taek hızlandırıcı projelerý - Türkiye Atom Enerjisi Kurumu

I. ULUSAL PARÇACIK HIZLANDIRICILARI ve UYGULAMALARI KONGRESi
25-26 EKiM 2001, TAEK, ANKARA
TAEK HIZLANDIRICI PROJELERİ
Pervin ARIKAN
Türkiye Atom Enerjisi Kurumu
Ankara Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi 06100 Beşevler – Ankara
ÖZET
Türkiye’de Nükleer Tıp’da teşhis ve tedavide kullanılan ve kullanılması planlanan radyoizotopları ve
radyofarmasötikleri üretmek, kalite kontrolünü yapmak, dağıtım tesislerini kurmak ve işletmek amacıyla Türkiye
Atom Enerjisi Kurumu bünyesinde siklotron tipi hızlandırıcı kurulmasıyla ilgili bir proje başlatılmıştır.Yurt
dışından önemli miktarlarda döviz ödenerek ithal edilen radyoizotopların TAEK’e bağlı birimlerde üretimi ile
resmi ve özel nükleer tıp birimlerinde bu amaçla kullanılan SPECT ve yakın gelecekte PET sistemlerine hizmet
sağlanacak, ayrıca döviz kaybı önlenerek Türk ekonomisine katkıda bulunulacaktır.Üniversitelerde temel
nükleer bilimlerine yeni çalışma ve geniş bir alanda uygulamalı araştırma metodlarını ( PIXE, RBS, NRA ,
PIGE,.. ) kullanarak güncel konuları gündeme getirmek projenin hedefleri arasındadır. Ankara’da kurulması
planlanan siklotron tesisinde negatif iyon kaynağı kullanılarak maksimum enerjisi 30 MeV olan protonlar ve
maksimum enerjisi 15 MeV olan döteronlar hızlandırılacak ve hedef üzerinde toplam demet akımı protonlar için
en az 350 µA, döteronlar için en az 30 µA olacaktır.Bu sistemde üretilmesi düşünülen radyoizotoplar ise Tl-201,
Ga-67, In-111, F-18, I-123 ile opsiyonel olarak Pd-103 ve Rb-81( Kr-81m ) dir. Radyoizotopların saflaştırılması
ve radyofarmasötik haline getirildikten sonra kalite kontrollarının yapılması, hasta dozu olarak hazırlanıp
dağıtılması projenin işlevleri arasında olacaktır.Tüm yapım, montaj, üretim, işletim, depolama, güvenlik, ve
servis
konularında
ulusal
ve
uluslararası
standartların
kuralları
uygulanacaktır..
Projenin
ihalenin
onaylanmasından sonra iki yılda tamamlanması öngörülmektedir. Türkiye ilk defa böyle bir teknolojiye sahip
olacaktır.Diğer önemli bir proje de, yine TAEK bünyesinde kurulması planlanan elektron hızlandırıcısı
projesidir.Elektron hızlandırıcısı VIVIRAD firmasından satın alınmış olup, elektron demet enerjisi 500 keV ve
elektron demet akımı 20 mA dir. Araştırma ve uygulama alanlarını daha kapsamlı hale getirilmesi çalışmaları
tamamlanmak üzeredir. Bu sistemle yapılacak olan çalışmaların başlıcaları baca gazlarının temizlenmesi, atık ve
içme sularının dezenfeksiyonu, tıbbi malzemelerin ve baharatların sterilazasyonu, polimerik malzemelerin
iyileştirilmesidir.
GİRİŞ
Atom çekirdeği üzerindeki ilk bilgiler 1926
mertebesinde
yıllarına kadar 10-12 cm mertebesinde bir çapa sahip
elektronun yükü ölçülmüştü. Protonun yükünün de
olduğu ve pozitif yüklü protonlardan oluştuğundan
aynı
ibaretti. Ayrıca çekirdeğin etrafında, 10
-8
cm
1
değerde
yörüngeler
fakat
üzerinde
pozitif
dolanan
olduğu
ve
elektrondan
Siklotron
2000 katı büyük bir kütleye sahip
yüklü parçacıkların bir magnetik alan
olduğu biliniyordu.Çekirdekte protonlarla birlikte
yardımı ile dairesel bir yörüngede hızlandırılmasını
kütleleri yaklaşık protonunki kadar fakat elektrik
temin eden sistemlerdir . Hızlandırılma alanına
yükü bulunmayan partiküllerin yani nötronların
yakın bir konuma yerleştirilen iyon kaynağından
mevcut olduğu ancak altı yıl
çıkan yüklü parçacıklar ( proton ,döteron ,alfa,...)
sonra 1932 de
Chadwick tarafından gösterilmiştir.Bunların hepsi
dairesel yörüngelerde hareket ederler ve istenilen
tarihte nükleer fizikçilerin masum devresi olarak
enerjide parçacık demeti olarak dışarı alınırlar.
adlandırılır.Gerçekten
Yönlendirici magnetler etkisiyle oluşturulan demet
çekirdek
hakkında
daha
temel bilgilerin elde edilebilmesi için bazı hızlı ve
hatları
enerjili partiküllerin kullanılarak , çekirdeklerin
radyoizotop
bombardıman edilmesi ve bu nükleer reaksiyon
kullanılmaktadır.
sonucu
incelenmesi
İlk siklotron yapımı E. Lawrence ve M. Livingston
gerekiyordu.Hızlı partikülün proton olabileceği
tarafından 1929 yılında Kaliforniya Üniversitesinde
fakat yine pozitif yüklü bir çekirdeğe doğru
gerçekleştirilmiştir. [ 3] Daha çok ülkelerin nükleer
gönderilmesi durumunda Coulomb itmesi sebebi ile
tıp alanındaki radyoizotop ihtiyaçlarını karşılamak
etkileşmenin olabilmesi için protonun belirli
bir
amacı ile kurulan siklotronların sayıları 1970 li
hıza sahip olması gerekliliği ortaya çıkmıştı.Bu
yıllarda 15 civarında iken günümüzde aynı amaçla
hızlandırmayı
kurulan ve üretim yapan sistem sayısı 250 ye
oluşan
durumun
temin
eden
sistemlere
partikül
genelde
araştırma-uygulama
üretim
,
terapi
ve/veya
amaçları
için
hızlandırıcıları denmiştir.Hızlandırıcı yarışında ilk
ulaşmıştır. Sadece 1997 – 1999
adım , 1926 yıllarında daha enerjik ve daha siddetli
siklotronun kurulması ülkelerin konuya verdikleri
X-ışınları elde etmek maksadıyla geliştirilmeye
önemin bir örneğidir.Bu hızlandırıcılarda klinik ,
başlanan
ile
ticari ve araştırma amaçlı 39 radyoizotop üretildiği
ile
belirtilmiştir. [ 4] Tablo 1 de bazı radyoizotopların
elektron
atılmıştır.Ulaşılan
hızlandırıcıları
enerjiler
yıllar
itibarı
Livingston tablosu ile verilmektedir. [ 1-2 ]
Uygulama Alanları
döneminde 36
listesi verilmiştir.
Radyoizotoplar
11
C , 13N , 15O , 18F , 64Cu , 124 I , 38 K , 73 Se ,
PET ve 511 keV SPET
75
SPET
67
TERAPİ
64
STANDART KAYNAK
22
TİCARİ-MEDİKAL
18
Br , 45 Ti,
Ga , 111In , 123I , 201Tl
Cu , 67Cu , 103Pd , 186Re , 211At
Na ,
Co ,
139
Ce
F , 67Ga , 103Pd , 123Xe / 123I , 201Pb / 201Tl
81
DİĞERLERİ
57
7
TABLO 1. Siklotronda üretilen bazı radyoizotoplar
2
Rb / 81m Kr , 22Na , 57Co
Be , 10C , 28Mg , 75Se , 93Mo , 147Gd ,206Bi, 195Au
Türkiye’de ise
ilk medikal amaçlı radyoizotop
SİKLOTRON
kullanımı 1958 yılında İstanbul Üniversitesinde Tıp
Fakültesinde I –123 ün
TAEK , 2690 sayılı Türkiye Atom Enerjisi Kurumu
Kanununun 4/a maddesi “ ülkenin bilimsel ,
önemli miktarlarda döviz ödenerek ithal edilen
birimlerinde
teknik
radyoizotoplar nükleer tıp
teşhis
ve
tedavi
amacı
ve
ekonomik
kalkınmasında
atom
enerjisinden yararlanılmasını mümkün kılacak
ile
her türlü araştırma , geliştirme , inceleme ve
kullanılmıştır. Kısa yarı-ömürlü radyoizotoplarla
çalışmayı yapmak “ ve 4/d maddesi “ radyoizotop
çalışmak mümkün olmamaktadır. Yurt-dışından
2000 yılında ithal edilen
HIZLANDIRICI
TESİSİ
uygulanması şeklinde
olmuştur. Daha sonraki yıllarda yurt-dışından
uzun yarı-ömürlü
TİPİ
üretimi , kalite kontrolü ,ölçme ve dağıtma
bazı radyoizotopların
tesisleri kurmak ve işletmek “ görev ,yetki ve
yaklaşık miktarları Tablo 2 de verilmiştir .[ 5 ]
sorumluluğu gereğince siklotron tipi hızlandırıcı
tesisinin kurulması ile ilgili projeyi 1991 yılında
_________________________________________
Radyoizotop
başlatmıştır.
Aktivite
Devlet Planlama Teşkilatı ( DPT ) Yatırım projesi
_________________________________________
99
Mo
201
Tl
123
yardım projesi kapsamında (TUR / 2 / 010 - 011)
40 Ci
I
450
mCi
111
In
250
mCi
67
Ga
5
Ci
200
Ci
131
olarak başlatılan proje, daha sonra IAEA teknik
2500 Ci
I
değerlendirilmiştir. Konu ile ilgili olarak IAEA
uzmanlarından oluşan heyetler 1991 ,1993 ve 1994
yıllarında
Ankara’da fizibilite ve eğitim amaçlı
toplantılar yapmışlardır. Bu arada, yurt-dışındaki
hızlandırıcı merkezlerine yapılan bilimsel gezi ile
_________________________________________
benzer özelliklerdeki siklotron tesislerinde teknik ,
TABLO 2 . İthal radyoizotop 2000 yılı envanteri
idari ve bilimsel incelemeler sonucunda projenin
altyapısı hazırlanmıştır ve radyoizotop üretimi ile
Türkiye’nin bu alandaki çok önemli ihtiyaçlarını
karşılamak
Kurumu
amacıyla
Türkiye
Atom
bilimsel uygulamalar konularında ( PIXE ) fizibilite
Enerjisi
ön çalışmalarına hız verilmiştir. Bu süre içinde
bünyesinde siklotron tipi hızlandırıcı
büyük ilerlemelere rağmen ekonomik nedenlerle
kurulmasıyla ilgili bir proje başlatılmıştır. Nükleer
çalışmalara
Tıp için radyoizotop üretiminin yanısıra nükleer
ara
verilmiştir.
Konunun
önemi
üzerine,1999 yılında DPT ve daha sonra Hazine
bilimler konularında da araştırma ve uygulama
Müsteşarlığına yapılan başvurularla gerekli onaylar
yapmak projenin hedefleri arasında olacaktır.
alınarak proje tekrar başlatılmıştır. Ankara’da
Fransa’dan satın alınan elektron hızlandırıcısı
kurulması planlanan siklotron tesisinde , öncelikle
Ankara' kurulma aşamasında olup,yine araştırma ve
Türkiyenin
bazı endüstriyel uygulamalar için kullanılacaktır.Bu
ihtiyacını
karşılamak
üzere
radyoizotop üretimi ve nükleer bilimlerde araştırma
projeler gelecekte değişik enerji ve modelde
yapılması öngörülmektedir. Bu tip siklotronun bazı
kurulması muhtemel hızlandırıcı tesisleri ile yurt -
bileşenleri ve özellikleri aşağıda verilmiştir.
dışı bağlantılı hızlandırıcı çalışmalarında alt yapı
oluşturulmasına katkıda bulunacaktır.
3
Analysis ) , PIGE ( Proton Induced Gamma - ray
_________________________________________
Emission ),.... gelmektedir.
İyon kaynağı : negatif ( external )
Projenin maliyeti 15 milyon $
Parçacık: proton , döteron
onaylanmasını takiben tesisin kurulma süresi iki yıl
Enerji: proton ( max. enerji en az 30 MeV)
olarak öngörülmektedir. Detaylı olarak hazırlanacak
ve ihalenin
döteron ( max. enerji en az 15 MeV)
olan kapsamlı kalite temin ve kontrol programı
Akım: proton ( toplam demet akımı en az 350 µA)
tesiste bulunacak cihaz , ekipman ve sistemlerin
tasarım , imalat , montaj
ve kabul testleri ile
döteron (toplam demet akımı en az 30 µA)
radyofarmasötik üretim laboratuvarları ile tesisin
Demet hattı: 4 adet
işletimini kapsayacaktır.
_________________________________________
İnşaat , elektrik , enstrümantasyon , makina ve
TABLO 3. Hızlandırıcının bazı özellikleri
kontrol sistemlerinde uygulanması gereken kod ve
standartlar belirtilmiştir.
Demet hatlarına kurulacak olan katı , sıvı ve gaz
hedefleri ışınlama sistemleri ,
nükleer tıp
ELEKTRON HIZLANDIRICISI
uygulamalarında kullanılan bazı radyoizotopların
üretilmesi için ilk adım
ANAEM tarafından hazırlanan proje , IAEA teknik
teşkil edecektir. Hedef ışınlama düzeneklerinde
yardım projesi kapsamında TUR / 4 / 022 kodu ve
üretilen radyoizotoplar , özel transfer sistemleri ile
e-beam facility
radyofarmasötik
faaliyete
ve radyofarmasötiklerin
üretim
laboratuvarlarına
konu başlığı ile 1995 yılında
geçmiştir.
IAEA
uzmanları
tesisin
iletilecektir. Kimyasal işlem sistemlerinin ve sıcak
kurulması , çalıştırılması ve uygulama konuları ile
hücrelerin
kullanımı
ile
üretilen
ilgili olarak birkaç defa ANAEM’e gelmişlerdir.
radyofarmasötiklerin
gerekli
kalite
kontrolları
Tesisin inşaat bölümü projelendirilerek DPT‘ ye
GMP/GLP/GRP
kuralları
yatırım projesi olarak verilmiştir.
uygulanarak
yapılacaktır.Bütün bu süreç içerisinde kullanılan
Elektron hızlandırıcı ICT
( Insulating Core
sistem ,birim ve laboratuvarlar uluslar arası
Transformers) tipi olup elektronların enerjileri 500
standartlara göre düzenlenerek , ana ve yardımcı
keV ve elektron demet akımı 20 mA dir. Cihaz
kullanım alanlarında radyasyon güvenliği lisansı
VIVIRAD ( FRANSA ) firmasından
şartlarında çalışılacaktır. Bölgesel ihtiyaca uygun
alınmıştır. Maliyeti 500.000 $ civarında olmuştur.
olarak üretilmesi planlanan radyoizotoplar Tl-201,
Sistemde zırhlama ve taşıyıcı birimlerimde yapılan
Ga-67, In-111, F-18, I-123 ile opsiyonel olarak Pd-
değişikliklerle uygulama alanları genişletilmiştir.
103 ve Rb-81( Kr-81m ) dir.
Kurulma aşamasında olan tesiste ,
Bir demet hattına kurulması öngörülen araştırma
-
baca gazlarının temizlenmesi
laboratuvarlarında
alanında
-
atık ve içme sularının dezenfeksiyonu
çalışmalar yapılacaktır. Bu kapsamda , malzeme ,
-
bazı tıbbi malzemelerin sterilizasyonu
çevre ve insan sağlığına kadar değişik alanlarda
-
polimer
nükleer
bilimler
-
teknikleri arasında PIXE ( Proton
Induced X - ray Emission ) , RBS
özelliklerinin
iyileştirilmesi
araştırma faaliyetlerinde bulunulacaktır.Öncelikli
uygulamalı
malzemelerin
satın
radyasyon madde etkileşmesi konularında
araştırmalar yapılması planlanmaktadır.
(Rutherford
Back Scattering ) , NRA ( Nuclear Reaction
4
KAYNAKLAR
[ 1 ] Şaplakoğlu A , Sanalan Y ,Timuçin M ,Sinman S, Akseleratör Yapılabilirlik Etüdü ,TAEK Yayınları ,
Mart 1987
[ 2 ] CERN Accelerator School , Lectures notes , Pruhonice ,Czech Republic , 9 –17 May 2001
[ 3 ] Kollath R , Particle Accelerators , 2nd edition ,Bath . 1967
[ 4 ] Directory of Cyclotrons Used for Radionuclide Production in Member States, IAEA – TECDOC 1007
March 1998
[ 5 ] Okyar B , Conference on Modern Problems of Nuclear Physics, Tashkent – Uzbekistan ,
25 –29 September 2001
5