В начале этого года гигант ядерных технологий Framatome и сервисная компания Kinectrics по управлению жизненным циклом энергетики запустили в Онтарио совместное предприятие Isogen, чтобы использовать реакторы CANDU для производства медицинских изотопов.
Расширение функций АЭС может обеспечить компаниям дополнительный источник дохода.
Первое партнерство Isogen заключил с Bruce Power - канадским частным атомным генератором.
Компания была основана в 2001 году TC Energy, и сегодня в ее парке восемь реакторов CANDU, которые вырабатывают около 30% всей энергии Онтарио.
С июля 2019 года Framatome и Kinetrics объединили усилия для продвижения инновационного проекта, в котором будет использован масштаб и избыточная мощность энергоблока 2,4 ГВт для производства лютеция-177 (Lu-177).
Как отмечают эксперты, этот медицинский изотоп может быть использован в радионуклидной терапии для лечения онкологических заболеваний, таких как нейроэндокринные опухоли и рак предстательной железы, поскольку обладает способностью разрушать раковые клетки, оставляя здоровые клетки без изменений.
В ноябре компании также установили партнерские отношения с Isotopen Technologien München (ITM), чтобы использовать мюнхенскую (немецкую) биотехнологическую и радиофармацевтическую методологию производства безоплатного Lu-177, известную торговой маркой «EndolucinBeta».
Партнерство стало результатом успешного технико-экономического обоснования, завершенного в 2019 году, которое показало, что Framatome, Kinetrics и Bruce Power «обладают уникальными возможностями» для выполнения требований по созданию блоков доставки изотопов на реакторах Bruce Power.
По словам компании, «изучены технические, медицинские и ядерные нормативные требования, радиационная защита и утилизация отходов».
Также были проверены специфические требования совместимости с целевыми и технологическими средствами ITM
В проекте используются результаты инфраструктурных работ, проводимых на объекте, с целью продления срока эксплуатации объекта до 2064 года.
В соответствии с долгосрочным энергетическим планом, компания приступила к реализации программы стоимостью 13 миллиардов долларов США по реконструкции шести из восьми блоков объекта на восточном берегу озера Хурон недалеко от Тивертона в провинции Онтарио.
В рамках проекта по продлению срока эксплуатации, Bruce Power в январе 2020 года приступила к реализации крупного проекта по замене компонентов реактора на блоках 3-8, включая парогенераторы, трубы под давлением, каландрические трубы и питающие трубы.
Продление срока службы каждого блока (блока № 6 в 2020 году, блока № 3 в 2023 году и блока № 4 в 2025 году) «увеличит эксплуатационный ресурс примерно на 30–35 лет, а инвестиции увеличат совокупный срок эксплуатации блоков на 30 реакторных лет».
Bruce Power хорошо подходит для развития специализированной системы производства изотопов, поскольку является одним из основателей Канадского совета по ядерным изотопам (CNIC) - организации, которая стремится разработать «коллективные решения» для сохранения статуса Канады как мирового лидера по производству радиоизотопов.
В течение почти 30 лет четыре его реактора предлагали значительный источник стерилизации кобальт-60 (Со-60), изотоп, обычно получаемый от ядерных компаний, который широко используется для стерилизации медицинских устройств, таких как швы, перчатки и шприцы.
Фактически, Co-60 с низкой удельной активностью (LSA) от Bruce Power стерилизует более 40% одноразовых медицинских изделий в мире.
В марте 2019 года Bruce Power завершил первый сбор медицинского кобальта-60, который необходим для диагностики рака мозга и молочной железы.
В то же время в прошлом году Bruce Power запустил в производство медицинский препарат высокой специфической активности (HSA) Co-60, который используется во всем мире для борьбы со сложными онкологическими заболеваниями и во время проведения лучевой терапии.
В марте 2019 года компания завершила «сбор первого урожая изотопа HSA Co-60» (рис. 1), который в течение двух лет находился на 7-ом энергоблоке, и после был передан на переработку в компанию Nordion, специализирующуюся на исследованиях в области медицины.
Опираясь на это достижение, в сентябре Bruce Power заключил соглашение о сотрудничестве с компанией Nordion и медицинской технологической компанией Xcision для использования HSA Co-60 для GammaPod, стереотаксической системы радиотерапии Xcision, которая обеспечивает высокоточное неинвазивное лечение злокачественных заболеваний головного мозга и молочной железы.
Co-60 также является ключевым компонентом в методах стерилизации насекомых-вредителей.
Как объясняет Bruce Power, электростанция получает гранулы Co-59 от производителя, затем они устанавливаются в реакторе в качестве регулировочных стержней и активируются, превращаясь в Co-60.
После этого стержни подвешиваются на стену отсека вторичного топлива, примерно на 14 футов ниже поверхности, чтобы вода могла защитить работников от радиоактивности.
«Из палубы механизма реактивности, расположенной над топливным отсеком, специализированные манипуляторы топлива Bruce Power извлекают отдельные облученные стержни и помещают их в экранированную колбу для отправки на объект Nordion», - сказано в сообщении.
Система производства изотопов Isogen Lu-177 будет стремиться превращать мишени в медицинские изотопы путем облучения иттербия-176 (Yb-176), аналогично процессу, который Bruce Power использует для производства Co-60.
Исходный материал Yb-176, поставляемый ITM, запечатываются в специальные контейнеры и помещаются в систему производства изотопов на одном из реакторов Bruce Power на две недели.
Затем контейнеры Lu-177, каждый из которых генерирует достаточное количество изотопов для лечения около 200 пациентов, будут отправлены на обработку и в медицинские учреждения по всему миру.
В результате этого процесса не образуются какие-либо ядерные отходы, «поскольку все материалы либо используются для лечения пациентов, либо перерабатываются для производства большего количества изотопов».
На данный момент, по оценкам Isogen, после получения всех регуляторных и других разрешений производство изотопов может начаться в 2022 году, с целью масштабирования на основе требований к Lu-177 и другим изотопам.
Развитие мощностей по производству медицинских изотопов, по-видимому, может быть ускорено в связи с ограниченными поставками короткоживущих форм элементов.
Агентство по ядерной энергии в отчете за 2019 г., выразило обеспокоенность по поводу поставок двух короткоживущих изотопов, молибдена-99 (Мо-99) и технеция-99m, которые используются почти в 80% процедур ядерной медицины за последнее десятилетие, так как многие стареющие реакторы находятся в процессе остановки.
В октябре 2019 года Комиссия по ядерному регулированию США приняла заявку на операционную лицензию от компании Shine Medical Technologies на эксплуатацию низкоэнергетического источника нейтронов на основе ускорителя (вместо ядерного реактора) в Джейнсвилле, штат Висконсин, для производства двух третей потребностей в стране на Мо-99, а также на другие изотопы, включая Лу-177.
В ноябре2019 года Isotek Systems, TerraPower и Национальная лаборатория Ок-Риджа договорились извлечь торий-229 из унаследованного запаса урана-233 Министерства энергетики и использовать его для производства актиния-225 - чрезвычайно редкого изотопа, обладающего огромным потенциалом, который может служить основой для «революционного лечения рака».
Между тем, в феврале Westinghouse Electric подписала с Nordion письмо о намерениях разработать «инновационную технологию производства изотопов», которая позволит производить Co-60 в реакторах с водой под давлением.
В частности, Nordion в феврале 2019 года получила технологические патенты на производство Co-60 в легководных реакторах, у GE-Hitachi Nuclear Energy Americas; и также обладает интеллектуальной собственностью, позволяющей производить Co-60 в реакторах с кипящей водой.
Компания продвинула эту возможность, отметив, что жизнеспособность технологии уже была продемонстрирована в программе, в которой было успешно произведено около миллиона кюри Co-60 на двух американских реакторах.
Более поздние примеры реакторов, не входящих в CANDU, использующих производство Co-60, сосредоточены в России.
На площадке Ленинградской АЭС-2 (филиал Концерна «Росэнергоатом») РБМК с графитовым замедлителем производит Co-60 уже более 20 лет.
Недавно «Росэнергоатом» начал производство изотопов на нескольких других реакторах РБМК, в том числе на энергоблоке № 4 Курской АЭС с ноября 2018 года и на всех трех энергоблоках Смоленской АЭС с ноября 2019 года.