Победят ли невидимые ручонки рынка надвигающийся дефицит важнейшего медицинского радиоизотопа?

В 2009 году два из четырёх крупнейших реакторов, производящих технеций-99, были приостановлены на ремонт и профилактику. А в 2016-м один из оставшихся будет закрыт вовсе. Нам всё равно, кто виноват, но надо уже что-то делать, не так ли?

Все четыре реактора были построены полвека назад, а новых, увы, даже не предвидится. Ведь на дворе совсем не 50–60-е, и правительственные вложения в ядерные технологии лишь падают, а не растут. Ну а частный бизнес в принципе не заинтересован в подобных мощностях, в том числе, например, потому, что реакторы, производящие сегодня технеций, являются, по сути, исследовательскими и субсидируются властями, из-за чего получаемый изотоп в несколько раз дешевле, чем если бы его изготавливали частники.

Технеций-99 — это четыре пятых всех использующихся ядерной медициной радиоизотопов. Это сейчас, а что будет после 2016 года? (Фото Larry Mulvehill / SPL)

Агентство ОЭСР по ядерной энергетике (NEA/OECD) собиралось покончить с этим, запретив государствам субсидировать подобное направление. Но есть одно «но»: технеций для медицины тогда подорожает, по разным оценкам, в 7–15 раз. Как будто нарочно, в то же самое время США рассматривают полный запрет на вывоз обогащённого урана из страны, а ведь именно он используется как сырье для атомных реакторов, производящих технеций, то есть его удорожание возможно ещё и из-за нехватки сырья: в США таких реакторов просто нет.

И всё-таки, как это всегда бывает с настоящими проблемами, остановка этих двух реакторов для многих оказалась внезапной. Прежде всего для больниц, которые используют технеций-99 для детальной диагностики пациентов. Его можно прикрепить к молекуле, которая избирательно попадёт в нужный орган, и затем отследить, скажем, скорость тока крови в сердечной мышце или мозге, наличие следов рака в костях и многое другое. Острый дефицит изотопа чреват плачевными последствиями, то есть они уже налицо. В норме технеций используется для диагностики примерно семисот человек в день по всему миру. Перебои со снабжением привели к тому, что многие больницы не видели изотоп неделями, из-за чего диагностика больных откладывалась, заменялась на менее эффективные и сильнее облучающие процедуры и т. д.

Не так давно ситуация осложнилась ещё сильнее: канадский реактор, один из двух оставшихся на ходу в 2009 году, на несколько дней непредвиденно остановился из-за нужды в техобслуживании. Ну а в 2016-м его и вовсе собираются закрыть — по возрасту, и замены ему нет.

Но! Для инженера-атомщика Грега Пайфера (Greg Piefer) этот кризис — скорее возможность. Он намерен заменить реакторы в их роли монопольных поставщиков технеция на ускорители частиц. С этой идеей он носится с 2005 года, но тогда его не услышали. В 2009-м ситуация изменилась — благо на США приходится половина мирового спроса на медицинский технеций, и там нет вообще никаких реакторов по его выработке.

Стандартная альтернатива, которая давно перелагается учеными, — создание сети распределённых по всему миру циклотронов. Почему распределённых? Дело в том, что сейчас от названных выше четырёх реакторов берут не сам технеций, а молибден-99, изотоп со сроком полураспада в 66 часов. Затем его везут к месту назначения. И по дороге, по мере распада, он становится технецием-99. Последний транспортировать долго нельзя, ибо его период полураспада равен шести часам, то есть, появившись в медучреждении, он тут же должен быть использован.

Циклотроны могли бы делать технеций напрямую, обстреливая мишени из молибдена-100. Но в этом случае продукт надо сразу же транспортировать к нужной клинике, то есть далее 200 км от циклотрона такое медучреждение вряд ли может располагаться. Более того, в некоторых странах (к примеру, в Канаде) в ряде больниц уже есть циклотроны, в принципе способные к производству подобных изотопов.

А вот мощность циклотронов в американских больницах слишком мала для этого сценария, подчёркивает г-н Пайфер. И не только там: есть страны, где в медучреждениях вообще нет циклотронов, ни мощных, ни слабых. Кроме того, циклотронный технеций может быть дороже обычного: хотя сам циклотрон стоит всего несколько миллионов долларов, он не сможет выдавать дешёвую продукцию, если его загрузка в единицу времени мала. А спрогнозировать загрузку (или сделать её высокой) довольно трудно, особенно в малонаселенных регионах.

Подход, предлагаемый исследователем, несколько иной. Централизованное производство молибдена-99 надо сохранить, поскольку перевозить его из-за вдесятеро более длинной «жизни» изотопа намного удобнее. Но централизованными производителями могут быть не реакторы, а линейные ускорители, обстреливающие ионами дейтерия тритий и получающие гелий и нейтроны. Поток таких нейтронов окажется несравнимо ниже, чем от атомных реакторов, а вместо пластинок обогащённого урана бомбардировать они будут сотни литров жидких солей с растворённым в них ураном. Затем при помощи ионного обмена молибден будет извлекаться из солей и отправляться в нужную больницу. Одна такая установка, по оценкам г-на Пайфера, обеспечила бы половину потребностей США — то есть четверть мировых — в нужном изотопе и полностью компенсировала бы закрытие канадского реактора.

Более того, созданный учёным для строительства такой установки стартап SHINE Medical Technologies уже получил от Министерства энергетики США и ряда мелких инвесторов $30 млн, но ему не хватает ещё $150 млн и разрешения от регулирующих атомный сектор властей США, которые известны своей неторопливостью в обработке заявок. Между тем 2016 год, когда закроется канадский реактор, не за горами...

Что интересно, другой альтернативный подход, совсем недавно представленный NorthStar, ещё одним американским стартапом, тоже позволяет избавиться от дефицита, но нетрадиционным способом. В его схеме малые исследовательские реакторы вроде тех, что есть в иных американских университетах, используются для обстрела нейтронами молибдена-98 — сравнительно доступного изотопа. Таким образом, нужды в уране в этой цепочке нет вообще, хотя отделение нужного молибдена-99 от менее массивного собрата представляет определённые технические трудности. Компания тоже подала заявку в тот же регулирующий орган и к концу года ожидает положительного ответа. Если это случится, по словам Джеймса Харви (James Harvey), главы научного подразделения стартапа, миссурийский проект «выйдет на полную мощность к середине 2014 года».

Впрочем, и этот метод зависим от реакторов, которые рано или поздно всё равно закроются, а их новые исследовательские аналоги в США строить никто особенно не собирается. Чтобы преодолеть эту зависимость, NorthStar намерена в будущем перейти к использованию фотонов из мощного ускорителя, который будет выбивать нейтроны из молибдена-100 и делать из него всё тот же молибден-99 — «полуфабрикат» для технеция, используемого в больницах. Увы, для реализации этого варианта пока нет средств: он потребует около $150 млн, а у NorthStar есть только треть от этого.

Крупные реакторы, занимающиеся технецием, есть только в Канаде и Европе. Несмотря на громадьё планов по строительству их аналогов по всему миру, реальные возможности замены неясны, особенно с учётом будущего запрета на вывоз обогащённого урана из США. На этом фоне ускорители могут стать весьма эффективной альтернативой. (Иллюстрация NEA / OECD)

Что ж, пожелаем обеим компаниям удачи. Однако нельзя не сказать, что это пока лишь стартапы, и к в 2016 году они всё равно могут не успеть компенсировать выбывание мощностей, субсидируемых правительством.

Наконец, есть и определённые риски: стоимость несубсидируемого технеция ускорительного производства пока посчитать довольно трудно, хотя оба разработчика и заявляют о своей способности удержать цены близко к нынешним, фактически дотируемым. Именно из-за ценовой неопределённости крупные компании вроде General Electric и Babcock & Wilcox, поначалу проявившие интерес к разработке подобных схем, в прошлом году бросили свои проекты: гиганты не любят рисковать, поэтому рука рынка в этом секторе пока будет представлена лишь детскими ручонками стартапов.

И даже если проекты SHINE и NorthStar «выстрелят», нехватка финансирования вряд ли позволит им закрыть все выпадающие мощности до 2016 года. А это значит, что больницам по всему миру через пару–тройку лет придётся подождать момента, когда банки или американское государство сподобятся наконец-то прокредитовать или субсидировать любую из этих двух компаний.

Подготовлено по материалам Nature News.