Polski reaktor, który ratuje życie. „Produkuje izotopy dla 100 tys. pacjentów tygodniowo” [WYWIAD]

Jakub Wiech: Od ilu lat działa w Polsce reaktor jądrowy?

Maciej Lipka, Kierownik Działu Analiz i Pomiarów Reaktorowych w Narodowym Centrum Badań Jądrowych: Od 1958 roku, kiedy uruchomiono reaktor EWA, radziecką jednostkę typu WWR zbudowaną w Polsce. Działał on do roku 1995. Przede wszystkim jednak mamy reaktor MARIA, który działa od roku 1974. Liczymy, że będzie pracować do lat 50. XXI wieku, o ile będzie miał odpowiednie finansowanie. Poza tym w Polsce mieliśmy również szereg zestawów krytycznych, czyli mikroskopijnych reaktorków o mocy do kilku kilowatów. Te ostatnie służyły przede wszystkim do szkolenia personelu, kalibracji detektorów oraz do testowania rozwiązań konstrukcyjnych.

To wszystko to tzw. reaktory badawcze?

Tak. Niemniej, warto tu rozróżnić jednostki badawcze od eksperymentalnych. To nie jest to samo. Jednostki badawcze są źródłami neutronów wykorzystywanych następnie do badań i produkcji leków. Muszą mieć jak najprostszą konstrukcję. Z kolei reaktory eksperymentalne to piloty rozmaitych, skomplikowanych technologii, które zmierzają finalnie do stworzenia przemysłowej konstrukcji energetycznej.

Czym się różni reaktor badawczy od reaktora energetycznego?

Przede wszystkim: budową. Reaktory badawcze mają maksymalnie prostą konstrukcję. Praktycznie wszystkie takie jednostki mają konstrukcję basenową – elementy paliwowe, w których powstają neutrony, są zanurzone w basenie, gdzie woda zapewnia chłodzenie, moderację oraz osłonę przed promieniowaniem. Reaktory badawcze mają też niższe parametry pracy od energetycznych. W reaktorze typu PWR panuje ciśnienie ok. 15 megapaskali i temperatura ok. 300 stopni Celsjusza, a w reaktorze MARIA mamy w kanałach paliwowych poniżej dwóch megapaskali i ok. 120 stopni Celsjusza, a w basenie poniżej 50 stopni. To nie są parametry zdatne do produkcji energii użytecznej. Muszą jednak być tak niskie, by zapewnić odpowiednie temperatury napromieniowania. Część eksperymentów, które wykonujemy oraz produkowanych leków, wrażliwa jest właśnie na wysokie temperatury.

Dużo jest takich reaktorów na świecie?

To zależy od przyjętych kryteriów oceniania, co jest reaktorem badawczym. Dużych jednostek, takich jak MARIA jest zaledwie kilkanaście. To obiekty, które przestano budować w latach 80., kiedy wydawało się, że ich miejsce zastąpią wkrótce nowe technologie, na przykład akceleratory. Od tego czasu zbudowano zaledwie kilka – w Australii, Chinach i Niemczech, szereg za to zamknięto. Jak się jednak okazuje, reaktory badawcze są niezastąpione.

Są potrzebne m.in. do produkcji substancji wykorzystywanych w medycynie nuklearnej. Jak wygląda ten proces?

To, co produkujemy nazywa się albo radioizotopami medycznymi albo radionuklidami medycznymi. To substancje, które emitują promieniowanie wykorzystywane w terapii lub diagnostyce. Za pomocą różnych reakcji jądrowych w rdzeniu reaktora przekształca się stabilne izotopy różnych pierwiastków w izotopy promieniotwórcze. Część radionuklidów to tzw. radionuklidy neutrononadmiarowe, które mają więcej neutronów od stabilnego przedstawiciela swojego pierwiastka i mogą być produkowane tylko w reaktorach jądrowych. Inną klasą są radionuklidy protononadmiarowe, charakteryzujące się nadmiarem protonów. Te tworzy się głównie w cyklotronach.

Jak wygląda łańcuch dostaw tych substancji do ośrodków medycznych?

To wygląda różnie. Obrazowo mówiąc, można powiedzieć, że reaktor jest fabryką tych substancji, ale one niekoniecznie są napromieniane w reaktorze w postaci, którą dostaje pacjent. Czasem tak jest, czasem nie – niekiedy da się włożyć do reaktora odpowiednią postać chemiczną, czasem można ją otrzymać dopiero po uzyskaniu substancji promieniotwórczej. Co za tym idzie, łańcuchy dostaw wyglądają bardzo różnie. Narodowe Centrum Badań Jądrowych – poza tym, że dysponuje reaktorem MARIA – ma w swojej strukturze również zakład radioizotopów POLATOM, który wytwarza finalne produkty medyczne. W idealnych warunkach do reaktora MARIA trafiają substancje właśnie z niego, zostają napromienione w naszym rdzeniu, a potem wracają do POLATOMu zlokalizowanego w sąsiednim budynku. Tam są przekształcane w stosowane w terapii postaci chemiczne, specjalnie pakowane i wysyłane do odbiorców rozsianych po całym świecie. Ale istnieją też bardziej skomplikowane, międzynarodowe łańcuchy .

I jak wygląda końcowy produkt?

Bardzo różnie. Najprostszym produktem były tzw. bomby kobaltowe, czyli kobalt-60 w postaci metalicznej, który zamykano w specjalnej aparaturze i napromieniano nowotwór w ramach tzw. teleterapii. Są też malutkie igiełki do tzw. brachyterapii, czyli do umieszczania w zmienionej chorobowo tkance, np. w języku przy leczeniu jego nowotworów. Zdarzają się również płyny podawane pacjentom doustnie albo dożylnie. Mogą być gazy do diagnostyki płuc. W zasadzie każda substancja chemiczna, która ma dobre powinowactwo z danym typem nowotworów lub z daną tkanką, może być wykorzystywana.

A ostatnio reaktor MARIA podtrzymał światową podaż jednej z takich substancji...

Tak, molibdenu-99, radioizotopu najczęściej wykorzystywanego w procedurach medycyny nuklearnej. Szacuje się, że ponad 70% wszystkich tych procedur odbywa się z jego wykorzystaniem. Już w szpitalach rozpada się on do technetu-99m, który używany jest np. w diagnostyce nowotworów kości, badaniach mózgu i diagnostyce kardiologicznej. Warto zaznaczyć, że ok. 90–95% procent światowego molibdenu-99 produkuje zaledwie 7 reaktorów na świecie. Największa z tych jednostek, holenderski reaktor HFR, uległ niegroźnej awarii i trzeba było go wyłączyć. Normalnie odpowiada on aż za ok. 25% światowego zapotrzebowania, a MARIA za ok. 10%. Zostaliśmy więc poproszeni o przejęcie części jego produkcji. W ciągu kilku dni przestawiliśmy nasz harmonogram pracy i wykonaliśmy dodatkowe napromieniania. Wiąże z przekonfigurowaniem rdzenia – tę czynność w reaktorach energetycznych wykonuje się zazwyczaj raz półtora roku, a w MARII raz w tygodniu, albo nawet częściej. Zazwyczaj jednak planujemy pracę reaktora na rok do przodu, a tutaj zmiany dokonaliśmy w ciągu zaledwie dwóch dni. Udało się i teraz produkujemy molibden-99 w większej liczbie cykli naszej pracy. Tym samym uzupełniliśmy lukę w produkcji.

I bardzo dobrze, bo nie ma możliwości składowania tych substancji, prawda?

Tak jest, nie ma. Molibden-99 rozpada się połowicznie w 66 godzin, co oznacza, że po tygodniu praktycznie zanika. Nie można go magazynować, produkcja musi odbywać się na bieżąco. Tak samo jest ze wszystkimi pozostałymi radiofarmaceutykami.

Czyli w sytuacji problemów z tymi kilkoma reaktorami pacjenci zostaliby bez materiałów do diagnostyki i terapii?

W pesymistycznym scenariuszu tak. Jednoczesna awaria w tych kilku jednostkach mogłaby być potencjalnie groźna dla pacjentów. Największy niedobór radiofarmaceutyków miał miejsce w latach 2013–2014, kiedy również miał problemy reaktor HFR, a wcześniej w 2010 roku w związku z czasowym wyłączeniem kanadyjskiego reaktora NRU. Warto w tym momencie podkreślić, że zaawansowany wiek tych jednostek może stać się w przyszłości dużym problemem, a niestety nie ma planów ich zastąpienia nowymi. Istnieje oczywiście możliwość przedłużania ich bezpiecznej pracy, wymaga to jednak zapewnienia stabilnego i długofalowego finansowania.

Czyli można powiedzieć, że technologia jądrowa ratuje życie?

Tak. Reaktor MARIA produkuje izotopy medyczne dla ok. 100 tysięcy pacjentów tygodniowo, a technicznie mógłby jeszcze więcej. A są przecież na świecie jeszcze więksi producenci.

Dziękuję za rozmowę.