Impianto ORNL per soddisfare la crescente domanda statunitense di radioisotopi medici

Alcune persone scherzano dicendo che non ci si può fidare degli atomi “perché costituiscono tutto”. La verità è che molti medici e malati di cancro hanno imparato a fidarsi di alcuni atomi radioattivi perché trattano efficacemente una malattia potenzialmente fatale, spesso uccidendo le cellule tumorali cancerose.

Si chiamano radioisotopi. Un radioisotopo è una forma instabile di un elemento chimico che rilascia radiazioni quando si decompone e diventa più stabile. Alcuni radioisotopi vengono utilizzati per alimentare i veicoli spaziali della NASA. Altri vengono impiegati, ad esempio, per rilevare in modo non distruttivo i difetti precoci che necessitano di riparazione per garantire il funzionamento sicuro di aerei, ponti e dighe.

Sfortunatamente per gli Stati Uniti, circa 100 radioisotopi utili non vengono prodotti in America. La maggior parte proviene dalla Russia, mentre altri vengono spediti qui dall'Australia, dall'Europa e dal Sud Africa.

L'obiettivo del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti è ridurre la dipendenza della nazione dai fornitori stranieri di isotopi, ha affermato Robert F. "Rob" Peacher, un esperto di operazioni nucleari presso Strata-G LLC e consulente part-time presso la direzione dell'Oak Ridge National Laboratory, nel suo recente discorso agli amici dell'ORNL.

La buona notizia, ha aggiunto, è che l'Ufficio scientifico del DOE sta finanziando la progettazione e la futura costruzione di un impianto di trattamento dei radioisotopi presso l'ORNL. L'RPF è progettato per contribuire a soddisfare la crescente domanda statunitense di radioisotopi ad alta priorità. Si prevede che l'RPF sarà aperto entro il 2032. Sarà il primo nuovo impianto nucleare senza reattore ad essere costruito presso l'ORNL dagli anni '60 dall'Office of Science del DOE e dal suo predecessore, la Commissione per l'energia atomica.

Mike Farrar dell'ORNL è il direttore del progetto per l'RPF. Il trattamento dei radioisotopi consiste in azioni chimiche, termiche o fisiche intraprese per separare, isolare o raffinare isotopi radioattivi o per arricchire un elemento in uno specifico radioisotopo.

Gli impianti nucleari non reattori dell'ORNL ospitano la manipolazione remota di materiali nucleari come radioisotopi e combustibili nucleari, ha affermato Peacher, che ha ideato e sviluppato il progetto per l'RPF altamente flessibile. Ha aggiunto che una valutazione ambientale sarà presentata al pubblico entro la fine dell’estate, e l’anno prossimo verranno acquistate celle calde modulari e probabilmente inizierà la preparazione del sito per la struttura.

L'High Flux Isotope Reactor, l'unico reattore operativo presso l'ORNL, è l'unico fornitore nel mondo occidentale di californio-252, un isotopo utilizzato per il disboscamento dei pozzi, la scansione industriale e l'avvio dei reattori nucleari. Il Cf-252 è stato utilizzato per trattare il cancro e per rilevare esplosivi, ma è stato successivamente sostituito dall'attinio-227 (un trattamento efficace per il cancro alla prostata) e dal nichel-63 (rilevamento di esplosivi), entrambi attualmente prodotti presso HFIR.

Irradiando l’ossido di nettunio con neutroni, dal 2015 l’HFIR ha aggiunto alle forniture statunitensi di plutonio-238 necessario per alimentare le future missioni spaziali profonde della NASA. Il Pu-238 di HFIR sta alimentando il rover Perseverance che ora esplora Marte.

Per soddisfare le crescenti richieste degli istituti di ricerca e delle agenzie governative statunitensi di radioisotopi made in America per soddisfare le esigenze mediche, industriali, di ricerca e di sicurezza nazionale, ha affermato Peacher, alla ORNL è stato assegnato un ruolo di primo piano.

La strategia, ha affermato, sarà quella di potenziare l'attuale capacità di elaborazione per sfruttare appieno la capacità dell'HFIR di irradiare ulteriore materiale target e di utilizzare le competenze e i processi disponibili dell'ORNL una volta che l'RPF sarà operativo. Il laboratorio dispone di competenze e processi in materia di radioisotopi, radiochimica, operazioni di impianti nucleari, trasporti e rifiuti radioattivi.

"L'ORNL ha controllato tutte le caselle", ha detto Peacher, aggiungendo che l'RPF fornirà capacità di elaborazione attualmente carenti per i bersagli irradiati all'HFIR. Ha osservato che i piani per sostituire il recipiente a pressione e il riflettore di neutroni al berillio nel reattore di 58 anni dell'ORNL "dovrebbero prolungare significativamente la vita dell'HFIR".

Peacher menzionò che la prima spedizione di radioisotopi di carbonio-14 prodotta all'ORNL per scopi medici fu consegnata nel 1946 al Graphite Reactor dal direttore della ricerca e futuro Nobelista Eugene Wigner al direttore dell'ospedale oncologico di St. Louis. Nei successivi cinque anni, secondo il sito web dell’ORNL, il laboratorio ha effettuato più di 20.000 spedizioni di radioisotopi a strutture mediche e di ricerca. Successivamente, il governo ha affidato la produzione di radioisotopi al settore commerciale. La sua produzione di radioisotopi diminuì con la chiusura dei reattori.