Trilstraal maakt medische isotopen

Kernreacties opgewekt door krachtige laserstralen lijken een nuttig alternatief voor de productie van medische isotopen in kerncentrales.

Nucleaire reacties opwekken met laserlicht. Het zou weleens de oplossing kunnen zijn voor de te dure en precaire productie van medische isotopen in slechts vijf grote hogefluxreactoren, waaronder de Nederlandse kernreactor in Petten. De daar gemaakte radioactieve deeltjes worden elke dag miljoenen malen door artsen gebruikt bij medische toepassingen, zoals de opsporing en genezing van kanker.

De nieuwe methode werd bedacht door twee Japanse natuurkundigen. Bij een specifieke frequentie blijken laserfotonen in staat om een fatale resonantie op te wekken in atoomkernen, waardoor neutronen uit de kern kunnen wegtrillen. Hetzelfde principe is te zien wanneer kristallen glazen barsten onder invloed van hoogfrequent geluid. Doordat vrijwel alle fotonen van de laser deze fatale reactie opwekken, is de efficiëntie van het proces in de meeste gevallen vrijwel 100 procent. Zo zijn de Japanners bijvoorbeeld in staat om fluor-19 met 100 procent efficiëntie en een maximale snelheid van ongeveer 1013 kernen per seconde om te zetten in fluor-18.

De voordelen laten zich raden. Je kunt de frequentie van het licht gemakkelijk aanpassen, waardoor de wetenschappers heel specifiek een bepaald soort reactie kunnen opwekken. Bovendien komt er bij de productiemethode geen schadelijk, radioactief restafval vrij.

Undercoveragent

Toch groeien de bomen met de nieuwe methode niet direct tot aan de hemel. Zo is het produceren van het juiste type laserlicht nog geen sinecure en zijn installaties waarin dat mogelijk is voorlopig nog slechts op de tekentafel te bewonderen. Bovendien zijn die installaties, zodra ze gebouwd zijn, vermoedelijk verre van goedkoop.

Het allergrootste probleem met de methode is echter dat één van de slechtste efficiënties – 9,6 procent – wordt bereikt bij het maken van molybdeen-99. En uitgerekend molybdeen is het radioctieve goud van de isotopenindustrie. Het is een soort atomaire undercoveragent, die gekoppeld aan bepaalde antistoffen ongemerkt wordt meegevoerd naar plekken in het lichaam waar zich kankercellen bevinden. Artsen kunnen die cellen dan opsporen door buiten het lichaam de uitgestoten gammastraling te meten. Ook organen en de bloedsomloop laten zich op die manier onderzoeken. Daarom vindt het goedje gretig aftrek in de medische gemeenschap. Alleen al in de Verenigde Staten wordt het isotoop dagelijks ongeveer 80.000 keer gebruikt bij een medisch onderzoek. De levering van molybdeen liep in het verleden bij problemen in één van de vijf hogefluxreactoren dan ook de grootste vertraging op.

Molybdeen is bovendien de grote melkkoe van de reactoren — de verkoop ervan zorgt ervoor dat zij de productie van minder populaire maar minstens even belangrijke isotopen kunnen financiëren. Het is daarom de vraag of een nieuwe methode zonder molybdeen genoeg geld opbrengt om de bouw van dure installaties te rechtvaardigen.

Vanuit het oogpunt van de broodnodige uitbreiding van de leveringscapaciteit, is de door de Japanners bedachte methode echter nog altijd zeer interessant. ‘Deze methode is complementair aan andere methoden’, schrijven de onderzoekers in hun artikel op de wetenschappelijke voorpublicatiesite Arxiv.org. ‘De methode is uniek in staat om verschillende specifiek gewenste isotopen te maken in aantallen die groot genoeg zijn voor wetenschappelijke toepassingen.’

Dit verhaal is eerder verschenen in NWT Magazine