Снарядний термоядерний реактор може генерувати вкрай необхідні медичні ізотопи – Physics World

Використовувати потужність ядерного синтезу для виробництва електроенергії є давнім прагненням спільноти фізиків. Одна компанія, яка працює над цією метою, розташована у Великобританії Перше світлове злиття, який використовує техніку, що називається ракетним синтезом, для створення простої недорогої інерційної термоядерної електростанції.

Підтвердивши минулого року, що її технологія може досягти термоядерного синтезу, First Light зараз розробляє демонстратор чистого посилення енергії, відомий як машина 4. І при цьому працював з іспанською інжиніринговою фірмою Я ідо щоб оптимізувати конструкцію реактора, команда зрозуміла, що термоядерний синтез також можна використовувати для виробництва різноманітних затребуваних медичних ізотопів.

Термоядерний термоядерний синтез, одна з двох основних технологій синтезу, що розробляється, працює шляхом стиснення невеликої паливної мішені, що містить суміш ізотопів водню. При досить високих температурах і тисках між дейтерієм і тритієм в мішені відбуваються реакції ядерного синтезу.

Найпоширеніша техніка інерційного термоядерного синтезу – і підхід, з яким працює National Ignition Facility вперше продемонстрував отримання енергії від синтезу у грудні минулого року – використовує потужні лазери для запуску термоядерного синтезу. First Light розробляє інший підхід, згідно з яким високошвидкісний (і недорогий) снаряд стріляє по цілі. Підсилювач у мішені фокусує енергію снаряда, у результаті чого ударні хвилі стискають паливо настільки, що воно стає досить гарячим і щільним, щоб розплавитися та вивільнити імпульс енергії.

Більшість енергії, що виділяється в результаті термоядерного синтезу, є у формі нейтронів високої енергії. Ця енергія поглинається оболонкою рідкого літію, що вистилає внутрішню стінку реактора, і тепло може бути вилучено для виробництва електроенергії. Нейтрони також використовуються для створення тритію за допомогою реакції з рідкою літієвою оболонкою.

«Хоча основною метою реактора спочатку було виробництво електроенергії з термоядерного синтезу, реактор First Light також виробляє тритій, щоб бути самозабезпеченим тритієвим паливом», — пояснює. Нік Хокер, співзасновник і генеральний директор First Light. «Тритій використовується в більшості інших реакторів термоядерного синтезу, і його не вистачає, тому ми почали змінювати конструкцію, щоб побачити, чи можливе перевиробництво тритію. Під час цих досліджень, пояснює Гокер, «ми також зрозуміли, що ці нейтрони можуть бути корисними для виробництва ізотопів».

Затребувані ізотопи

Радіоізотопи широко використовуються в медицині для цілого ряду діагностичних і терапевтичних цілей. Найбільш поширеним є технецій-99m (Tc-99m), продукт розпаду молібдену-99 (Mo-99). Tc-99m використовується в десятках мільйонів процедур ядерної медицини щороку, включаючи візуалізацію перфузії міокарда для діагностики захворювань серця та сканування для виявлення та визначення стадії раку.

В даний час Mo-99, як правило, виробляється за допомогою виробництва на основі ділення в кількох старіючих ядерних реакторах, і через період напіврозпаду всього в кілька днів його не можна зберігати. Таким чином, зростає попит на нові способи виробництва Mo-99 та інших медичних ізотопів. Одним із підходів є бомбардування ядер стабільних елементів нейтронами високої енергії, такими як ті, що виробляються реактором First Light, що змушує їх перетворюватися на потрібний радіоізотоп.

«Нейтрони, які утворюються в результаті термоядерного синтезу, мають високу енергію, і потік також дуже високий. Це означає, що існує дуже широкий простір для виробництва ізотопів з термоядерним синтезом як джерелом нейтронів», — пояснює Гокер. «Теоретично ми можемо створити широкий спектр різних ізотопів, включаючи Mo-99». Команда також вивчала ізотопи, які використовуються для лікування раку, включаючи мідь-67, самарій-153, лютецій-177 та ітрій-90.

Реакції, викликані нейтронами, залежать від енергії, причому деякі трансмутації вимагають нейтронів високої енергії. Оскільки реактор First Light вироблятиме нейтрони високої енергії 14 МеВ, компанія може отримати вигоду від створення ізотопів, які мають порогову енергію реакції для виробництва. «Хоча більшість ізотопів можна виготовити за допомогою нейтронного бомбардування високою енергією, ми повинні знайти, де ми конкурентоспроможні за ціною або маємо унікальну перевагу», — говорить Гоукер. Світ фізики.

Хокер зазначає, що компанія First Light спочатку відмовилася від ідеї виробництва ізотопів, оскільки рідка оболонка реактора ускладнює розміщення зразка на першій стінці, де потік нейтронів найвищий. Однак тепер команда розробила спосіб контролювати шляхи нейтронів через ковдру, дозволяючи нейтронам проникати та зосереджуватися на конкретних областях, де можуть бути розміщені компоненти виробництва ізотопів.

Важливо те, що цього можна досягти без шкоди для здатності реактора виробляти електроенергію. «Ми можемо мати товсту ковдру для якісного виробництва тритію та електроенергії, але також дозволити нейтронам виходити в сфокусовану область (яка може рухатися) для виробництва ізотопів», — пояснює Гокер. «Це означає, що ми можемо використати всі три можливості без компромісів».

First Light продовжує тісно співпрацювати з IDOM над проектуванням своєї камери реактора та розробкою Machine 4, яка буде розміщена в спеціально побудованому об’єкті в університетському містечку Culham Управління з атомної енергії Великобританії в Оксфордширі. Очікується, що будівництво розпочнеться наступного року, а експлуатація, ймовірно, розпочнеться у 2027 році. «Коли система почне виконувати високопродуктивні постріли, це може дати нам можливість перевірити виробництво ізотопу як доказ принципу», — каже Хокер.

Перевірений підхід

First Light — не єдина компанія, яка використовує термоядерний синтез для створення медичних ізотопів. Технології SHINE США використовує свою технологію термоядерного синтезу для виробництва терапевтичного ізотопу лютецію-177 (Lu-177). SHINE здійснив свої перші комерційні продажі Lu-177 у 2020 році і нещодавно відкрив найбільше виробництво Лу-177 у Північній Америці у своїй штаб-квартирі в Джейнсвіллі, Вісконсин. Зараз компанія також будує установку з виробництва медичних ізотопів The Chrysalis на основі термоядерного синтезу для виробництва Mo-99.

Термоядерний синтез відкриває новий шлях до чистої енергії та квантового зв’язку для інопланетних цивілізацій

Виробництво медичних ізотопів є Фази 2 чотирифазної дорожньої карти SHINE щодо виробництва енергії термоядерного синтезу. «Удосконалення радіофармацевтичної терапії показало чудові результати в подовженні життя пацієнтів, які інакше могли б не мати можливості», — каже засновник і генеральний директор SHINE. Грег Піфер. «Ми раді відіграти важливу роль у забезпеченні того, щоб ці новаторські методи лікування швидше досягали пацієнтів, потенційно рятуючи або подовжуючи життя багатьох десятків тисяч людей щороку».

«Ми вважаємо, що термоядерний синтез має потенціал для виробництва ізотопів для діагностики та лікування раку», — каже Піфер. Світ фізики. «Ми вважаємо себе піонерами цього бачення, і приємно бачити інші компанії, які зацікавлені в розробці рішень, які також зменшують залежність ринку від реакторів».

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. Автомобільні / електромобілі, вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• ChartPrime. Розвивайте свою торгову гру за допомогою ChartPrime. Доступ тут.
• BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/projectile-fusion-reactor-could-generate-much-needed-medical-isotopes/