Az intézet létrejötte és m űködése szorosan kapcsolódott az atom energia békés alkalm azásának az 1950-es években hazánk számára is m egnyíló lehetőségeihez.
1955-ben az első, m ajd 1958-ban a második, az E N S Z égisze alatt m egrendezett világkonferencia (International C onference on Peaceful U ses o f Atom ié Energy) áttekintette az alkalmazás összes lehetséges területét.
Az atom erőm űvek abban az időszakban m ég csecsem őkorukat élték, így a másodlagos alkalmazások, különösen az izotópok különböző célú felhasználása volt az elsődleges cél. A magyar sajátosságoknak m egfelelően a gazdasági (főleg ipari) alkalmazás elősegítése vo lt hangsúlyos, am it az általános állami fejlesztési szem lélet m ellett az is indokolt, hogy az orvosi alkalmazás az orvosok spontán kezdem ényezőkészsége folytán gyorsan fejlődött külön segítség nélkül is.
A hazai ato m erő m ű létesítése m iatt - az 1970-es évektől - az izotópalkalm a
zásra kevesebb figyelm et fordítottak az állami szervek. Az intézet helyzetét h át
rányosan befolyásolta az O rszágos A tom energia-bizottság központi szerepének m egrendülése. U gyanakkor az intézetnek az M T A felügyelete alá helyezése, am ely időben egybeesett több intézeti vezető doktori tudom ányos fokozatának m egszerzésével, m egnövelte az intézet tudom ányos orientációjának lehetősé
geit, és m egszabadította bizonyos fölösleges országos szervezési gondoktól.
Az atom erőm űvi program ban az intézet - eltérő tevékenységi területe m iatt - csak marginális szerepet játszo tt ugyan, de maga az erőm ű léte az egzotikum ból a valóságba vitte át a nukleáris kultúrát a szélesebb műszaki-gazdasági köz
vélem ény szem ében is. E n n ek is köszönhetően az 1970-es években az izotóp
technika széleskörűen elterjedt, főleg az iparban. H ozzájárult ehhez a gazdasá
gossági szem lélet általános erősödése is ebben az időben. Egyúttal azonban a tud o m án y továbblépett az orvosbiológiai m ódszerek, az im m unanalitika irányá
ba. Ez a hagyom ányos orvosi izotópalkalmazás perspektíváinak szűkülésével járt, az intézet azonban képes volt a folyam athoz alkalmazkodni.
Az 1980-as években egyrészt az atom fegyverek elterjedésének m egakadályo
zását célzó nem zetközi egyezm ények révén előtérbe került a hatósági ellenőrző tevékenység - illetve az ehhez szükséges technikai feltételek - biztosítása, am elynek terén az intézet bizonyos tapasztalatokkal m ár rendelkezett. M ásrészt, a csernobili baleset következtében, növekedett a szkepszis az atom energia fel- használásával szem ben (ehhez hozzájárulhatott a nyersolajárak relatív csökkené
sének m egindulása - am it csak időnként szakított m eg egy-egy esem ény, m in t pl. az iraki agresszió). Az ellenőrzési igényeket tovább növelte a Szovjetunió összeomlása, a nukleáris lefegyverzésre vonatkozó megállapodások, valam int a környezetvédelem igényeinek növekedése és az atom energetika-ellenesség erő södése hazánkban is. Jelen leg az 1993 előtti nukleáris kapacitás nagyobb hányada az Izotóp Intézet Kft. keretében m űködik.
E körülm ények között az intézet alapvetően az ellenőrzési technikák fejleszté
sével, a term észetes közegben lejátszódó izotópm igráció vizsgálatával, valam int a szám ottevő tartós radioaktivitást nem iniciáló pro m p t gamma-aktivációs analitika megvalósításával és alkalmazásával foglalkozik. U tóbbi természetesen a KFKI Atom energia K utatóintézetében m űködő atom reaktor berendezésein tö rté n ik
G yakorlati kutatások
Az intézetben folyó kutatások az O A B-felügyelet időszakában főleg gyakorlat- orientáltak voltak. K özponti feladatot képezett az izotópok előállítása a C sille
bérci K utatóreaktorban besugárzott célanyagokból. A legfontosabb izotópok előállítási technológiájának kidolgozása m integy 5-6 év alatt befejeződött. Ez elsősorban kom plexkém iai és elválasztástechnikai kutatásokat igényelt.
Az 1970-es évek végén az intézeti kutatás és fejlesztés az izotópos m edicina nagy paradigmaváltását követve áttért a radioim m unológiai készletek (kitek) fejlesztésére, az 1990-es években pedig sikerült a legújabb izotópos terápiái igé
nyeket is kielégíteni hazai készítményekkel.
U gyancsak többszöri irányváltás jellem ezte a szerves kém iai kutatásokat: a kezdeti, tríciu m m al és radioszénnel jelze tt vegyület-előállítást követte a radio- foszforral és radioaktív kénnel je lz e tt vegyületek szintézism ódszereinek fejlesz
tése, m ajd a m olekuláris biológiai célú fejlesztés.
U gyancsak gyakorlatorientált volt az ipari izotópalkalmazási m ódszerek fej
lesztése: izotópvezérlésű elektronikus m érő-szabályozó berendezések, ipari defektoszkópok, az ipari folyam atok izotóp-nyom jelzéses vizsgálata játszották a főszerepet az 1960-70-es, bizonyos m értékig még az 1980-as években is. Ezek az alkalm azások azonban m ára nagyrészt elvesztették időszerűségüket. Jelenleg a sugártechnikai alkalmazás főleg a többcélú ipari besugárzó berendezések, teleterápiás „kobaltágyúk” fejlesztését, készítését, üzem be helyezését igényli, továbbá igen egyszerű sugárzás-, illetve sugárdózism érőket.
E lm életi célú kutatások
A gyakorlat által vezérelt kutatások m ellett az in tézetben az 1960-as évek elejé
től kifejezetten elméleti célú kutatások is indultak, am elyek az intézet akadém iai felügyelet alá kerülése után felerősödtek, a közvetlen gazdasági célú kutatások tö b b ség én ek a gazdasági társaság keretei közé kerülésével pedig az intézet alapvető tevékenységévé váltak. E kutatások fő irányait ism ertetjü k az alábbi
akban.
H e te ro g é n k a ta líz is és felü letk ém ia
E redetileg a kutatások fő irányát a szénhidrogének fém katalizált reakcióinak izotóp-nyom jelzéses m echanizm usvizsgálata képezte. Az 1970-es években a fém por katalizátorokról a hordozós (alum ínium -oxid, szilícium -oxid, zeolit) katalizátorokra tértek át, m ajd a reakciók köre bővült egyszénatom os vegyületek (m etán, szén-m onoxid), továbbá a kéntartalm ú vegyületek átalakulásainak ta
nulm ányozásával. A kutatások kiterjedtek a korszerű fizikai felületvizsgáló technikák (infravörös és elektronspektroszkópia) alkalmazásával a felületi adspecieszek szerkezetének kutatására, a legutóbbi időben pedig speciális m ó d szerekkel készített, jó l definiált katalizátorrendszerek szintézisére és m űködésük atom i szin tű m egértésére, illetve befolyásolására irányultak.
S u g árh atá s-k ém ia
A kutatások fókuszpontjában a kezdeti szakaszban a szénhidrogén-radiolízis állt, majd, m iután az országban a korábban több helyen is folyó sugárkémiai kutatások nagyrészt m egszűntek, az intézet vált e kutatások gyakorlatilag egyetlen hazai labo
ratóriumává. Ezért a sugáriniciált polimerizáció, biopolimerekkel analóg hidrogé- lek előállítása és cellulózanyagok sugárkezelése is a kutatások témakörébe került.
N uk leáris k u ta táso k
A nukleáris diszciplínák m űvelése részben a gyakorlati tevékenységhez közvet
lenül kapcsolódó nukleáris m éréstechnika (sugárintenzitás, sugárenergia) fej
lesztésére, részben a gam ma-sugárzással létrehozott m agizom eria tanulm ányo
zására irányult. M űvelésük jelenleg is folyik, a tem atika bővült a következő főbb irányokban;
- nukleáris hulladékok migrációja a talajban,
- nukleáris fűtőelem ek hasadóanyag-tartalm ának, kiégési szintjének és hűtési idejének meghatározása,
- term o - (radio) lum ineszcencia alkalmazása sugárdózisok m érésére, - p ro m p t gam m a aktivációs analitika fejlesztése kémiai elem zések céljára.
S pektroszkópia
Az 1970-es évek elején - részben a felületkém iai és katalízis-, részben a szerves kém iai kutatásokhoz kapcsolódva - indult az infravörös spektroszkópiára épülő kém iai szerkezetkutatás, am ely az utóbbi évtizedben kibővült a környezetanali
tikai m ódszerek fejlesztésével.
A kísérletes szerkezetvizsgálat m ellett jelen tő s szerepet játszik az elm életi számításokra épített kutatás, különösen a sűrűség-funkcionálanalízis (D P T ).
Kutatási koncepció
Az intézet kutatási koncepciója - távlataiban és rövid távon - a következő alap
elvekre épül;
a) Elsődleges igény az eredm ények nem zetközi m egm érettetése és elism ert
sége. Ez biztosítja a tem atika és az alkalm azott m ódszerek korszerűségét, a m egoldások színvonalát.
b) A problém ák zöm énél többoldalú m egközelítés, különböző m ódszerek al
kalmazása érvényesüljön (fizikai, fiziko-kém iai, nukleáris, izotóp- és su gárkémiai, felületkutatási, spektroszkópiai).
c) Az intézet két alapvető irányban folytatja kutatásait;
- nukleáris és izotópkém ia,
- határfelületek szerkezete és katalitikus tulajdonságai.
A tém ák kiválasztásánál és kidolgozásánál a kutatók törekszenek a két te rü let eszközeinek, egyes m ódszereinek alkalmazására.
d) A kutatások csatlakoznak a Kémiai K utatóközpont következő fő kutatási irányaihoz:
- felületkém ia és -katalízis,
- különböző m ódon aktivált kémiai folyamatok, - polim erkém ia és -fizika,
- környezeti és analitikai kém ia, - anyag- és m olekulaszerkezet, - nukleáris kémia.
A rövid távú kutatási koncepciót az alábbiakban vázoljuk.
N u k leá ris és iz o tó p k u ta tá s
1. Magfizika: új magspektroszkópai módszerek kidolgozása; m agizomer ger
jesztés gam m a/gam m a reakcióval.
2. N ukleáris elemanalitika: hideg neutronokkal végzett p ro m p t gam ma akti
vációs analitikai m ódszerek fejlesztése; új spektroszkópiai adatbázis létrehozása (N A Ü -együttm űködés).
3. N ukleáris biztonság és sugárvédelem: új m ódszerek kidolgozása fiitő- elem ek dúsítási és kiégési szintjének meghatározására. N ukleáris hulladékok karakterisztikus izotópjai talajban lejátszódó m igrációjának vizsgálata.
4. Sugárhatás-kém ia, sugárfizika, magkémia: nagy ionizáló sűrűségű részecs
kék nyom vonalában végbem enő fizikai és kémiai folyam atok vizsgálata; polim e
rek és biopolim erek kutatása; a szilárdtest-dozim etria fejlesztése; m ikropórusos rendszerek vizsgálata az in situ M össbauer-spektroszkópia m ódszerével.
H a tá rfe lü le te k szerk ez ete és k atalitik u s tulajdonságai
1. F elületek felépítése és szerkezeti tulajdonságai: katalizátorok határfelületé
n ek m olekuláris szintű m egértése, tudom ányos alapú tervezésük, a felületi re
akcióképesség kiépítése.
2. F elület-szubsztrátum kölcsönhatás vizsgálata: különböző morfológiájú fé
m ek (egykristályok, fólia, fém por) adszorpciós képességének összehasonlítása, a felületi fém -szubsztrátum kölcsönhatás és a fémek katalitikus tulajdonságai kö
zötti különbségek értelmezése felületkutatási m ódszerek által szolgáltatott adatok alapján. Az 1. és 2. pont alatt felsorolt kutatásokhoz alkalmazott módszerek: X-Ray P hotoelectron Spectroscopy (XPS), Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy (U P S ), T ransition Electron M icroscopy (TEM ), Scanning T uneling M icroscopy (S T M ), X R D , T P R , T P D , A uger Electron Spectroscopy (AES), elektronkilépési m unkaváltozás (electron w ork function charge), szelektív kémiai szorpció.
3. H etero g én katalitikus reakciók vizsgálata: katalizátorok összetételének, fi
zikai és elektronállapotának, adszorpciós készségük és katalitikus tulajdonságaik
összefüggéseinek, a reagáló m olekulák szerkezete és katalitikus reakcióképessé
gük közötti kapcsolatok tanulm ányozása. Katalitikus reakciók m ech an izm u sának vizsgálata izotópos nyomjelzéssel. Katalizátorok: kétfémes, fém -fém oxid, fém szulfid rendszerek. Főbb reakciók: C,-átalakulások, telítetlen szénhidrogé
n ek hidrogénezése, telített szénhidrogének vázátrendezése, környezetvédelm i fontosságú reakciók: oxidáció, kén-nitrogén-oxid- (denox) és oxigénm entesítés.
Jelentősebb eredmények
Izotóptermelés
A szervetlen izotópvegyületek és zárt sugárforrások term elése 1961-ben egy ideiglenes laboratórium ban kezdődött el a K özponti Fizikai K utatóintézet (KFKI) M agkémiai Főosztálya által kidolgozott technológiák alapján. 1966-ban az intézet keretei k özött m egkezdte m űködését az ,A ” szintű (tehát a legna
gyobb radioaktivitású és radiotoxicitású sugárzó anyagokkal történő m űveletek
re alkalmas) izotóp-előállító üzem az akkori követelm ényeknek m in d en b en m egfelelő színvonalon. Az 1970-es évben m ár 7750 izotóptételt szállított az intézet hazai és külföldi m egrendelőknek.
Az 1960-70-es években az intézet m unkatársai kidolgozták az akkor szüksé
ges legfontosabb izotópok előállítási technológiáit. A technológiai fejlesztés az
óta is folyamatos.
így a nagy töm egű jó d -, technécium - és m ás készítm ények, irídium , kobalt és m ás sugárforrások előállítási m ódszereinek fokozatos fejlesztése m ellett tö r
té n t m eg az áttérés az ism ertetett további készítm énytípusok (pld. im m unoassay kitek) előállítási technológiájára.
A technológiai eljárások fejlődése szükségessé tette a berendezések fejleszté
sét is, különös tekintettel a term ékek h u m án célú felhasználására. Az Izotóp
üzem épületében létrejött egy GLP (G ood Laboratory Practice) m inősítésű, steril preparátum ok előállítására alkalmas laboratórium . Az Izotóp Intézet Kft.
1998-tól alkalmazza az IS O 9001 minőségbiztosítási rendszert.
Sugártechnika
A kutatások két P-sugárforrás segítségével indultak. 1968-ban az intézet üzem be helyezte a m unkatársai által kifejlesztett, nagy 3PBq (80000 Ci) névleges aktivi
tású kobalt y-besugárzó berendezést, am ely alkalmas m ind kutatási, m in d