211service.com
Jak transmutować elementy za pomocą światła laserowego
Każdego roku lekarze na całym świecie przeprowadzają dziesiątki milionów procedur związanych z medycyną nuklearną. Najpopularniejszym radioizotopem medycznym jest technet-99, który jest używany w około 30 milionach zabiegów rocznie; to 80 procent całości.
Technet-99 jest krótkotrwały, a jego okres półtrwania wynosi tylko 6 godzin. Tak więc szpitale czerpią to z rozpadu długowiecznego molibdenu-99. To z kolei musi być wykonane przez bombardowanie uranu-235 neutronami i oddzielenie mo-99 od licznych produktów rozszczepienia.
To trudna i niebezpieczna procedura, możliwa tylko w nielicznych obiektach jądrowych na świecie. To sprawia, że dostawy tych podstawowych leków są niezwykle drogie i niezwykle kruche.
Rzeczywiście, kiedy reaktor jądrowy Chalk River w Ontario w Kanadzie został zamknięty z powodu awaryjnej naprawy w 2009 roku, okazało się, że wytwarza on dużą część światowych dostaw technetu-99. Rezultatem był globalny niedobór, który trwał miesiącami. Wyraźnie potrzebni są nowi dostawcy.
Dziś Hiroyasu Ejiri z Uniwersytetu w Osace i S. Daté z Japońskiego Instytutu Badań nad Promieniowaniem Synchrotronowym twierdzą, że istnieje zupełnie nowy sposób wytwarzania medycyny nuklearnej.
Pomysł polega na stymulowaniu reakcji jądrowych za pomocą silnych wiązek laserowych. Przy określonej częstotliwości wiązki te powodują gwałtowny rezonans jądra, wywołując reakcję jądrową i skutecznie ją rozrywając. A ponieważ prawie wszystkie fotony wywołują reakcję, proces ten może być bliski 100% wydajności.
Na przykład Ejiri i Date twierdzą, że ta metoda przekształca jod-127 w medyczny izotop jodu -126 w 100 procentach. I może to robić z szybkością do 10^13 jąder na sekundę.
Ma to dużą przewagę nad obecnymi technikami. Po pierwsze, możliwe jest dostrojenie częstotliwości światła tak, aby wywoływało określone reakcje, pozwalając fizykom wybrać dokładnie to, co chcą zrobić. Po drugie, otrzymane próbki są stosunkowo czyste. I wreszcie, ta technika tworzy niewiele, jeśli w ogóle, nieprzyjemnych radioaktywnych produktów ubocznych, dzięki czemu jest bardziej przyjazna dla środowiska.
Jest oczywiście kilka zastrzeżeń: stworzenie odpowiedniego rodzaju światła laserowego jest trudne. Można to zrobić tylko poprzez odbijanie fotonów od wysokoenergetycznej wiązki elektronów krążących w akceleratorze cząstek. A wymagana intensywność takiej wiązki elektronów byłaby możliwa tylko w przypadku drogiego, wykonanego na zamówienie obiektu, którego jeszcze nie wybudowano.
I chociaż reakcje fotojądrowe są dobre do wytwarzania wszelkiego rodzaju izotopów medycznych – na przykład znaczników PET, takich jak węgiel-11, azot-13, tlen-15 itd. – nie są one tak dobre do wytwarzania technetu-99, zdecydowanie najważniejszy radioizotop. W tym przypadku liczebność wynosi mniej niż 10 procent.
Niemniej jednak Ejiri i Date twierdzą, że ich metoda dostarcza wyłącznie różnych rodzajów specyficznych/pożądanych izotopów o dużej szybkości produkcji i wysokiej gęstości dla nauk podstawowych i stosowanych.
A ponieważ podaż medycznych izotopów promieniotwórczych jest tak krucha, wydaje się prawdopodobne, że takie pomysły będą bardziej rozważane w nadchodzących latach.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1102.4451 : Spójne reakcje fotojądrowe dla transmutacji izotopów