התקדמות בטכנולוגיית האנרגטי להפצת אורניום עשיר בנמוך עבור יישומים רפואיים

ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית ההעשרה שיפרה באופן משמעותי את הייצור של אורניום עשיר (LEU) עבור יישומים רפואיים.התפתחויות אלה נועדו להפוך את התהליך בטוח יותר, יעיל יותר וידידותי לסביבה, תמיכה בביקוש גדל עבור איזוטופים רפואיים המשמשים באבחון וטיפול. כמו מגזר הבריאות העולמי מרחיב את ההסתמכות שלו על תרופות גרעיניות, היכולת לייצר באיכות גבוהה של LEU באופן יעיל ובטוח הפך לעדיפות אסטרטגית עבור ממשלות פרטיות והן עבור תעשיות פרטיות.

התפקיד של אורניום עשיר ברפואת מודרנית

(בקיצור של אורניום עשיר), המכיל פחות מ-20%FLT:0U-235Felobit 1, הוא חומר המוצא לייצור מגוון של איזוטופים רפואיים החיוניים לאבחון וטיפול מודרני.הדוגמה הבולטת ביותר היא טיפול תרופתי:2molybdenum-99FLT 3 (Mo-99), אשר מסתכם ב-LLTF:4Ratemine-Freligine) ל-Demcend (Doudy) של טיפול הדמיה (Dateronicine) של טיפול תרופתי (Datecend) של טיפול תרופתי (Doudycend) (Douindine) של טיפול תרופתי (Douton-99-99-99-cosoine)

השינוי אורניום מועשר מאוד (HEU) ל- LEU מונע על ידי חששות שאינם הפצת ומחויבויות בינלאומיות. HEU, המכיל 90% או יותר U-235, מהווה סיכון ביטחוני משמעותי, בעוד ש- LEU לא יכול לשמש ישירות עבור נשק גרעיני. מחלקת האנרגיה של ארה"ב וסוכנות האנרגיה האטומית הבינלאומית (IA) עודדו את המרה של מתקני ייצור רפואי isotope כדי למנוע את תהליכי אספקה גלובלית של כלי נשק קריטיים.

הבנת דרישות ההשכלה עבור Isotopes

כדי לייצר איזוטופים רפואיים באמצעות אימתון ניטרון בכור, אחד צריך מטרות אורניום המכיל מספיק U-235 כדי לקיים תגובת שרשרת נפיחות. בכור מחקר טיפוסי המשמש לייצור איזוטופ, הדלק מועשר לעתים קרובות ל 19.75% U-235 - רק מתחת לסף 20% המגדיר את רמת ההעשרה הזו מספקת מספקת לנורון יעיל מספיק כדי לייצר באמצעות טוהר של 299-800 מוצרים, ולכן יש צורך באופן מדויק של חומרים כימיים.

בנוסף לנתיבים מבוססי סדקים, טכנולוגיית ההעשרה רלוונטית גם לשיטות ייצור מבוססות מאיץ, שבו אורניום מועשר ניתן להשתמש כמטר לתגובות ספיעה.שניהם ניגשים אורניום ביקוש המותאם באופן אופציונלי כדי למקסם את ייצור של איזוטופים רפואיים ספציפיים תוך צמצום לוואי לא רצויות ובזבוז רדיואקטיבי.

שיטות עשירות היסטוריות ומגבלותיהן

במשך עשרות שנים, העשרה אורניום התבססה בעיקר על שתי טכנולוגיות:0.0. [ההה] על שתי טכנולוגיות:2gas CentrifgationFLT:0;0] diffusionous diffusionFLT:1 ו-FLT:2gas CentrifgationFLT 3:3 Gaseous diffusion, חלוצה בשלבים של אורניום מופקדים, כולל כמויות גדולות של פחמן, 000, 000 של פחמן, 000, 000, 000, 000, 000 של פחמן, 000, 000, 000, 000, 000 של חומר נפץ, 000 גדול של פחמן, 000, 000, 000, 000, 000 גדול של פחמן, 000, 000 גדול של פחמן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 גדול של פחמן, 000, 000, 000, 000, 000 גדול של פחמן דו-מחץ, 000 גדול של פחמן, 000, 000, 000, 000 של פחמן דו-מחץ, 000 גדול של פחמן, 000 גדול של פחמן דו-מחץ, 000 גדול של פחמן דו"ל, 000, 000, 000, 000, 000 גדול של פחמן, 000 גדול של פחמן, 000, 000, 000 גדול של פחמן, 000, 000, 000 גדול של פחמן, 000

טכנולוגיית הגזים, שהוצגה בשנות ה-60–1970, הציעה שיפורים דרמטיים על ידי סיבוב UFearFLT:066FLT:1 במהירויות גבוהות מאוד (50,000-70,000), האיזוטופים הכבדים יותר U-238 מתרכזים ליד הקיר החיצוני, בעוד חומרים קלים יותר של U-235 ניתן להפיק מן המרכז.

התקדמות טכנולוגית חדשה ב-Enrichment

טכנולוגיית גז מתקדמת

עיצובים מודרניים של צנטריפוגה משלבים רוטורים מתקדמים שנעשו משכבות גבוהות, נמוכות density מסובכות כגון פחמן- סיביר-reinforced פולימרים, המאפשרים מהירויות סיבוב גבוהות יותר ותקופות חיים תפעוליות ארוכות יותר. הנדסה ממוחשבת-אידעת אופטימיזציה של הדינמיקה של גז פנימי, הגדלת יעילות הפרדה מעבר ל-90% מהגבול התיאורטי.

שיפור מפתח נוסף הוא העיצוב המודולארי של ארקדי צנטריפוגה. במקום לבנות צמח ענק יחיד, מתקני העשרה מודרניים יכולים להיות בנוי ממודולים רבים זהים שניתן להוסיף באופן מצטבר כמו הביקוש גדל.זה מוריד את ההשקעה הראשונית הון ומאפשר ליצרנים בקנה מידה ייצור גמישה מדינות כמו ארה"ב (מתקן לואיזיאנה של Urenco) אירופה הוכיחו כי זה יכול להיות מסוגל להשיג סיכונים תפעוליים גבוהים וגם להשיג סיכונים תפעוליים גבוהים.

מערכת לייזר מבוססת איזוטופ הפרדה

שיטות להעשרת לייזר מייצגות קפיצה קוונטית בסלקטיביות ויעילות אנרגיה.שתי הגישות העיקריות בפיתוח הן (FLT:0) Atomic Vapor לייזר Isotope הפרדה (AVS)evolveFLT:1 ו-FLT:2Molecular לייזר Isotope הפרדה (MLMLML) 3, עם האחרון המכונה לפעמים בשם SILEX (הפרדת של Isoofre) של Uapite הוא בדיוק על ידי לייזר ULSFlyusd) ו-Aligicusd (IFLTs) אשר הוא איסוף לייזרים אופטימחדשהחלים של לייזרים של ULSDVird) כאשר הוא 2, לאחר מכן הוא 2, אשר הוא IOlymine-Aligic VLIS) ו-Alimated לייזר VLIS) ו-Aligic VLIS) אשר הוא מוחל על ידי לייזר של לייזר של IOlymated לייזרים של לייזר VLT5 הוא מכיל דלקת לייזר של ILTs.

העשרה לייזר מציעה כמה יתרונות משכנעים.כי המעברים האטומיים או המולקולריים הם ספציפיים מאוד, שלב לייזר יחיד יכול להשיג רמות העשרה כי בעבר דרש מאות של שלבים צנטריפוגה.זה מפחית באופן דרמטי את טביעת הרגל, צריכת האנרגיה, ודור פסולת של צמח העשרה קיים.עבור רמות לייזר בכיתה רפואית LEU, שיטות לייזר יכול לייצר חומר עם ריכוזים מבוקרים בדיוק U-235, מ-2% בדרך ל-19.75%, ללא צורך בתהליכים ארוכי טווח, אפילו.

למרות היתרונות האלה, פריסה מסחרית של העשרה לייזר מעכבת אתגרים טכניים: כוח גבוה, לייזרים פסווידנטיים צר חייב לפעול באופן אמין בקנה מידה תעשייתי, ואת הטיפול של אורניום vapour או נרגש UFLACLT:0603FLT:1 דורש מערכות ריק ובטיחות מתקדמות.

טכניקות מתפתחות: הפרדה פלאסמה וחילופי כימיקלים

מעבר ל-Crefuges ו- לייזרים, טכנולוגיות העשרה אחרות נחקרות עבור יישומים נישה.(FLT:0Plasma הפרדהFLT:1) משתמשות בתחומים אלקטרומגנטיים כדי לבודד באופן סלקטיבי ולהפיק U-235 מתוספים עתירי זמן גבוהים של אורניום, בעוד שהם עדיין מייצרים בשלב המחקר, הם יכולים בסופו של דבר להציע כמויות גבוהות מאוד של הפרדה במעבר יחיד.

השפעה על ייצור Isotope

Molybdenum-99 ו Technetium-99m

ההשפעה הישירה ביותר של טכנולוגיית ההעשרה המו-99 היא על ייצור של Mo-99 מבחינה היסטורית, רוב עלויות הייצור המו-99 בעולם הופקו באמצעות יעדי HEU ב קומץ של כורים מחקריים מזדקנים.כפי שהכורים הללו קרובים לסוף חייהם וכהסכמים שאינם הפצתם בהצלחה ל- LEU/NFR) הצליחו להעשיר את השימוש ב-NSA/NFRUSS-Outmates (ה-Out-Outlook) באופן עצמאי) ל-NFRS.com-Outforn Energy) באופן עצמאי, כך שמבוסס על ידי 20.

יתר על כן, התקדמות העשרה מאפשרת ייצור של Mo-99 לא רק באמצעות סדקים בכורים אלא גם באמצעות שיטות מבוססות מאיץ.לדוגמה, השימוש של מאיץ אלקטרוני באנרגיה גבוהה כדי ליצור פוטונים סיבירים אשר מעוררים photofission ב מטרות LEU הוא נרדף באופן פעיל. גישה זו, המכונה לעתים קרובות "שיטת פוטו-משרה" אינה דורשת כור גרעיני וניתן להעשיר את רמת הבזבוז הרדיואקטיבית של כל הזמן.

עוד Isotopes

(הההעשרה של 176) משפרת את ייצורן של איזוטופים קריטיים אחרים.225 (FLT:0Iodine-131FLT1), המשמש לטיפול בתרמו-ירואידיזם ובסרטן בלוטת התריס, ניתן לייצר מטרות דלקתיות ממוקדות בשרשרת האורניום (Lronicial) של גזי-Lronated-Lroniclevenum) אשר לעיתים קרובות מועשרת באמצעות דלקת לייזר-Lroniclevenine-of-of-Lronicalronicalronicalronicalrine) או באמצעות דלקתי-Luntronicalronicalated-Luntronation (Luntronation) היא יעילה יותר:

יתרונות סביבתיים ובטיחות

טכנולוגיות העשרה מודרניות מביאות שיפורים סביבתיים ובטיחות מוחשיים.התקדמונים לצרוך בערך אחד יותר אנרגיה ל SWU בהשוואה לטבולוז גזי, צמצום דרסטי של טביעת הרגל פחמן של ייצור LEU. לייזר העשרה, אם מסחרי, יפחית את צריכת האנרגיה על ידי 50-8 נוספים, כי הפחתת ion או photodiction מתרחשת בחדר ואינו דורש גז מסיבי או חימום פחות.

גם הדור של פסולת יורד. ב diffusion גזי, רוב חומר ההזנת בסופו של דבר כמו זנבות אורניום מדולקים, אשר חייב להיות מאוחסן ללא הגבלת זמן כמו אורניום hexafluoride בגלי פלדה - צורה של קורוזיה של פסולת.מודרני צנטריפוגה וצמחי לייזר לייצר זנב בצורה תחמוצת יותר יציבה מבחינה כימית, או אפילו מחזורי זנבות לאחור תהליך ארוך יותר, כי הוא מסוגל להפחית משמעותית של מחזורית לייזר.

מנקודת מבט בטיחות, מתקני העשרה חדשים מתוכננים עם שכבות מרובות של להכיל, מערכות בטיחות פסיביות, ו ניטור מתקדם כדי למנוע שחרור מקרי של UFibFLT:0603033FLT:1 או חומרים מסוכנים אחרים. השימוש ב casadege scadescades גם אומר כי כשל מודול אחד לא פוגע במפעל כולו, בניגוד אולמות מסיביים, הקשורים לרדיפוחיות, עבור עובדים נקיים יותר, ולהפחית את האוטומציה של פעילות גופנית, היא גם היא תוצאה בטוחה יותר, כי היא ירידה של פעילות גופנית, טיפול כימי.

שרשרת האספקה העולמית ושיקולי התפוצה

טכנולוגיית ההעשרה המשופרת מתייחסת ישירות לצוואר בקבוק ארוך בשרשרת האספקה של איזוטופ רפואי.ההיצע הגלובלי של Mo-99 היה שברירי מבחינה היסטורית, עם כמה חסימות כור שגורמים למחסור חריף. על ידי כך שאפשר מתקני העשרה מבוזרים יותר, קטנים יותר - אולי בהתבסס על לייזר או שיטות כימיות - מדינות יכולות להפחית את התלות שלהן על מספר רבדים אזוריים, יכולות לספק מחקרים מקומיים או מרכזי אספקה, לדוגמה, שבסיסם, כלומר, כלומר, מרכזי ייצור של מרכזי אספקה של הסוכנות, שבסיסם, "מתקני ייצור" (Acc-או-או-או-מערכת מבוססת יותר,"מתקני ייצור של מתקני אספקה,"מתקני ייצור של מתקני ייצור של שירותי דלק,"מחדשה,"מחדשה,"מבנים,"מחדשה, "מתקני ייצור של מספר מתקני ייצור של מספר מתקני ייצור של מספר מתקני ייצור של שירותי חשמל," (A.

במקביל, הסיכון לתפוצה חייב להיות מנוהל בקפידה.טכנולוגיות להעשרת לייזר, במיוחד, יכול לשמש לייצור אורניום מועשר מאוד אם מופעל אחרת, העלאת חששות לגבי פוטנציאל השימוש הכפול.ההגנה הבינלאומית, כולל אלה המשגיחים על ידי IEA, להסתגל לנטר טכנולוגיות להעשרת חומרים חדשים, אמצעי הגנה ברמת ה- HEPR, חישובים חומריים, ופעולות מרוחקות, כדי להבטיח כי כל חומר המועשר על ידי IUductions, כך, על ידי ייצור של אבטחה (UTO-HNUTO-I) מבוסס על ידי מערכת ההפעלה, כך, כך, כך, כך, כך, כך, כך, כך, כך, כך, כך, כך, כך, כלומר, על ידי אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה ברמה גבוהה.

כיוונים עתידיים ומחקר

מחקר מתמשך מבקש להעשיר טכנולוגיות נוספות.בעשרה לייזר, מאמצים להתמקד בהגדלת כוח הלייזר, שיפור חיי הרכיבים האופטיים, ופיתוח בקרת תהליכים בזמן אמת כדי לשמור על טוהר איזוטופי. החוקרים גם חוקרים בודקים מערכות "היברידיות" המשלבות צעד של צנטריפוגה לפני העשרה (ל-5-10% U-235) עם צעד העשרה סופי כדי להגיע ל-19.75%, להשגת איזון מוקדם של יעילות אופטימלית.

שדרה מבטיחה נוספת היא השימוש ב-FLT:0 (הפרדה מבוססת-הפרדה) המבוססת על פלסמה (למשל, ion Cyotron resonance) שיכול להפריד את כל האיזוטופים של אלמנט נתון בו-זמנית, בעוד עדיין בשלב המעבדה, כזה "ברואד" מפריד יכול לייצר חומרים מועשרים באופן חד-משמעי עבור תרופות - לא רק אורניום יציב של תרכובות, כמו גם במרכיבים אחרים, ו-גיום, ו- ⁇ , ו- ⁇ .

שיתוף פעולה בינלאומי הוא קריטי למאמצים אלה.הייצור של IAEA [מתואם מחקר פרויקטים](https: www.iaea.org/projects/crp) על ייצור איזוטופ רפואי מבוסס LEU מביא מומחים מתכורי מחקר, חברות העשרה, וספקי שירותי בריאות לשתף שיטות טובות ביותר ולערוך ניסויים משותפים.סוכנות האנרגיה הגרעינית של ה-OECD מייצרת גם ניתוחים תקופתיים של הספקהביקוש לעדכונים רפואיים, כמו גם עבור חלופות חדשות, כמו גם להעשירים, כמו גם את יכולות טכנולוגיות מתקדמות, כמו גם את יכולות תרופות מתקדמות.

לסיכום, ההתקדמות בטכנולוגיית ההעשרה מעצבת מחדש את הנוף של ייצור איזוטופים רפואיים.מממנטריפוגות גז מתקדמות המציעות אמינות ומודולריות לשיטות לייזר המבטיחות יעילות חסרת תקדים וטוהר, הכלים לייצור אורניום עשיר יחסית לשימוש רפואי לא היו מסוגלים יותר.התפתחויות אלה ממשיכות לענות על הביקוש העולמי ההולך וגובר לאבחון וטיפולי הוא גם לעשות זאת באופן שמגביר את טכנולוגיות הבריאות, ולהבטיח את ההשפעות הסביבתיות אלה.