USA: Fabrik zur Molybdän-99-Produktion für die Krebsdiagnostik fertiggestellt

Am 28. November 2022 gab die National Nuclear Security Administration (NNSA) bekannt, dass «NorthStar Medical Radioisotopes den Bau und die Installation der Ausrüstung für eine neue Mo-99-Produktionsanlage abgeschlossen» habe. Als Partner habe die NNSA sowohl technische als auch finanzielle Unterstützung geleistet. Nach der Genehmigung durch die Aufsichtsbehörden werde die neue Anlage, die in Beloit (Bundesstaat Wisconsin) steht, die inländische Produktionskapazität für Mo-99 erheblich steigern.

Mo-99 ist das Ausgangsmaterial für das in der medizinischen Diagnostik am häufigsten eingesetzte Radionuklid, das metastabile Technetium-99m (Tc-99m). Damit lassen sich verschiedene Krebsarten oder auch Erkrankungen der Nebenschilddrüsen und des Herzens aufspüren. Gemäss NNSA wird Mo-99 in den USA täglich über 40’000-mal in der medizinischen Diagnostik eingesetzt. Da es keine inländische Produktion gegeben habe, hätten sich die USA jahrzehntelang auf Importe verlassen müssen.

«NorthStar ist derzeit in der Lage, genügend Mo-99 zu produzieren, um etwa 20% des Bedarfs der USA zu decken», so die NNSA. Bereits 2018 habe NorthStar Mo-99 hergestellt, ohne dabei hoch angereichertes Uran (highly enriched uranium, HEU, dessen Uran-235-Anteil mehr als 20% beträgt) zu verwenden. Dazu habe man Mo-98-Targets im Forschungsreaktor der Universität Missouri bestrahlt und anschliessend verarbeitet. Durch den hohen Neutronenfluss im Reaktor wird dabei Mo-99 durch Neutronenaktivierung aus Targets erzeugt, die im Reaktor platziert werden und Mo-98 enthalten.

Mo-99-Herstellung mit Zyklotron und ohne HEU
«NorthStar geht davon aus, dass die Inbetriebnahme und die Zulassungsanträge vor Ende 2023 abgeschlossen sein werden», verkündete die NNSA hinsichtlich der neuen Produktionsanlage in Beloit. Die kombinierte Produktionskapazität werde rund 40% des Bedarfs der USA an Mo-99 decken. Das Besondere an der neuen Anlage ist das Herstellungsverfahren von Mo-99. Es wird mit Hilfe eines Teilchenbeschleunigers, genauer gesagt mit einem Kreisbeschleuniger (Zyklotron), erzeugt. Die Herstellung von Mo-99 aus Mo-100-Targets mit Hilfe von Elektronenstrahlbeschleunigern sei effizienter als die alte Methode – die Umwandlung von Mo-98 in Mo-99 durch Neutroneneinfang in einem Reaktor. «Mit der innovativen ‹Neutronen-Knock-out›-Methode werden im Vergleich zur herkömmlichen Neutroneneinfangmethode etwa 30% mehr Mo-99 pro Gramm Targetmaterial erzeugt», so NorthStar.

Auch bei der neuen Produktionsanlage mittels Zyklotron werde kein HEU benötigt, bei dem es Bedenken hinsichtlich Proliferation gebe. «Dies wird die weltweit erste Anlage sein, die Mo-99 im kommerziellen Massstab mit dieser Technologie herstellt. Die Anlage umfasst auch neue Hochleistungsanlagen zur Verarbeitung und Verpackung von Mo-99 für den Vertrieb an Radiopharmazie-Einrichtungen und Krankenhäuser», gab die NNSA bekannt.

Noch stammt das meiste Mo-99 aus Forschungsreaktoren
Weltweit stammt derzeit der grösste Teil des für den medizinischen Bereich produzierten Mo-99 aus Forschungsreaktoren, die schon seit Jahrzehnten in Betrieb stehen. Ursprünglich wurden als Material für die Targets und Reaktorbrennstäbe HEU verwendet. Aufgrund des Proliferationsrisikos wurden – im Rahmen des Vertrags über die Nichtverbreitung von Kernwaffen – inzwischen die meisten Forschungsreaktoren auf schwach angereichertes Uran (low enriched uranium, LEU) umgerüstet, dessen Uran-235-Anteil weniger als 20% beträgt. Dies erforderte langjährige und schwierige Anpassungen in der gesamten Produktionskette.

Einen Überblick über die Herstellungsarten von Mo-99 gibt ein Paper vom 7. Oktober 2020 des Springer Nature Journals (PDF-Datei).