Lood-212 (Pb-212) – Alfa– , beta– en gammastraler
Zie de KernVisie nieuwsberichten “Doorbraak in productieproces zeldzaam kankermedicijn uit kernafval“ van 20 juni 2022 en “Kerncentrales produceren heel veel radioactief lood voor alfatherapie tegen kanker” van 12 januari 2026 door op de titel te klikken.
Eigenschappen:
Halfwaardetijd: 10,6 uur
Type radioactief verval: Alfa–, beta– en gammastraling
Vorming en productie van Pb-212:
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 plutonium-239 (Pu-239) ontstaat. Niet al het U-235 splijt. Door neutronvangst vindt ook vorming van U-236 plaats. Als dat isotoop wederom een neutron invangt, dan ontstaat U-237. Vorming van U-237 gebeurt ook door een (n,2n)-reactie van U-238. Bij deze zeldzame reactie vangt de atoomkern een neutron in en stoot het korte tijd later twee neutronen uit. Het U-237 heeft een halfwaardetijd van 6,75 dagen en via betaverval ontstaat neptunium-237 (Np-237). Via wederom een (n,2n)-reactie vindt de vorming van Np-236 plaats. Deze laatstgenoemde isotoop vervalt met een halfwaardetijd van 22,5 uur onder uitzending van een betadeeltje naar 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. Pb-212 is een betastraler en vervalt onder uitzending van een zacht gammakwant en een betadeeltje naar bismut-212 (Bi-212). Het bismut vervalt met een halfwaardetijd van 61 minuten onder uitzending van een gammadeeltje met een energie van 738 keV in 64% van de gevallen naar polonium-212 (Po-212). Po-212 vervalt vrijwel direct naar stabiel Pb-208 en zendt een alfadeeltje uit. In 36 % is er alfaverval en gaat het Bi-212 over in thallium-208 (Tl-208). Tl-208 vervalt met een halfwaardetijd van 3 minuten eveneens naar Pb-208 onder uitzending van een betadeeltje en een harde gammakwant van 2,6 MeV. Met een speciale vloeistof is in het ziekenhuis dat radioactieve lood uit die generator te melken.
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 werking van Pb-212-alfatherapie:
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 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.
Alfatherapie vindt met name toepassing bij onbehandelbare prostaatkanker. De verwachting is, dat het in de toekomst ook bij de behandeling van andere vormen van kanker zinvol is. De alfatherapie staat bekend onder het Engelse afkorting TAT (Targeted Alpha Therapy). Van belang is nog, dat lood weliswaar giftig is, maar ook dat de hoeveelheid, die een patiënt krijgt toegediend, verwaarloosbaar klein en daarom onschadelijk is.
Overige aspecten:
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.
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.
