จะผลิตไอโซโทปรังสีชนิดใดดี

โกมล อังกุรรัตน์
ศูนย์ไอโซโทปรังสี
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

1. บทนำ

สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ ได้ลงนามในสัญญาร่วมกับศูนย์บริการวิชาการแห่งจุฬาลงกรณมหาวิทยาลัย ในโครงการความเป็นไปได้ และจัดทำแผนธุรกิจโครงการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านเทคโนโลยีนิวเคลียร์ในส่วน ติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยและระบบผลิตไอโซโทปรังสีพร้อมอุปกรณ์ประกอบ ทั้งนี้เพื่อรองรับโครงการนี้ ศูนย์ไอโซโทปรังสีซึ่งได้ประมาณการรวบรวมรายการไอโซโทปรังสีกับค่าของนิวตรอนฟลักซ์ที่ต้องการ จากคู่มือ การผลิตไอโซโทปรังสีของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (IAEA) โดยดูความเป็นไปได้จากค่าของ นิวตรอนฟลักซ์ที่อยู่ในช่วงกลาง ๆ (medium neutron flux density) คือ ไอโซโทปรังสีที่ต้องการฟลักซ์มากกว่า 1014 n/cm2s จำนวน 17 ชนิด หลังจากนั้นก็นำมาพิจารณาถึงความเป็นไปได้และความต้องการใช้ของไอโซโทปรังสี แต่ละชนิด และคัดกรองเอาไอโซโทปรังสีที่เหมาะสมที่สุด เพื่อประกอบการพิจารณาเป็นข้อมูลวางแผนการดำเนินงาน ต่อไป

2. ไอโซโทปรังสีที่น่าสนใจ

รายการไอโซโทปรังสีที่น่าสนใจ จากคู่มือการผลิตไอโซโทปรังสีของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ (Manual for reactor produced radioisotope IAEA-TECDOC-340 ) จากนิวตรอนฟลักซ์ในช่วงกลาง ๆ ดังตารางคือไอโซโทปรังสีที่สามารถผลิตได้

 

ไอโซโทป

นิวตรอนฟลักซ์ (n/cm 2s)

1

Ir-192 (Sp.Act.> 350Ci/gm.) 10,000 Ci/year

> 2X1014

2

Co-60

> 2X1014

3

Mo-99 จาก LEU target

1.5X1014

4

Dy-165

1X1014

5

Yb-169

2X1014

6

I-125

1X1014

7

I-131

1X1014

8

P-32

1X1014

9

Re-188 จาก W-188

> 5X1014

10

Sm-153

1X1014

11

Se-75

1X1014

12

Sr-89

> 2X1014

13

Y-90

ผลิตจาก generator 90Sr/90Y

14

Re-186

> 2X1014

15

Lu-177

> 1X1014

16

Ho-166

> 1X1014

17

Gd-153

1X1014

3. ความสำคัญของไอโซโทปแต่ละชนิดจากตาราง

3.1 Ir-192 (Iridium-192, 192Ir77)

Ir-192 ผลิตในรูปของแหล่งกำเนิดรังสีแบบปิดผนึกเพื่อใช้ในกระบวนการทดสอบโดยไม่ทำลายเพื่อดูความผิดปกติ ในชั้นเนื้อโลหะ เช่น การแตกร้าว การตรวจดูความสมบูรณ์ของรอยเชื่อมโลหะ (gamma defectoscopy) กระบวนการผลิต แหล่งกำเนิดรังสีแบบปิดผนึก (sealed sources) นี้ต้องมีรูปแบบหรือการดัดแปลงให้เข้ากับชุดของ เครื่องมือกระบวนการ gamma defectoscopy ที่มีใช้อยู่อย่างหลากหลาย นอกจากนั้นยังผลิต Ir-192 ในรูปแบบ ปริมาณรังสีน้อยเพื่อใช้ในทาง การแพทย์รังสีรักษาระยะใกล้ (brachytherapy)

3.2 Co-60 (Cobalt-60, 60Co27)

การที่จะผลิตแหล่งกำเนิดรังสีแกมมา Co-60 ในปริมาณความแรงรังสีสูง ๆ เพื่อใช้ประโยชน์ในโรงงานฉายรังสี เป็นไปได้ยาก จากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย แต่จะมีความเป็นไปได้ ถ้าจะผลิตในรูปแบบของแหล่งกำเนิดรังสี แบบปิดผนึกขนาดเล็ก ๆ เพื่อใช้ประโยชน์ในรูปแบบการตรวจวัดระดับของเหลวในภาชนะบรรจุขนาดใหญ่ ๆ (level gauging) หรือทดสอบหอกลั่น ฯลฯ

3.3 Mo-99 จากสารตั้งต้น LEU (Low Enriched Uranium)

Mo-99 (Molybdinum-99, 99Mo42) เป็นผลผลิตการแบ่งแยกนิวเคลียส (fission products) ผลิต Mo-99 จาก LEU ก็หมายความว่าใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะที่มียูเรเนียม-235 น้อยกว่าร้อยละ 20 เป็นสารตั้งต้นในการผลิต การที่จะ ก่อสร้างติดตั้งระบบผลิต Mo-99 จาก LEU จะมีความสำคัญมาก ทั้งนี้ เพื่อเอามาเป็นสารไอโซโทปรังสีชนิดแม่ เพื่อมาทำเป็น ชนิดกำเนิด Tc-99m (Tc-99m generators ) สำหรับนำมาใช้ประโยชน์ทางด้านเวชศาสตร์นิวเคลียร์ ในการวินิจฉัยโรค ของระบบต่าง ๆ ของร่างกาย

แต่ระบบการผลิต Mo-99 จาก LEU นี้จะมีค่าใช้จ่ายในการลงทุนสูงและต้องการบุคลากรที่ได้รับการฝึกอบรมมาอย่างดี ในการดำเนินกระบวนการผลิต ปัจจุบันการที่จะสั่งซื้อ Mo-99 โดยตรงจากต่างประเทศจะมีความยากลำบากยิ่งขึ้น ทั้งนี้เพราะศักยภาพในการผลิตของผู้ผลิตรายใหญ่เช่น แคนาดาหรือแอฟริกาใต้ จะผลิตได้ไม่พอเพียงต่อความต้องการ ของผู้ใช้ทั้งในปัจจุบันและอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ต่อไปการขนส่งสารไอโซโทปรังสีโดยทางเครื่องบิน จะมีความเข้มงวด กวดขัน รัดกุมมากยิ่งขึ้น และราคาค่าขนส่งจะปรับเพิ่มขึ้น

กระบวนการผลิตแหล่งกำเนิด Tc-99m จาก Mo-9 9 จะยิ่งเด่นชัดมากขึ้นในทุก ๆ ปีเพื่อรองรับการใช้ Tc-99m สำหรับเวชศาสตร์นิวเคลียร์ เพื่อการวินิจฉัยโรคที่มีปริมาณความต้องการเพิ่มมากขึ้นตามการขยายชนิด ของแผนเวชศาสตร์นิวเคลียร์ของโรงพยาบาลต่าง ๆ ของรัฐบาลและเอกชน

3.4 Dy-165 (Dysprosium-165, 165Dy66)

การใช้ประโยชน์ Dy-165 ยังมีอยู่น้อย ใช้รักษาโรคข้ออักเสบจากรูมาทอยด์

3.5 Yb-169 (Ytterbium-169, 169Yb70)

การใช้ประโยชน์ของไอโซโทปรังสี Yb-169 นี้จะค่อย ๆ ถูกไอโซโทปรังสีชนิดอื่นเข้ามาแทนที่ ในเยอรมนีได้หยุด กระบวนการผลิตไอโซโทปชนิดนี้ไปนานแล้ว ประมาณ ค.ศ. 1988/1989 16 9Yb –EDTA ใช้เป็นสารเภสัชภัณฑ์รังสี เพื่อการวินิจฉัยระบบการกรองของไต

3.6 I-125 (Iodine- 125, 125I53)

ปัจจุบันความต้องการ I -125 ยังมีไม่มาก ต้องมีความต้องการ I-125 ที่มีความบริสุทธิ์ทางรังสีสูงจำนวนมาก ทั้งนี้ กระบวนการผลิต I-125 ต้องมีการจัดวางระบบผลิตต่าง ๆ ในแกนเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ดังนั้น ต้องมีการพิจารณา เปรียบเทียบต้นทุนกับความต้องการ ทั้งนี้เพราะต้องมีการลงทุนระบบผลิตเป็นจำนวนเงินที่สูง การใช้ประโยชน์ส่วนมาก ของ I-125 ใช้ในทางการแพทย์รังสีรักษาระยะใกล้ (brachytherapy)

3.7 I-131 (Iodine- 131, 131I53)

I -131 จะเป็นไอโซโทปรังสีหลักที่ปัจจุบันก็มีการผลิตอยู่เพื่อใช้ประโยชน์ทางด้านการแพทย์ ในการวินิจฉัยและรักษา โรคของระบบต่อมไทรอยด์ จะมีความต้องการใช้อยู่ในปัจจุบันและอนาคตเพิ่มมากขึ้นทุกปี ตามการขยายชนิดของ แผนกเวชศาสตร์นิวเคลียร์ของโรงพยาบาลต่าง ๆ และไอโซโทปชนิดนี้จะมีความต้องการใช้ไปอีกนาน เพื่อประโยชน์ ในการบำบัดรักษาทางเวชศาสตร์นิวแคลียร์

3.8 P-32 (Phosphorous-32, 32P15)

ความต้องการ P-32 ส่วนมากเพื่อนำมาทำสารประกอบติดฉลากของสารประกอบทางชีววิทยา ซึ่งการติดฉลากนี้ มีความอ่อนไหวมาก ขึ้นกับคุณภาพของ P-32 และความต้องการของ P-32 ก็มีจำนวนน้อย ก็ต้องคิดเปรียบเทียบ ประมาณการถึงการลงทุนระบบผลิตกับปริมาณความต้องการ ถ้าเป็นไปได้ก็อาจจะสั่งซื้อ P-32 จากแหล่งผลิต ของต่างประเทศ เช่น จาก Polatom

3.9 W -188 (Tungsten-188, 188W74)

การผลิต W-188 ก็เพื่อนำมาเป็นแหล่งกำเนิดของไอโซโทปรังสี Re-188 แต่การผลิต W-188 ต้องใช้ เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัยที่มีค่านิวตรอนฟลักซ์สูงมากกว่า 5x10 14 -10 15 n/cm 2s ซึ่งก็จะมีไม่กี่แห่งทั่วโลกที่จะ ผลิต W-188 ได้ เช่น สหรัฐอเมริกากับรัสเชียปัจจุบันก็มีงานวิจัยเพื่อที่จะผลิต W-188 จากเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย ขนาดที่มีนิวตรอนฟลักซ์ปานกลาง โดยการวิจัยหาตัวดูดซับ W-188 ที่มีศักยภาพสูง ๆ เพื่อนำมาเป็นชนิดแหล่งกำเนิด Re-188 และใช้วิธีการทำให้ Re-188 ที่ได้มีความเข้มข้นสูงขึ้น แต่ปัจจุบันมีแนวโน้มและความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญ ในสาขานี้จากเยอรมนีว่าความต้องการ Re-188 ต่อไปจะไม่โดดเด่น แต่จะมีไอโซโทปรังสี Y-90 มาทดแทน และมีความโดดเด่นมากกว่า ในการใช้ประโยชน์เพื่อการบำบัดรักษาทางเวชศาสตร์นิวเคลียร์

3.10 Sm-153 (Samarium-153, 153Sm62)

การผลิต Sm-153 เพื่อนำมาทำเป็นสารประกอบติดฉลากต่าง ๆ เพื่อใช้ประโยชน์ทางด้านการบำบัดรักษา บรรเทาอาการปวดของมะเร็งกระดูก หรือการบำบัดรักษาทางด้านเวชศาสตร์นิวเคลียร์อื่น ๆ ยังมีความต้องการใช้งาน อยู่ตลอดทั้งปัจจุบันและอนาคต

3.11 Se-75 (Selenium -75, 75Se34)

สารไอโซโทปรังสีชนิดนี้ผลิตมาในรูปของแหล่งกำเนิดรังสีแบบปิดผนึก เพื่อใช้ประโยชน์ทางด้าน gamma defectoscopy ในการตรวจสอบดูรอยเชื่อมโลหะได้อย่างดี โดยเฉพาะรอยเชื่อมต่อโลหะผิวบาง

3.12 Sr-89 (Strontium-89, 89Sr38)

คิดเปรียบเทียบแล้วยังมองไม่เห็นอนาคตของ Sr-89 ทั้งนี้เพราะค่ากัมมันตภาพจำเพาะ (specific activity) ของการนำ สารตั้งต้น Sr-8 8 ไปอาบนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูจะต่ำมาก ส่วนการที่จะแยกผลผลิตการแบ่งแยกนิวเคลียส (fission products) ของ Sr-89 ก็จะมีการเจือปนของ Sr- 90 สูง ส่วนการที่จะผลิต Sr-89 ชนิดแบบ carrier free ก็ต้องอาศัยเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูที่มีนิวตรอนฟลักซ์สูง ๆ ในทำนองเดียวกันสามารถที่จะใช้ไอโซโทปรังสีชนิดอื่น มาทดแทน Sr-89 ได้ ในการรักษาบรรเทาอาการปวดจากมะเร็งกระดูก เช่น Sm-153, Re-186 หรือ Lu-177

3.13 Y-90 (Yttrium-90, 90Y39)

Y-90 จะผลิตในรูปแบบของชนิดกำเนิดรังสี generator Sr-90/Y-90 การที่จะแยกเอา Y-90 ออกจาก Sr-90 จะมีความซับซ้อนและต้องได้ Y-90 ที่มีความบริสุทธิ์ หรือมีการเจือปนของไอโซโทปรังสีชนิดอื่น ๆ น้อยมาก ปัจจุบันโดยการสนับสนุนของทบวงการพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ ได้มีการพัฒนารูปแบบของชุดสำเร็จ สำหรับการผลิต Y-90 โดยสามารถติดต่อขอรายละเอียดโดยตรงจาก IAEA

Y-90 มีอนาคตความต้องการมากเพื่อประโยชน์ด้านการบำบัดรักษาทางเวชศาสตร์นิวเคลียร์

3.14 Re -186 (Rhenium-186, 186Re75)

Re-186 เป็นไอโซโทปรังสีที่ใช้ในการบำบัดรักษาบรรเทาอาการปวดจากมะเร็ง และมีแนวโน้มความต้องการมากขึ้น ในอนาคต

3.15 Lu-177 (Lutetium-177, 177Lu71)

Lu-177 เช่นเดียวกับ Re-186 แนวโน้มความต้องการของ Lu-177 จะมีความสำคัญมากในอนาคต

3.16 Ho-166 (Holmium-166, 166Ho67)

Ho-166 แนวโน้มจะมีความต้องการไอโซโทปรังสีชนิดนี้อย่างมีนัยสำคัญ

3.17 Gd-153 (Gadolinium-153, 153Gd64)

Gd-153 จะเป็นชนิดให้กำเนิดอนุภาครังสีบีตา (beta-emitters) แต่ยังไม่มีความแน่ใจถึงการใช้งานในอนาคต เมื่อเปรียบเทียบกับชนิดให้กำเนิดอนุภาคบีตาชนิดอื่น ๆ

4. บทสรุป

จากรายละเอียดในหัวข้อ 3 ดังกล่าว ก็พอจะสรุปได้ว่า ชนิดของไอโซโทปรังสีที่สมควรพิจารณา สำหรับการวางแผน ในอนาคตของโครงการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านเทคโนโลยีนิวเคลียร์ ในส่วนติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณูวิจัย และระบบผลิตไอโซโทปรังสีพร้อมอุปกรณ์ประกอบ มี 9 ชนิด คือ Ir-192 Mo-99 จากสารตั้งต้น LEU I-131 Sm-153 Se-175 Y-90 Re-186 Lu-177 และ Ho-166