Reactor
Wereldwijd zijn er zes reactoren die isotopen produceren, het essentiële ingrediënt van nucleaire medicijnen. De reactor in Petten is verantwoordelijk voor de levering van 35% van alle isotopen wereldwijd en voor maar liefst 65% in Europa. De reactor is daarmee de grootste producent en leverancier van isotopen ter wereld.
De reactor in Petten
NRG exploiteert de Hoge Flux Reactor (HFR), die eigendom is van de Europese Unie, en is wereldwijd marktleider in de levering van isotopen.
In 1961 werd de reactor in Petten opgestart. Vandaag de dag is de productie van isotopen de hoofdactiviteit. Het reactorgebouw heeft een doorsnee van 25 meter en een hoogte van 23,5 meter. Dat is ongeveer net zo hoog als een flatgebouw met acht verdiepingen! Van de 365 dagen per jaar is de reactor er ongeveer 270 productief. De overige dagen worden gebruikt voor onderhoud. De hoge beschikbaarheid is van groot belang voor de continuïteit in de levering van isotopen.
Wist je dat de reactor geen kerncentrale is? Er wordt dus geen stroom uit kernenergie geproduceerd.
Wat zijn isotopen?
Isotopen zenden straling uit die wordt gebruikt om vast te stellen of organen goed functioneren en om kankergezwellen op te sporen. Isotopen worden dan in het ziekenhuis toegediend aan patiënten alvorens zij een PET- of SPECT-scan ondergaan. Het is van groot belang dat een juiste diagnose wordt gesteld, zodat de juiste behandeling voor de patiënt bepaald kan worden.
Daarnaast worden de zogeheten therapeutische isotopen in het ziekenhuis gebruikt om kanker te behandelen, bijvoorbeeld bij bestraling of brachytherapie, waarbij de isotoop wordt ingebracht om inwendig zeer lokaal de kwade cellen aan te vallen.
Hoe worden isotopen gemaakt?
Om de productie van isotopen te begrijpen, moeten we even terug naar de natuur- en scheikundeboeken. We bestaan allemaal uit cellen die deelbaar zijn. Het DNA in deze cellen wordt gevormd door moleculen, die op hun beurt bestaan uit atomen. Atomen zijn dus ontzettend klein. Om een idee te geven hoe klein: een waterdruppel bevat ongeveer 6.000.000.000.000.000.000.000 (zes triljard) atomen.
De kern van een atoom bestaat uit neutronen en protonen. Als de kern gesplitst wordt en de neutronen en protonen afzonderlijk in aanraking komen met een grondstof wordt deze radioactief en ontstaat er een isotoop. Dit proces vindt plaats in de reactor.
Grondstoffen
De grondstoffen voor isotopen zijn vooral metalen die worden gewonnen in mijnen. Het meest gebruikt is uranium, wat voorkomt in uraniumertsen. 25% van de wereldwijde uraniumproductie vindt plaats in Canada. Daarnaast zijn ook Australië, Kazachstan, Namibië, Niger, Rusland, de Verenigde Staten en Zuid-Afrika belangrijke uraniumproducerende landen.
Isotopen maken in de Hoge Flux Reactor
De Hoge Flux Reactor heeft een vermogen van 45 miljoen Watt, dat wordt gebruikt om de neutronen en de grondstoffen met elkaar te laten botsen. Dit wordt gedaan in de kern van de reactor, welke zich bevindt in een met water gevuld bassin van ongeveer negen meter diep, met dikke betonnen wanden.
Door grondstoffen in de reactorkern onder in het waterbassin te plaatsen, worden ze blootgesteld aan de neutronen en ontstaan er isotopen. De waterlaag dient ter afscherming van de straling die vrijkomt bij het proces.
Het water in het waterbassin in de kern van de reactor kleurt blauw, doordat elektrisch geladen deeltjes heel snel door het water bewegen.
Isotopen maken in een cyclotron
Het maken van isotopen in een cylotron, ook wel deeltjesversneller genoemd, is een proces waarbij niet de neutronen, maar de protonen in combinatie met een magneetveld en een elektrisch veld versneld moeten botsen met bepaalde grondstoffen. De houdbaarheid van de meeste isotopen uit een versneller is erg kort, waardoor deze vaak dicht bij de plek staan waar de producten gebruikt worden, zoals het ziekenhuis.
Transport
Zowel isotopen uit een reactor als uit een cyclotron hebben een korte halfwaardetijd. Dat wil zeggen dat sommige binnen een paar uur al de helft van hun kracht verliezen en andere binnen een paar dagen. Daarom moeten medische isotopen heel snel en efficiënt van reactor naar patiënt gebracht worden. Dat vraagt om nauwe samenwerking tussen de reactor (producent), de fabriek (verwerker) en het ziekenhuis (gebruiker) én om een unieke infrastructuur.
Afval
Zoals bij elke industriële activiteit wordt ook door een reactor afval geproduceerd. Dit varieert van gebruikte handschoenen tot opgebruikte splijtstoffen. Het afval wordt opgedeeld in laag-, middel- en hoog actief afval en gaat vrijwel direct naar de Centrale Organisatie Voor Radioactief Afval (COVRA) van de overheid. Na verloop van tijd verliest het afval zijn radioactiviteit. In Petten wordt onderzocht hoe de levensduur van radioactief afval drastisch verkort kan worden.
Historisch afval
De Hoge Flux Reactor in Petten werd vroeger ook gebruikt voor nucleair onderzoek. Het afval uit deze periode wordt aangeduid met de term ‘historisch afval’, dat sinds de jaren zestig van de vorige eeuw ligt opgeslagen op het bedrijventerrein van NRG. Op dit moment wordt het radioactieve afval van Petten naar Borsele verhuisd. Hoe ver NRG daarmee is, kun je vinden op https://www.nrg.eu/radioactief-afval.
Opvolger van de HFR
Omdat de Hoge Flux Reactor in Petten het einde van zijn technische levensduur nadert, realiseert PALLAS de PALLAS-reactor. Door de komst van de PALLAS-reactor kan Nederland de komende 50 jaar miljoenen mensen blijven helpen.
PALLAS start in de toekomst met de activiteiten voor de productie van isotopen voor diagnose en therapie, en met (medisch) nucleair onderzoek.