinfarkt dhe kardiosklerozë postmiokardiale, etj.), si dhe në IHD.

Kundërindikimet. Hipersensitiviteti, shtatzënia.

Dozimi. Në / në stomak bosh ose të paktën 4 orë pas një vakt. Gjatë ekzaminimit të pacientëve në pushim dhe në kushte të një testi stresi me një interval në studime prej rreth 24 orësh - 259-370 MBq (7-10 mKu) për çdo studim.

Efekte anesore. Reaksionet alergjike.

Udhëzime të veçanta. Mënyra e përgatitjes: në kushte aseptike, shtoni 3 ml eluat nga gjeneratori 99mTc në shishkën e reagentit. Nëse është e nevojshme, eluati hollohet paraprakisht me tretësirë 0,9% NaCl deri në aktivitetin vëllimor të kërkuar. Shishja me ilaçin vendoset në një enë plumbi dhe nxehet në një banjë me ujë të vluar për 15 minuta nga momenti i vlimit të ujit. Niveli i ujit në banjën e ujit duhet të jetë më i lartë se niveli i tretësirës së barit në shishkë. Ilaçi është gati për përdorim pas ftohjes së përmbajtjes së shishkës në temperaturën e dhomës. Përdorimi i një gjilpëre ajri është i ndaluar.

Produkti i përfunduar, i përgatitur në bazë të reagentit të përmbajtur në 1 shishkë, mund të përdoret për të studiuar 5 pacientë.

Nënat që ushqehen me gji duhet të përmbahen nga ushqyerja e fëmijës për 24 orë pas administrimit të barit.

Regjistri shtetëror i barnave. Botim zyrtar: në 2 vëllime - M .: Këshilli Mjekësor, 2009. - V.2, pjesa 1 - 568 f.; pjesa 2 - 560 f.

Shëndeti Geek

Seksione tomografike të intensitetit të rrezatimit gama të barit të etiketuar me Tc 99m.

Izomeri jetëshkurtër i teknetiumit 99m Tc është një sondë (gjurmuese), lëvizja e të cilit nëpër trup dhe akumulimi mund të kontrollohet duke përdorur tomografinë e rrezeve gama të emetuara gjatë tranzicionit izomerik të këtij nuklidi. Ka një gjysmë jetë të shkurtër (T = 6,04 orë, duke u zbërthyer në gjendjen bazë 99 Tc, gjithashtu një izotop radioaktiv, por me gjysmë jetë tashmë 214 mijë vjet), teknetiumi nuk ka izotope të qëndrueshme, është i panjohur për biokiminë tonë. , kështu që nuk përshtatet në rrugët metabolike në trup dhe ekskretohet me shpejtësi. Një tjetër veti e rëndësishme e dobishme është energjia e rrezatimit γ (140 keV) - është mjaft e madhe për të depërtuar në inde dhe mjaft e vogël për të mos shkaktuar mbiekspozim.

Skema që ilustron prodhimin e teknetiumit duke larë kolonën me izotopin mëmë, i cili është në mbrojtje nga plumbi, me një medium të posaçëm që lan teknetiumin.

Si rezultat, sot në botë 80% e procedurave diagnostikuese që përdorin radiofarmaceutikë përbëjnë 99m Tc - kjo është rreth 30 milionë procedura në vit, ndërsa Technetium është rreth 1/4 e të gjithë mjekësisë bërthamore për sa i përket parave. Diagnostifikimi gjurmues duket si një studim i dinamikës së lëvizjes në trupin e molekulave të drogës të zgjedhura posaçërisht me teknetium; Wikipedia njeh shumë substanca të tilla për diagnostikimin e llojeve të ndryshme të kancerit. Në këtë rast, medikamenti i shënjimit zakonisht grumbullohet (ose nuk grumbullohet) në organin e sëmurë (të shëndetshëm), dhe kjo është e lehtë për t'u parë me një tomografi scintilacioni me një foton.

Në fakt, ja ku është - një tomograf shkrinjtar me një foton (ndryshe nga tomografët PET që regjistrojnë dy fotone të asgjësimit të pozitronit të kalbjes beta-plus).

Megjithatë, shumë më e habitshme se vetë diagnoza, më duket, është marrja e një radiofarmaceutike. Mendoni për këtë: gjysma e jetës së teknetiumit është 6 orë - 94% e këtij izotopi prishet në 24 orë, që do të thotë se ilaçi nuk mund të blihet në një farmaci dhe është e vështirë ta transportoni atë: madje edhe ta lëvizni atë nëpër qytet. , mund të humbisni gjysmën e aktivitetit. Le të hapim zinxhirin e procedurës diagnostikuese nga fundi në fillim dhe më pas të shohim tregun global për këtë izotop.

Siç mund ta merrni me mend tashmë, përgatitjet e teknetiumit për diagnostikim merren pikërisht në spital me ndihmën e procedurave radiokimike që janë mjaft të frikshme në ashpërsinë e tyre. 99m Tc është izotopi i vetëm bijë i molibdenit radioaktiv 99 Mo, i cili ka një gjysmë jetë prej 2,75 ditësh. Molibden 99 dorëzohet në spital në formën e gjeneratorëve teknetium - kontejnerë plumbi që përmbajnë një kolonë molibdeni të precipituar.

Gjeneratorët e teknetiumit jetojnë ...

Dhe në një prerje.

Një gjenerator 20 kilogramësh zakonisht përmban nga 0,5 deri në 5 Curie (Curie është një njësi e tillë aktiviteti, një numër i caktuar kalbjesh në sekondë. Një njësi tjetër e ngjashme është Becquerel (Bq), një Ki është 3,7 * 10 10 Bq) molibden aktiv në kalbje. . Për të marrë një preparat radiokimik, përmes kolonës lahet një substancë kimike, e cila eluton (kap) teknetium. Zakonisht, për këtë, dy ampula vendosen në gjenerator: njëra me eluent, dhe e dyta me vakum, dhe në ampulën e vakumit vendoset një ekran plumbi.

Së fundi, pasi është grumbulluar një tretësirë prej 99m Tc, mbi bazën e tij përgatitet një radiofarmaceutik. Mos ngurroni të shikoni videon më poshtë: rregullat për trajtimin e barnave radioaktive sugjerojnë se nuk është shumë e dobishme injektimi i tij :) Testi mesatar diagnostik kërkon afërsisht 250 MBq (0,06 Ci) teknetium dhe rezulton në një dozë prej 50 mSv ( 5 rem) është afërsisht një dozë maksimale e lejuar vjetore për personelin e NPP.

Pyetja tjetër është se nga vijnë gjeneratorët e teknetiumit të mbushur me 99 Mo? Këtu hyjnë në lojë reaktorët bërthamorë. 99Mo është një nga fragmentet e 235U, në produktet e zbërthimit të uraniumit është afërsisht 6.3%. Çdo gigavat që funksionon përmban qindra gramë të këtij izotopi në karburantin e tij, pavarësisht se konsumi mjekësor është vetëm rreth 1 gram në vit. Megjithatë, vetëm ndalimi dhe heqja e asambleve të karburantit nga një reaktor i fuqishëm energjie kërkon aq shumë kohë (disa ditë) sa që praktikisht nuk mbetet asgjë nga molibden.

Prandaj, 99 Mo merret duke rrezatuar objektiva të vegjël (dhjetëra gram) nga 235U shumë të pasuruar në reaktorët kërkimorë (prania e izotopit 238 në objektiv jep elementë të padëshirueshëm transuranium radiotoksikë: plutonium, neptunium, americium). Pasi të hiqen nga reaktori, objektivat mbahen për 1-2 ditë për prishjen e fragmenteve edhe më aktive se molibdeni, më pas ato treten në acid nitrik ose alkali dhe 99 Mo nxirren kimikisht në një dhomë të nxehtë. Së fundi, tretësira e pastruar me molibden radioaktiv transferohet në prodhimin e gjeneratorëve të teknetiumit, ku ngarkohet në një kolonë thithjeje. Procesi i fundit zhvillohet edhe në dhomat e nxehta, por jo vetëm - në prodhimin e GMP (një sistem standardesh të prodhimit farmaceutik që siguron sterilitetin dhe cilësinë e barnave).

Në përgjithësi, efikasiteti i procesit të nxjerrjes së 99 Mo nga një objektiv uraniumi është i ulët: përveç faktit që përdoret një pjesë e vogël e uraniumit të shtrenjtë 235, vetëm disa përqind e molibdenit të prodhuar do të futet në gjeneratorët e teknetiumit - pjesa tjetër. do të shkojë me pjesën tjetër të produkteve të ndarjes në mbetje radioaktive ose në kalbje përpara përpunimit. Efikasiteti i ulët, puna me uranium të shkallës së armëve, një sasi e madhe mbetjesh radioaktive përcaktojnë koston e lartë të molibdenit - rreth 50 milion dollarë për gram në gjenerator. Kjo kursen vetëm se ky gram ju lejon të kryeni dhjetëra miliona teste.

Si rezultat, zinxhiri i prodhimit të diagnostifikimit me 99m Tc duket kështu: prodhimi i objektivave HEU -> reaktor -> qeliza të nxehta (mundësisht afër reaktorit) -> qeliza të nxehta GMP për karikimin e gjeneratorëve të teknetiumit -> dhomë në spital për duke punuar me barna radioaktive. Kërkesa aktuale është 12,000 Curies në javë dhe ka një duzinë reaktorësh në mbarë botën që rrezatojnë objektiva, por nga këta, shumica dërrmuese e molibdenit furnizohet nga reaktori kanadez NRU (4800 Curies në javë) i vendosur në lumin Chalk, Holandisht HFR (2500 Ci) nga Petten, BR-2 belge (që duhet të zëvendësojë MYRRHA) dhe OSIRIS francez; së bashku janë përgjegjës për 80% të tregut të këtij nuklidi. Aty pranë janë edhe përpunuesit e objektivave më të mëdhenj Nordion në Kanada, Mallinckrodt në Hollandë, IRU në Belgjikë.

Sidoqoftë, në vitin 2010, kjo kompani, e krijuar në vitet '80, u pushtua nga një furnizues vendas i 99 Mo - instituti i njohur RIAR, i cili ka një flotë të fuqishme reaktorësh për rrezatim. Rrezatimi kryhet në reaktorin SM të njohur për ne, përpunimi kryhet në linjën radiokimike ROMOL-99 dhe flota më e madhe në botë (në një vend) të reaktorëve kërkimorë bën të mundur prodhimin deri në 25% të nevojave të botës , i cili u përdor në fillim të viteve 2010 nga kanadezët Nordion gjatë mbylljes së reaktorit NRU për riparime dhe përmirësime. Në përgjithësi, plakja e reaktorëve kryesorë që prodhojnë radioizotop mjekësor rrit aftësinë e Rosatom dhe prodhuesve të tjerë të rinj (për shembull, reaktori i ri kërkimor OPAL në Australi) për të hyrë në treg.

ROMOL-99 i shëmtuar (pamje nga operatorët) është në gjendje të sigurojë 25% të kërkesës botërore për molibden-99

Ajo është brenda qelisë së nxehtë

Ekziston gjithashtu një prodhim me cikël të plotë në Rusi. NIFKhI me emrin L.Ya.Karpov (i vendosur në Obninsk) rrezaton objektivat në reaktorin e tij të pishinës VVR-ts me një kapacitet prej 15 megavat.
Rrezatimi kryhet në 4 kanale të reaktorit, ku ngarkohen montime speciale me ftohje të jashtme.

Pamja VVR-ts

Objektivat rrezatohen në reaktor për rreth një javë, pas së cilës ato hiqen, mbahen për dy ditë për prishjen e fragmenteve më aktive të ndarjes dhe përpunohen në dhomat e nxehta NIFHI.

Vizatimi i një objektivi. Mund të shihet se këtu ka shumë pak uranium

Dhoma e nxehtë për të punuar me zgjidhje 99Mo

Gjeneratorët e teknetiumit ngarkohen në kushte sterile dhe të mbrojtura nga rrezatimi.

Tregu për objektivat e rrezatuar sot është rreth 50 milionë dollarë, solucioni i molibdenit 80 milionë dollarë, gjeneratorët e teknetiumit 150 dollarë dhe procedurat mjekësore 2 miliardë dollarë. Një treg i tillë tashmë paguan plotësisht për krijimin e instalimeve speciale për prodhimin e 99Mo; përshpejtuesit me një burim neutron (si ESS) që shkaktojnë reaksionin e ndarjes së stimuluar të U238 ose kapjen e neutronit në objektivin 98Mo. Deri më tani, këto zhvillime ofrojnë molibden më të shtrenjtë se sa në reaktorët e ndërtuar tashmë, por më lirë sesa nëse reaktori do të ndërtohej posaçërisht për prodhimin e radioizotopeve mjekësore. Për më tepër, përshpejtuesit e tillë mund të instalohen drejtpërdrejt në spitale (spitalet tashmë kanë mjaft përshpejtues për terapi dhe prodhimin e izotopeve diagnostike jetëshkurtër - për shembull, 18F), ndryshe nga reaktorët. Shto etiketa