科学岛团队在聚变中子源生产医用同位素研究取得进展

近日，中国科学院合肥物质院核能安全所韩运成副研究员团队与湖北科技大学熊厚华等合作，在聚变中子源生产医用同位素研究取得新进展，相关研究成果发表在核领域期刊《核科学与技术》（Nuclear Science and Techniques）上。

利用医用同位素进行诊断治疗，是提高人民健康水平不可或缺的重要手段。锝-99m（99mTc）是目前临床诊断应用最为广泛的医用放射性同位素。我国的医用同位素99mTc需求全部依赖进口，主要通过在实验堆中辐照高浓缩铀-235（235U）生成的钼-99（99Mo）衰变得到，存在工艺复杂、成本高、长距离运输损失等弊端以及核扩散风险。此外全球实验反应堆数量少且面临老化、维修、退役及意外事件等问题，使得钼-99/锝-99m（99Mo/99mTc）供应面临困难。

针对上述问题，研究团队提出了一种基于气动磁镜聚变中子源驱动低浓缩铀（LEU）的次临界包层系统生产99Mo方案。该方案具有生产效率高、核废物少、成本低、可同时生产多种医用同位素等优点。方案利用氘氘反应代替常规的氘氚反应提供高通量中子，氘相对氚易于获取和操作，成本相对更低。产99Mo包层大小为100°扇面（5π/18），紧贴高中子通量区。利用蒙特卡洛方法对产99Mo包层进行了中子学分析，包括对包层次临界倍增因子ks计算、反射层及屏蔽层优化设计、中子通量密度分布、核热分布以及 99Mo生产能力分析等。研究结果表明，所设计的聚变中子源驱动产99Mo包层满足核临界安全设计要求（ks<0.97），且保持较高的99Mo生产能力，24小时能够生成99Mo约157居里（Ci），可满足未来中国市场应用需求，为“健康中国”战略提供强有力的技术支持。

图1 气动磁镜聚变中子源驱动次临界包层生产医用同位素方案示意图