Instalación ORNL para satisfacer la creciente demanda estadounidense de radioisótopos médicos

Algunas personas bromean diciendo que no se puede confiar en los átomos "porque ellos lo constituyen todo". La verdad es que muchos médicos y pacientes con cáncer han aprendido a confiar en ciertos átomos radiactivos porque tratan eficazmente una enfermedad potencialmente mortal, a menudo matando células tumorales cancerosas.

Se llaman radioisótopos. Un radioisótopo es una forma inestable de un elemento químico que libera radiación a medida que se descompone y se vuelve más estable. Algunos radioisótopos se utilizan para impulsar las naves espaciales de la NASA. Otros se emplean para detectar de forma no destructiva defectos tempranos que necesitan reparación para ayudar a garantizar la operación segura de aeronaves, puentes y presas, por ejemplo.

Desafortunadamente para los Estados Unidos, unos 100 radioisótopos útiles no se fabrican allí. La mayoría proviene de Rusia y otros se envían aquí desde Australia, Europa y Sudáfrica.

El objetivo del Departamento de Energía de Estados Unidos es reducir la dependencia del país de proveedores extranjeros de isótopos, dijo Robert F. "Rob" Peacher, experto en operaciones nucleares de Strata-G LLC y consultor a tiempo parcial de la dirección del Laboratorio Nacional de Oak Ridge. en su reciente charla con Amigos de ORNL.

La buena noticia, añadió, es que la Oficina de Ciencias del DOE está financiando el diseño y la futura construcción de una instalación de procesamiento de radioisótopos en el ORNL. El RPF está diseñado para ayudar a satisfacer la creciente demanda estadounidense de radioisótopos de alta prioridad. Está previsto que el RPF esté abierto en 2032. Será la primera nueva instalación nuclear sin reactor construida en ORNL desde la década de 1960 por la Oficina de Ciencias del DOE y su predecesora, la Comisión de Energía Atómica.

Mike Farrar de ORNL es el director de proyectos del RPF. El procesamiento de radioisótopos consiste en acciones químicas, térmicas o físicas tomadas para separar, aislar o refinar isótopos radiactivos o para enriquecer un elemento en un radioisótopo específico.

Las instalaciones nucleares sin reactor de ORNL albergan el manejo remoto de materiales nucleares como radioisótopos y combustibles nucleares, dijo Peacher, quien concibió y desarrolló el diseño del RPF altamente flexible. Añadió que se presentará al público una evaluación ambiental a finales de este verano, y el próximo año se adquirirán celdas calientes modulares y probablemente comenzará la preparación del sitio para la instalación.

El reactor de isótopos de alto flujo, el único reactor que opera en ORNL, es el único proveedor del mundo occidental de californio-252, un isótopo utilizado para el registro de pozos, el escaneo industrial y la puesta en marcha de reactores nucleares. El Cf-252 se utilizó para tratar el cáncer y detectar explosivos, pero luego fue reemplazado por actinio-227 (un tratamiento eficaz contra el cáncer de próstata) y níquel-63 (detección de explosivos), ambos fabricados actualmente en HFIR.

Al irradiar óxido de neptunio con neutrones, desde 2015 el HFIR ha aumentado los suministros estadounidenses de plutonio-238 necesarios para impulsar futuras misiones espaciales profundas de la NASA. Pu-238 de HFIR está impulsando el rover Perseverance que ahora explora Marte.

Para satisfacer las crecientes demandas de las instituciones de investigación y agencias gubernamentales estadounidenses de radioisótopos fabricados en Estados Unidos para satisfacer las necesidades médicas, industriales, de investigación y de seguridad nacional, dijo Peacher, se ha asignado al ORNL un papel de liderazgo.

La estrategia, dijo, será aumentar la capacidad de procesamiento actual para utilizar plenamente la capacidad del HFIR de irradiar material objetivo adicional y utilizar la experiencia y los procesos disponibles de ORNL una vez que el RPF esté en funcionamiento. El laboratorio cuenta con experiencia y procesos en radioisótopos, radioquímica, operaciones de instalaciones nucleares, transporte y desechos radiactivos.

"ORNL ha marcado todas las casillas", dijo Peacher, y agregó que el RPF proporcionará capacidades de procesamiento de las que actualmente carecen los objetivos irradiados en HFIR. Señaló que los planes para reemplazar el recipiente a presión y el reflector de neutrones de berilio en el reactor de 58 años de ORNL "deberían extender significativamente la vida útil del HFIR".

Peacher mencionó que el primer envío de radioisótopos de carbono-14 producido en ORNL con fines médicos fue entregado en 1946 en el Reactor de Grafito por el director de investigación y futuro premio Nobel Eugene Wigner al director del hospital oncológico de St. Louis. Durante los siguientes cinco años, el laboratorio realizó más de 20.000 envíos de radioisótopos a instalaciones médicas y de investigación, según el sitio web de ORNL. Posteriormente, el gobierno transfirió la producción de radioisótopos al sector comercial. Su producción de radioisótopos disminuyó cuando se cerraron sus reactores.

En la década de 1960, ORNL tenía 13 reactores y al menos 10 instalaciones nucleares, dijo Peacher. Ahora, dijo, el laboratorio tiene sólo un reactor, HFIR, y cinco instalaciones nucleares, incluido el Centro de Desarrollo de Ingeniería Radioquímica, que será complementado y no reemplazado por el nuevo RPF.

Además de RPF, lo que ayudará a que ORNL sea el mayor productor nacional de isótopos estables y radioisótopos en la década de 2030 será el Centro de Investigación y Producción de Isótopos Estables de EE. UU. (SIPRC), que ahora se construye en el campus del laboratorio principal con financiación del DOE. Ampliará la capacidad del país para enriquecer isótopos estables para usos médicos, industriales, de investigación y de seguridad nacional, una capacidad que Oak Ridge tuvo desde 1945 hasta 1998 utilizando los calutrones en el Complejo de Seguridad Nacional Y-12. SIPRC utilizará separaciones electromagnéticas avanzadas y equipos de centrífuga de gas, dijo Peacher, y agregó que algunos de los isótopos estables enriquecidos probablemente serán irradiados en HFIR para producir radioisótopos.

RPF procesará nueve isótopos necesarios para la misión que se producirán en HFIR, dijo. Ellos son:

"Estos nueve radioisótopos de alta prioridad requieren capacidades de procesamiento adicionales que RPF puede proporcionar para satisfacer las necesidades de flexibilidad de la misión", dijo Peacher.

El RPF, que tendrá dos plantas, tendrá una superficie de unos 52.000 pies cuadrados. En lugar de las tradicionales celdas calientes estacionarias fuertemente protegidas por paredes de concreto, las modernas instalaciones tendrán ocho bahías modulares de celdas calientes, cada una con capacidad para albergar una serie de tres a cinco celdas calientes modulares, denominadas paquetes de tres o cuatro. y paquetes de cinco. Se pueden montar in situ o fuera de ella, y son portátiles, versátiles y están bien blindados con acero o plomo por todos sus lados.

Cada uno tendrá un par de telemanipuladores para trabajo remoto en un entorno de alta radiación, una gran ventana de vidrio de plomo, una guantera adjunta, opciones altamente configurables, una puerta de acceso trasera blindada, puertos de transferencia rápida y un gran espacio interior. En el RPF se instalarán sistemas de protección contra incendios y para el traslado de un contenedor de un producto HFIR desde un camión a una celda caliente modular.

"El edificio tendrá paquetes de tres, cuatro y cinco paquetes de celdas calientes modulares en el primer piso y servicios públicos y espacios de apoyo en el segundo piso", dijo Peacher, bromeando diciendo que no le proporcionará seis al equipo del proyecto. -paquetes hasta que la instalación esté completa y en línea. El RPF contará con sala de control, vestuarios, espacio para conferencias, laboratorio de análisis para control de calidad y paredes móviles. Se espera que el FPR tenga unos 100 miembros de personal.

Peacher dijo que será un “acto de malabarismo” determinar con cuántos radioisótopos adicionales se puede trabajar al mismo tiempo (a veces utilizando productos químicos peligrosos) y cuál puede ser la producción anual en el RPF dentro de los extensos requisitos de seguridad nuclear del DOE.

Debido a que muchos de los nueve radioisótopos se usarán para medicamentos terapéuticos, la instalación tendrá ambientes de sala limpia que cumplan con las regulaciones actuales de Buenas Prácticas de Manufactura establecidas por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. para la producción de isótopos médicos para uso humano, dijo Peacher. El estricto estándar regulatorio cGMP tiene como objetivo garantizar una alta calidad farmacéutica y la ausencia de contaminación porque los consumidores esperan que los medicamentos que toman sean seguros, eficaces y confiables.