Kernereaktioner til gavn for kræftbehandlingen

Radioaktive stoffer og PET-scanninger er et uundværligt redskab til diagnose og behandling af særligt kræftsygdomme. De yderst detaljerede PET-billeder skabes bl.a. ved hjælp af kontrastvæske med radioaktive stoffer. For at imødekomme en øget efterspørgsel fra landets hospitaler har DTU valgt at fordoble produktions­kapaciteten ved at anskaffe sig en ny cyklotron.

I visse tilfælde kan stofferne endda bruges i selve behandlingen. DTU’s forskere ser et stort potentiale i den terapeutiske brug, men den forsatte udvikling stiller også krav til kapaciteten. Efterspørgslen skal ses i lyset af, at de færdige radioaktive produkter kan have en halveringstid ned til knap 24 timer og hermed en temmelig begrænset holdbarhed.

DTU råder i forvejen over en cyklotron, og med en ekstra maskine kan man bedre tilgodese både produktionen af kliniske sporstoffer og forskningen. Samtidig øger det forsyningssikkerheden, når man kan udføre service på den ene cyklotron, mens den anden holdes i drift. Artelia og H+ Arkitekter har specialdesignet bunkeren til det nye eksemplar.

Supernova-liga
En cyklotron er en partikelaccelerator, der her bruges til at bestråle en særlig type tungt vand for at producere de radioaktive væsker. Maskinen rummer et vakuumkammer, hvor ladede partikler bliver accelereret af to D-formede elektroder med en højspænding, der veksler ca. 25 mio. gange i sekundet.
Samtidig løber partiklerne i en spiralformet bane ved hjælp af et tværgående magnetfelt, der er 10.000 gange så stærkt som jordens. Partiklernes hastighed øges, når de gradvist bevæger sig længere ud i spiralen, og hermed opstår muligheden for de kernereaktioner, der til slut dirigeres ud i en koncentreret stråle.

Den type kernereaktioner er ikke naturligt forekommende nogen steder på jorden eller solen for den sags skyld. I en supernova kan man til gengæld finde lignende reaktioner.

Beskyttelsesbunker
En sådan grad af radioaktivitet gør det nødvendigt at beskytte omgivelserne mod stråling. Til det er kraftige betonkonstruktioner et effektivt værn sammen med fugtig jord, hvilket forklarer brugen af en nedgravet bunker. Ud over den nye PETtrace 890 cyklotron fra GE Medical rummer bunkeren faciliteter til en tredje og noget mindre cyklotron, der primært skal bruges til forskning og undervisning. De to cyklotroner står i hver sit rum, der er adskilt af en 20 cm tyk dør i massiv plast på 750 kg.

Et avanceret puslespil
På ét afgørende punkt havde projektet en særegen karakter. Normalt vil en cyklotron være placeret i et rum lige ved siden af det kontrolrum og laboratorium, hvor processen styres, og det radioaktive medie forarbejdes.

Men i dette tilfælde var det af flere årsager nødvendigt at etablere en separat bunker, der ligger et niveau forskudt af de øvrige faciliteter, hvor mediet og andre installationer ledes hen. Personalet har derfor adgang til bunkeren via en elevator, som blev koblet til den eksisterende bygning med en forbindelsesgang i glas. Bunkeren har også en anden indgang, der tilgås fra det fri.

De specielle forudsætninger gjorde det til en kompleks koordineringsopgave, når man også tager alle de andre designkrav med i ligningen, fortæller Jørgen Larsen, der var projektleder på opgaven :

Det er straks noget mere kompliceret, når man ikke bare skal trække ledninger fra ét rum til et andet. De fysiske bindinger betød, at de mange installationer i stedet skulle ud på en længere rejse, og det krævede en del teknisk kreativitet. F.eks. var vi også nødt til at lave buede føringsveje til det radioaktive medie, da man skal have mulighed for nemt at udskifte ledningerne relativt ofte.

Ud over transporten af mediet kræver cyklotronerne adskillige forsyninger. Tilsammen giver det et væld af instal­lationer, der skulle lægges meget præcist for at få puslespillet til at gå op, da pladsen var forholdsvis trang. Samspillet med de eksisterende bygninger af ældre dato gav også en række byggetekniske udfordringer. Som Jørgen påpeger, var designprocessen kendetegnet ved et meget nært samarbejde med projektorganisationen og driften på DTU Risø. Ikke mindst stedets brugere og deriblandt professor Mikael Jensen, der formentlig er den i Danmark, som har allerstørst erfaring med at etablere cyklotroner.