TAEK HIZLANDIRICI PROJELERİ

Transkript

1 TAEK HIZLANDIRICI PROJELERİ Pervin ARIKAN Türkiye Atom Enerjisi Kurumu Ankara Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi 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 yıllarına kadar cm mertebesinde bir çapa sahip olduğu ve pozitif yüklü protonlardan oluştuğundan ibaretti. Ayrıca çekirdeğin etrafında, 10-8 cm mertebesinde yörüngeler üzerinde dolanan elektronun yükü ölçülmüştü. Protonun yükünün de aynı değerde fakat pozitif olduğu ve 1

2 elektrondan 2000 katı büyük bir kütleye sahip olduğu biliniyordu.çekirdekte protonlarla birlikte kütleleri yaklaşık protonunki kadar fakat elektrik yükü bulunmayan partiküllerin yani nötronların mevcut olduğu ancak altı yıl sonra 1932 de Chadwick tarafından gösterilmiştir.bunların hepsi tarihte nükleer fizikçilerin masum devresi olarak adlandırılır.gerçekten çekirdek hakkında daha temel bilgilerin elde edilebilmesi için bazı hızlı ve enerjili partiküllerin kullanılarak, çekirdeklerin bombardıman edilmesi ve bu nükleer reaksiyon sonucu oluşan durumun incelenmesi gerekiyordu.hızlı partikülün proton olabileceği fakat yine pozitif yüklü bir çekirdeğe doğru gönderilmesi durumunda Coulomb itmesi sebebi ile etkileşmenin olabilmesi için protonun belirli bir hıza sahip olması gerekliliği ortaya çıkmıştı.bu hızlandırmayı temin eden sistemlere partikül hızlandırıcıları denmiştir.hızlandırıcı yarışında ilk adım, 1926 yıllarında daha enerjik ve daha siddetli X-ışınları elde etmek maksadıyla geliştirilmeye başlanan elektron hızlandırıcıları ile atılmıştır.ulaşılan enerjiler yıllar itibarı ile Livingston tablosu ile verilmektedir. [ 1-2 ] Siklotron yüklü parçacıkların bir magnetik alan yardımı ile dairesel bir yörüngede hızlandırılmasını temin eden sistemlerdir. Hızlandırılma alanına yakın bir konuma yerleştirilen iyon kaynağından çıkan yüklü parçacıklar ( proton,döteron,alfa,...) dairesel yörüngelerde hareket ederler ve istenilen enerjide parçacık demeti olarak dışarı alınırlar. Yönlendirici magnetler etkisiyle oluşturulan demet hatları genelde araştırma-uygulama ve/veya radyoizotop üretim, terapi amaçları için kullanılmaktadır. İlk siklotron yapımı E. Lawrence ve M. Livingston tarafından 1929 yılında Kaliforniya Üniversitesinde gerçekleştirilmiştir. [ 3] Daha çok ülkelerin nükleer tıp alanındaki radyoizotop ihtiyaçlarını karşılamak amacı ile kurulan siklotronların sayıları 1970 li yıllarda 15 civarında iken günümüzde aynı amaçla kurulan ve üretim yapan sistem sayısı 250 ye ulaşmıştır. Sadece döneminde 36 siklotronun kurulması ülkelerin konuya verdikleri önemin bir örneğidir.bu hızlandırıcılarda klinik, ticari ve araştırma amaçlı 39 radyoizotop üretildiği belirtilmiştir. [ 4] Tablo 1 de bazı radyoizotopların listesi verilmiştir. Uygulama Alanları PET ve 511 kev SPET Radyoizotoplar 11 C, 13 N, 15 O, 18 F, 64 Cu, 124 I, 38 K, 73 Se, 75 Br, 45 Ti, SPET 67 Ga, 111 In, 123 I, 201 Tl TERAPİ 64 Cu, 67 Cu, 103 Pd, 186 Re, 211 At STANDART KAYNAK 22 Na, 57 Co, 139 Ce TİCARİ-MEDİKAL 18 F, 67 Ga, 103 Pd, 123 Xe / 123 I, 201 Pb / 201 Tl 81 Rb / 81m Kr, 22 Na, 57 Co DİĞERLERİ 7 Be, 10 C, 28 Mg, 75 Se, 93 Mo, 147 Gd, 206 Bi, 195 Au TABLO 1. Siklotronda üretilen bazı radyoizotoplar 2

3 Türkiye de ise ilk medikal amaçlı radyoizotop kullanımı 1958 yılında İstanbul Üniversitesinde Tıp Fakültesinde I 123 ün uygulanması şeklinde olmuştur. Daha sonraki yıllarda yurt-dışından önemli miktarlarda döviz ödenerek ithal edilen uzun yarı-ömürlü radyoizotoplar nükleer tıp birimlerinde teşhis ve tedavi amacı ile kullanılmıştır. Kısa yarı-ömürlü radyoizotoplarla çalışmak mümkün olmamaktadır. Yurt-dışından 2000 yılında ithal edilen bazı radyoizotopların yaklaşık miktarları Tablo 2 de verilmiştir.[ 5 ] Radyoizotop Aktivite 99 Mo 2500 Ci 201 Tl 40 Ci 123 I 450 mci 111 In 250 mci 67 Ga 5 Ci 131 I 200 Ci TABLO 2. İthal radyoizotop 2000 yılı envanteri Türkiye nin bu alandaki çok önemli ihtiyaçlarını karşılamak amacıyla Türkiye Atom Enerjisi Kurumu bünyesinde siklotron tipi hızlandırıcı kurulmasıyla ilgili bir proje başlatılmıştır. Nükleer Tıp için radyoizotop üretiminin yanısıra nükleer bilimler konularında da araştırma ve uygulama yapmak projenin hedefleri arasında olacaktır. Fransa dan satın alınan elektron hızlandırıcısı Ankara' kurulma aşamasında olup,yine araştırma ve bazı endüstriyel uygulamalar için kullanılacaktır.bu projeler gelecekte değişik enerji ve modelde kurulması muhtemel hızlandırıcı tesisleri ile yurt - dışı bağlantılı hızlandırıcı çalışmalarında alt yapı oluşturulmasına katkıda bulunacaktır. SİKLOTRON TİPİ HIZLANDIRICI TESİSİ TAEK, 2690 sayılı Türkiye Atom Enerjisi Kurumu Kanununun 4/a maddesi ülkenin bilimsel, teknik ve ekonomik kalkınmasında atom enerjisinden yararlanılmasını mümkün kılacak her türlü araştırma, geliştirme, inceleme ve çalışmayı yapmak ve 4/d maddesi radyoizotop üretimi, kalite kontrolü,ölçme ve dağıtma tesisleri kurmak ve işletmek görev,yetki ve sorumluluğu gereğince siklotron tipi hızlandırıcı tesisinin kurulması ile ilgili projeyi 1991 yılında başlatmıştır. Devlet Planlama Teşkilatı ( DPT ) Yatırım projesi olarak başlatılan proje, daha sonra IAEA teknik yardım projesi kapsamında (TUR / 2 / ) 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, idari ve bilimsel incelemeler sonucunda projenin altyapısı hazırlanmıştır ve radyoizotop üretimi ile bilimsel uygulamalar konularında ( PIXE ) fizibilite ön çalışmalarına hız verilmiştir. Bu süre içinde büyük ilerlemelere rağmen ekonomik nedenlerle çalışmalara ara verilmiştir. Konunun önemi üzerine,1999 yılında DPT ve daha sonra Hazine Müsteşarlığına yapılan başvurularla gerekli onaylar alınarak proje tekrar başlatılmıştır. Ankara da kurulması planlanan siklotron tesisinde, öncelikle Türkiyenin ihtiyacını karşılamak üzere radyoizotop üretimi ve nükleer bilimlerde araştırma yapılması öngörülmektedir. Bu tip siklotronun bazı bileşenleri ve özellikleri aşağıda verilmiştir. 3

4 İyon kaynağı : negatif ( external ) Parçacık: proton, döteron Enerji: proton ( max. enerji en az 30 MeV) döteron ( max. enerji en az 15 MeV) Akım: proton ( toplam demet akımı en az 350 µa) döteron (toplam demet akımı en az 30 µa) Demet hattı: 4 adet TABLO 3. Hızlandırıcının bazı özellikleri Demet hatlarına kurulacak olan katı, sıvı ve gaz hedefleri ışınlama sistemleri, nükleer tıp uygulamalarında kullanılan bazı radyoizotopların ve radyofarmasötiklerin üretilmesi için ilk adım teşkil edecektir. Hedef ışınlama düzeneklerinde üretilen radyoizotoplar, özel transfer sistemleri ile radyofarmasötik üretim laboratuvarlarına iletilecektir. Kimyasal işlem sistemlerinin ve sıcak hücrelerin kullanımı ile üretilen radyofarmasötiklerin gerekli kalite kontrolları GMP/GLP/GRP kuralları uygulanarak yapılacaktır.bütün bu süreç içerisinde kullanılan sistem,birim ve laboratuvarlar uluslar arası standartlara göre düzenlenerek, ana ve yardımcı kullanım alanlarında radyasyon güvenliği lisansı şartlarında çalışılacaktır. Bölgesel ihtiyaca uygun olarak üretilmesi planlanan radyoizotoplar Tl-201, Ga-67, In-111, F-18, I-123 ile opsiyonel olarak Pd- 103 ve Rb-81( Kr-81m ) dir. Bir demet hattına kurulması öngörülen araştırma laboratuvarlarında nükleer bilimler alanında çalışmalar yapılacaktır. Bu kapsamda, malzeme, çevre ve insan sağlığına kadar değişik alanlarda araştırma faaliyetlerinde bulunulacaktır.öncelikli uygulamalı teknikleri arasında PIXE ( Proton Induced X - ray Emission ), RBS (Rutherford Back Scattering ), NRA ( Nuclear Reaction Analysis ), PIGE ( Proton Induced Gamma - ray Emission ),... gelmektedir. Projenin maliyeti 15 milyon $ ve ihalenin onaylanmasını takiben tesisin kurulma süresi iki yıl olarak öngörülmektedir. Detaylı olarak hazırlanacak olan kapsamlı kalite temin ve kontrol programı tesiste bulunacak cihaz, ekipman ve sistemlerin tasarım, imalat, montaj ve kabul testleri ile radyofarmasötik üretim laboratuvarları ile tesisin işletimini kapsayacaktır. İnşaat, elektrik, enstrümantasyon, makina ve kontrol sistemlerinde uygulanması gereken kod ve standartlar belirtilmiştir. ELEKTRON HIZLANDIRICISI ANAEM tarafından hazırlanan proje, IAEA teknik yardım projesi kapsamında TUR / 4 / 022 kodu ve e-beam facility konu başlığı ile 1995 yılında faaliyete geçmiştir. IAEA uzmanları tesisin kurulması, çalıştırılması ve uygulama konuları ile ilgili olarak birkaç defa ANAEM e gelmişlerdir. Tesisin inşaat bölümü projelendirilerek DPT ye yatırım projesi olarak verilmiştir. Elektron hızlandırıcı ICT ( Insulating Core Transformers) tipi olup elektronların enerjileri 500 kev ve elektron demet akımı 20 ma dir. Cihaz VIVIRAD ( FRANSA ) firmasından satın alınmıştır. Maliyeti $ civarında olmuştur. Sistemde zırhlama ve taşıyıcı birimlerimde yapılan değişikliklerle uygulama alanları genişletilmiştir. Kurulma aşamasında olan tesiste, - baca gazlarının temizlenmesi - atık ve içme sularının dezenfeksiyonu - bazı tıbbi malzemelerin sterilizasyonu - polimer malzemelerin özelliklerinin iyileştirilmesi - radyasyon madde etkileşmesi konularında araştırmalar yapılması planlanmaktadır. 4

5 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, 2 nd edition,bath [ 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, September