Полураспад рынка 99Mo

ОБЗОР / #4-5_2022
Текст: Ингард ШУЛЬГА / Фото: Shinefusion.com, Flickr/ University of Missouri, Росатом
На фото: работа операторов в горячей камере для производства 99Mo. Отделение радионуклидных источников и препаратов ГНЦ НИИАР

Периодические неурядицы с поставкой изотопа, из которого получают главный медицинский радионуклид 99mTc, вызвали не только организационные меры поддержки глобальной рыночной конъюнктуры, но и приток инвестиций в этот сектор. Причем многие инвесторы не пошли проторенной дорогой, приведшей к эпизодическим кризисам на рынке, выбрав иные пути. Сегодня этот процесс подошел к стадии, за которой, похоже, последует технологическая перекройка всего рынка.

Большая часть объема мирового рынка изотопов приходится на радионуклиды, используемые в медицине. Среди таковых сильно преобладают применяемые в диагностике, а в их числе, в свою очередь, доминирует 99mTc; это основной изотоп, используемый в наиболее распространенных радионуклидных диагностических методах — однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) и планарной сцинтиграфии. 99mTc в промышленных масштабах до сих пор получали почти исключительно за счет распада его материнского изотопа — 99Mo. Moly, как его иногда называют на западном рынке, менее чем за трое суток теряет половину активности, а технеций — за шесть часов, поэтому их производство и потребление организуются, что называется, «с колес» — следуют непрерывно одно за другим с временной дистанцией в несколько дней. Учитывая, помимо этого, длинную цепь переделов на пути от сырья к конечному использованию 99mTc, наработку изотопа (99Mo) необходимо осуществлять непрерывно и в заданных объемах; даже краткосрочное снижение его количества вызывает эффект домино, способный опрокинуть весь рынок.

Между тем со стороны предложения этот рынок близок к олигополии (доминированию нескольких поставщиков), которая не радует не только потребителей, но иногда и поставщиков. Почти весь объем 99Mo производится в реакторах. Если не считать сравнительно небольших, локальных рынков стран, снабжаемых своими поставщиками регионального уровня (к ним относится и Россия), основная доля (свыше 90%) глобального спроса на 99Mo традиционно удовлетворяется небольшим числом исследовательских реакторных установок. Сегодня их шесть; у четырех срок эксплуатации — порядка 50−60 лет. Еще два престарелых больших реактора — наработчика молибдена (канадский NRU и французский Osiris) были несколько лет назад выведены из эксплуатации, что существенно сократило резервы рыночного предложения. В то же время пополнение рядов производящих этот изотоп реакторов, способное поддержать рынок (см. Табл. 1), вовремя не подоспело: некоторые проекты задержались на много лет (как ввод в строй во Франции реактора JHR) либо были отменены (как планы ввода в эксплуатацию новых канадских реакторов MAPLE, специально предназначавшихся для промышленной наработки изотопов). Бесперебойной работе оставшихся реакторов не способствует их почтенный возраст, и время от времени то один, то другой останавливается на внеплановый ремонт или проверку.

Картина проблем с предложением дополняется еще парой штрихов. Все глобальные наработчики 99Mo — крупные исследовательские реакторы, так что режим их работы должен приспосабливаться и к другим задачам, помимо производственных. Базовый «полуфабрикат» (99Mo) не подлежит транспортировке на дальние расстояния и перерабатывается в регионах производства, а нередко и в непосредственной близости от наработки изотопа (как в случае трех глобальных поставщиков: ANSTO, NTP и Curium). При этом в крупнейшем регионе потребления 99Mo /99mTc — США (около ½ мирового спроса) исходный изотоп до недавнего времени вообще не производился, да и сейчас объем его наработки на порядок уступает потреблению. Все это означает, что напряженная цепь поставки, в которой счет идет на часы, ко всему прочему растянута на межконтинентальные расстояния и вынуждена подстраиваться под непроизводственные нужды.

Еще одним усложняющим ситуацию фактором стал постепенный переход в нынешнем веке производства 99Mo на новое сырье: с высокообогащенного урана (ВОУ) на низкообогащенный (НОУ). Это служит целям нераспространения ядерного оружия, но увеличивает потребности в исходном сырье, приводит к кратному возрастанию объема и «ухудшению» качества требующих утилизации радиоактивных отходов производства (в частности, количество 239Pu в облученных мишенях возрастает примерно в пять раз). Соответственно, поднимается и себестоимость продукции.

Такая ситуация и периодически возникающие напряжения/сбои на мировом рынке (последние наблюдались в начале года на фоне пандемии и внепланового останова одного из шести крупнейших наработчиков 99Mo — нидерландского HFR) породили интерес отдельных государств и многих компаний к созданию альтернативных источников 99Mo или 99mTc. Среди этих инициатив есть как традиционные решения — планы освоения производства 99Mo классическим способом на существующих (например, в России) или планируемых (как в Южной Корее) реакторах, так и проекты, предполагающие переход на принципиально иные технологии.
Реакторные методы получения 99Mo
99Mo или непосредственно 99mTc можно получить разными способами: посредством ядерных реакций деления или нейтронной активации в реакторах или с помощью ускорителей — при облучении нейтронами, протонами или высокоэнергетическими фотонами мишеней на основе изотопов урана (235U или 238U) или молибдена (100Mo или 98Mo). До сих пор преобладающим методом было облучение нейтронами в исследовательских реакторах мишеней на основе 235U с получением 99Mo как одного из достаточно вероятных осколков деления. Способом деления (осколочным методом) сегодня производится свыше 95% 99Mo. Среди достоинств этого метода — высокая производительность (он дает много качественного изотопа с высокой активностью) и отлаженная, приспособленная под него цепь поставок, включающая использование компактных конструкций изотопных генераторов. К недостаткам относятся, во‑первых, большой объем радиоактивных отходов неблагоприятного состава (включая изотопы урана и трансурановых элементов), количество которых возрастает при переходе к мишеням НОУ; во‑вторых, чрезмерная концентрация производства и трудности логистики, периодически приводящие к упомянутым кризисам на рынке. Кроме того, у четырех из шести глобальных реакторов — наработчиков молибдена в течение восьми лет закончится установленный на сегодня срок эксплуатации; и даже если некоторые из них останутся на службе по достижении пенсионного возраста, пора думать о замене существенной доли источников 99Mo /99mTc.
Соотношение мощностей значимых поставщиков 99Mo, %
Второй способ коммерческой наработки 99Mo — облучение 98Mo нейтронами в реакторе, так называемая активация. Этот метод использовался и используется на ряде исследовательских (ИРТ-Т в России, реактор Университета Миссури в США и др.) и энергетических (некоторых РБМК и CANDU) реакторных установок. Данная технология стала альтернативой осколочному методу, заняла рыночную нишу снабжения 99Мо отдельных региональных и местных рынков, и в последнее десятилетие ее применение расширяется. В частности, именно по этой методике на крупнейшем в мире рынке США пять лет назад впервые с 1989 года возобновилось производство 99Mo. Важное достоинство данного способа — гораздо меньший объем радиоактивных отходов, состав которых вызывает меньше проблем, чем при осколочном методе. Главный недостаток — низкая активность 99Mo, в сотни раз уступающая получаемому классическим методом. Это приводит, среди прочего, к необходимости применения специально приспособленных, громоздких генераторных систем, требует более оперативного потребления изотопа и сужает географию поставок.

Существует также ряд альтернативных концепций реакторной наработки 99Mo, пока не воплощенных в промышленном масштабе. Они сулят большие преимущества (теоретически могут давать более чистый и качественный материал при меньшем объеме РАО), но требуют создания принципиально новых реакторов и потому, вероятно, дальше отстоят от промышленного применения, чем ряд проектов, перечисленных в Табл. 1. Наиболее популярная концепция такого рода — наработка 99Mo и ряда других изотопов в растворных реакторах. Этой технологией занимались, например, Курчатовский институт в России, Лос-­Аламосская национальная лаборатория и компания BWXT (ранее часть бизнеса B&W) в США, Curium (ранее Covidien) во Франции, NPIC в Китае.

В качестве альтернативного варианта рассматриваются и реакторы на расплаве солей; пример подобного проекта — концепт жидкосолевого реактора американской компании Flibe Energy, предусматривающий наработку 99Mo в глобальном масштабе. В отличие от большинства других, в том числе инновационных, реакторных концепций, в данном случае речь идет о производстве 99Mo по той же осколочной схеме, но на основе продуктов деления 233U — искусственного изотопа, нарабатываемого в этом реакторе из 232Th и служащего ему вторичным топливом. Среди препятствий внедрению этого метода — сложная радиохимия ториевого цикла и все еще далекая от практики технология извлечения изотопов из жидкого топлива в режиме онлайн.

Существуют и альтернативные активации 98Mo «неосколочные» концепции реакторной наработки 99Mo: этот изотоп можно получать облучением 100Mo в реакторе на быстрых нейтронах. Однако на практике такая технология не апробирована.
Таблица 1. Примеры проектов создания нового реакторного производства 99Mo традиционными методами*
Альтернативные концепции
Единственный получивший коммерческое распространение альтернативный метод — активация 98Mo — позволил расширить круг производителей 99Mo, но занял небольшую долю рынка и лишь закрепил зависимость поставок от реакторов, то есть неспециализированных, дорогостоящих и «эксклюзивных» производственных мощностей, круг которых в последние десятилетия пополнялся лишь за счет давно действующих установок, приходивших на смену выбывшим с рынка. Желание диверсифицировать поставки, устранив периодически дестабилизирующую рынок зависимость от нескольких избранных реакторов, привело, во‑первых, к появлению проектов, развивающих классические реакторные технологии получения 99Mo (см. Табл. 1), во‑вторых, — к разработке альтернативных методов и появлению планов их коммерциализации (см. Табл. 2). Ряд государств приняли программы поддержки новых поставщиков 99Mo /99mTc, поощряющие, в числе прочего, развитие альтернативных технологий. Это особенно касается США и Канады, которые начали загодя готовиться к потере ранее главного источника 99Mo на Американском континенте — реактора NRU в канадском Чок-­Ривер, дававшего около 40% мирового производства этого изотопа, но окончательно выбывшего из игры в начале 2018 года.
Таблица 2. Методы получения 99Mo и 99mTc вне реакторов
Часть приведенных в Табл. 2 схем получения изотопов имеют разные варианты воплощения. Некоторые из этих методов сходны по физическим принципам, но различаются средствами реализации; так, основной способ промышленной наработки 99Mo родствен варианту (2); промышленная активация 98Mo имеет много общего со способом (4); методы (3) и (5) также близки. Ряд способов получения изотопов применяются совместно в одном технологическом процессе, используемом в некоторых проектах; ниже будут приведены примеры. Однако все эти технологии объединяет одна ключевая особенность: использование ускорителей, а не реакторов, в качестве основного производственного оборудования, причем разные реакции получения нужного изотопа могут осуществляться сходными инструментами: к примеру, в методах (3), (5), (8), (9) целесообразно (но не обязательно) использовать циклотроны, а в случаях (1), (2), (4), (6) могут применяться линаки. Между тем промышленные ускорители (а речь во всех случаях идет об этом классе техники) в среднем на два порядка дешевле реакторов; нормы безопасности для них в целом ниже, что обеспечивает более свободное размещение; большинство перечисленных способов предполагают на порядки меньший объем и менее опасный состав РАО, чем в процессе производства 99Mo господствующим сегодня осколочным методом. Поэтому коммерциализация одного или нескольких из этих способов улучшит экологию производства (один из важнейших аргументов для многих государств) и поможет диверсифицировать рынок со стороны предложения, создав, возможно, десятки производителей 99Mo или 99mTc с большими резервами мощности вместо господствующих сегодня шести источников 99Mo глобального уровня. Следствием этого станет перегруппировка рынка: преобладающие сегодня глобальные поставщики отдадут весомую его долю производителям регионального уровня.
Следует также учесть, что ускорительные технологии более универсальны и могут покрывать спрос на большее число изотопов, в том числе в рыночных нишах, недоступных реакторам, — в силу как физико-­технических факторов, так и возможности более свободного и распределенного в пространстве размещения центров наработки короткоживущих или ультракороткоживущих изотопов на ускорителях. Следовательно, появится больше универсальных производителей изотопов, применяемых в принципиально разных рыночных нишах (сегодня, например, производство изотопов для различных типов радионуклидной диагностики почти не пересекается). Иными словами, внедрение этих технологий убивает двух и более зайцев.

Общий недостаток большинства названных методов — меньшая удельная активность наработанного изотопа, в ряде случаев на 3−4 порядка уступающая показателям материала, полученного осколочным способом (в среднем несколько тысяч Ки/г). Так, удельная активность молибдена, полученного облучением 98Mo в реакторе, обычно измеряется единицами или долями кюри на грамм. Использование обогащенного стартового изотопа и высокопоточного реактора позволяет повысить активность материала, полученного этим методом, до нескольких десятков Ки/г. Существуют и иные возможности улучшения качества изотопной продукции, получаемой альтернативными методами (см. Справку и примеры ниже).
Проблема качества 99Mo /99mTc, получаемого некоторыми альтернативными способами
Большинство методов наработки, альтернативных осколочному, проигрывают этому методу в активности получаемого целевого изотопа: активность 99Mo, произведенного традиционным, наиболее распространенным способом — делением 235U в реакторе, — на два порядка меньше теоретической активности чистого 99Mo (около 500 кКи/г) и составляет в среднем несколько тысяч кюри; активность 99Mo, полученного иными способами, может быть еще на 3−4 порядка ниже. Это связано с тем, что в большинстве диапазонов энергий сечения ядерных реакций, используемых в нетрадиционных методах получения 99Mo или 99mTc, многократно уступают сечению реакции, приводящей к образованию 99Mo в реакторе осколочным способом (около 38 барн из ~580 барн — сечения реакции деления урана тепловыми нейтронами). Однако для ряда ядерных реакций в узких диапазонах энергий частиц существуют намного бóльшие, резонансные сечения.

Так, применяя фотоядерную реакцию для получения 99Mo, целесообразно использовать так называемый гигантский дипольный резонанс, в случае молибдена выражающийся в том, что максимальные сечения для 100Mo (до ~0,17 барн) наблюдаются в диапазоне энергий гамма-­квантов (~14−17 МэВ). Для получения тормозного излучения с такими характеристиками подходят сильноточные промышленные линейные ускорители с энергией электронов на уровне 35−40 МэВ.

Похожий принцип требует реализации при наработке 99Mo облучением 98Mo в реакторе. В диапазоне энергий нейтронов 0−1 кэВ имеется несколько резонансных пиков, при которых сечения захвата для 98Мо возрастают на много порядков. Это значит, что удачная настройка потока нейтронов теплового спектра в районе мишеней позволит значительно повысить качество 99Mo, получаемого активацией даже в заурядных исследовательских реакторах с потоком нейтронов порядка 1014 н/см‑2·с‑1 и некоторых тепловых энергетических реакторах.

Названные эффекты могут быть усилены в разы за счет применения обогащенного стартового изотопа и тщательной очистки молибдена от примесей; при этом концентрация 98Mo в первоначальном материале может быть повышена по сравнению с естественной максимум в ~4 раза, а 100Mo — в ~10 раз. Проблемой является дороговизна высокоочищенного, обогащенного этими изотопами молибдена (от сотен тысяч до миллионов долларов за килограмм), требующая возвращения в оборот облученного материала после выдержки и переработки, сопряженного с дополнительными расходами и потерями от ухудшения качества вторичного материала.

Возможность использования подобных факторов рассматривается во многих НИОКР по альтернативным методам производства 99Mo/99mTc.
Перспективные проекты
Среди примеров внедрения альтернативных технологий — американская компания SHINE Technologies, осваивающая метод (2) в варианте деления низкообогащенного урана в жидкой мишени, облучаемой в составе подкритической сборки, управляемой ускорительным источником термоядерных нейтронов. C 2019 года SHINE строит на своей площадке в Джейнсвилле, штат Висконсин, завод для промышленного производства этим методом ряда наиболее востребованных диагностических и терапевтических изотопов: помимо 99Mo предполагается нарабатывать 131I, 133Xe, 90Y, 89Sr, 177Lu, 125I. Предприятие потенциальной мощностью до 8,2 кКи шестидневного 99Mo в неделю может стать крупнейшим в мире единичным источником товарного изотопа; оно объединит весь производственный цикл «под одной крышей»: создание мишенного раствора, облучение восемью установками, радиохимическое извлечение и очистка 99Mo.
Детали технологии SHINE Technologies
В основе этой технологии — дейтерий-­тритиевый генератор термоядерных нейтронов с выходом более 1013 н/с, в котором используется газовый конвертер с повышенной концентрацией трития. Получаемые нейтроны со средней энергией 14 МэВ замедляются в водном замедлителе подкритической сборки до теплового уровня и провоцируют деление 235U, включенного в состав мишени на основе уранилсульфатного раствора. При этом не возникает цепной реакции.

Первый, строящийся в Джейнсвилле, завод компании включает восемь таких установок с тремя горячими камерами. Каждая облучательная установка будет функционировать в циклическом режиме с продолжительностью цикла около недели. По завершении цикла облучения длительностью около 130 часов установка прекращает работу, а мишени направляются на переработку. Несколько установок будут функционировать с фазовым сдвигом по циклам, что обеспечит непрерывность процесса поставки готового 99Mo. Уран в составе облученного материала мишени в процессе его переработки отделяется от полезных изотопов и других продуктов деления, переводится в оксидную форму, отправляется на участок подготовки уранилсульфатного раствора и возвращается на повторное облучение.

Используя осколочный метод наработки 99Mo необычными средствами, данная технология позволяет получить продукт с удельной активностью, сопоставимой с активностью продукта, произведенного осколочным методом в реакторах, что обеспечивает совместимость со сложившейся системой централизованной поставки 99Mo в изотопных генераторах в клиники. Кроме того, таким способом производится гораздо меньше радиоактивных отходов, чем при реакторной наработке осколочным методом. В частности, конвертер служит дольше обычных твердотельных, основная часть мишени возвращается в оборот, ОЯТ и ВАО не образуются.
Минэнерго США не только оказало проекту финансовую поддержку в виде субсидий, выделенных на условиях государственно-­частного партнерства (ГЧП), покрывающих около 50% некоторых затрат, но и в рамках специальных соглашений обеспечит его ураном нужного обогащения (около 20%) и поможет с размещением радиоактивных отходов.

Предприятие в Джейнсвилле должно начать производство к 2023 году, что означает задержку около трех лет по сравнению с ранее провозглашенными сроками. Кроме того, SHINE Technologies планирует построить второй завод по той же технологии в Европе. Для него выбрана и согласована площадка в муниципалитете Вендам, Нидерланды. Предприятие находится на стадии проектирования; строительство может стартовать в следующем году и займет около трех лет. Суммарной мощности обоих заводов SHINE будет достаточно, чтобы в случае необходимости покрыть бóльшую часть мирового спроса на 99Mo. Избыточные мощности планирует и ряд других компаний; в силу особенностей рынка они не боятся его затоваривания.

Компания из США Niowave также планирует использовать подкритическую сборку, управляемую ускорителем, но иного типа; метод получения 99Mo также сильно отличается. Предполагается двухступенчатый процесс: с помощью электронного ускорителя и конвертера на основе свинцово-­висмутовой эвтектики создается жесткое тормозное излучение, провоцирующее деление 238U; полученные от этой реакции нейтроны используются для деления 235U в НОУ; в обоих процессах (преимущественно во втором) возникает 99Mo. Сечение деления 238U, провоцируемого фотонами, на три порядка меньше сечения деления 235U тепловыми нейтронами; вероятность образования 99Mo из 238U повышается благодаря двум факторам: более высокой концентрации 238U (в урановой мишени с НОУ она минимум в ~4 раза выше, чем у 235U) и высокой интенсивности тормозного излучения. Niowave, специализирующаяся на создании сверхпроводниковых («сверхпроводящих») линейных ускорителей, планирует использовать для получения 99Mo и некоторых других изотопов собственную конструкцию ускорителя тандемного типа с мощностью электронного пучка 100 кВт и энергией бета-частиц 40 МэВ. Сочетание столь высоких для ускорителей этого класса характеристик с оригинальной схемой получения нейтронного потока должно дать выход нейтронов порядка 1014 н/с, а с планируемым в перспективе более мощным линаком предполагается довести этот показатель до уровня 1015 н/с; это сопоставимо с интенсивностью нейтронов в ряде атомных реакторов и, учитывая дублированный источник получения изотопа, позволит добиться очень высокой для ускорительных методов активности 99Mo. Учитывая применяемый процесс экстрагирования 99Mo, это обеспечит совместимость с существующей на рынке системой поставки этого изотопа в компактных изотопных генераторах — важный фактор, являющийся проблемой во многих концепциях получения 99Mo ускорительными методами.

Получив разрешение Комиссии по ядерному регулированию США, Niowave продемонстрировала свою технологию в опытных масштабах и теперь планирует построить на собственной площадке в Лансинге, штат Мичиган, завод по наработке 99Mo и ряда других изотопов в дополнение к тем, которые она уже поставляет на рынок. На этом предприятии должен осуществляться полный комплекс производства — от подготовки мишеней и облучения до поставки товарного 99Mo. В основе мишеней Niowave — плотные таблетки низкообогащенного оксида урана (U3O8) в составе сборки подкритической конфигурации с водным замедлением и охлаждением. После облучения и переработки входящий в них уран возвращается в производственный процесс, что минимизирует потребности в сырье и объем РАО.

Американская компания NorthStar Medical Radioisotopes (та самая, благодаря которой в ноябре 2018 года в США впервые почти за 30 лет возобновилось производство 99Mo) пока нарабатывает этот изотоп распространенным нейтронно-­активационным методом в исследовательском реакторе MURR Университета Миссури, но в перспективе намерена получать 99Mo с помощью фотоядерной реакции — воздействия γ-излучения на 100Mo. Для этого планируется использовать электронные ускорители-­рециркуляторы Rhodotron TT300-HE бельгийской компании IBA c энергией 40 МэВ и мощностью пучка 125 кВт в импульсе; эти ускорители появились на рынке недавно (их разработка завершилась в 2018 году) и хорошо приспособлены для получения некоторых изотопов. NorthStar намерена применять мишени в виде дисков из молибдена, высокообогащенного по 100Mo, что увеличит получаемую активность по сравнению с природным сырьем на порядок. Дальнейшее повышение качества продукта достигается применением оригинальной методики компании, позволяющей извлекать высокоактивный 99mTc из низкоактивного 99Mo. На этом основана собственная генераторная система NorthStar (RadioGenix System); на ее базе развивается сеть поставки конечным потребителям сырья для производства РФП на основе 99Mo (и других изотопов), полученного пока реакторным методом, а в перспективе — ускорительным. Установки экстракции 99Mo компании в несколько раз крупнее обычных генераторов и размещаются, как правило, в радиологических аптеках или крупных медицинских центрах, получающих от NorthStar емкости с раствором, содержащим 99Mo. В 2021 году компания в несколько раз повысила активность получаемого 99Mo (что при условии расширения переработки позволяет нарастить объем производства), а недавно перешагнула символический рубеж, поставив на рынок количество 99Mo/99mTc, достаточное для 1 млн обследований (ежегодно в США осуществляется 15−18 млн подобных диагностических процедур).
NorthStar получила на свои проекты от министерства энергетики США в общей сложности около $ 100 млн, выделенных несколькими пакетами на условиях ГЧП (требующих частных инвестиций как минимум аналогичного объема). Компания завершает начатое в 2019 году строительство в Билойте, штат Висконсин, завода по производству своим методом 99Mo, включающего на первых порах два комплекса: переработки с подготовкой мишеней и облучения. Первый будет готов к эксплуатации в нынешнем году, второй — в начале будущего (пуск обоих зависит от получения ожидаемой лицензии федерального Управления по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств США). В перспективе планируется установить на площадке до восьми упомянутых ускорителей Rhodotron, с помощью которых будут производить, помимо 99Mo, еще ряд изотопов; в ближайших планах — терапевтические 67Cu и 225Ac. Сейчас на площадке производства 99Mo установлены и уже испытаны на максимальной мощности две такие машины; третья была заказана осенью 2021 года и предназначена для планируемого отдельного комплекса по наработке 225Ac.

Если большинство традиционных и альтернативных методов предполагают производство 99Mo, то способ (3) интересен тем, что дает сразу 99mTc. Подобную технологию, разработанную при финансовой поддержке федерального правительства Канады, внедряет компания ARTMS, учрежденная консорциумом организаций из провинций Британская Колумбия и Онтарио, куда входят инициатор объединения и разработчик технологии — канадский центр ускорительной техники TRIUMF, а также Университет Британской Колумбии, Агентство по борьбе с онкологическими заболеваниями Британской Колумбии, медицинский исследовательский институт Лоусона (LHSC) и создатель радиофармпрепаратов CPDC. ARTMS продвигает метод наработки 99mTc на рядовых циклотронах непосредственно в медицинских центрах; это позволяет обойтись без привычных для данного рынка изотопных генераторов.

За два стандартных шестичасовых цикла облучения ускоритель с энергией протонов 24 МэВ может произвести количество 99mTc, достаточное для осуществления 1 тыс. обследований. Получение готового к употреблению сырья для РФП занимает не больше 2−3 часов и требует менее длительных, чем при получении 99Mo осколочным методом, операций по охлаждению мишени (в течение полусуток) и химической переработке. Непосредственная близость производства и потребления изотопа также дает выигрыш во времени, компенсирующий невысокую активность произведенного материала. Внедрение этого метода в клиническую практику началось в конце 2020 года, когда были получены последние необходимые одобрения для начала его применения в канадских лечебных учреждениях, имеющих циклотроны в оперативном доступе.

Было бы неверно думать, что ставку на новую технологическую парадигму делают лишь новички рынка — стартапы или компании, желающие реализовать в данной нише свои достижения в других областях. Некоторые крупнейшие поставщики 99Mo тоже всерьез восприняли перспективу технологической перестройки рынка и хотят быть в авангарде этого процесса, а не стать его жертвой. Это показывает пример бельгийского Национального института радионуклидов (IRE) — одного из четырех глобальных поставщиков 99Mo, осуществляющего переработку мишеней, облученных в европейских реакторах. При поддержке бельгийского государства IRE начал осваивать метод (1) — облучение 100Mo высокоэнергетичными фотонами от ускорительного источника. В рамках проекта SMART предполагается использовать для этого разработанный нидерландской компанией ASML сверхпроводниковый линейный ускоритель — разновидность лазера на свободных электронах (ЛСЭ). В отличие от большинства применяемых в промышленности (и в проектах получения 99Mo) ускорительных источников фотонов, дающих γ- или рентгеновское излучение с помощью конвертеров (то есть создающих тормозное излучение в результате контакта электронов с материалом), лазеры на свободных электронах используют для этого ондуляторы — магнитные системы, заставляющие электроны в пучке резко «вилять» на небольшом прямолинейном участке, в результате чего образуется чрезвычайно яркое электромагнитное излучение, родственное синхротронному. Технология подобных ускорительных систем обеспечивает необычное сочетание высокой энергии частиц и тока пучка, а также возможность гибкой настройки его уникальных, в ряде отношений, параметров. В проекте SMART полученное таким «бесконтактным» способом γ-излучение разделяется на два пучка и направляется на молибденовую мишень с обеих сторон, дополнительно (к повышенным характеристикам пучка) увеличивая интенсивность процесса образования 99Mo. Это сулит высокое качество наработанного изотопа: по оценке IRE, удельная активность полученного материала составит до 250 Ки/г. Такие показатели, в свою очередь, позволяют рассчитывать на использование существующих на рынке конструкций генераторов технеция, то есть не потребуют переделки системы дистрибуции 99Mo.
Проект находится в завершающей стадии технико-­экономического обоснования. Параллельно происходит доработка ускорителя ASML. В случае принятия окончательного решения IRE собирается построить на своей площадке во Флёрюсе, Бельгия, комплекс для производства 99Mo этим методом. Полноценное промышленное производство на нем может стартовать к концу нынешнего десятилетия.

Выше приведены лишь отдельные примечательные примеры новых проектов в сфере поставки 99Mo. Если хотя бы некоторые из них будут реализованы, то, учитывая большие запасы производительности, которые планируют многие инвесторы, это сулит существенную перелицовку рынка доминирующего медицинского изотопа, появление на нем больших дополнительных резервов мощности, повышение надежности, уменьшение вероятности временных кризисов.

Стоит учитывать и то, что развиваемые в рамках этих проектов технологии пригодны и будут использоваться для получения и других важных радионуклидов. В частности, осколочный метод наработки 99Mo предполагает образование в качестве побочного продукта 131I и 133Xe. При господствующей сегодня схеме получения 99Mo ими нередко пренебрегают, но некоторые внедряемые проекты предусматривают их извлечение. Основанные на ускорителях технологии более универсальны и не только дают новый источник 99Mo, но и открывают поставщикам доступ к иным рыночным нишам. Это видно на примере проекта NorthStar: параллельно с созданием крупномасштабного производства 99Mo компания планирует, используя подобные технологические принципы, занять значительную долю рынка терапевтического бета-эмиттера 67Cu и стать одним из пионеров поставки изотопов для таргетной альфа-­терапии, организовав производство 225Ac. Используемые этой компанией ускорители хорошо подходят для наработки и некоторых других изотопов, таких как 64Cu и 47Sc. Иного рода проекты, в которых для получения 99Mo и 99mTc предполагается использовать ускорители тяжелых частиц (как правило, это циклотроны), могут стать новыми игроками в нишах производства других изотопов, например, ультракороткоживущих радионуклидов для позитронно-­эмиссионной томографии (ПЭТ). Но это уже совсем другая история, которую мы расскажем в следующих обзорах.
НеуMOLYмые факты
ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ #4-5_2022