9. 방사성동위원소를 만드는 법 - 사이클로트론

원자로 다음으로 방사성동위원소를 만드는 방법으로 사이클로트론을 사용하는 방법이 있다. 사이클로트론은 진공으로 된 통의 양쪽에 큰 전자석이 놓여 있고 내부에는 속이 빈 전극에 고주파전압이 걸려있는 형태를 하고 있다. 이 전극의 모양이 D자 모양으로 생겨서 '디즈(dees)'라고 부른다.

사이클로트론의 가운데 부분에 수소, 헬륨 등의 가스를 넣으면서 고전압을 걸어주면 전자를 잃어버려 양전하를 띤 원자핵이 생성되고 이는 가운데서부터 바깥쪽으로 회전운동을 하며 자석과 전기에 의하여 가속이 되고 결국 사이클로트론 밖으로 튀어 나오게 된다. 여기에 적당한 물질을 두면 가속된 원자핵이 충돌하면서 방사성동위원소가 만들어진다. 즉, 양전기를 띤 입자가 다른 원자핵 속에 들어가게 되므로 양성자가 과다한 방사성동위원소가 만들어지는 것이다.

따라서 앞에서 설명한 Z-N 커브의 C나 D에 해당하는 동위원소가 만들어지는데 예를 들면 요드-123, 인듐-111, 탈륨-201 등이 C에 해당하여 감마선을 방출하고 불소-18, 탄소-11, 질소-13, 산소-15 등이 D에 해당하여 양전자선을 방출한다. 이들은 모두 인체를 잘 통과하고 생명체에 대한 독성이 약하여 진단용 방사성의약품의 표지에 사용한다.

사이클로트론

우리나라에는 원자력병원에 1986년에 처음으로 사이클로트론이 설치되었으나 중성자를 이용한 암 치료에만 사용하다가 1989년에 처음으로 방사성동위원소를 생산하기 시작하였다.

사이클로트론의 보급이 본격적으로 되기 시작한 것은 양전자단층촬영(Positron Emission Tomography)이 보급되면서부터이다. PET는 핵의학의 최첨단 영상분야로서 이를 하려면 양전자 방출 핵종으로 표지된 방사성의약품이 있어야 한다.

PET는 1994년 서울대학교병원을 필두로 같은 해에 삼성서울병원에 설치되었고, 그와 동시에 사이클로트론도 양 병원에 설치가 되었다.

그 때만 해도 가격이 20억~25억원을 하여 사이클로트론의 도입이 별로 늘지 않았는데, 2003년에는 거의 10억원에 근접하는 수준으로 가격이 떨어졌고, 게다가 사이클로트론 회사들이 PET의 판매를 촉진하기 위하여 무료에 가깝게 공급을 해 주는 바람에 급격히 여러 병원에서 도입을 서둘렀다.

또한 원자력의학원에서 사이클로트론의 국산화에 성공하여 과학기술부에서는 전국에서 골고루 PET를 수행할 수 있게 하기 위하여 권역별로 국산 사이클로트론을 설치해 주고 있다.

2004년 5월 11일