Kerncentrales produceren heel veel radioactief lood voor alfatherapie tegen kanker

In een kernreactor vinden tal van verschillende kernreacties plaats. De bekendste zijn de splijtingsreactie van uranium-235 (U-235) en de vangstreactie van een neutron in de kern van uranium-238 (U-238), waarna door transmutatie en betaverval plutonium-239 (Pu-239) ontstaat. Als gevolg van veel minder vaak voorkomende kernreacties ontstaat ook plutonium-236 (Pu-236), dat een halfwaardetijd heeft van 2,8 jaar en onder uitzending van een alfadeeltje vervalt naar uranium-232 (U-232). In de uitgeputte splijtstof van vermogensreactoren zijn de isotopen Pu-236 en U-232 in minieme hoeveelheden aanwezig. Na het opwerken van de splijtstof zit het U-232 in de afgescheiden uraniumfractie. De concentratie is heel laag, namelijk ongeveer een op de miljard uraniumatomen.

U-232 heeft een halfwaardetijd van 69 jaar. Dat betekent, dat jaarlijks ongeveer 1% van de inventaris via alfaverval overgaat in thorium-228 (Th-228). Deze isotoop heeft een halfwaardetijd van 1,9 jaar. Na verloop van tijd bouwt een hoeveelheid Th-228 zich op in het opgewerkte uranium. Het Engelse kernenergieonderzoekinstituut National Nuclear Laboratory (NNL) heeft een chemisch proces ontwikkeld om dat thorium ondanks de lage concentratie af te scheiden en in een potje te doen. Ze noemen zo’n potje een thoriumkoe. Het Th-228 is ook een alfastraler en vervalt naar Radium-224 (Ra-224). Met een speciale vloeistof is deze isotoop wekelijks uit de thoriumkoe te melken. De halfwaardetijd van Ra-224 is  3,6 dagen. Het is daarom geschikt om ook in een speciaal potje, dus weer soort koe, te doen. Het Ra-224 vervalt via alfaverval via radon-220, polonium-216 naar lood-212 (Pb-212). Dat potje heet daarom ook wel een lood-212-generator. Dat lood heeft een halfwaardetijd van 10,6 uur en vervalt in een paar vrij snel opeenvolgende stappen naar stabiel lood onder uitzending van alfa– , beta– en gammastraling. Met een speciale vloeistof is in het ziekenhuis dat radioactieve lood uit die generator te melken.

Het fabriceren van zo’n loodgenerator is specialistenwerk. In Engeland ontwikkelde de firma Spectron Rx in opdracht van de biotechnische firma Bicycle Therapeutics zo’n loodgenerator. In ons land produceert Theranostics Erasmus MC die loodgeneratoren. De apparatuur moet voldoen aan hoge eisen van zuiverheid van het Pb-212, omdat mensen het geneesmiddel intraveneus toegediend krijgen. In de ziekenhuizen vindt vervolgens de moleculaire binding van het Pb-212 aan een peptide, een soort eiwit, plaats. Dat peptide heeft de speciale eigenschap, dat het zich ophoopt in de tumor en niet in de andere lichaamscellen. Vooral door  de alfa– en betadeeltjes van het verval van Pb-212 en zijn dochterkernen raken de kankercellen onherstelbaar beschadigd. De alfadeeltjes zijn het meest effectief, omdat ze energierijk zijn en tevens een heel korte dracht hebben. Deze therapie heet daarom toch alfatherapie. Tot nu toe is met goed resultaat Actinium-225 (Ac-225) gebruikt voor alfatherapie. Het probleem met deze radio-isotoop is, dat het heel moeilijk is te produceren en dat het geneesmiddel daarom heel duur is. Op grond van de ervaringen met Ac-225 zijn de verwachtingen voor de werkzaamheid van Pb-212 hooggespannen.

Een kernreactor van 1000 MWe genereert jaarlijks ongeveer 20 ton uitgeputte splijtstof. De jaarlijks geproduceerde hoeveelheid U-232 in die splijtstof is dus ongeveer 20 milligram en die van het Th-228 dus ongeveer 0,2 milligram. Dat lijkt heel weinig, maar het resulteert in de evenwichtssituatie in een activiteit door het verval van het Pb-212 van 45 TBq (TeraBecquerel). Dat betekent, dat 15 biljoen maal per seconde een atoomkern van Pb-212 vervalt. Dat is voor medische toepassingen enorm veel. Jaarlijks zijn dat vele duizenden patiëntdoses.

De alfatherapie met Pb-212 heeft een bezwaar. Bij het verval van het radioactieve lood komt in 36% van de gevallen een harde gammakwant van 2,6 MeV vrij. Voor de radiologische medici, die het geneesmiddel aanmaken en toedienen, zijn extra maatregelen nodig voor hun stralingsbescherming.

De alfatherapie met Pb-212 is nog geen goedgekeurde medische behandeling. De gezondheidscentra werken er hard aan om zo snel mogelijk die goedkeuring te verwerven. Weliswaar is lood giftig, maar de hoeveelheid is zo klein, dat patiënten daar geen nadelige gevolgen aan over houden. Het is heel bijzonder, dat kerncentrales met de grootschalige productie van Pb-212 straks kanker helpen bestrijden,  daardoor mogelijk vele mensenlevens redden en zo bijdragen aan een betere volksgezondheid.

Informatie over de precieze vorming in de kernreactor van U-232 en het precieze verval van Pb-212 staat elders op de website, die u kunt lezen door hier te klikken.

Meer informatie:
1. https://www.neimagazine.com/news/uk-to-repurpose-uranium-for-cancer-therapy/?cf-view
2. Theranostics Erasmus MC gaat medische isotoop lood-212 produceren, KernVisie magazine nr 6, december 2025, blz 22–24
3. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc1098148/m2/1/high_res_d/5963522.pdf

Terug naar het nieuwsoverzicht