Je leest:

De kernreactor buitenspel zetten

De kernreactor buitenspel zetten

Consortium met ASML wil medische isotopen met versneller maken

Radioactieve medische isotopen worden veel gebruikt om bijvoorbeeld uitzaaiingen van tumoren te vinden. De kernreactor in Petten is een van de belangrijkste producenten in de wereld. Maar het produceren van de belangrijkste radioactieve stof voor medisch gebruik kan ook zonder kernreactor. Een voornamelijk Nederlandse consortium onder leiding van chipmachineproducent ASML probeert dit nu te doen.

Nederland is een exportland, dat weet bijna iedereen. Maar dat er naast tonnen kaas, tomaten en bloemen óók flink wat radioactieve stoffen de grens overgaan is minder bekend. In ons land wordt zo’n dertig procent van de wereldvraag naar medische Isotoop gemaakt. Deze radioactieve stoffen vormen al tientallen jaren een cruciale rol in de medische wereld, voor onder andere het vinden van uitzaaiingen van tumoren. Jaarlijks zijn er naar schatting zestig miljoen behandelingen. De stoffen komen vooral uit kernreactors zoals in Petten, die de afgelopen jaren onder vuur lag vanwege vermeende veiligheidsproblemen.

332722429 3df42e1993 o
Het duingebied bij het Noord-Hollandse Petten, met op de achtergrond de kernreactor van NRG. Het bedrijf is marktleider in de productie van de medische isotoop molybdeen-99.

Volgens NRG, de eigenaar van de reactor, is er van veiligheidsproblemen geen sprake, wijzend op een recent rapport van het Internationaal Atoomenergieagentschap. Toch word er gezocht naar een alternatieve methode voor het maken van de isotopen. Niet zo gek: veel mensen zijn liever af van kernreactoren, ook al voldoen ze aan alle veiligheidseisen. Opmerkelijk is het dat een mogelijke oplossing nu uit de wereld van chipmachine-makers komt.

NEMO Kennislink spreekt Patrick de Jager, director new business bij chipmachineproducent ASML. Hij zag ruim twee jaar geleden een aflevering van het televisieprogramma Brandpunt Reporter over een Canadees laboratorium dat met een deeltjesversneller isotopen maakt, zonder kernreactor dus. Dat werkt, maar levert vooralsnog niet zoveel materiaal op, hoogstens genoeg voor enkele ziekenhuizen. Met een veel sterkere versneller maak je ook veel grotere hoeveelheden isotopen, dacht De Jager. In zijn achterhoofd zat het type versneller waarmee ASML destijds experimenteerde om hun chipmachines te verbeteren.

De Jager verzamelde binnen en buiten ASML mensen om zich heen waarmee hij aan het rekenen en tekenen sloeg. In ruim twee jaar tijd groeide het idee uit tot een samenwerking van (voornamelijk) Nederlandse bedrijven. Zij doen momenteel een haalbaarheidsstudie. In oktober werd het project bovendien uitgeroepen tot Nationaal Icoon: de Nederlandse overheid gaat helpen met het realiseren van het idee, onder andere met het vinden van financiers. Maken we onze medische isotopen in de toekomst op een heel andere manier?

8028283618 0928ab7e01 o
Close-up van geïntegreerde circuits op een plaat van silicium.

Ultraviolet licht

Zoals gezegd, het is niet geheel toevallig dat het idee om medische isotopen te maken, opduikt bij een chipfabrikant. Dat zit zo. Al tientallen jaren proppen chipfabrikanten steeds kleinere verbindingen op hun chips. Meer schakelingen betekent doorgaans dat een chip ook sneller is. Inmiddels zijn de verbindingen zó klein geworden dat het licht waarmee zogenoemde lithografiemachines de blauwdruk voor een chip op lichtgevoelig materiaal projecteren, zelf ook ‘kleiner’ moet worden. De golflengte van het ultraviolette licht is simpelweg te groot om details nog scherp te kunnen projecteren.

“We belanden zo in het extreme ultraviolette licht”, zegt De Jager. Hij heeft het over licht met een golflengte van 13,5 Nanometer , in tegenstelling tot het vaak gebruikte ultraviolette licht van 193 nanometer. “Er zijn mooie bronnen die dit extreem ultraviolet licht produceren. Maar we kijken ook naar alternatieven. Dat is onder andere een zogenoemde vrije elektronenlaser. Die versnelt met een versneller elektronen tot bijna de lichtsnelheid en stuurt ze dan een magneetveld in. Daarbij ontstaat een intense lichtbundel, waarvan de golflengte zeer nauwkeurig te regelen is.”

Het is niet zozeer dit licht dat nu interessant is voor de productie van isotopen, maar wél die intense elektronenbundel, de basis van de laser. “Als je zo’n elektronenbundel op een doelwit van molybdeen (een metaal dat in mijnen wordt gewonnen – red.) richt, dan kan zo’n snel elektron uiteindelijk een neutron uit een molybdeenkern knikkeren. Je houdt dan het radioactieve molybdeen-99 over”, zegt De Jager. “De isotoop die momenteel in de kernreactor in Petten wordt gemaakt.”

Picture1
Met deze 52 meter lange opstelling zouden medische isotopen gemaakt kunnen worden zónder kernreactor. Het bestaat uit een elektronenbron (links, in groen), die elektronen door een aantal versnellers stuurt (de vijf cilindervormige objecten). Deze versnellen de elektronen en geven ze de juiste energie. Uiteindelijk wordt de bundel met snelbewegende elektronen gesplitst (rechts) en van twee kanten op een blokje molybdeen afgevuurd. De elektronen vormen een deel van het molybdeen-100 om tot het radioactieve molybdeen-99. Na een bestraling van een week wordt het blokje naar een speciale kamer getransporteerd (rechts) waar een persoon het molybdeen-99 oogst en klaarmaakt voor transport naar de ziekenhuizen.
ASML LightHouse

Eerst molybdeen, dan technetium

Voor het zichtbaar maken van bijvoorbeeld uitzaaiingen van tumoren wordt de radioactieve stof technetium-99m gebruikt. Met een zeer kleine halfwaardetijd van zes uur wordt de patiënt, die de stof inneemt, maar korte tijd blootgesteld aan de straling.

“Dat is fijn voor de patiënt, maar een drama voor de logistiek”, zegt De Jager. “Een voorraadje technetium is al snel niet meer bruikbaar. Vergelijk het met een pak melk dat maar zes uur houdbaar is, dan blijf je heen en weer fietsen naar de winkel.” Daarom werkt de medische wereld met de ‘moederisotoop’ molybdeen-99, dat met een halfwaardetijd van 66 uur vervalt naar het gewilde technetium. In een ziekenhuis is er daarom iedere ochtend een verpleegster die het technetium kan oogsten uit een voorraad molybdeen.

Massaproductie

Dát het maken van technetium-99m met een versneller werkt is allang bewezen. De grootste uitdaging voor het consortium is nu om deze methode te ontwikkelen voor de productie van relatief grote hoeveelheden medische isotopen. Vergelijkbare hoeveelheden als die de Pettense reactor produceert.

De Jager legt uit dat er al snel een ‘thermisch probleem’ ontstaat, met andere woorden: zodra je een elektronenbundel van enkele megawatts aan energie op een blok molybdeen richt dan smelt het materiaal simpelweg. “We hebben mensen van ASML erbij gehaald, die normaal gesproken problemen rondom hitte-ontwikkeling in chipmachines oplossen”, zegt De Jager. “Er is nu een oplossing, door het molybdeen veel oppervlak te geven kan het sterk gekoeld worden.”

Nieuwe kansen

Het is nu ongeveer 2,5 jaar nadat de uitzending van Brandpunt Reporter De Jager op het idee bracht, en het project komt op stoom. Hij zegt dat er een hoop verschillende partijen aan boord zijn, zoals NRG (beheerder van de reactor in Petten), Urenco (producent van verrijkt uranium) en universiteiten. “Dat zijn vooral Nederlandse partijen, de kennis is hier al aanwezig”, zegt De Jager. “Ik voel me een beetje de formateur van het consortium.”

ASML levert zo nodig de technologie en personen, maar stapt uiteindelijk niet zelf in de wereld van de medische isotopen. Dat staat te ver af van wat het bedrijf nu doet: het ontwikkelen van chipmachines.

En NRG? Staan zij straks buitenspel met hun kernreactor in Petten? De Jager laat weten dat ze geïnteresseerd zijn in de ontwikkeling en exploitatie van de nieuwe installatie. “In het ontwerp is die 52 meter lang, samen met alle faciliteiten (en parkeerplekken) hebben we ongeveer een voetbalveld nodig”, zegt hij. “De ruimte hebben ze bij NRG. Bovendien is het een logische keuze, want daar is alle kennis en infrastructuur voor het werken met radioactieve stoffen aanwezig.”

Volgens Cora Blankendaal, communicatie-adviseur van het NRG, blijft de reactor nodig voor de productie van medische isotopen waarvoor deze methode niet werkt. “In de reactor in Petten worden ook veel isotopen gemaakt waarmee kanker wordt behandeld, zoals leverkanker, prostaatkanker en alvleesklierkanker”, zegt ze. “Deze zogenoemde therapeutische isotopen van bijvoorbeeld iridium, holmium en lutetium kunnen alleen via de reactor-route worden geproduceerd.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 december 2016

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE