慕尼克工業大學減少鉬-99產物 - 鍀-99m生產中的浪費

在慕尼克工業大學（TUM）的研究型中子源Heinz Maier-Leibnitz（FRM II）進行的一項研究表明，在生產鉬-99的產物鍀-99m（Tc-99m）時產生的放射性廢物可以被大大減少。

超過85%的核醫學診斷測試使用Tc-99m，僅在德國，每年就有超過300萬罐Tc-99m被使用。Tc-99m是通過用高中子通量輻照鈾板或靶子而產生的，這種通量實際上只有在研究反應堆中才有。首先，鈾-235產生鉬-99（Mo-99），它以66小時的半衰期衰變為Tc-99m。半衰期為6小時，後者轉化為鍀-99，釋放出診斷所需的伽馬輻射。

目前的政治努力也在呼籲在醫療領域用低濃鈾（LEU）取代高濃鈾（HEU）。目前正在FRM II建造的Mo-99輻照設施正在為低濃鈾的目標設計。

“然而，這導致了一個嚴重的問題：鈾小板的鈾-235濃縮度越低，輻照期間Mo-99的具體產量就越低，”FRM II的MEDAPP醫療輻照設施的儀器經理Tobias Chemnitz博士說。

為了能夠滿足世界對Tc-99m的需求，至少要對兩倍的鈾板進行輻照和處理，這取決於所使用的技術，這也導致了相應的廢物量增加。

輻照後的晶圓只含有約0.1%的Mo-99，為了使其足夠純淨地用於醫療應用，必須將其與其他材料仔細分離。目前有兩種常見的標準工藝，基於酸性和鹼性工藝。在鹼性變體中，需首先用苛性鈉處理。

然後使用複雜的化學分離過程將剩餘的產品從水溶液中分離出來。如果使用LEU而不是HEU靶材，在鉬產量相同的情況下，所產生的放射性廢物量會增加一倍，達到每年多達15,000升的水基中度放射性廢物。這些廢物仍然必須被固化，以便適合最終儲存。因此，Mo-99的生產每年在全世界產生375,000升的放射性廢物。

為了解決這個問題，慕尼克工業大學的Chemnitz和他的同事Riane Stene開發了一種不使用水性化學品的新方法來提取鉬-99。他們與瑪律堡菲力浦大學的氟化學工作組合作，開發了一個系統，使鈾鉬試驗片與三氟化氮在等離子體中反應。這些薄片的鉬含量與被輻照的目標物中存在的鉬含量相同。然後他們利用光控反應將多餘的鈾從鉬中分離出來，這兩種元素的分離與濕式化學分離一樣有效，但相比之下，不會產生任何水體廢物。

“目前全世界有六座生產Mo-99的大型輻照設施。在這些研究反應堆中，有四個已經超過40年的歷史，這可能導致不可預見的維修和關閉。因此，我們很自豪，在FRM II這裡，與法國的Jules-Horowitz反應堆一起，我們將能夠滿足歐洲未來對Mo-99的需求，”Chemnitz博士說。

TUM已經為該工藝申請了專利。即使仍然需要進一步的開發工作，慕尼克工業大學的研究人員相信，從中期來看，它將代表一種可持續的替代現有工藝的方法減少Tc-99m生產中的浪費。

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