Димитровградские ученые запускают атомные реакторы по всему миру, затачивают лезвия гамма-ножа и уже добрались до Марса. Куда еще испускают радиацию российские источники, выяснили корреспонденты Infox.ru.
Димитровградский Научно исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР) создан в СССР в начале 60-х годов прошлого века. За чуть более чем двадцать лет в его рамках созданы и пущены восемь атомных реакторов, семь из которых продолжают работать и по сей день. На базе института проводятся научные и инженерные исследования с использованием методов и технологий, уникальных не только в России, но часто и в мире.
В начале 1990-х годов сотрудники НИИАРа решили выйти на рынок радионуклидных источников и препаратов, тем более что необходимые для этого технические и интеллектуальные ресурсы у них имелись. А в конце 1990 года на базе института создано отделение радионуклидных источников и препаратов (ОРИП). Его директор -- кандидат химических наук Ростислав Кузнецов рассказал корреспондентам Infox.ru о новейших достижениях атомщиков.
Успешная апробация пусковых источников
По словам Кузнецова, одним из последних достижений отделения стало то, что в Японии с помощью димитровградских мощных источников нейтронов на основе калифорния-252 (Cf252), так называемых пусковых источников, запустили два новых атомных реактора.
[v1] «Дело в том, что для запуска цепной реакции при старте некоторых реакторов требуется первичный пучок нейтронов. Не важно, новый это реактор или после ремонта, реакторная установка на подводной лодке или атомоходе, -- пояснила корреспонденту Infox.ru сотрудник ОРИП -- кандидат химических наук Елена Калевич. -- Мы делаем такие источники, причем не только для себя, но и на экспорт».
До недавнего времени монополистами в этой области были американские производители, в частности из Окриджской национальной лаборатории в штате Теннесси (Oak Ridge National Laboratory). Российские ученые доказали, что вполне могут конкурировать с западными коллегами. «Это особенно важно с учетом ренессанса ядерной энергетики во всем мире, когда планируется строительство достаточно большого количества новых энергоблоков», -- отмечает Ростислав Кузнецов.
Космический кюрий
Если в области пусковых источников российские ученые скорее догоняют западных, то в некоторых других областях значительно опережают. Благодаря фундаментальным исследованиям, выполненным в институте еще в прошлом веке, в 70-х, 80-х и 90-х годах, инженерам НИИАРа удалось разработать технологию изготовления α-источников на основе сплавов трансплутониевых элементов, в частности кюрия-244 (Cm244). Эта технология позволила изготовить источники, которые сохраняют свои характеристики в течение длительного времени в крайне экстремальных условиях -- при высоком вакууме и сверхнизких температурах.
«Вы спросите, зачем это надо? -- задает вопрос Кузнецов и сам же на него отвечает: -- А чтобы в космос летать. Наши источники летали на Марс, к примеру. Причем несколько раз. Первый -- еще в 1988 году в рамках советской программы «Фобос».
Программа «Фобос», к сожалению, оказалась не совсем удачной. После этой попытки российские источники α-излучения попали на Марс уже на борту американских марсоходов. Сначала это оказался проект Pathfinder. Затем -- Spirit и Opportunity. Причем в рамках миссии Pathfinder единственную полезную информацию удалось получить именно с помощью спектрометра с источником α-излучения, изготовленным в НИИАРе.
Близнецы Spirit и Opportunity уже более пяти лет исследуют Марс. А в 2004 году аналогичный источник отправился уже не на Марс, а к далекой комете Чурюмова--Герасименко на борту аппарата ESA Rosetta.
Потенциальные конкуренты не выдержали научно-технического соревнования. Российские инженеры оказались единственными, кто смог изготовить α-источники с нужными характеристиками и, главное, стабильные во времени. Ведь они должны сохранять работоспособность как на Земле, в ожидании старта, в течение нескольких месяцев, так и потом, во время месяцев полета до Марса или даже нескольких лет, как в случае с Rosetta. После этого они длительное время обязаны работать уже непосредственно в пункте назначения.
Промышленность и медицина
Но и пусковые источники, и космические -- это единичные и редкие заказы. Как и, например, изотоп фосфор-33 (P33), который в НИИАРе изготавливали в больших количествах совсем недавно, пока длилась программа «Геном человека». Программа завершена, и заказы на фосфорный препарат практически прекратились.
Но многие источники требуются постоянно для промышленности и медицины. Промышленности они нужны, в частности, для дефектоскопии и нейтронного каротажа нефтяных скважин. В медицине это в основном лечение онкологических заболеваний. НИИАР выпускает источники практически всех видов излучения -- и нейтронов, и γ-излучения, и α-излучения.
В помощь кардиологам
Для некоторых специальных задач ОРИП производит и источники β-излучения. «Наша уникальная разработка -- источник β-излучения на основе церия-144 (Ce144). Он, наверное, на сегодняшний день достоин внесения в Книгу рекордов Гиннесса как самый маленький источник с такой высокой активностью -- около 50 милликюри».
[v2] Его можно использовать для облучения коронарных сосудов при их стентировании. При эндоваскулярном, то есть внутрисосудистом, стентировании существует высокий риск рестеноза -- повторного сужения просвета артерии. Оно развивается у 20-30% больных в течение шести месяцев после баллонной ангиопластики, стентирования, атероэктомии. Одной из потенциальных возможностей снижения доли неудач эндоваскулярного стентирования, связанных с рестенозом, стало местное радиоактивное облучение зоны имплантации, получившее название брахитерапия.
В отличие от γ-излучения β-излучение характеризуется неглубоким уровнем проникновения в ткани, что хорошо для защиты окружающих проблемную зону тканей. Однако именно из-за низкой проникающей способности для данного вида облучения необходимы небольшие высокоактивные источники.
В России стентирование пока не получило широкого распространения, в то время как, например, в США таких операций проводится несколько сотен тысяч в год. Ведь это гораздо менее инвазивная и более щадящая операция, чем традиционное аортокоронарное шунтирование.
Российские источники в Китае
В НИИАРе производят и медицинские источники γ-излучения. Например, уже ставшие традиционными источники на основе кобальта-60 (Co60). Также делают димитровградцы уникальные источники на основе иридия-192 (Ir192), энергия которого ниже, а потому он меньше поражает здоровые ткани, окружающие опухоли. Именно иридиевые источники используются в установке, называемой гамма-нож.
[v3] Калифорний, наиболее значимый изотоп в производстве НИИАРа, также используется в медицине. На его основе изготавливаются нейтронные источники, с помощью которых лечат в основном полостные и устойчивые к лучевой терапии опухоли. А таких от 15 до 40% всех злокачественных новообразований. Лечить их обычными радиологическими методами не удается.
К сожалению, сами медицинские установки -- и гамма-нож, и специальные защищенные аппараты для ввода пациенту нейтронных источников -- в России сейчас не производятся, хотя многие принципы работы этих приборов, да и первые действующие установки разработаны еще в СССР. Сейчас нииаровские иридиевые и калифорниевые медицинские источники поставляются в основном в Китай.
Источник будущего
Уникальных источников излучения, радиоактивных препаратов и технологий их получения разработано очень много. В частности, сотрудники НИИАРа научились получать изотоп стронция -- Sr89 намного более дешевым методом, чем их коллеги на Западе. Этот препарат также используется при лечении онкологических больных. В основном для устранения болевого синдрома при костных метастазах -- злокачественных опухолях, имеющих тенденцию к метастазированию в скелет. Костные метастазы не снимаются сильными наркотическими обезболивающими препаратами. А вот инъекции радиоактивного стронция могут подарить больному годы жизни без боли.
Правда, сейчас отделение больше занимается совершенствованием уже готовых наработок. Как говорит директор, продажа радионуклидных источников и препаратов приносит институту неплохой валовый доход, но затраты на обслуживание атомных реакторов не окупает. А так как на фундаментальные исследования средств организация больше не получает, то, по собственному выражению Ростислава Кузнецова, они ведутся «в тлеющем режиме».
