近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院核能安全所韓運成副研究員團隊與湖北科技大學(xué)熊厚華等合作，在聚變中子源生產(chǎn)醫用同位素研究取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在核領(lǐng)域期刊《核科學(xué)與技術(shù)》（Nuclear Science and Techniques）上。 

　　利用醫用同位素進(jìn)行診斷治療，是提高人民健康水平不可或缺的重要手段。锝-99m（99mTc）是目前臨床診斷應用最為廣泛的醫用放射性同位素。我國的醫用同位素99mTc需求全部依賴(lài)進(jìn)口，主要通過(guò)在實(shí)驗堆中輻照高濃縮鈾-235（235U）生成的鉬-99（99Mo）衰變得到，存在工藝復雜、成本高、長(cháng)距離運輸損失等弊端以及核擴散風(fēng)險。此外全球實(shí)驗反應堆數量少且面臨老化、維修、退役及意外事件等問(wèn)題，使得鉬-99/锝-99m（99Mo/99mTc）供應面臨困難。  

　　針對上述問(wèn)題，研究團隊提出了一種基于氣動(dòng)磁鏡聚變中子源驅動(dòng)低濃縮鈾（LEU）的次臨界包層系統生產(chǎn)99Mo方案。該方案具有生產(chǎn)效率高、核廢物少、成本低、可同時(shí)生產(chǎn)多種醫用同位素等優(yōu)點(diǎn)。方案利用氘氘反應代替常規的氘氚反應提供高通量中子，氘相對氚易于獲取和操作，成本相對更低。產(chǎn)99Mo包層大小為100°扇面（5π/18），緊貼高中子通量區。利用蒙特卡洛方法對產(chǎn)99Mo包層進(jìn)行了中子學(xué)分析，包括對包層次臨界倍增因子ks計算、反射層及屏蔽層優(yōu)化設計、中子通量密度分布、核熱分布以及 99Mo生產(chǎn)能力分析等。研究結果表明，所設計的聚變中子源驅動(dòng)產(chǎn)99Mo包層滿(mǎn)足核臨界安全設計要求（ks<0.97），且保持較高的99Mo生產(chǎn)能力，24小時(shí)能夠生成99Mo約157居里（Ci），可滿(mǎn)足未來(lái)中國市場(chǎng)應用需求，為“健康中國”戰略提供強有力的技術(shù)支持。 

　　該項研究得到了安徽省自然科學(xué)基金、合肥市自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院國際伙伴計劃等項目資助。 

　　文章鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s41365-023-01206-2  

圖1 氣動(dòng)磁鏡聚變中子源驅動(dòng)次臨界包層生產(chǎn)醫用同位素方案示意圖