Wytwarzanie izotopów promieniotwórczych

Do wytwarzania izotopów promieniotwórczych w reaktorze MARIA wykorzystuje się kilkadziesiąt tzw. kanałów izotopowych, charakteryzujących się różnymi natężeniami i widmami energetycznymi neutronów. Materiały tarczowe, z których powstają radioizotopy, są na ogół napromieniane w zasobnikach aluminiowych.

Ze względu na uzyskiwane rocznie aktywności, listę radioizotopów wytwarzanych w reaktorze MARIA otwierają: ¹³¹I, ³⁵S, ³²P, ¹⁵³Sm, ¹⁶⁹Yb, ⁶⁰Co i ¹⁷⁷Lu. Większość z radioizotopów, pochodzących z reaktora MARIA to izotopy stosowane w medycynie nuklearnej.

Produkcję radioizotopów, wyrażoną w liczbie zasobników z materiałami tarczowymi napromienionych w kolejnych latach pracy reaktora MARIA pokazano na rysunku.

Szczególnie ważnym radioizotopem, stosowanym w 80% procedur z zakresu medycyny nuklearnej, jest technet-99m. Izotop ten jest produktem rozpadu ⁹⁹Mo (rozpad ten następuje w tzw. generatorach technetowych). Molibden-99 może być wytwarzany w procesie aktywacji naturalnego izotopu ⁹⁸Mo, lecz najbardziej wydajnym źródłem ⁹⁹Mo jest proces rozszczepienia uranu-235.

W reaktorze MARIA tarcze uranowe do produkcji ⁹⁹Mo są napromieniane w specjalnie do tego celu zaadaptowanych kanałach paliwowych. Dzięki wydajnemu układowi chłodzenia, jakim jest obieg chłodzenia kanałów paliwowych, w płytkach uranowych można uzyskać wysokie gęstości rozszczepień i tym samym wysokie aktywności ⁹⁹Mo. Czas trwania napromieniania płytek wynosi ok. 140 godzin, co pozwala na uzyskanie na zakończenie aktywacji 7500 Ci ⁹⁹Mo z 40 gramów uranu-235. Po napromienieniu i kilkunastogodzinnym okresie schładzania, wysokoaktywne płytki uranowe są przewożone do zakładu przerobu (Petten, Holandia), w którym wydobywany jest izotop ⁹⁹Mo.

Z napromienionych w MARII tarcz uranowych otrzymywane jest ok 10% światowego zapotrzebowania na ten izotop, w rekordowym roku 2014, kiedy konieczne było zastąpienie czasowo wyłączonych z powodu remontu innych reaktorów, było to aż 20%.