Изотопы: из первых рук
Эксперты ИЦАЭ доступно и занимательно рассказывают о возможностях ядерных технологий
Как заинтересовать школьников наукой и объяснить взрослым людям, чья профессия не связана с технической сферой, суть сложных понятий и процессов? В сети Информационных центров по атомной энергии (ИЦАЭ) нашли удачный рецепт. Рассказывать о реакторах, квантовой физике, радиационных технологиях, разоблачать антинаучные мифы и суеверия можно на научно-популярных ток-шоу. Эксперты доступно, с помощью образных сравнений и аналогий помогают зрителям разобраться в интересующей их теме. В сети ИЦАЭ за годы работы создана целая линейка таких ток-шоу: «Разберем на атомы», «Научный холодильник», «Вечер научных страшилок», «Физики и лирики», Science Drama и Public Talk. Важная часть научно-популярных ток-шоу — вопросы зрителей, и иногда самые простые вопросы оказываются самыми интересными с точки зрения смыслов. Мы решили устроить виртуальный Public Talk, посвященный изотопам, с экспертами сети ИЦАЭ и заодно обсудить с ними самые распространенные мифы о радиации.
Наш первый спикер — Иван Лебедев, преподаватель Томского политехнического университета, руководитель группы технической документации реактора ИРТ-Т. Иван регулярно выступает в ИЦАЭ Томска, рассказывая жителям и гостям города о своей работе и ядерных технологиях в целом.
— Иван, расскажите, когда и для чего создавался реактор ИРТ-Т?
— Можно сказать, что реактор ИРТ-Т был построен на заре атомной эры: решение о строительстве приняли в середине 1950-х годов. За основу взяли типовой проект реактора ИРТ-1000. Сооружение началось в 1959 году и продолжалось восемь лет. За это время был построен целый научный комплекс: здание реактора, мастерские, спецпрачечная, научный корпус и поселок для сотрудников.
Официальным днем рождения, или датой физического пуска, считается 22 июля 1967 года, когда реактор впервые достиг критичности. На тот момент проектная мощность была 1 МВт, впрочем, через пару лет нашим инженерам и научным сотрудникам удалось перевести установку на новый тип топливных сборок и повысить мощность в два раза, до 2 МВт. В 1977 году из-за коррозии алюминиевого бака реактор пришлось остановить на реконструкцию. Была построена градирня, добавлен второй контур, мощность повысили до 6 МВт, заменили все системы управления реактором. В 1984 году состоялся физический пуск обновленной установки. С тех пор у нас прошли еще три масштабные модернизации. В 2005 году была полностью обновлена система управления и защиты, в 2014–2015 и 2019–2020 годах было две волны обновления научного оборудования, благодаря чему реактор ИРТ-Т на сегодня — один из самых современных реакторов не только в России, но и, наверное, в мире.
Реактор в первую очередь был предназначен для подготовки специалистов атомной отрасли и для материаловедческих исследований. Сегодня на реакторе проходят обучение около 400 студентов из России и стран-партнеров. За более чем 50-летнюю историю здесь появились целые научные школы: производство радиофармпрепаратов, легирование кремния, окрашивание полудрагоценных камней и многие другие.
Если говорить об основных сегодняшних достижениях, то это производство изотопов технического и медицинского назначения (фосфора-32, лютеция-177, иридия-192, вольфрама-188, рения-188, иттрия-90, молибдена-99 и многих других), комплекс легирования кремния, состоящий из двух установок (пяти- и восьмидюймовой), комплекс нейтронзахватной терапии и набор оборудования для проведения радиационных и ресурсных испытаний материалов и оборудования.
— В чем заключается уникальность реактора ИРТ-Т?
— Во-первых, он находится в структуре вуза, что для России уже достаточно уникально. У студентов есть возможность пройти курс практических и лабораторных занятий на действующей ядерной установке. Во-вторых, набор научных станций не имеет аналогов в России. У нас есть собственные технологии и ноу-хау в областях получения изотопов, легирования кремния и радиационных технологий. На сегодняшний день ИРТ-Т — единственная в России установка, использующаяся для лечения домашних животных методом нейтронзахватной терапии.
— С какими мифами о вашем реакторе и об атомной энергетике в целом вам приходилось сталкиваться? Как вы обычно отвечаете на вопросы, основанные на мифах?
— О! В нашем городе ходит легенда, что под корпусом № 10 Томского политехнического университета есть ядерный реактор (видимо, речь о нашем). Когда реактор строили, в город привезли два корпуса активной зоны: один поставили в здание реактора, а второй увезли в 10-й корпус для обучения студентов. Перевозили их под вооруженным конвоем, поэтому у горожан сложилось ощущение, что в 10-м корпусе строят что-то секретное.
Мы, в свою очередь, стараемся поддерживать эту легенду и иногда лукавим, не отвечая прямо на вопрос, есть он там или нет. Я, например, говорю что-то вроде: «А вы думаете, что пар, идущий из колодца на территории кампуса, — это канализация?»
Второй, очень часто встречающийся миф — это зеленое радиоактивное свечение. На самом деле свечение Вавилова — Черенкова синее. Это мы обычно показываем на экскурсиях. Все-таки в год нас посещают более 3000 человек!
— Случались ли у вас курьезные ситуации на работе? Если да, то какие?
— Однажды во время плановых учений мы выбрали «жертву»: наш ведущий инженер, по легенде, сломал ногу, и его должны были спасти из вентиляционной камеры. Спасатели в суете его благополучно забыли, и он просидел там два часа. Когда все было закончено и официальные лица подводили итоги и докладывали об успешном окончании учений, его появление вызвало фурор! А его обиженное «Я просидел со сломанной ногой два часа, замерз и проголодался» привело к такой истерике, что мероприятие завершилось досрочно.
— Что самое важное при работаете на атомном реакторе?
— Как и во всех других делах, главное — быть профессионалом в своем деле и искренне любить свою профессию. Ну, и как любит говорить наш главный инженер: «Делать надо хорошо, плохо само получится».
Наш второй эксперт —Николай Носов,врач-радиолог отделения радиоизотопной позитронно-эмиссионной томографии, аспирант кафедры радиологии, хирургии и онкологии ФГБОУ «Российский научный центр радиологии и хирургических технологий имени академика А. М. Гранова» Минздрава РФ (РНЦРХТ им. ак. А. М. Гранова). Он недавно познакомился с сотрудниками ИЦАЭ Санкт-Петербурга, но они уже наметили план научно-популярных лекций, посвященных ядерной медицине.
— Николай, расскажите о своей работе.
— В нашем отделении выполняются радионуклидные исследования у пациентов с онкологическими заболеваниями. Пациентам вводят радиофармпрепарат. Он представляет собой радионуклид с периодом полураспада 1–2 часа, связанный с определенной молекулой, обеспечивающей доставку радиофармпрепарата к необходимым тканям. Препарат распределяется по организму и фиксируется в очагах опухоли. Через 1–1,5 часа начинают сканирование на ПЭТ/КТ-томографе. Этот аппарат внешне похож на обычную установку для компьютерной томографии, но объединяет в себе компьютерный томограф и кольцо детекторов для позитронно-эмиссионной томографии, обеспечивая так называемую гибридную визуализацию. В результате мы получаем две серии послойных снимков: КТ и ПЭТ с возможностью их наложения друг на друга, а также построения 3D-изображений.
Моя работа включает определение показаний к исследованию, контроль за проведением процедуры, но самую важную часть составляет интерпретация, или расшифровка, изображений и составление заключения. На основе этого документа лечащий врач пациента определяет дальнейшую тактику: назначает различные виды лечения, изменяет текущий вид лечения или рекомендует завершить терапию и продолжить наблюдение.
— Какие методы диагностики и лечения относятся к ядерной медицине, а какие нет?
— Ядерная медицина занимается применением радиофармпрепаратов в диагностике и лечении различных заболеваний. Наиболее широко методы ядерной медицины применяются в онкологии и кардиологии. Радионуклидные исследования также проводятся в эндокринологии, неврологии и нефрологии (при заболеваниях почек).
К ядерной медицине относят методы диагностики, при которых используются открытые источники ионизирующего излучения: сцинтиграфия, однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). К лечебным методам относится радионуклидная терапия, при которой радиофармпрепараты вводят в организм с лечебной целью. При проведении диагностических и лечебных мероприятий пациент временно становится источником ионизирующего излучения. А в рентгенологических исследованиях (рентгенографии, флюорографии и др.) и компьютерной томографии используется рентгеновское излучение, которое, по сути, является ионизирующим, но для генерации такого излучения применяют закрытые источники, следовательно, эти методы нельзя по определению отнести к ядерной медицине. Аналогично и с лучевой терапией.
Принцип работы магнитно-резонансной томографии основан на электромагнитных импульсах, излучаемых в сильном постоянном магнитном поле. Этот вид излучения не является ионизирующим и также не относится к ядерной медицине.
— Расскажите, как устроены радиофармпрепараты и как они работают внутри нашего организма.
— Они необходимы для визуализации. Молекулы препаратов представляют собой химические соединения, аналогичные тем, что присутствуют в организме человека. Существует два способа фиксации радиофармпрепаратов в целевых органах и тканях: включение в метаболизм клеток (проникновение внутрь) и фиксация на рецепторах, на поверхности клеток. Основная цель — добиться наибольшего поступления препарата в очаг патологического процесса и наименьшей фиксации в других органах и тканях. Введение радиофармпрепаратов в организм дает хороший контраст изображений. Второй неотъемлемой частью радиофармпрепарата является радионуклид. В сцинтиграфии и ОФЭКТ применяют гамма-излучающие радионуклиды технеций-99m и йод-123, в ПЭТ — позитрон-излучающие фтор-18, галлий-68, углерод-11. Они позволяют точно локализовать патологический процесс и установить его распространенность по организму.
В радионуклидной терапии используют радиофармпрепараты с радионуклидами, у которых очень короткий период полураспада — от нескольких часов до нескольких суток (стронций-89, радий-223, лютеций-177, актиний-225). Этот вид терапии может помочь, когда возможности других видов лечения исчерпаны. Радионуклидная терапия также позволяет избежать применения химиотерапевтических препаратов, которые обладают выраженными побочными эффектами.
— О чем вас чаще всего спрашивают люди, когда узнают, где и кем вы работаете?
— Как правило, собеседники проявляют живой интерес к моей работе. Радиология — относительно молодая специальность, которая начала развиваться в России с конца 1990-х годов, поэтому о ней мало известно людям, которые не сталкивались с радиационными технологиями и ядерной медициной. В медицинских вузах методы ядерной медицины вошли в образовательную программу, начиная со студентов, которые поступали всего 10 лет назад. Поэтому даже коллег из других сфер медицины иногда приходится знакомить с нашей специальностью.
Чаще всего люди спрашивают, какие заболевания и с какой точностью мы можем видеть. Обычно я знакомлю собеседников не только с ядерной медициной, но и с широкими возможностями лечения онкологических заболеваний, доступными сегодня.
— С какими самыми распространенными мифами о радиации и ядерной медицине вы сталкивались? Что обычно отвечаете на такие высказывания?
— Один из самых частых вопросов, который окружен множеством мифов, касается безопасности радионуклидных исследований. Иногда приходится слышать, что подобные процедуры, особенно при неоднократном проведении, несут высокий риск развития новых онкологических заболеваний. Но это не так. Все исследования в ядерной медицине дают лучевую нагрузку, но влияние излучения на организм очень мало. Радионуклидные исследования обеспечивают получение данных о заболевании, что позволяет лечащему врачу более оперативно корректировать схему лечения. Если не выполнить очередное исследование и не получить информацию о заболевании, это может привести к более серьезным последствиям, чем риск от излучения.
Пациенты иногда задают вопрос, не будут ли опасны их личные вещи и одежда после исследования. Радиофармпрепараты вводятся с большой осторожностью через внутривенный катетер, их попадание на одежду исключено. После сканирования одежда не становится источником излучения. Встречаются вопросы, какую лучевую нагрузку получает персонал отделения. Врачи-радиологи получают в несколько раз ниже предельно допустимой дозы для персонала группы А (кто непосредственно работает с источниками). Рентгенолаборанты, которые непосредственно контактируют с пациентом во время процедуры, получают примерно столько же. Чуть больше доза у медсестер, которые вводят радиофармпрепараты.
Чтобы уменьшить получаемую дозу, персонал отделений имеет дополнительные дни отпуска и сокращенный рабочий день. В отделениях радионуклидной диагностики ведется обязательный контроль за получаемой дозой. У всех сотрудников есть индивидуальные дозиметры, которые размещаются на одежде на уровне органов, наиболее чувствительных к облучению. У мужчин один дозиметр на уровне пояса, у женщин — по одному на уровне пояса и груди. Дозиметры проверяют на полученную дозу несколько раз в год. Беременным женщинам для минимизации рисков обеспечивают изолированное рабочее место в отделении, где будет исключен контакт с пациентами. При невозможности выделения такого места их могут перевести на временную работу в другие подразделения, где отсутствуют вредные факторы.
