발사체 핵융합로는 절실히 필요한 의료용 동위 원소를 생성할 수 있습니다.

발사체 핵융합로는 절실히 필요한 의료용 동위 원소를 생성할 수 있습니다.

타임 스탬프 : 16 년 2023 월 4 일 오전 00:XNUMX

퍼스트 라이트의 머신 3
타겟 최적화 First Light의 Machine 3은 핵융합 표적을 테스트하는 데 필요한 초고속으로 발사체를 발사하는 데 사용됩니다. 그 후속인 Machine 4는 점화를 생성하는 데 사용될 것입니다. 이는 자립형 핵융합 에너지를 향한 중요한 단계입니다. (제공: 퍼스트 라이트 퓨전)

전기를 생산하기 위해 핵융합의 힘을 활용하는 것은 물리학계의 오랜 열망이었습니다. 이 목표를 위해 노력하는 한 회사는 영국에 본사를 두고 있습니다. 퍼스트 라이트 퓨전, 발사체 융합이라는 기술을 사용하여 간단하고 저렴한 관성 핵융합 발전소를 만들고 있습니다.

작년에 자사의 기술이 핵융합을 달성할 수 있음을 확인한 First Light는 현재 다음과 같은 순 에너지 이득 시연 장치를 개발하고 있습니다. 기계 4. 그리고 스페인 엔지니어링 회사와 일하면서 나는 이도 원자로 설계를 최적화하기 위해 팀은 발사체 핵융합을 사용하여 다양한 의료용 동위원소를 생산할 수도 있다는 것을 깨달았습니다.

개발 중인 두 가지 주요 핵융합 기술 중 하나인 관성밀폐 핵융합은 수소 동위원소 혼합물을 포함하는 작은 연료 표적을 압축하여 작동합니다. 충분히 높은 온도와 압력에서 표적의 중수소와 삼중수소 사이에 핵융합 반응이 일어납니다.

가장 일반적인 관성 핵융합 기술 – 국립 점화 시설이 사용하는 접근 방식 최초로 핵융합으로 인한 에너지 획득 입증 지난 XNUMX월 – 고출력 레이저를 사용하여 핵융합을 시작합니다. First Light는 고속(저비용) 발사체를 목표물에 발사하는 다른 접근 방식을 개발하고 있습니다. 표적 내의 증폭기는 발사체의 에너지를 집중시키며, 결과적인 충격파는 연료를 너무 많이 압착하여 에너지 펄스를 융합하고 방출할 수 있을 만큼 뜨겁고 밀도가 높아집니다.

핵융합에 의해 방출되는 에너지의 대부분은 고에너지 중성자의 형태입니다. 이 에너지는 원자로 내벽을 감싸고 있는 액체 리튬 담요에 의해 흡수되고, 열은 추출되어 전기를 생성할 수 있습니다. 중성자는 액체 리튬 블랭킷과의 반응을 통해 삼중수소를 생성하는 데에도 사용됩니다.

닉 호커
융합 중심 Nick Hawker는 First Light의 CEO이자 공동 창립자입니다. (제공: 퍼스트 라이트 퓨전)

"원자로의 주요 초점은 원래 핵융합을 통해 전기를 생산하는 것이었지만, First Light 원자로는 삼중수소 연료를 자급자족할 수 있는 삼중수소도 생산합니다."라고 설명합니다. 닉 호커, First Light의 공동 창립자이자 CEO입니다. “삼중수소는 대부분의 다른 핵융합로에서 사용되며 공급이 부족하기 때문에 삼중수소의 과잉 생산이 가능한지 알아보기 위해 설계를 변경하기 시작했습니다. 이러한 조사 과정에서 Hawker는 "우리는 또한 이러한 중성자가 동위원소 생산에 유용할 수 있다는 것을 깨달았습니다"라고 설명합니다.

수요가 많은 동위원소

방사성동위원소는 다양한 진단 및 치료 응용을 위해 의학 내에서 널리 사용됩니다. 가장 널리 퍼진 것은 몰리브덴-99(Mo-99)의 붕괴 생성물인 테크네튬-99m(Tc-99m)입니다. Tc-99m은 심장 질환 진단을 위한 심근 관류 영상, 암 탐지 및 병기 스캔을 포함하여 매년 수천만 건의 핵의학 절차에 사용됩니다.

현재 Mo-99는 일반적으로 몇 개의 노후 원자로에서 핵분열 기반 생산을 통해 만들어지며, 반감기가 며칠 밖에 되지 않아 저장할 수 없습니다. 따라서 Mo-99 및 기타 의료용 동위원소를 생산하는 새로운 방법에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 한 가지 접근 방식은 First Light의 원자로에서 생성된 것과 같은 고에너지 중성자로 안정된 원소의 핵을 폭격하여 필요한 방사성 동위원소로 변환시키는 것입니다.

“융합으로 생성된 중성자는 에너지가 높고 플럭스도 매우 높습니다. 이는 중성자 소스로서 핵융합을 이용한 동위원소 생산의 범위가 매우 넓다는 것을 의미합니다”라고 Hawker는 설명합니다. "이론적으로 우리는 Mo-99를 포함하여 다양한 동위원소를 광범위하게 생성할 수 있습니다." 연구팀은 구리-67, 사마륨-153, 루테튬-177, 이트륨-90 등 암 치료에 사용되는 동위원소도 연구했다.

중성자 유발 반응은 에너지 의존적이며 일부 변환에는 고에너지 중성자가 필요합니다. First Light의 원자로는 고에너지 14 MeV 중성자를 생산할 예정이므로 회사는 생산을 위한 임계 반응 에너지를 갖는 동위원소를 생성함으로써 이익을 얻을 수 있습니다. "대부분의 동위원소는 고에너지 중성자 충격으로 만들 수 있지만, 우리는 비용 경쟁력이 있거나 고유한 이점이 있는 곳을 찾아야 합니다."라고 Hawker는 말합니다. 물리 세계.

Hawker는 First Light가 원자로의 액체 담요로 인해 중성자 플럭스가 가장 높은 첫 번째 벽에 샘플을 배치하기가 어렵기 때문에 원래 동위원소 생산 아이디어를 무시했다고 지적합니다. 그러나 이제 팀은 담요를 통과하는 중성자 경로를 제어하여 중성자가 동위원소 생산 구성 요소가 배치될 수 있는 특정 영역에 침투하여 집중할 수 있는 방법을 설계했습니다.

중요한 것은 원자로의 전기 생산 능력을 손상시키지 않고 이를 달성할 수 있다는 것입니다. Hawker는 “우리는 좋은 삼중수소 및 전기 생산을 위해 두꺼운 담요를 가질 수 있을 뿐만 아니라 동위원소 생산을 위해 집중된 영역(이동할 수 있음)에서 중성자를 방출할 수도 있습니다.”라고 설명합니다. "이는 우리가 거의 타협하지 않고 세 가지 기회를 모두 해결할 수 있다는 것을 의미합니다."

First Light는 원자로 챔버 설계와 옥스포드셔에 있는 영국 원자력청 Culham 캠퍼스의 특수 목적 시설에 수용될 Machine 4의 개발에 관해 IDOM과 계속 긴밀하게 협력하고 있습니다. 건설은 내년에 시작될 것으로 예상되며 운영은 2027년에 시작될 것으로 예상됩니다. Hawker는 "시스템이 고수율 샷을 수행하면 원리 증명으로 동위원소 생산을 테스트할 수 있는 기회를 얻을 수 있습니다"라고 말했습니다.

First Light의 핵융합 발전소 비전
궁극의 야망 First Light는 약 150MW의 전력을 생산하고 30초에 한 번 화재를 일으키며 비용이 1억 달러 미만인 핵융합 발전소를 건설하는 것을 목표로 하고 있습니다. (제공: 퍼스트 라이트 퓨전)

입증된 접근 방식

First Light는 의료용 동위원소를 생성하기 위해 핵융합을 활용하는 유일한 회사가 아닙니다. 샤인테크놀로지스 미국은 융합 기술을 사용하여 치료용 동위원소인 루테튬-177(Lu-177)을 생산하고 있습니다. SHINE은 177년 Lu-2020의 첫 상업판매를 시작했고 최근 오픈하였습니다. 가장 큰 Lu-177 생산 시설 북미 지역의 본사는 위스콘신주 제인스빌에 있습니다. 또한 현재 Mo-99를 생산하기 위해 핵융합 의료용 동위원소 생산 시설인 The Chrysalis를 건설하고 있습니다.

의료용 동위원소 생산은 2단계 핵융합 에너지 생성을 향한 SHINE의 XNUMX단계 로드맵입니다. SHINE의 설립자 겸 CEO는 “방사성 의약품 치료법의 발전은 다른 선택의 여지가 없는 환자의 생명을 연장하는 데 큰 결과를 보여주었습니다.”라고 말합니다. 그렉 파이퍼. “우리는 이러한 획기적인 치료법이 환자에게 더 빨리 도달하고 잠재적으로 매년 수만 명의 생명을 구하거나 연장하는 데 중요한 역할을 하게 되어 기쁘게 생각합니다.”

"우리는 융합이 암을 진단하고 치료하기 위한 동위원소를 생산할 가능성이 있다고 믿습니다."라고 Piefer는 말했습니다. 물리 세계. "우리는 우리 자신을 그 비전의 선구자로 보고 있으며, 원자로에 대한 시장 의존도를 줄이는 솔루션 개발에 관심이 있는 다른 회사를 만나는 것은 반가운 일입니다."

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