US-Bericht zur Molybdän-99-Produktion mit LEU

Das Radioisotop Mo-99 ist von grosser Bedeutung für die medizinische Diagnostik. Es zerfällt mit einer Halbwertszeit von rund 66 Stunden in Technetium-99-m (Tc-99-m). Tc-99-m hat eine Halbwertszeit von 6 Stunden und wird bei 80% aller Untersuchungen mit Radionukliden verwendet. In den Anwendungsbereich fällt die Szintigraphie, die Tumormetastasen etwa in Knochen sichtbar macht.

HEU für Forschungsreaktoren kommt aus USA

Das Mo-99 kann entweder durch Neutronenaktivierung von eventuell an Mo-98 angereichertem Schwermetall Molybdän oder durch induzierte Spaltung von U-235 in einem Target aus HEU mit einem U-235-Anteil von über 90% erzeugt werden. Beide Verfahren erfolgen mit Vorteil in einem Bestrahlungsreaktor mit hohem Neutronenfluss, einem Hochflussreaktor. Solche Reaktoren werden bis anhin beispielsweise in Kanada, den Niederlanden, Belgien und Frankreich zumeist mit HEU-Targets betrieben und benötigen als Kernbrennstoff ebenfalls HEU. Das benötigte HEU exportieren die USA an diese Länder und zusätzlich nach Deutschland für den Betrieb des FRM-2 in Garching.

Umstellung der Forschungsreaktoren wäre aufwendig, aber möglich

Der nun publizierte US-Bericht «Medical Isotope Production Without Highly Enriched Uranium» weist aus, dass die Umrüstung dieser Reaktoren und der zugehörigen chemischen Abtrenneinrichtungen zur Gewinnung von Mo-99 aus LEU mit einem U-235-Gehalt von knapp 20% technisch und wirtschaftlich machbar wäre. Auch gebe es heute Hochflussreaktoren, die mit LEU-Brennstoff auskommen. Die Autoren folgern jedoch, dass die Umrüstung mehrere Jahre in Anspruch nehmen würde und weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig wäre. Die Produktionskosten würden um weniger als 10% ansteigen, sind sich die Autoren sicher.

USA: HEU-Export als Zielkonflikt

Die Studie wurde im Auftrag des Kongresses mit Blick auf einen herrschenden Zielkonflikt der USA durchgeführt: Sie wollen einerseits den Export von HEU gewährleisten, um die Isotopenproduktion für die Medizin nicht zu gefährden. Anderseits engagieren sich die USA im Rahmen der internationalen Global Threat Reduction Initiative (GTRI) und des neuen Energiegesetzes (Energy Policy Act) von 2005 international für die Verstärkung des Nonproliferationsschutzes. So haben sie bis Ende 2008 rund 1200 kg HEU amerikanischer Herkunft aus Forschungsreaktoren in 27 Ländern in die USA zurückgeholt.

Argentinien als Vorreiter bei LEU-Forschungsreaktoren

Die USA betreiben selbst keine Reaktoren zur Produktion von Mo-99. Die USA beziehen die Isotope vom kanadischen NRU in Chalk River sowie vom Hochflussreaktor HFR im niederländischen Petten. Dass die Mo-99-Produktion durchaus mit LEU machbar ist, beweist laut dem Bericht unter anderem der in Argentinien in Betrieb stehende Forschungsreaktor RA-6, der nur mit LEU-Targets und -Brennstoff arbeitet. Der RA-6 wurde vom staatlichen argentinischen Hochtechnologieunternehmen Invap SE gebaut. Auch der Forschungsreaktor Opal in Australien, in Betrieb seit November 2006, ist mit LEU-Brennstoff beladen und von der Invap SE gebaut worden.