Русское название

Латинское название вещества Технеций сестамиби

Фармакологическая группа вещества Технеций сестамиби

Типовая клинико-фармакологическая статья 1

Фармдействие. Диагностическое средство (радиофармпрепарат), предназначен для оценки перфузии миокарда при его различных патологических состояниях.

Фармакокинетика. После в/в введения быстро покидает сосудистое русло, и уже через 3-5 мин его концентрация в крови составляет не более 2%. Максимальное накопление препарата в здоровом миокарде наблюдается к 5 мин после введения и составляет в среднем 2,2% от введенной дозы. Этот уровень миокардиального захвата сохраняется неизменным в течение 3 ч, что определяет оптимальные сроки проведения плоскостной или однофотонной эмиссионной томографии (в течение 1-2 ч после введения препарата).Концентрация препарата в легких незначительна (через 5 мин — не более 3-5%), а его выведение существенно определят клиренс препарата из миокарда. Выводится через гепатобилиарный тракт и тонкий кишечник (около 40% в течение 2 сут). Меньшее количество (около 22%) выводится с мочой.

Показания. Плоскостная или однофотонная эмиссионная томография для оценки кровоснабжения миокарда при различных патологических процессах, приводящих к нарушению перфузии миокарда (коронарный атеросклероз, острый инфаркт миокарда, постинфарктный и постмиокардитический кардиосклероз и т.д.), а также при ИБС .

Противопоказания. Гиперчувствительность, беременность.

Дозирование. В/в натощак или не менее чем через 4 ч после приема пищи. При обследовании пациентов в покое и в условиях нагрузочной пробы с интервалом в исследованиях около 24 ч — 259-370 МБк (7-10 mKu) на каждое исследование.

Побочное действие. Аллергические реакции.

Особые указания. Методика приготовления: в асептических условиях добавляют во флакон с реагентом 3 мл элюата из генератора 99mTc. При необходимости предварительно проводят разбавление элюата 0,9% раствором NaCl до требуемой объемной активности. Флакон с препаратом помещают в свинцовый контейнер и нагревают на кипящей водяной бане в течение 15 мин с момента закипания воды. Уровень воды в водяной бане должен быть выше уровня раствора препарата во флаконе. Препарат готов к применению после охлаждения содержимого флакона до комнатной температуры. Запрещается использование воздушной иглы.

Готовый препарат, приготовленный на основе реагента, содержащегося в 1 флаконе, может быть использован для исследования 5 пациентов.

Кормящим грудью матерям следует воздержаться от кормления ребенка течение 24 ч после введения препарата.

Государственный реестр лекарственных средств. Официальное издание: в 2 т.- М.: Медицинский совет, 2009. - Т.2, ч.1 - 568 с.; ч.2 - 560 с.

Это заключительная часть из серии статей о Научно-исследовательском институте атомных реакторов, который находится в городе Димитровграде, Ульяновской области. Мы уже познакомились с технологией производства самого дорогого металла на планете - , узнали, как делают топливные сборки для атомных реакторов, увидели уникальный реактор СМ-3, способный генерировать очень плотный поток нейтронов. Но всё же это не основная продукция, которую выпускает НИИ. Есть одно вещество, без которого все онкодиагностические клиники мира не смогу прожить ни дня. Цена этого радиоизотопа достигает 46 млн. долларов за грамм. Что это за вещество и почему малейшие сбои в его поставках вызывают большой переполох в мировой ядерной медицине - читайте далее...

Технеций и молибден

Это вещество - Молибден-99, с помощью которого сегодня проводится около 70% диагностических процедур в области онкологии, 50% - в кардиологии и около 90% - в радионуклидной диагностике. В силу сложности и дороговизны его получения, он широко доступен лишь в немногих развитых странах. Но как же Молибден-99 помогает в диагностике?

На самом деле всё не так просто. Молибден-99 - не конечный продукт, который используется в ядерной медицине. Её рабочей лошадкой является другой радиоактивный металл - Технеций-99.

Запутались? Попробую объяснить.

Большинство искусственно получаемых изотопов (разновидностей одного и того же химического элемента) весьма нестабильны и быстро распадаются за счет радиоактивного излучения. Время, через которое от изначального количества вещества остаётся ровно половина (на самом деле измерения делают по величине активности в Кюри, но для простоты будем считать массу), называют периодом полураспада. К примеру, один грамм того самого дорогущего Калифорния-252 через 2,5 года превращается в половину грамма, а самый новый и последний полученный 118-й элемент таблицы Менделеева Унуноктий-294 уменьшается вдвое вообще за 1 мс. Период полураспада нашего мегаполезного изотопа Технеция-99 - всего 6 часов. В этом и его плюс, и его минус.

Реакторный корпус в НИИАР

Излучение этого изотопа является довольно мягким, не затрагивающим соседние органы, при этом оно идеально подходит для регистрации специальной аппаратурой. Технеций способен накапливаться в поражённых опухолью органах или омертвевших участках сердечной мышцы, поэтому с помощью этого метода можно, например, выявить очаг инфаркта миокарда уже через 24 часа после его начала - проблемные места в организме просто подсветятся на снимке или экране. Через несколько часов после введения Технеций-99 превращается в более устойчивый изотоп и полностью выводится из организма без каких-либо последствий для здоровья. Однако, эти 6 часов одновременно являются и головной болью медиков, так как за такое короткое время его просто невозможно доставить в клинику с места производства.

НИИАР в Димитровграде

Единственный выход из этой ситуации - производить Технеций-99 на месте, прямо в диагностической клинике. Но как это сделать? Неужели нужно оборудовать каждую клинику ядерным реактором? К счастью, этого не потребовалось. Всё дело в том, что Технеций-99 можно сравнительно легко и без реактора получить из другого изотопа - Молибдена-99, период полураспада которого составляет уже 66 часов! А это уже более-менее адекватное время, за которое изотоп можно доставить в клинику из любой точки земного шара. Специалистам в клинике остаётся лишь превратить Молибден-99 в Технеций-99 с помощью специального генератора технеция

В генераторе происходит естественный распад Молибдена-99, одним из продуктов которого и является Технеций-99, который выделяют уже химическим путем - солевой раствор вымывает технеций, но оставляет на месте молибден. Подобная процедура может производиться несколько раз в день в течение недели, после чего требуется замена генератора на свежий. Эта необходимость связана с уменьшением активности Молибдена-99 вследствие его распада, а также с начинающимся загрязнением технеция молибденом. "Старый" генератор становится непригодным для медицинских нужд. Из-за короткого периода полураспада Молибдена-99 невозможно создавать запасы генераторов технеция. Требуются их регулярные поставки на еженедельной основе или в ещё более короткие сроки.

Таким образом, молибден-99 является своего рода родительским изотопом, который удобно транспортировать до конечного потребителя. Теперь мы подходим к самому главному - процессу получения Молибдена-99.

Как делают молибден-99

Молибден-99 можно получить только двумя способами и только в ядерном реакторе. Первый способ - это взять стабильный изотоп Молибден-98 и с помощью ядерной реакции захвата нейтрона превратить его в Молибден-99. Это наиболее "чистый" метод, который, однако, не позволяет получать коммерческие объёмы изотопа. Нужно отметить, что этот способ является перспективным и в настоящее время совершенствуется. Уже сегодня Япония собирается использовать этот метод для производства молибдена для собственных нужд.

Второй способ заключается в делении ядер высокообогащённого Урана-235 плотным потоком нейтронов. При "обстреле" урановой мишени нейтронами, она распадается на множество более лёгких элементов, одним из которых и является Молибден-99. Если вы уже читали первую часть этой серии статей, то наверняка должны помнить про уникальный в своем роде , который и генерирует тот самый плотный поток нейтронов - снарядов, разбивающих "малину" урана на несколько маленьких "ягодок".

Мишени могут быть различной формы - пластины, стержни и т.д. Они могу быть сделаны как из металлического урана, так и из его оксида или сплава с другим металлом (например, алюминием). Мишени в оболочках из алюминия или нержавеющей стали помещаются в активный канал реактора и выдерживаются там на протяжении определённого времени.

Реактор СМ-3 в НИИАР

После извлечения мишени из реактора, она охлаждается водой в течение половины суток и переносится в специальную "горячую" лабораторию, где из смеси продуктов деления урана химическим путём выделяют искомый Молибден-99, которого там окажется всего 6%. С этого момента запускается обратный отсчёт времени жизни нашего молибдена, за которой готов заплатить заказчик. Эту процедуру необходимо провести как можно быстрее, так как после облучения мишени каждый час теряется до 1% молибдена вследствие его распада.

В "горячей" камере, с помощью электромеханических манипуляторов, материал мишени с помощью щёлочи или кислоты превращается в жидкий раствор, из которого различными химическими реагентами и происходит выделение молибдена. В НИИАР используют щелочной метод, который более безопасен, чем кислотный, так как оставляет после себя меньше опасных жидких отходов.

Конечный продукт выглядит как бесцветная жидкость - раствор соли молибдата натрия.

фото ngs.ru

Флакончик с жидкостью помещают в специальный свинцовый контейнер и спецрейсом с ближайшего аэропорта Ульяновска отправляют потребителю.

Весь процесс проходит под контролем компьютерной системы. исключающей ошибку оператора и человеческий фактор, что очень важно при производстве Молибдена-99. Необходимо так же соблюдать и все требования техники безопасности.

К сожалению, описанный выше метод является крайне "грязным" с точки зрения получения большого количества радиоактивных отходов, которые в дальнейшем практически не используются и нуждаются в захоронении. Ситуация усугубляется еще и тем, что отходы эти жидкие - их сложнее всего хранить и утилизировать. К слову сказать, в отходы попадает 97% исходной загрузки урана в мишень! Чисто теоретически, высокообогащённый уран из отходов может быть извлечён для дальнейшего использования, но практически этого никто не делает.

Проблемы

До недавних пор в мире было лишь 3 основных производителей Молибдена-99, и на них приходилось 95% всех поставок. Димитровградский НИИАР покрывал лишь до 5% потребности в этом изотопе. Самыми мощными игроками этой отрасли были Канада (40%), Нидерланды+Бельгия (45%) и ЮАР (10%). Однако у самого крупного поставщика Канады возникли проблемы с основным реактором-наработчиком, и ниша внезапно освободилась. "Росатоме" увидел в этом шанс занять ее в течение короткого срока.

Дефицит Молибдена-99 на мировом рынке сейчас превышает 30% при средних потребностях до 12 000 кюри в неделю (эту продукцию измеряют не в граммах, а в единицах активности материалов). А цены на это вещество доходят до $1500 за кюри.

Однако, при таких объёмах производства молибдена-99 встаёт вопрос о пропорциональном увеличении количества радиоактивных отходов, которые нужно где-то хранить. К сожалению, единственным способом захоронить жидкие отходы в НИИАР до сих пор остаётся закачка их под давлением на глубину 1300 метров. Это очень опасно, учитывая нахождение площадки хранилища на пересечении тектонических разломов (по исследованиям "ЦНИИгеолнеруда"). На сегодня это самый больной вопрос, для которого пока нет решения: под землей рядом с Димитровградом уже образовалось небольшое море радиоактивных отходов, которые теоретически могут попасть в Волгу.

Строительство нового многоцелевого реактора на быстрых нейтронах в НИИАР

По хорошему, жидкие отходы необходимо переводить в твёрдые путем цементирования и хранить их уже в специальных контейнерах. В 2015 году в НИИАР был построен новый пункт хранения твёрдых отходов на 8000 кубометров, с технологическими участками сортировки, переработки и кондиционирования.

фото niiar.ru

На протяжении более двух десятков лет МАГАТЭ выказывают крайнее недовольство технологией использования высокообогащённого урана в производстве молибдена-99. Но технология, используемая в НИИАР рассчитана именно на этот способ. Со временем димитровградский НИИ планирует переходить на работу с низкообогащённым ураном. Но это вопрос будущего, а пока самым сложным вопросом при производстве Молибдена остаётся утилизация радиоактивных отходов.

А их много и все они чрезвычайно опасны для окружающей среды и населения. Взять, к примеру изотопы стронция и йода, которые запросто могут попасть в атмосферу и разнестись на сотни километров вокруг. Для региона, где у населения наблюдается природный дефицит йода, это особенно опасно. Организм забирает из среды необходимый йод, включая и радиоактивный, что и приводит к печальным последствиям для здоровья. Но, как утверждают в НИИАР, их технологический процесс обладает очень высокой защищённостью от выбросов йода в атмосферу.

Сапожник без сапог

Каждый год в всем мире выполняют более 30 млн. лечебных процедур с применением радионуклидов. Однако в самой России, претендующей на роль основного поставщика Молибдена-99, потребность в этом изотопе минимальна. Более 70% всех произведённых в России радиоактивных изотопов уходит на экспорт. У онкологических больных в России шанс получить современное и своевременное лечение, не превышает 10% по причине банальной нехватки специализированных диагностических центров. В стране работают всего семь таких центров. Но нужно, чтобы их было не менее 140. Получается, что новейшие технологии с использованием изотопов в России зачастую просто негде применять.

Для сравнения, В США действует свыше 2000 центров ядерной медицины. В других развитых странах один такой центр приходится на каждые 500 тыс. человек населения. Ничего удивительного, что, по данным ВОЗ, пятилетняя выживаемость онкологических больных в США составляет 62%, во Франции - 58%, в России эта цифра не достигает и 43%.

Из этого и складывается не очень радостная картина: кому-то вершки, а нам - корешки.

Если вспоминать практическую пользу от открытия цепной реакции деления урана, то сразу после оружия и энергетики, пожалуй, окажется методы ядерной медицины. Ядерные явления используются как в диагностике, так и лучевой терапии. Я хотел бы на примере радиоактивного изотопа технеция 99m Tc показать, как ядерные реакторы помогают с диагностикой онкологии.

Томографические срезы интенсивности гамма-излучения меченого 99m Tc препарата.

Короткоживущий изомер технеция 99m Tc – зонд (трассер), перемещение которого по организму и накопление можно контролировать с помощью томографии гамма-квантов, вылетающих при изомерном переходе этого нуклида. Он обладает коротким периодом полураспада (Т = 6,04 часа, распадаясь в основное состояние 99 Tc, тоже радиоактивный изотоп, но с периодом полураспада уже 214 тысяч лет), у технеция нет стабильных изотопов, он незнаком наше биохимии, поэтому он не встраивается в метаболические пути в организме и быстро выводится. Еще одним важным полезным свойством является энергия γ-излучения (140 кэВ) - она достаточно велика, чтобы проникать сквозь ткани и достаточно мала, что бы не вызывать их переоблучения.

Схема, иллюстрирующая получение технеция путем промытия колонки с материнским изотопом, находящейся в свинцовой защите специальной средой, вымывающей технеций.

В итоге сегодня в мире 80% диагностических процедур с использованием радиофармпрепаратов приходится на 99m Tc - это порядка 30 млн. процедур в год, в деньгах же Технеций - примерно 1/4 всей ядерной медицины. Диагностика трейсером выглядит как исследование динамики перемещения в организме специально подобранных молекул препарата с технецием; википедия знает множество таких веществ для диагностики разнообразных видов рака. При этом обычно маркирующий препарат накапливается (или не накапливается) в больном (здоровом) органе, и это легко увидеть однофотонным сцинциляционным томографом.

Собственно, вот и он - однофотонный (в отличие от ПЭТ томографов, регистрирующих два фотона аннигиляции позитронов бета-плюс распада) сцинциляционный томограф.

Однако, как мне кажется, гораздо более поразительная, чем сама диагностика, вещь - это получение радиофармпрепарата. Задумайтесь: время полураспада технеция 6 часов - за 24 часа распадается 94% этого изотопа, а значит, препарат нельзя купить в аптеке, да его и перевозить-то сложно: даже перемещая его по городу можно потерять половину активности. Давайте раскрутим цепочку диагностической процедуры с конца до начала, а потом посмотрим на мировой рынок этого изотопа.

Как уже можно догадаться, препараты технеция для диагностики получают прямо в больнице с помощью довольно пугающих по своей серьезности радиохимических процедур. 99m Tc - единственный дочерний изотоп радиоактивного молибдена 99 Mo, период полураспада которого 2.75 дня. Молибден 99 доставляют в больницу в виде генераторов технеция - свинцовых контейнеров, в которых находится колонка с осажденным молибденом.

Генераторы технеция живьем…

И в разрезе.

В 20-килограммовом генераторе содержится обычно от 0,5 до 5 Кюри (Кюри - это такая единица активности, определенное количество распадов в секунду. Еще одна похожая единица - Беккерель (Бк), один Ки равен 3,7*10 10 Бк) активно распадающегося молибдена. Для получения радиохимпрепарата сквозь колонку промывается химическое вещество которое элюирует (захватывает) технеций. Обычно для этого на генератор надеваются две ампулы: одна с элюэнтом, а вторая с вакуумом, причем на вакуумную ампулу надевается свинцовый экран.

Наконец, набрав раствора 99m Tc на его базе готовят радиофармпрепарат. Не поленитесь посмотреть видео ниже: правила обращения с радиоактивной фармой, наводят на мысль, что не очень-то полезно вводить это внутрь:) Средний диагностический тест требует примерно 250 МБк (0,06 Ки) технеция и приводит к получению дозы в 50 мЗв (5 бэр) - примерно одна предельно допустимая годовая доза для персонала АЭС.

Следующий вопрос: откуда берутся генераторы технеция, наполненные 99 Mo? Здесь вступают в игру ядерные реакторы. 99Mo - это один из осколков 235U, в продуктах деления урана его примерно 6,3%. Любой работающий гигаваттник содержит в своем топливе сотни грамм этого изотопа, при том, что потребление для медицинских нужд - всего около 1 грамма в год. Однако только остановка и извлечение ТВС из мощного энергетического реактора занимает столько времени (несколько суток), что от молибдена не остается практически ничего.

Взяв колбочку с настоящим раствором молибдена-99 в руку, можно этой руки лишиться - радиоактивность такой колбы будет порядка 100 рентген в секунду на поверхности.

Поэтому 99 Mo получают, облучая на исследовательских реакторах небольшие (десятки грамм) мишени из высокообогащенного 235U (наличие 238 изотопа в мишени дает нежелательные радиотоксичные трансурановые элементы: плутоний, нептуний, америций). После извлечения из реактора мишени выдерживают 1-2 суток для распада еще более активных, чем молибден, осколков, затем растворяют в азотной кислоте или щелочи и химическим способом в горячей камере экстрагируют 99 Mo. Наконец, очищенный раствор с радиоактивным молибденом передают на производство генераторов технеция, где он заряжается в сорбционную колонку. Последний процесс также происходит в горячих камерах, но мало того - на GMP производстве (система стандартов фармпроизводства, обеспечивающая стерильность и качество препаратов).

Вообще говоря, КПД процесса извлечения 99 Mo из урановой мишени невысок: кроме того что используется мизерная часть дорогого урана 235, так еще и из наработанного молибдена всего несколько процентов попадет в генераторы технеция - остальное уйдет с остальными продуктами деления в радиоактивные отходы или распадется до переработки. Небольшой кпд, работа с оружейным ураном, большое количество радиоактивных отходов определяют дороговизну молибдена - порядка 50 миллионов долларов за грамм в генераторе. Спасает только то, что этот грамм позволяет провести десятки миллионов тестов.

В итоге цепочка производства диагностики с 99m Tc выглядит так: производство мишеней из ВОУ -> реактор -> горячие камеры (желательно рядом с реактором) -> GMP горячие камеры для зарядки генераторов технеция -> помещение в больнице для работы с радиоактивными препаратами. Текущий спрос составляет 12000 Кюри в неделю, и в мире есть десяток реакторов, которые занимаются облучением мишеней, но из них подавляющее количество молибдена поставляется канадским реактором NRU (4800 кюри в неделю), расположенным в Чалк Ривер, нидерландским HFR (2500 Ки) из Петтена, бельгийским BR-2 (который должна заменить MYRRHA) и французским OSIRIS; вместе они ответственны за 80% рынка этого нуклида. Рядом расположены также крупнейшие переработчики мишеней Nordion в Kанаде, Mallinckrodt в Голландии, IRU в Бельгии.

Канадский реактор NRU использует мощную перегрузочную машину, которую ожидаешь увидеть скорее на АЭС. Его мощность 135 мегаватт тепловых - один из самых мощных исследовательских реакторов в мире

Однако в эту сложившуюся еще в 80-х компанию в 2010 году ворвался отечественный поставщик 99 Mo - известный институт НИИАР, обладающий мощнейшим парком реакторов для облучения. Облучение ведется на известном нам реакторе СМ , переработка - на радиохимической линии РОМОЛ-99, и самый большой в мире (на одной площадке) парк исследовательских реакторов позволяет производить до 25% мировых потребностей, что использовалось в начале 2010-х канадцами Nordion во время закрытия реактора NRU на ремонт и модернизацию. Вообще, старение основных реакторов-производителей медицинских радиоизотопов повышает возможности Росатома и других новых производителей (например, нового исследовательского реактора OPAL в Австралии) по завоеванию рынка.

Неказистая РОМОЛ-99 (вид со стороны операторов) способна обеспечить 25% мировой потребности в молибдене-99

Она же внутри горячей камеры

Есть в России и производство полного цикла. НИФХИ имени Л.Я.Карпова (расположенный в Обнинске) облучает мишени в своем бассейновом реакторе ВВР-ц мощностью 15 мегаватт.
Облучение ведется в 4 каналах реактора, куда загружаются специальные сборки с внешним охлаждением.

Внешний вид ВВР-ц

Мишени облучаются в реакторе в течение приблизительно недели, после чего извлекаются, выдерживаются двое суток для распада самых активных осколков деления и перерабатываются в горячих камерах НИФХИ.

Чертеж одной мишени. Видно, что урана тут совсем немного

Горячяя камера для работы с раствором 99Mo

НИФХИ изготавливает генераторы технеция на своем GMP производстве. Его мощность - порядка 200 генераторов в неделю, с каждого из которых можно получить до 20 порций технеция для диагностики. Зарядка генераторов, как и все остальные этапы, - кропотливая работа в горячей камере.

Зарядка генераторов технеция производится в стерильных и радиационно-защищенных условиях.

Рынок облученных мишеней сегодня - порядка 50 миллионов долларов, раствора молибдена - 80 миллионов, генераторов технеция - 150, а медицинских процедур - 2 миллиарда долларов. Такой рынок уже вполне окупает создание специальных установок для получения 99Mo, причем в основном разработки направлены на создание активационных или осколочных ускорительных машин, т.е. ускорителей с нейтронным источником (как ESS), вызывающих реакцию вынужденного деления U238 или нейтронного захвата в мишени 98Mo. Пока эти разработки дают более дорогой молибден, чем в уже построенных реакторах, но более дешевый, чем если бы реактор пришлось бы построить специально только для наработки медицинских радиоизотопов. Кроме того, подобные ускорительные установки можно ставить прямо в госпиталях (в госпиталях уже стоит довольно много ускорителей для терапии и наработки короткоживущих диагностических изотопов - например, 18F) в отличие от реакторов. Добавить метки

Это заключительная часть из серии статей о Научно-исследовательском институте атомных реакторов, который находится в городе Димитровграде, Ульяновской области. Мы уже познакомились с технологией производства самого дорогого металла на планете - , узнали, как делают топливные сборки для атомных реакторов, увидели уникальный реактор СМ-3, способный генерировать очень плотный поток нейтронов. Но всё же это не основная продукция, которую выпускает НИИ. Есть одно вещество, без которого все онкодиагностические клиники мира не смогу прожить ни дня. Цена этого радиоизотопа достигает 46 млн. долларов за грамм. Что это за вещество и почему малейшие сбои в его поставках вызывают большой переполох в мировой ядерной медицине - читайте далее...

Технеций и молибден

Это вещество - Молибден-99, с помощью которого сегодня проводится около 70% диагностических процедур в области онкологии, 50% - в кардиологии и около 90% - в радионуклидной диагностике. В силу сложности и дороговизны его получения, он широко доступен лишь в немногих развитых странах. Но как же Молибден-99 помогает в диагностике?

На самом деле всё не так просто. Молибден-99 - не конечный продукт, который используется в ядерной медицине. Её рабочей лошадкой является другой радиоактивный металл - Технеций-99.

Запутались? Попробую объяснить.

Большинство искусственно получаемых изотопов (разновидностей одного и того же химического элемента) весьма нестабильны и быстро распадаются за счет радиоактивного излучения. Время, через которое от изначального количества вещества остаётся ровно половина (на самом деле измерения делают по величине активности в Кюри, но для простоты будем считать массу), называют периодом полураспада. К примеру, один грамм того самого дорогущего Калифорния-252 через 2,5 года превращается в половину грамма, а самый новый и последний полученный 118-й элемент таблицы Менделеева Унуноктий-294 уменьшается вдвое вообще за 1 мс. Период полураспада нашего мегаполезного изотопа Технеция-99 - всего 6 часов. В этом и его плюс, и его минус.

Излучение этого изотопа является довольно мягким, не затрагивающим соседние органы, при этом оно идеально подходит для регистрации специальной аппаратурой. Технеций способен накапливаться в поражённых опухолью органах или омертвевших участках сердечной мышцы, поэтому с помощью этого метода можно, например, выявить очаг инфаркта миокарда уже через 24 часа после его начала - проблемные места в организме просто подсветятся на снимке или экране. Через несколько часов после введения Технеций-99 превращается в более устойчивый изотоп и полностью выводится из организма без каких-либо последствий для здоровья. Однако, эти 6 часов одновременно являются и головной болью медиков, так как за такое короткое время его просто невозможно доставить в клинику с места производства.

Единственный выход из этой ситуации - производить Технеций-99 на месте, прямо в диагностической клинике. Но как это сделать? Неужели нужно оборудовать каждую клинику ядерным реактором? К счастью, этого не потребовалось. Всё дело в том, что Технеций-99 можно сравнительно легко и без реактора получить из другого изотопа - Молибдена-99, период полураспада которого составляет уже 66 часов! А это уже более-менее адекватное время, за которое изотоп можно доставить в клинику из любой точки земного шара. Специалистам в клинике остаётся лишь превратить Молибден-99 в Технеций-99 с помощью специального генератора технеция

В генераторе происходит естественный распад Молибдена-99, одним из продуктов которого и является Технеций-99, который выделяют уже химическим путем - солевой раствор вымывает технеций, но оставляет на месте молибден. Подобная процедура может производиться несколько раз в день в течение недели, после чего требуется замена генератора на свежий. Эта необходимость связана с уменьшением активности Молибдена-99 вследствие его распада, а также с начинающимся загрязнением технеция молибденом. «Старый» генератор становится непригодным для медицинских нужд. Из-за короткого периода полураспада Молибдена-99 невозможно создавать запасы генераторов технеция. Требуются их регулярные поставки на еженедельной основе или в ещё более короткие сроки.

Таким образом, молибден-99 является своего рода родительским изотопом, который удобно транспортировать до конечного потребителя. Теперь мы подходим к самому главному - процессу получения Молибдена-99.

Как делают молибден-99

Молибден-99 можно получить только двумя способами и только в ядерном реакторе. Первый способ - это взять стабильный изотоп Молибден-98 и с помощью ядерной реакции захвата нейтрона превратить его в Молибден-99. Это наиболее «чистый» метод, который, однако, не позволяет получать коммерческие объёмы изотопа. Нужно отметить, что этот способ является перспективным и в настоящее время совершенствуется. Уже сегодня Япония собирается использовать этот метод для производства молибдена для собственных нужд.

Второй способ заключается в делении ядер высокообогащённого Урана-235 плотным потоком нейтронов. При «обстреле» урановой мишени нейтронами, она распадается на множество более лёгких элементов, одним из которых и является Молибден-99. Если вы уже читали первую часть этой серии статей, то наверняка должны помнить про уникальный в своем роде , который и генерирует тот самый плотный поток нейтронов - снарядов, разбивающих «малину» урана на несколько маленьких «ягодок».

Мишени могут быть различной формы - пластины, стержни и т.д. Они могу быть сделаны как из металлического урана, так и из его оксида или сплава с другим металлом (например, алюминием). Мишени в оболочках из алюминия или нержавеющей стали помещаются в активный канал реактора и выдерживаются там на протяжении определённого времени.

После извлечения мишени из реактора, она охлаждается водой в течение половины суток и переносится в специальную «горячую» лабораторию, где из смеси продуктов деления урана химическим путём выделяют искомый Молибден-99, которого там окажется всего 6%. С этого момента запускается обратный отсчёт времени жизни нашего молибдена, за которой готов заплатить заказчик. Эту процедуру необходимо провести как можно быстрее, так как после облучения мишени каждый час теряется до 1% молибдена вследствие его распада.

В «горячей» камере, с помощью электромеханических манипуляторов, материал мишени с помощью щёлочи или кислоты превращается в жидкий раствор, из которого различными химическими реагентами и происходит выделение молибдена. В НИИАР используют щелочной метод, который более безопасен, чем кислотный, так как оставляет после себя меньше опасных жидких отходов.

Конечный продукт выглядит как бесцветная жидкость - раствор соли молибдата натрия.

Флакончик с жидкостью помещают в специальный свинцовый контейнер и спецрейсом с ближайшего аэропорта Ульяновска отправляют потре​**телю.

Весь процесс проходит под контролем компьютерной системы. исключающей ошибку оператора и человеческий фактор, что очень важно при производстве Молибдена-99. Необходимо так же соблюдать и все требования техники безопасности.

К сожалению, описанный выше метод является крайне «грязным» с точки зрения получения большого количества радиоактивных отходов, которые в дальнейшем практически не используются и нуждаются в захоронении. Ситуация усугубляется еще и тем, что отходы эти жидкие - их сложнее всего хранить и утилизировать. К слову сказать, в отходы попадает 97% исходной загрузки урана в мишень! Чисто теоретически, высокообогащённый уран из отходов может быть извлечён для дальнейшего использования, но практически этого никто не делает.

Проблемы

До недавних пор в мире было лишь 3 основных производителей Молибдена-99, и на них приходилось 95% всех поставок. Димитровградский НИИАР покрывал лишь до 5% потребности в этом изотопе. Самыми мощными игроками этой отрасли были Канада (40%), Нидерланды+Бельгия (45%) и ЮАР (10%). Однако у самого крупного поставщика Канады возникли проблемы с основным реактором-наработчиком, и ниша внезапно освободилась. «Росатоме» увидел в этом шанс занять ее в течение короткого срока.

Дефицит Молибдена-99 на мировом рынке сейчас превышает 30% при средних потребностях до 12 000 кюри в неделю (эту продукцию измеряют не в граммах, а в единицах активности материалов). А цены на это вещество доходят до $1500 за кюри.

Однако, при таких объёмах производства молибдена-99 встаёт вопрос о пропорциональном увеличении количества радиоактивных отходов, которые нужно где-то хранить. К сожалению, единственным способом захоронить жидкие отходы в НИИАР до сих пор остаётся закачка их под давлением на глубину 1300 метров. Это очень опасно, учитывая нахождение площадки хранилища на пересечении тектонических разломов (по исследованиям «ЦНИИгеолнеруда»). На сегодня это самый больной вопрос, для которого пока нет решения: под землей рядом с Димитровградом уже образовалось небольшое море радиоактивных отходов, которые теоретически могут попасть в Волгу.

По хорошему, жидкие отходы необходимо переводить в твёрдые путем цементирования и хранить их уже в специальных контейнерах. В 2015 году в НИИАР был построен новый пункт хранения твёрдых отходов на 8000 кубометров, с технологическими участками сортировки, переработки и кондиционирования.

На протяжении более двух десятков лет МАГАТЭ выказывают крайнее недовольство технологией использования высокообогащённого урана в производстве молибдена-99. Но технология, используемая в НИИАР рассчитана именно на этот способ. Со временем димитровградский НИИ планирует переходить на работу с низкообогащённым ураном. Но это вопрос будущего, а пока самым сложным вопросом при производстве Молибдена остаётся утилизация радиоактивных отходов.

А их много и все они чрезвычайно опасны для окружающей среды и населения. Взять, к примеру изотопы стронция и йода, которые запросто могут попасть в атмосферу и разнестись на сотни километров вокруг. Для региона, где у населения наблюдается природный дефицит йода, это особенно опасно. Организм забирает из среды необходимый йод, включая и радиоактивный, что и приводит к печальным последствиям для здоровья. Но, как утверждают в НИИАР, их технологический процесс обладает очень высокой защищённостью от выбросов йода в атмосферу.

Сапожник без сапог

Каждый год в всем мире выполняют более 30 млн. лечебных процедур с применением радионуклидов. Однако в самой России, претендующей на роль основного поставщика Молибдена-99, потребность в этом изотопе минимальна. Более 70% всех произведённых в России радиоактивных изотопов уходит на экспорт. У онкологических больных в России шанс получить современное и своевременное лечение, не превышает 10% по причине банальной нехватки специализированных диагностических центров. В стране работают всего семь таких центров. Но нужно, чтобы их было не менее 140. Получается, что новейшие технологии с использованием изотопов в России зачастую просто негде применять.

Для сравнения, В США действует свыше 2000 центров ядерной медицины. В других развитых странах один такой центр приходится на каждые 500 тыс. человек населения. Ничего удивительного, что, по данным ВОЗ, пятилетняя выживаемость онкологических больных в США составляет 62%, во Франции - 58%, в России эта цифра не достигает и 43%.

Из этого и складывается не очень радостная картина: кому-то вершки, а нам - корешки.

Содержание статьи

ТЕХНЕЦИЙ – технеций (лат. Technetium, символ Tc) – элемент 7 (VIIb) группы периодической системы, атомный номер 43. Технеций является самым легким из тех элементов периодической системы, у которых отсутствуют стабильные изотопы и первым элементом, полученным искусственно. К настоящему времени синтезировано 33 изотопа технеция с массовыми числами 86–118, наиболее стабильные из них – 97 Tc (период полураспада 2,6·10 6 лет), 98 Tc (1,5·10 6) и 99 Tc (2,12·10 5 лет).

В соединениях технеций проявляет степени окисления от 0 до +7, наиболее устойчиво семивалентное состояние.

История открытия элемента.

Направленные поиски элемента № 43 начались с момента открытия Д.И.Менделеевым периодического закона в 1869. В периодической таблице некоторые клетки были пустыми, так как отвечающие им элементы (среди них был и 43-й – экамарганец) еще не были известны. После открытия периодического закона многие авторы заявляли о выделении из различных минералов аналога марганца с атомным весом около ста и предлагали ему названия: дэвий (Керн, 1877), люций (Баррайр, 1896) и ниппоний (Огава, 1908), но все эти сообщения в дальнейшем не подтвердились.

В 1920-х поисками экамарганца занялась группа немецких ученых под руководством профессора Вальтера Ноддака. Проследив закономерности изменения свойств элементов по группам и периодам, они пришли к выводу, что по своим химическим свойствам элемент № 43 должен быть гораздо ближе не к марганцу, а к своим соседям по периоду: молибдену и осмию, поэтому искать его было нужно в платиновых и молибденовых рудах. Экспериментальная работа группы Ноддака продолжалась в течение двух с половиной лет, и в июне 1925 Вальтер Ноддак сделал сообщение об открытии элементов № 43 и № 75, которые предлагалось назвать мазурием и рением. В 1927 открытие рения было окончательно подтверждено, и все силы этой группы переключились на выделение мазурия. Ида Ноддак-Таке, сотрудница и жена Вальтера Ноддака, даже заявила, что «в скором времени мазурий, подобно рению, можно будет покупать в магазинах», но столь опрометчивому утверждению не суждено было сбыться. Немецкий химик В.Прандтль показал, что супруги приняли за мазурий примеси, не имеющие ничего общего с элементом № 43. После неудачи Ноддаков многие ученые начали сомневаться в существовании элемента № 43 в природе.

Еще в 1920-х сотрудник Ленинградского университета С.А.Щукарев заметил определенную закономерность в распределении радиоактивных изотопов, которую окончательно сформулировал в 1934 немецкий физик Г.Маттаух. Согласно правилу Маттауха – Щукарева в природе не могут существовать два стабильных изотопа с одинаковыми массовыми числами и ядерными зарядами, отличающимися на единицу. По крайней мере один из них должен быть радиоактивным. Элемент № 43 расположен между молибденом (атомная масса 95,9) и рутением (атомная масса 101,1), но все массовые числа от 96 до 102 заняты стабильными изотопами: Mo-96, Mo-97, Mo-98, Ru-99, Mo-100, Ru-101 и Ru-102. Следовательно, элемент № 43 не может иметь нерадиоактивных изотопов. Впрочем, это не означает, что его нельзя найти на Земле: ведь уран и торий тоже радиоактивны, но сохранились до нашего времени из-за большого периода полураспада. И все же их запасы за время существования земли (около 4,5 млрд. лет) уменьшились в 100 раз. Несложные расчеты показывают, что радиоактивный изотоп может в ощутимых количествах остаться на нашей планете лишь если его период полураспада превышает 150 млн. лет. После провала поисков группы Ноддака надежда обнаружить такой изотоп практически угасла. Сейчас известно, что наиболее стабильный изотоп технеция имеет период полураспада 2,6 миллиона лет, поэтому для изучения свойств элемента № 43 необходимо было создать его заново. За эту задачу взялся в 1936 молодой итальянский физик Эмилио Джино Сегре . Принципиальная возможность искусственного получения атомов была показана еще в 1919 великим английским физиком Эрнестом Резерфордом .

После окончания Римского университета и прохождения четырехлетней воинской службы Сегре работал в лаборатории Энрико Ферми пока не получил предложение возглавить кафедру физики в университете Палермо. Конечно, отправляясь туда, он надеялся продолжить работы по ядерной физике, но лаборатория, в которой ему предстояло работать, была очень скромной и не располагала к научным подвигам. В 1936 он отправился в командировку в США, в город Беркли, где в радиационной лаборатории Калифорнийского университета уже в течение нескольких лет действовал первый в мире ускоритель заряженных частиц – циклотрон. Во время работы в Беркли ему пришла в голову мысль проанализировать молибденовую пластину, которая служила для отклонения пучка ядер дейтерия – тяжелого изотопа водорода. «У нас были веские основания думать, – писал Сегре, – что молибден после бомбардировки его дейтронами должен превратиться в элемент с номером 43...» Действительно, в ядре атома молибдена 42 протона, а в ядре дейтерия – 1. Если бы эти частицы могли объединиться, то получилось бы ядро 43-го элемента. Природный молибден состоит из шести изотопов, значит, в облученной пластинке могли присутствовать несколько изотопов нового элемента. Сегре надеялся, что хотя бы некоторые из них являются достаточно долгоживущими, чтобы сохраниться в пластинке после возвращения в Италию, где он намеревался заняться поиском элемента № 43. Задача осложнялась еще и тем, что молибден, использованный для изготовления мишени, не был специально очищен, и в пластинке могли протекать ядерные реакции с участием примесей.

Руководитель радиационной лаборатории Эрнест Лоуренс разрешил Сегре забрать пластинку с собой, и 30 января 1937 в Палермо, Эмилио Сегре и минералог Карло Перье приступили к работе. Вначале они установили, что привезенный образец молибдена испускал бета-частицы, значит, в нем действительно присутствовали радиоактивные изотопы, но был ли среди них элемент № 43, ведь источниками обнаруженного излучения могли быть изотопы циркония, ниобия, рутения, рения, фосфора и самого молибдена? Для ответа на этот вопрос часть облученного молибдена растворили в царской водке (смеси соляной и азотной кислот), и химическим путем удалили радиоактивный фосфор, ниобий и цирконий, а затем осадили сульфид молибдена. Оставшийся раствор все еще был радиоактивен, в нем оставался рений и, возможно, элемент № 43. Теперь оставалось самое сложное – разделить эти два близких по свойствам элемента. Сегре и Перье справились с этой задачей. Они установили, что при осаждении сероводородом сульфида рения из концентрированного солянокислого раствора, часть активности оставалась в растворе. После контрольных опытов по отделению изотопов рутения и марганца стало ясно, что бета-частицы могут излучаться только атомами нового элемента, который назвали технецием от греческого слова tecnh ós – «искусственный». Это название было окончательно утверждено на съезде химиков, состоявшемся в сентября 1949 в Амстердаме. Вся работа продолжалась более четырех месяцев и закончилась в июне 1937, в результате нее было получено всего лишь 10 –10 грамма технеция.

Хотя в руках Сегре и Перье оказались ничтожные количества элемента № 43, они все же смогли определить некоторые его химические свойства и подтвердили предсказанное на основе периодического закона сходство технеция и рения. Понятно, что им хотелось больше узнать о новом элементе, но чтобы его изучать, нужно было иметь весовые количества технеция, а облученный молибден содержал слишком мало технеция, поэтому требовалось найти более подходящую кандидатуру на роль поставщика этого элемента. Ее поиски увенчались успехом в 1939, когда О.Ган и Ф.Штрассман обнаружили, что в «осколках», образующихся при делении урана-235 в ядерном реакторе под действием нейтронов, содержится довольно значительные количества долгоживущего изотопа 99 Tc. В следующем году Эмилио Сегре и его сотрудница Ву Цзяньсюн смогли выделить его в чистом виде. На каждый килограмм таких «осколков» приходится до десяти граммов технеция-99. Поначалу технеций, получаемый из отходов ядерного реактора, стоил очень дорого, в тысячи раз дороже золота, но атомная энергетика развивалась очень бурно и к 1965 цена на «синтетический» металл упала до 90 долл. за грамм, его мировое производство исчислялось уже не миллиграммами, а сотнями граммов. Располагая такими количествами этого элемента, ученые смогли всесторонне изучить физические и химические свойства технеция и его соединений.

Нахождение технеция в природе. Несмотря на то, что период полураспада (T 1/2) наиболее долгоживущего изотопа технеция – 97 Tc составляет 2,6 млн. лет, что, казалось бы, полностью исключает возможность обнаружить этот элемент в земной коре, технеций может непрерывно образовываться на Земле в результате ядерных реакций. В 1956 Бойд и Ларсон предположили, что в земной коре присутствует технеций вторичного происхождения, образующийся при активации молибдена, ниобия и рутения жестким космическим излучением.

Есть и другой путь образования технеция. Ида Ноддак-Таке в одной из своих публикаций предсказала возможность спонтанного деления ядер урана, а в 1939 немецкие радиохимики Отто Ган и Фриц Штрассман подтвердили ее экспериментально. Одним из продуктов спонтанного деления являются атомы элемента № 43. В 1961 Курода, переработав около пяти килограммов урановой руды, смог убедительно доказать присутствие в ней технеция в количестве 10 –9 грамма на килограмм руды.

В 1951 американский астроном Шарлотта Мур предположила, что технеций может присутствовать в небесных телах. Спустя год английский астрофизик Р.Мерилл при изучении спектров космических объектов обнаружил технеций в некоторых звездах из созвездий Андромеды и Кита. Его открытие в дальнейшем было подтверждено независимыми исследованиями, причем количество технеция на некоторых звездах мало отличается от содержания соседних стабильных элементов: циркония, ниобия, молибдена и рутения. Для объяснения этого факта предположили, что технеций образуется в звездах и в настоящее время в результате ядерных реакций. Это наблюдение опровергло все многочисленные теории дозвездного образования элементов и доказало, что звезды являются своеобразными «заводами» по производству химических элементов.

Получение технеция.

Сейчас время технеций получают либо из отходов переработки ядерного топлива, либо из облученной в циклотроне молибденовой мишени.

При делении урана, вызванном медленными нейтронами, образуются два ядерных осколка – легкий и тяжелый. У образующихся изотопов есть избыток нейтронов и в результате бета-распада или испускания нейтронов они переходят в другие элементы, давая начало цепочкам радиоактивных превращений. В некоторых таких цепочках образуются изотопы технеция:

235 U + 1 n = 99 Mo + 136 Sn + 1 n

99 Mo = 99m Tc + b – (T 1/2 = 66 час)

99m Tc = 99 Tc (T 1/2 = 6 час)

99 Tc = 99 Ru (стабильный) + 227 – (T 1/2 = 2,12·10 5 лет)

В эту цепочку входит изотоп 99m Tc – ядерный изомер технеция-99. Ядра этих изотопов идентичны по своему нуклонному составу, но различаются по радиоактивным свойствам. Ядро 99m Tc имеет более высокую энергию, и, теряя ее в виде кванта g -излучения, переходит в ядро 99 Tc.

Технологические схемы концентрирования технеция и отделения его от сопутствующих элементов очень разнообразны. Они включают в себя комбинацию стадий дистилляции, осаждения, экстракции и ионообменной хроматографии. Отечественная схема переработки отработанных тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов предусматривает их механическое дробление, отделение металлической оболочки, растворение сердечника в азотной кислоте и экстракционное выделение урана и плутония. При этом технеций в форме пертехнетат-иона остается в растворе вместе с другими продуктами деления. При пропускании этого раствора через специально подобранную анионообменную смолу с последующей десорбцией азотной кислотой получают раствор пертехнециевой кислоты (HTcO 4), из которого после нейтрализации осаждают сульфид технеция (VII) сероводородом:

2HTcO 4 + 7H 2 S = Tc 2 S 7 + 8H 2 O

Для более глубокой очистки технеция от продуктов деления сульфид технеция обрабатывают смесью пероксида водорода и аммиака:

Tc 2 S 7 + 2NH 3 + 7H 2 O 2 = 2NH 4 TcO 4 + 6H 2 O + 7S

Затем пертехнетат аммония экстрагируют из раствора и последующей кристаллизацией получают химически чистый препарат технеция.

Металлический технеций обычно получают восстановлением пертехнетата аммония или диоксида технеция в токе водорода при 800–1000° C или электрохимическим восстановлением пертехнетатов:

2NH 4 TcO 4 + 7H 2 = 2Tc + 2NH 3 + 8H 2 O

Выделение технеция из облученного молибдена раньше было основным способом промышленного получения металла. Сейчас этот способ используется для получения технеция в лаборатории. Технеций-99m образуется при радиоактивном распаде молибдена-99. Большая разница периодов полураспада 99m Tc и 99 Mo позволяет использовать последний для периодического выделения технеция. Подобные пары радионуклидов известны под названием изотопных генераторов. Максимальное накопление 99m Tc в генераторе 99 Mo/ 99m Tc происходит через 23 часа после каждой операции отделения изотопа от материнского молибдена-99, однако уже через 6 часов содержание технеция составляет половину от максимального. Это позволяет проводить выделение технеция-99m несколько раз в день. Известны 3 основных типа генераторов 99m Tc по способу отделения дочернего изотопа: хроматографические, экстракционные и сублимационные. В хроматографических генераторах используется различие коэффициентов распределения технеция и молибдена на различных сорбентах. Обычно молибден фиксируют на оксидном носителе в форме молибдат- (MoO 4 2–) или фосформолибдат-иона (H 4 3–). Накопившийся дочерний изотоп элюируют физиологическим раствором (из генераторов, используемых в ядерной медицине) или разбавленными растворами кислот. Для изготовления экстракционных генераторов облученную мишень растворяют в водном растворе гидроксида или карбоната калия. После экстракции метилэтилкетоном или другим веществом экстрагент удаляют выпариванием, а остающийся пертехнетат растворяют в воде. Действие сублимационных генераторов основано на большом различии летучестей высших оксидов молибдена и технеция. При прохождении нагретого газа-носителя (кислород) через нагретый до 700–800° C слой триоксида молибдена испарившийся гептаоксид технеция удаляется в холодную часть прибора, где и конденсируется. Каждому типу генераторов присущи свои характерные достоинства и недостатки, поэтому выпускаются генераторы всех вышеперечисленных типов.

Простое вещество.

Основные физико-химические свойства технеция изучены на изотопе с массовым числом 99. Технеций – пластичный парамагнитный металл серебристо-серого цвета. Температура плавления около 2150° C, температура кипения » 4700° C, плотность 11,487 г/см 3 . Технеций имеет гексагональную кристаллическую решетку, в пленках толщиной менее 150Å – кубическую гранецентрированную. При температуре 8К технеций становится сверхпроводником II рода ().

Химическая активность металлического технеция близка к активности рения – его соседа по подгруппе и зависит от степени измельченности. Так, компактный технеций медленно тускнеет во влажном воздухе и не изменяется в сухом, а порошкообразный быстро окисляется до высшего оксида:

4Tc + 7O 2 = 2Tc 2 O 7

При небольшом нагревании технеций реагирует с серой и галогенами с образованием соединений соединений в степени окисления +4 и +6:

Tc + 3F 2 = TcF 6 (золотисто-желтый)

Tc + 3Cl 2 = TcCl 6 (темно-зеленый)

Tc + 2Cl 2 = TcCl 4 (красно-коричневый)

а при 700° C взаимодействует с углеродом, образуя карбид ТсС. Технеций растворяется в кислотах-окислителях (азотной и концентрированной серной), бромной воде и перекиси водорода:

Tc + 7HNO 3 = HTcO 4 + 7NO 2 + 3H 2 O

Tc + 7Br 2 + 4H 2 O = HTcO 4 + 7HBr

Соединения технеция.

Наибольший практический интерес представляют соединения семивалентного и четырехвалентного технеция.

Диоксид технеция TcO 2 – важное соединение в технологической схеме получения технеция особой чистоты. TcO 2 – порошок черного цвета с плотностью 6,9 г/см 3 , устойчивый на воздухе при комнатной температуре, сублимируется при 900–1100° С. При нагревании до 300° С диоксид технеция энергично реагирует с кислородом воздуха (с образованием Tc 2 O 7), с фтором, хлором и бромом (с образованием оксогалогенидов). В нейтральных и щелочных водных растворах легко окисляется до технециевой кислоты или ее солей.

4ТcO 2 + 3O 2 + 2H 2 O = 4HTcO 4

Оксид технеция (VII) Tc 2O 7 – желто-оранжевое кристаллическое вещество, легко растворимое в воде с образованием бесцветного раствора технециевой кислоты:

Tc 2 O 7 + H 2 O = 2HTcO 4

Температура плавления 119,5° С, температура кипения 310,5° С. Tc 2 O 7 является сильным окислителем и легко восстанавливается даже парами органических веществ. Служит исходным веществом для получения соединений технеция.

Пертехнетат аммония NH 4TcO 4 – бесцветное вещество, растворимое в воде, промежуточный продукт при получении металлического технеция.

Сульфид технеция (VII) – труднорастворимое вещество темно-коричневого цвета, промежуточное соединение при очистке технеция, при нагревании разлагается с образованием дисульфида TcS 2 . Получают сульфид технеция (VII) осаждением сероводородом из кислых растворов соединений семивалентного технеция:

2NH 4 TcO 4 + 8H 2 S = Tc 2 S 7 + (NH 4) 2 S + 8H 2 O

Применение технеция и его соединений. Отсутствие стабильных изотопов у технеция с одной стороны препятствует его широкому использованию, а с другой – открывает перед ним новые горизонты.

Огромный ущерб человечеству наносит коррозия, «съедая» до 10% всего выплавляемого железа. Хотя известны рецепты изготовления нержавеющей стали, ее использование не всегда целесообразно по экономическим и техническим причинам. Защитить сталь от ржавления помогают некоторые химические вещества – ингибиторы, которые делают поверхность металла инертной по отношению к корродирующим агентам. В 1955 Картледжем была установлена чрезвычайно высокая пассивирующая способность солей технециевой кислоты. Дальнейшие исследования показали, что пертехнетаты – самые эффективные ингибиторы коррозии железа и углеродистой стали. Их действие проявляется уже при концентрации 10 –4 –10 –5 моль/л и сохраняется до 250° С. Использование соединений технеция для защиты сталей ограничивается закрытыми технологическими системами во избежание попадания радионуклидов в окружающую среду. Вместе с тем, из-за высокой стойкости к g -радиолизу соли технециевой кислоты прекрасно подходят для предотвращения коррозии в ядерных реакторах с водяным охлаждением.

Многочисленные области применения технеция обязаны своим существованием его радиоактивности. Так, изотоп 99 Tc используется для изготовления стандартных источников b -излучения для дефектоскопии, ионизации газов и изготовления стандартных эталонов. Благодаря большому периоду полураспада (212 тысяч лет) они могут очень долго работать без существенного снижения активности. Сейчас изотоп 99m Tc занимает лидирующее положение в ядерной медицине. Технеций-99m – короткоживущий изотоп (период полураспада 6 часов). При изомерном переходе в 99 Tc он испускает только g -кванты, что обеспечивает достаточную проникающую способность и значительно меньшую дозу облучения пациента по сравнению с другими изотопами. Пертехнетат-ион не обладает ярко выраженной селективностью по отношению к определенным клеткам, что позволяет применять его для диагностики поражения большинства органов. Технеций очень быстро (в течение одного дня) выводится из организма, поэтому применение 99m Tc позволяет проводить повторное обследование одного и того же объекта через короткие промежутки времени, не допуская его переоблучения.

Юрий Крутяков