利用电子加速器,科学家们可以将能量密度比太阳核心高几个数量级的电子束应用于同位素。据《物理世界》报道,同位素分解成放射性同位素,只剩下很少的长半衰期放射性废物。
开发这种技术的是SMART项目,这是一项国际合作项目,由比利时无线电元件研究所(IRE)和荷兰公司Demcon和ASML组成。他们说,使用这种替代方法将减轻对核反应堆的依赖,因为一些反应堆已经老化,无法满足需求。
这个想法是基于加速电子束产生极紫外光用于光刻应用。SMART项目正在扩大大规模放射性同位素生产的技术规模,并在实现某些里程碑后,旨在创建一个商业生产设施。
首先,它将利用自己的技术将非放射性钼-(Mo-)转化为钼-99(Mo-99),即锝-99m(Tc-99m)的核母体。Tc-99m是世界上最常用的医用放射性同位素,也是每年诊断心脏病、癌症和其他疾病的数千万程序的一部分。研究人员最近表明,他们的Mo-靶可以承受长时间暴露在极端强度的辐射下。
使用德国研究实验室的易北河超导电子加速器Helmholtz-Zentrum-Dresden-Rossendof,他们以1:0的比例进行了测试,与生产Mo-99的预期尺寸相比。沉积在目标中的功率密度比太阳核心的功率密度高9个数量级。这将辐射环境与核反应堆中的反应堆容器壁相隔10年。
他们将一个毫米大小的钼靶连续小时暴露在30千瓦的电子束中,这是产生同位素所需的时间。为了冷却并防止目标在这种暴露下蒸发,研究人员使用液态钠,因为它具有高比热容和导电性。该物质被证明是一种有效的冷却剂,目标在连续五天的极端辐射中存活。
Demcon的首席工程师巴斯·维特(BasVet)告诉Physicsworld:“液态钠不仅使用起来极具挑战性,它还被用于地球上最极端的条件之一。”。
研究人员计划扩大最终工业比例,并在最终工厂设计中包括目标、环境、冷却和处理辐照目标的系统的细节。
他们希望工厂能在年建成并投入运营。
世界上五座核研究反应堆中的大部分Mo-99是由高浓缩铀生产的,而至少三座反应堆中的少量Mo-99是由低浓缩铀生产的。减少高浓缩铀和放射性废物的努力正在进行。德国慕尼黑工业大学目前正在其反应堆上建造一个MO-99辐射设施,FRMII是针对低浓缩铀的目标而设计的。由于它将使用更少的浓缩铀板,它将至少辐射两倍的浓缩铀板,以满足全球对Tc-99m的需求。它还开发了一种新的方法来提取Mo-99,无需使用水化学来减少浪费。
美国现在能够用其国内来源满足足够的Mo-99需求,今年2月宣布将不再向海外运送高浓缩铀。它说,这将有助于在全世界范围内减少这种物质,并缓解人们对它可能被用于制造核武器的担忧,这种核武器的铀含量超过93%。HEU含有20%或更多U。
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